井巷工程－2第二章鉆眼爆破1第二章鉆眼爆破破巖方法爆破破巖和機械破巖爆破破巖的優缺點機械破巖的優缺點22.1

鉆眼機具中硬以上巖石中采用沖擊式鉆眼機具軟巖及煤層中采用旋轉式鉆眼機具按使用動力類型：電動鑿巖機風動鑿巖機液壓鑿巖機第三章巷道破巖3一、風動鑿巖機1

破巖原理與類型第三章巷道破巖按支架方式分：手持式氣腿式向上式導軌式按沖擊頻率分：低頻＜2000t/min中頻2000～2500t/min高頻＞2500t/min各種類型鑿巖機適用條件42

風動鑿巖機構造及工作原理（YT-23）鑿巖機的組成：柄體、缸體和機頭組成工作原理：沖擊機構：氣缸、活塞、配氣系統。通過配氣系統使活塞前后運動，完成沖程和回程。轉釬機構：由棘輪、螺旋棒、活塞、轉動套和釬套筒組成。沖程時棘輪轉動，活塞不轉，因此釬子不轉，能量集中；回程時棘輪不轉，活塞旋轉，通過轉動套及釬套筒帶動釬子轉動，完成釬子的旋轉過程。排粉系統：軸向供水系統風水聯動裝置、水針、內空釬子、鉆頭潤滑系統：注油器3

架支機構氣腿、鑿巖臺車、傘形鉆架第三章巷道破巖配氣方式：控制閥配氣無閥配氣51．張家口宣化華泰公司的CMJ17HT－B/C煤礦用全液壓掘進鉆車62．石家莊煤礦機械有限責任公司生產的CMJ17型煤礦用全液壓掘進鉆車7二、液壓鑿巖機以液壓為動力的鑿巖機，利用液體的不可壓縮性，壓力比壓縮空氣高，因此鑿巖效率高。機構由沖擊機構、轉釬機構、排粉機構，不需要潤滑機構。與風動鑿巖機相比，液壓鑿巖機一般均為高頻鑿巖機，鉆速提高2～3倍以上，噪聲降低10～15dB，消除了油霧水汽，工作環境改善，可鉆較深和大直徑的炮眼。機體較重，需要專門的架支系統如鑿巖臺車傘形鉆架、投資大，技術和維修要求高等。第三章巷道破巖8三、電動鑿巖設備----煤電鉆和巖石電鉆（1）破巖原理----通過旋轉切削式破巖（2）構造：煤電鉆由電動機、減速器、散熱風扇、開關、手柄和外殼等組成。電壓127V，功率1.2kW。優點是動力直接，能耗低，重量輕，構造簡單，使用和維修方便，在較軟的煤巖層中打眼速度快。不適用于中硬以上的巖層。第三章巷道破巖9四、鉆眼工具1

釬子風動和液壓鑿巖機采用的釬子由釬頭、釬桿、釬肩和釬尾組成。釬桿材料為中孔六角鋼，其作用是傳遞沖擊功，釬桿的長短和直徑對轉速有較大影響。釬頭：目前常用的是一字型和球齒型煤電鉆采用麻花鉆桿，巖石電鉆采用…傳遞的是扭矩。第三章巷道破巖1011122.2炸藥爆炸概論爆炸現象：物質內部能量的急驟釋放，并造成對周圍介質作功的現象稱為爆炸。一般伴隨有聲、光熱產生。爆炸三種形式：物理爆炸化學爆炸核爆炸第三章巷道破巖132.2.1

炸藥爆炸的三要素炸藥是在一定條件下能發生快速化學反應，放出能量，生成氣體產物，并產生爆炸效應的化合物或混合物。放出大量熱生成大量氣體化學反應高速進行第三章巷道破巖142.2.2

炸藥的氧平衡和爆熱炸藥的化學組成：C、H、O、N分子通式：CxHyOzNw化學反應方程式

CxHyOzNw－→CO2＋H2O＋N2氧平衡計算第三章巷道破巖15零氧平衡正氧平衡負氧平衡第三章巷道破巖16爆熱單位質量炸藥在定容條件下爆炸時放出的熱量稱為爆熱蓋斯三角形172.2.4

炸藥的爆轟炸藥化學變化的三種形式爆速：爆轟波在炸藥中的傳播速度影響爆速的因素：裝藥直徑裝藥密度裝藥外殼炸藥粒度起爆沖能間隙效應182.2.5

炸藥的猛度和爆力炸藥爆炸時形成的爆轟波和高溫、高壓的爆轟產物，對周圍介質產生強烈的沖擊和壓縮作用，使之發生變形、破壞、運動或拋擲，稱之為炸藥的爆炸作用。動作用：炸藥爆炸瞬間產生的爆轟波和爆轟產物對周圍固體介質破碎能力。用猛度表示，單位mm靜作用：爆生氣體在高溫高壓下體積膨脹作功對周圍介質的破碎能力。用爆力表示，單位ml第三章巷道破巖1920炸藥的感度：熱敏感度加熱敏感度和火焰敏感度機械敏感度沖擊、擠壓、摩擦、針刺爆轟敏感度對爆轟波的敏感程度靜電感度單質炸藥用最小起爆藥量表示，混合炸藥用殉爆距離表示。殉爆：當主動藥包發生爆炸引起鄰近的同一種被動炸藥也產生爆炸的現象。第三章巷道破巖2.2.6炸藥的敏感度212.3

礦用工業炸藥按化學成份分類單質炸藥和混合炸藥按炸藥用途分類起爆藥二硝基重氮酚猛炸藥火藥（發射藥）第三章巷道破巖222.3.1單質炸藥起爆藥雷汞[Hg(CNO2)2]氮化鉛可用于水下起爆二硝基重氮酚[C6H2(NO2)2N2O]232.3.1單質炸藥猛炸藥1梯恩梯TNT三硝基甲苯[C6H2(NO2)3CH3]2黑索金環三亞甲基三硝銨[C3H6N3(NO2)3]3太恩季戊四醇四硝酸脂[C5H8(ONO2)4]4硝化甘油三硝酸脂丙三醇[C3H5(ONO2)3]

硝酸銨

24氧化劑、敏化劑、可燃劑、防潮劑、疏松劑主要成份：硝酸銨（NH4NO3）

TNT(C6H2（NO2）3CH3)黑索金（C3H6N3（NO2）3）防潮和疏松成分第三章巷道破巖2.3.2硝銨炸藥25（1）銨梯炸藥成份：硝酸銨、TNT、木粉、松香、石蠟硝酸銨為主要成份，提供爆炸所需氧元素，氧化劑。TNT為敏化劑，改善炸藥爆炸性能，提高炸藥感度。木粉為疏松劑，可燃劑瀝青、石蠟為防潮劑，也是可燃劑。煤礦安全硝銨炸藥需加食鹽作為消焰劑。銨梯炸藥規格：直徑27、32、35、38mm，重量100、150、200g。第三章巷道破巖26（2）銨油炸藥廉價炸藥主要成分為硝酸銨和柴油

AN95%柴油4～4.5%其它0.5～1%（3）高威力硝銨炸藥銨梯黑硝銨炸藥中添加黑索金銨梯鋁硝銨炸藥中添加鋁粉銨梯黑鋁硝銨炸藥中添加黑索金和鋁粉（后兩種炸藥不允許在瓦斯礦井中使用）第三章巷道破巖27（4）水膠炸藥煤礦井下目前最常用的一類炸藥，由氧化劑、敏化劑、膠凝劑、交聯劑等組成。氧化劑為硝酸銨水溶液，TNT和甲基硝酸鹽為敏化劑，膠凝劑、交聯劑使炸藥混合均勻，保持穩定，提高炸藥的抗水性能。優點：爆炸性能好，可用8號電雷管直接起爆，抗水性強，機械感度高，安全性好，炸藥密度和爆炸性能可在較大范圍內調整，適應性強28（5）乳化炸藥由硝酸銨、硝酸鈉過飽和水溶液、燃料油、乳化劑和敏化劑組成。油包水型抗水炸藥。乳化炸藥的優點：密度可調，適用范圍廣；爆炸性能好，由于爆速和密度均較高，乳化炸藥猛度比2號巖石硝銨炸藥高，可達17—19mm利用8號雷管直接起爆；乳化炸藥比漿狀炸藥和水膠炸藥抗水性更強；生產和使用安全；不需要添加猛炸藥，原料來源廣。第三章巷道破巖29對煤礦許用炸藥的要求：煤礦許用炸藥的爆炸能量要有一定的限制，其爆熱、爆溫、爆壓和爆速都要求低一些，使爆炸后不致引起礦井大氣的局部高溫，降低引爆瓦斯煤塵的可能性。煤礦許用炸藥應有較高的起爆感度和傳爆能力，以保證爆炸的完全性和傳爆的穩定性。煤礦許用炸藥的有毒氣體生成量應符合國家規定，其氧平衡值應接近于零。煤礦許用炸藥組分中不能含有金屬粉末，以防爆炸后生成熾熱的固體顆粒。302.4起爆器材炸藥是一種亞穩態的物質，不使用時可保持相對穩定，而在需要爆炸時，在一定的能量激發下可產生爆炸，而能引起炸藥爆炸的就是起爆裝置。起爆材料可分為傳爆和起爆兩類：導火索、導爆索、導爆管為傳爆材料各種雷管、導爆索為起爆材料導火索傳導的是火焰，導爆索和導爆管傳導的是爆轟波。第三章巷道破巖312.4.1

雷管雷管可分為火雷管、電雷管及非電雷管。而目前最常用的是電雷管。電雷管又有瞬發電雷管、秒延期電雷管和毫秒延期電雷管。第三章巷道破巖32電雷管構造第三章巷道破巖

普通瞬發電雷管a－直插式；b－引火頭式1－腳線；2－管殼；3－密封塞；4－紙墊；5－橋絲；6－引火頭；7－加強帽；8、9－起爆藥；10－猛炸藥33第三章巷道破巖

秒延期電雷管1一排氣孔；2一引火頭；3一精制導火索段

普通毫秒電雷管1一塑料塞；2一延期內管；3一延期藥；4一加強帽秒延期雷管是通過導火索的長短來控制延期時間，雖然能起到延期的作用，但不能精確控制時間，而毫秒延期電雷管是通過爆轟穩定的延期炸藥來控制延期時間，由于延期藥的爆速穩定，可通過延期藥量的多少來精確控制延期時間。34電雷管的性能參數電雷管電阻最大安全電流和最小發火電流發火沖能傳導時間與成組電雷管的準爆條件雷管的起爆能力第三章巷道破巖電雷管的起爆能力采用鉛板穿孔試驗352.4.2

導爆索和繼爆管：導爆索是以猛炸藥為藥芯，外面纏繞數層紗布、紙條并夾數層防潮層制成的索狀起爆材料。需用雷管起爆，可直接引爆炸藥，傳導的是爆轟波。可確保所有的炸藥同時爆炸。可以是單獨的導爆索網路，也可說是電雷管－導爆索雙回路網絡。若想采用延期爆破，可在導爆索中間加繼爆管調節延期時間。第三章巷道破巖362.5

電雷管起爆法一、起爆電源發爆器《煤礦安全規程》規定，井下爆破必須使用發爆器起爆。照明電源或動力電源規定：在開鑿或延深通達地面的井筒時，無瓦斯的井底工作面中可以使用照明或動力電源爆破，但電壓不能超過380V，并必須有電力爆破接線盒。第三章巷道破巖3738二、電爆網路聯結方式及其計算串聯、并聯、串并聯、并串聯等煤礦井下巷道掘進時均采用大串聯，立井施工時采用閉合反向分段并聯。3）電爆網路的安全每次爆破時必須采用同廠、同類型、同批生產的電雷管。且電阻不能超過規定值。3940三、爆破事故的防治巷道掘進工作面的爆破事故主要有瞎炮（拒爆）和早爆2.5.3.1拒爆的處理拒爆:通電起爆后,工作面的電雷管全部或部分不爆的現象稱為是拒爆或瞎炮。處理時應針對不同的原因采用不同的方法。（《煤礦安全規程》規定）2.5.3.2早爆的處理早爆是在工作人員還未完全撤出工作面時發生的爆炸。引進早爆有許多原因，也要針對不同的原因采用不同的處理方法。（炸藥雷管質量原因、沖擊摩擦等到機械作用、雜散電流等。）第三章巷道破巖412.6

爆破破巖原理自由面：相對于巖石中的集中藥包，巖石與空氣接觸的界面為自由面。最小抵抗線：集中藥包中心到自由面的垂直距離。最小抵抗線的方向就是煤巖體在藥卷爆破后的移動或拋擲的主要方向。

第三章巷道破巖42第三章巷道破巖43內部爆破作用（距自由面較遠，只能在巖石內部顯示爆炸效應）粉碎區裂隙區震動區（擾動區）44外部爆破作用：當最小抵抗線逐漸減小，爆破作用在自由面上形成反射拉伸波，若該爆破作用產生的反射拉伸波的強度足夠大，可在自由面上形成拉斷區。最小抵抗線進一步減小，拉斷區與內部作用形成的裂隙區連通，爆生氣體將沿裂隙沖出，使巖體產生移動，形成拋擲漏斗。根據爆破作用指數的不同，拋擲漏斗分為情況：第三章巷道破巖45根據n值的大小不同，爆破漏斗由弱到強可形成以下幾種形式：當n≤0.75時，為松動漏斗（松動爆破），煤巖體只能松動破碎，不能拋擲。當0.75＜n＜1時，為弱拋擲漏斗（弱拋擲爆破），破碎的煤巖塊拋擲在自由面附近；③當n＝1時，為標準拋擲漏斗（標準拋擲爆破），破碎的煤巖塊拋離自由面約3～5m；當1＜n＜3時，為強拋擲漏斗（強拋擲爆破），破碎的煤巖塊拋離自由面可達數十米。

第三章巷道破巖爆破作用指數：爆破漏斗半徑與最小抵抗線的比值叫做爆破作用指數46多個自由面的爆破原理自由面數目多于1個時，應力波在每個自由面都能形成反射拉伸波，爆破同樣的實體巖石炸藥量可大大節省，兩個自由面時炸藥消耗量可降至60%，三個時可降到40%。因此在工程實踐中都必須使特殊位置上的少數炮眼先爆發，為后繼炮眼的爆炸創造出新的自由面，這種爆破方法稱為掏槽爆破。第三章巷道破巖47柱狀裝藥的巖石爆破原理煤礦井下均采用柱狀裝藥，即打炮眼，連續裝填長條型藥包，未裝藥部分用炮泥堵塞，起爆時可由眼口方向向內依次引爆炸藥（正向起爆），也可由眼底向眼口方向引爆炸藥（反向起爆）。其爆破作用漏斗有其特點，長條藥包相當于若干個集中藥包，靠近自由面的為加強拋擲漏斗，而眼底的則為減弱拋擲漏斗，這樣在眼底處就會留下一部分巖石不能爆破下來。實際爆落深度與炮眼深度的比值稱為炮眼利用率。

第三章巷道破巖蓋藥和墊藥48瓦斯礦井的安全爆破在煤礦中，一般都有以瓦斯為主的可燃易爆氣體和有爆炸危險的煤塵。因此進行爆破時必須考慮炸藥爆炸能否引起瓦斯煤塵的爆炸。炸藥爆炸可能引爆瓦斯煤塵的因素有三：空氣沖擊波熾熱的固體顆粒爆炸生成的高溫氣體放炮前應檢查工作面附近20m的瓦斯濃度，超過1%不準放炮。在瓦斯礦井放炮必須使用煤礦許用炸藥，常用的煤礦許用炸藥有：被筒炸藥、當量炸藥、和離子交換炸藥等。第三章巷道破巖492.6.4微差爆破應力波干涉假說自由面假說巖塊碰撞假說殘余應力假說50毫秒爆破（微差爆破）利用毫秒電雷管或其它設備控制爆破的順序，使每段之間只有幾十毫秒的間隔，叫毫秒爆破或微差爆破。可取得的爆破效果如下：增加了破碎作用，能夠減小巖石的爆破塊度，降低單位炸藥消耗量。能夠降低爆炸產生的地震效應，防止對井巷圍巖或地面建筑物造成破壞。減小了拋擲作用爆堆集中，既能提高裝巖效率，又能防止崩壞支架或損壞其它設備。在有瓦斯與煤塵爆炸危險的工作面采用毫秒爆破，可實現全斷面一次爆破，縮短爆破和通風時間，提高巷道掘進速度。

《煤礦安全規程》規定，在有瓦斯與煤塵爆炸危險的工作面采用毫秒爆破時，電雷管的總延期時間不得超過130ms。第三章巷道破巖51通過合理選擇各種參數，嚴格控制裝藥量，科學布置各種炮眼，按照一定的順序起爆裝藥，在隧道及地