《采煤概论》第6章 钻眼爆破.ppt

河南理工大学采煤概论精品课程,第三篇井巷掘进与支护第6章钻眼爆破,本章主要内容,第6章钻眼爆破第一节岩石的性质及分级第二节钻眼工作第三节爆破工作,第一节岩石的性质与分级,井巷掘进是煤矿生产一项经常而重要的工作。不论开掘何种井巷，其主要工作都是破岩和支护。破岩和支护的主要对象是各种不同的岩石，其物理力学性质各异。因而，了解岩石的性质，对于合理的确定破岩方法和支护方式，选用适当的凿岩机械、爆破器材和掘进机械，以及正确确定工作定额，具有重要的意义。,第一节岩石的性质与分级,一般认为岩块是从地壳岩层中切取出来的小块体；岩体是指地下工程周围较大范围内的自然地质体；岩石则是不分岩块和岩体的泛称。“坚固性系数f”表示岩石破坏的难易程度。,,式中,岩石的单轴抗压强度，,。,表6-1岩石强度分级表,第二节钻眼工作,井巷施工首先要破碎岩石，常用的破岩方法有机械破岩和爆破破岩两种。进行爆破破岩，就是要在采掘的煤岩中用钻研工具钻凿炮眼，其深度一般不超过3～4m，直径35～75mm。然后在炮眼中安放一定数量的炸药，炮眼口直至炸药间的一段炮眼放置以不燃的惰性物质（一般为粘土与砂子混合物）做得炮泥，再用一定的方法是炸药在炮眼内起爆，从而产生巨大压力使煤和岩石从其整体中分离出来，并破碎成便于装运的块度。因此，钻眼爆破可分为两项主要工作钻眼工作和爆破工作。,第二节钻眼工作,一、钻眼机械钻眼（又称凿岩）机具按能源分，有电动、风动、液压、内燃四种。按破岩机理来分，有冲击式、旋转式两种。1．电钻用旋转式钻眼法破岩，用电力为动力。煤矿常用的有煤电钻和岩石电钻。,第二节钻眼工作,2、风钻矿山一般常用的风钻有手持式、气腿式、伸缩式和导轨式几种。3．全液压钻机液压凿岩机是以液压为动力的凿岩机，它和风动凿岩机一样，也由冲击机构、转钎机构及排粉系统等组成。,YT-23型风钻外形,第二节钻眼工作,4．掘进凿岩台车目前最广泛采用的掘进凿岩台车，是在可自行的车体上，安立钻臂，钻臂上端安设推进器。凿岩机在推进器的导轨上，因推进机械的作用而前后移动，完成钻进和退钻的动作。钻臂可上下、左右摆动，以便将凿岩机安置在所需钻眼的位置。台车行走机构有轨轮、履带及轮胎三种形式。国产台车目前以轨轮式为主。,CGJ220.2型掘进凿岩台车,第二节钻眼工作,二、钻眼工具1、凿岩机钎子钎头的形状较多，但最常用的是一字形和十字形钎头。2、电钻钻具,组合钎子,活动钎头,煤电钻钻具,第三节爆破工作,一、炮眼的种类和作用岩石与空气相接触的表面称为自由面。药包中心到自由面的垂直距离叫最小抵抗线。,不同最小抵抗线时的集中药包爆破现象,第三节爆破工作,掏槽眼首先爆炸的炮眼，其作用在于增加自由面。辅助眼在掏槽眼的外围，除崩落岩石外，还能扩大所掏的槽，提高周边眼的爆破效果。周边眼靠近巷道的周边，其作用在于使巷道获得一定的形状和规格。炮采工作面常用的炮眼布置图（演示）,第三节爆破工作,二、矿用炸药炸药是一种固体或液体的化合物或混合物。当这种物质受到一定的外界能量作用时遇热、机械冲撞力、其它炸药爆炸的影响，就能迅速分解，同时产生大量的气体和热量。在炸药迅速分解的过程中，由于气体的膨胀作用对周围介质产生突然的冲击压力，致使介质破坏，同时发生巨大的音响和振动，这种现象称为爆炸。爆炸与燃烧的区别爆炸与燃烧的共同点均是散发气体和热量，但燃烧的反应速度很慢，所以热量不能聚积，气体产生随即溢散。爆炸则反应速度很快，每秒钟达几百乃至几千米，而且产生很高的温度15004500℃和大量的气体。,第三节爆破工作,1．硝甘炸药硝甘炸药的优点是爆炸力强，并具有良好的抗水性，所以特别适用于爆破含水较多的坚硬岩石或矿石。例如多在开凿水量较大的井筒时使用。硝甘炸药的缺点是敏感性很强，受到撞击或摩擦就可能引起爆炸。而且还易于冻结、失效和出现汗渍。2．硝铵炸药硝铵炸药是我国煤矿中广泛采用的炸药。它的主要成分是硝酸铵NH4NO3，此外，还含有三硝基甲苯T．N．T．、锯末及炭粉等。适用于有瓦斯和煤尘爆炸危险矿井中的硝铵炸药称为安全炸药。在爆炸时它产生短而温度较低的火焰，可避免引起瓦斯或煤尘爆炸。,第三节爆破工作,三、起爆器材起爆器材就是供给炸药能量使其爆炸的器材。起爆器材在煤矿中包括导爆索、雷管及发爆器。1．导爆索导爆索又称导爆线是用来传递爆炸波，并直接引爆炸药的。但它本身需要雷管引爆。2．雷管雷管是用来起爆炸药和导爆索的。它是最常用的起爆器材。雷管呈圆柱形，管壳用纸、铜和铝制成，内盛起爆炸药，直径为6～8mm，长约40～50mm。国产毫秒延期电雷管各段的微差时间从25ms到300ms，最大延期可达2000ms。段数可达20段。,第三节爆破工作,3．发爆器发爆器是电雷管起爆的电源，目前我国矿山中普遍得到推广使用的是电容式发爆器。根据是否防爆，发爆器可分为防爆型及非防爆型两种。在有瓦斯或煤尘爆炸危险的矿井中，必须使用防爆型发爆器。,第三节爆破工作,四、装药1．炮眼装药量的计算每爆破一次的炸药总消耗量Q，根据下式计算QqVkg式中q每爆破1m岩石所需之炸药消耗量，kg/m3；V岩石爆破量m3。每个炮眼的平均炸药消耗量rrQ/N,kg/个式中N炮眼数目，个。,第三节爆破工作,2．装填方法楔形掏槽两边炮眼的角度对称，装药量也要一致，否则，爆破力量偏向一边，易打倒支架。周边眼最好多些，装药量则少些，这样，有利于巷道轮廓面的规整和围岩的稳定。起爆药卷在炮眼里的位置应靠近眼口，作为最外面一个或第二个药卷，使雷管有聚能穴的一端朝向眼底，并堵上炮泥。煤矿安全规程规定封泥应用水炮泥，也可用不燃性的、可塑性的松散材料制成，如砂子、粘土和砂子混合物等。禁止使用块状材料或可燃性材料作封泥。无封泥的炮眼，严禁放炮。封泥多用粘塑性好的砂、土混合而成；也有用水炮泥的塑料套装水。水炮泥既起堵孔的作用，又起消尘和减少有害气体的作用。,第三节爆破工作,3．联线方式井巷掘进爆破中，可有三种雷管联线方式，即串联、并联和混联串并联及并串联。采用串联时，联线简单，而且通过每个雷管的电流相等，故串联法在煤矿的巷道掘进爆破中使用最广，缺点是只要一个雷管断路则整个串联组拒爆。并联方法可靠，但所需起爆电流较大。在井下大爆破中，一般炮孔的数目都比较多，因此多采用混联。,第三节爆破工作,五、毫秒爆破利用毫秒雷管或其它设备控制放炮的顺序，使每段之间只有几十毫秒的间隔，叫做毫秒爆破或微差爆破。,思考题,1．岩石分级的目的是什么举出两种常用的岩石分级方法，并说明其特点2．炮眼的种类和作用矿用炸药的种类和特点简述钻眼爆破常用的起爆器材及其工作原理什么是毫秒爆破其爆破效果有何特点分析光面爆破的机理,