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爆破工培训,主讲人：朱云辉 二0一三年九月,培训内容,一、炸药知识及矿用炸药的性能检测二、高级爆破工的技能要求,炸药知识及矿用炸药的性能检测,第一节 炸药知识一、炸药化学变化的基本形式 炸药是在一定条件下，能够发生快速化学反应，放出能量、生成气体产物、显示爆炸效应的化合物或混合物。由于环境和引起化学变化的条件不同，炸药可能有四种不同形式的化学变化，既缓慢分解、燃烧、爆炸和爆轰。这四种化学变化的速度不同，生成的产物和热效应也不相同。 1、缓慢分解。(热分解)炸药在一定的温度时会发生缓慢分解,而且温度越高，分解越快。这种分解是在整个炸药内全面发生的，炸药内各点的温度相同，分解时既可以吸收热量，也可以放出热量，决定于炸药的类型和环境温度。但是，当温度较高时，所有炸药的分解反应都伴随有热量放出。,2、燃烧。有些炸药在热源作用下可以被点燃。因温度压力环境的不同可进行缓慢的（每秒数毫米）或速燃甚至爆燃（每秒数米至数百米）炸药在密闭空间中燃烧可能变为爆炸。根据炸药的燃烧特征，可将炸药分为三大类：起爆药、猛炸药和火药。起爆药一旦燃烧，化学反应极快，而且燃烧不稳定，极易转变为爆炸。猛炸药一般能够稳定燃烧；燃烧稳定性最好的是火药，稳定燃烧的压力可从1000个大气压到10000个大气压，压力增高时可转变为爆炸。 3、爆炸。在足够外界能量作用下，炸药以每秒数百米至数千米的高速进行爆炸反应。爆炸与燃烧的主要区别在于：燃烧靠热传导传递能量和激起化学反应，受外界条件的影响较大，而爆炸则靠压缩冲击泼的作用来传递能量和激起化学反应，基本上不受外部环境的影响，爆炸反应比燃烧反应更为激烈。放出的能量和形成的温度也更高；燃烧产物的运动方向与反应区的传播方向相反，而爆炸产物的运动方向则与反应区的传播方向相同，故燃烧产生的压力较低，而爆炸 产生的压力则很高；燃烧速度是音速的，而爆炸速度是超音速的，爆炸同样有稳定爆炸和不稳定爆炸两种。爆炸速度保持不变的成为稳定爆炸，相反则为不稳定爆炸，稳定爆炸也称为爆轰。,4、爆轰。爆轰是炸药化学变化的最高形式，是炸药以每秒数千米的最大稳定速度进行的反应过程。一种炸药在特定条件的爆轰速度是常数。 炸药的上述化学形式在一定条件下是可以相互转化的。热分解可以发展为燃烧甚至爆炸；反之，爆炸也可以转变为燃烧和热分解。考试要点：一、填空题 1、放出(能量)，生成(气体产物)和爆炸过程的(高速度)是炸药爆炸的三要素。 2、 反应速度保持恒定的，以每秒数千米的最大爆速进行的反应称为 _稳定爆炸_ ，又称 _爆轰_ 。反应速度变化不定的，且爆速较低的爆炸称为 不稳定性爆炸。 3、目前炸药的化学反应一般为4种形式，即热 分解、 燃烧、 爆炸和_爆轰。二、判断题： 1、炸药主要是由碳、氢、氧、氮4种元素组成的。（ ） 2、热分解是炸药急剧发生的化学变化。（ ）三、选择题 1、爆炸形成的冲击波可以使瓦斯空气混合物气体温度( )。 A降低 B不变 C升高 答案；C 2、炸药爆炸是一种( )。 A物理爆炸 B化学爆炸 C核爆炸 答案：B,二、煤矿许用炸药的基本要求,（一）矿用炸药的分类 矿用炸药是指适用于矿井采掘工程的炸药，一般按主要组成成分，使用范围 及炸药构成进行分类。 1、按主要组成成分分类如下 硝酸铵类炸药是以硝酸铵为主体成分并加入其他成分的混合炸药。 含水炸药是由硝酸铵、硝酸钠为氧化剂，和水溶液等几种成分组成的混合炸药。 硝化甘油类炸药是以硝化甘油为主要成分并加入其他成分组成的非安全抗水混合炸药。,2、按其是否允许在井下有瓦斯或煤尘爆炸危险的采掘工作面使用，可分为煤矿许用炸药和非煤矿许用炸药（即岩石炸药和露天炸药）两类，具体如下：,3、按炸药的组成可分为单质炸药和混合炸药，我国目前使用的矿用炸药都属于混合炸药。单质炸药只作于起爆药和混合炸药中的组成成分。 上述炸药中，煤矿井下常用的炸药有:岩石铵梯炸药（包括抗水岩石铵梯炸药），煤矿铵梯炸药（包括抗水煤矿铵梯炸药），含水炸药中的水胶岩石炸药和水胶煤矿炸药，乳化岩石炸药和乳化煤矿炸药，此外，还有在高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井中使用的被筒炸药和离子交换炸药以及适用于坚硬岩石的粉状高威力炸药。,（二）煤矿许用炸药的分级,煤矿许用炸药按其瓦斯等级分为5级 ： 1、一级煤矿许用炸药：用于低瓦斯矿井（相对瓦斯涌出量10m3/t,绝对瓦斯涌出量40 m3/min 2、二级煤矿许用炸药：一般可用于高瓦斯矿井（相对瓦斯涌出量10m3/t,绝对瓦斯涌出量40 m3/min）。 3、三级煤矿许用炸药：一般可用于煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井。 4、四级煤矿许用炸药 5、五级煤矿许用炸药 每个等级的炸药又分3个号，1号威力最大，3号威力最小。,（三）煤矿许用炸药的基本要求 1、在保证做功能力条件下，煤矿许用炸药的爆炸性能应受到一定的限制，使炸药爆炸后的爆热，爆温以及爆压符合安全等级要求。通常爆炸能越低，它的爆轰波的能量、爆炸产物的温度越低，从而使瓦斯煤尘的发火率降低。 2、煤矿许用炸药反应必须完全。爆炸产物中的固体颗粒和爆生有毒气体的量符合国家标准，保证炸药的安全性 3、煤矿许用炸药的氧平衡不需接近于零。正氧平衡的炸药爆炸时，能生产成氧化氮和初生的氧，容易引燃瓦斯、煤尘。而负氧平衡炸药，爆炸反应不完全，会使未完全反应的固体颗粒增多，也容易生产一氧化碳，引起二次火焰。无论是正氧平衡还是负氧平衡炸药，在爆炸反应时会使炸药的安全性降低。 4、煤矿许用炸药中要加入消焰剂，加入消焰剂可以起到阻化作用，从根本抑制爆炸产物引燃瓦斯。 5、煤矿许用炸药不能含有易于在空气中燃烧的物质和外来杂物。如易燃的金属粉（如铝、镁粉等）；也不允许使用铝壳雷管等。 6、有较好的爆轰感度和传爆能力，保证爆轰稳定。,煤矿许用炸药的合理选用煤矿安全规程的规定： 1、低瓦斯矿井的岩石掘进工作面，必须使用安全等级不低于一级的煤矿许用炸药。 2、低瓦斯矿井的煤层采掘工作面必须使用安全等级不低于二级的煤矿许用炸药。 3、高瓦斯矿井、低瓦斯矿井的高瓦斯区域，必须使用安全等级不低于三级的煤矿许用炸药。 4、有煤岩与瓦斯突出危险的工作面，必须使用安全等级不低于三级的煤矿许用含水炸药。 5、不得使用冻结或半冻结的硝化甘油类炸药。 6、同一工作面不得使用2种不同品种的炸药。,三、引起炸药爆炸所需要的能 炸药本质上是处于不稳定的化学体系的一种物质，在正常的环境中处于相对稳定的状态，如果未受到外界一定你能量作用时，不会发生爆炸反应；一旦受到外界足够能量作用时，原体系的稳定性就受到破坏，立即发生爆炸反应。通常把炸药在外界能量作用下发生爆炸反应的过程称为起爆。这种外界的能量称为起爆能。 一般工业炸药的起爆能基本上有3种形式： 1、热能。利用导火索的火焰引爆雷管，利用通电电流使雷管桥丝加热引爆电雷管等，均属热能起爆。 2、机械能。通过撞击摩擦作用，使受机械作用的局部炸药分子活化，产生强烈的相对运动，并在瞬间产生热效应，使炸药起爆。 3、爆轰冲能。利用起爆药爆轰产生的爆轰波和高温高压气体产生的气流，以及起爆药包爆炸所释放是能量，使另一些炸药起爆。爆轰冲能利用最广泛的起爆能。,四、炸药爆炸的氧平衡 炸药的氧平衡是指炸药所含可燃元素完全氧化后炸药中多余的或不足的氧量。它是设计混合炸药配方及确定炸药使用范围及使用条件的重要依据。 对一般由碳、氢、氧、氮4种元素组成的单质或混合炸药，其实验式或等价分子式可用通式CaHbOcNd 表示，其氧平衡值（g/g）可按下式计算。 氧平衡值 式中： M-炸药的分子量 c-炸药中氧原子的数量 a-炸药中碳原子的数量 b-炸药中氢原子的数量 氧平衡也可用百分数表示，计算结果；正值，表示氧量富余，称为正氧平衡；负值，表示氧量不足；称为负氧平衡；零称为零氧平衡。,五、炸药爆炸的氧平衡对爆破安全的影响 炸药的氧平衡有以下三种情况： 1、零氧平衡。炸药中的氧含量恰好与可燃元素完全氧化 2、正氧平衡。炸药中的氧含量足够将可燃元素完全氧化，并有剩余。 3、负氧平衡。炸药中的氧含量不足以将可燃元素完全氧化。 正氧平衡，时炸药中的氧未被充分氧化。剩余的氧与游离氮化合，生成一氧化氮，二氧化氮等有毒气体。不仅对人体有害，而且对瓦斯爆炸起催化作用，不利于爆破安全。 负氧平衡时，因氧不足，可燃元素未充分氧化生成一氧化碳和有毒气体和固体碳。一氧化碳为有毒气体。不仅对人体有害，而且在高温下与外界反应，将再次燃烧形成二次火焰。二次火焰和爆炸生产的灼热颗粒，容易引燃或引爆瓦斯和煤尘。,六、炸药聚能穴效应 利用爆炸产物运动方向与装药表面大体垂直的规律，做成特殊性的装药，就能使爆轰能量聚集起来，提高能流密度，增加爆炸穿透能力，这种现象称为聚能效应。聚集起来朝着一定方向的高密度、高速度运动的爆轰产物称为聚能流。 在日常生活中，也能观察到聚能现象。例如，将石块投入深水中，水内形成空洞，水立即向空洞中心运动，空洞迅速闭合，在闭合瞬间，相向运动的水发生碰撞、制动，产生很高的压力，将水向上抛出，形成一股高速运动的水流。这种靠空穴闭合产生冲击、高压并将能量集中起来，在一定方向上形成较高能流密度的聚能流，称为空穴效应。 如果在装药起爆的另一端作成空穴，当爆轰波传至空穴表面时，爆轰产物将改变运动方向，就会在装药轴线上汇集，碰撞，产生高压，并在药轴线方向形成向前高速运动的爆轰产物聚能流。这种能形成聚能流的空穴称为聚能穴。,七、矿用炸药常见异常对安全爆破的影响 1、铵梯炸药受潮或超过保质期发生硬化。鉴别硬化的方法有：一种是从药卷的外观上看药卷是否受潮，渗水、滴水或出现奖状物，用手轻轻揉搓有无硬块，另一种是取样化验，看水分是否超过0.5%。 硬化的炸药不准在井下使用，应为炸药硬化后爆力降低。感度差，传爆不好，容易产生残暴，爆燃以及据据爆，易引起瓦斯煤尘爆炸，同时，生成有害气体增多，威胁人身健康和安全。 2、炸药性能不稳定。雷管起爆后，药卷不爆炸或爆炸不完全而剩部分药卷，造成爆轰不稳定，容易形成爆燃或残暴，增加了爆破后引燃瓦斯、煤尘的危险性。 3、外皮破损，出现漏药、破乳。这种情况使炸药难以发生爆炸，即使发生爆炸，也容易造成爆燃或残爆，使爆破故障增多，同时又达不到爆破工作的要求。 4、当气温较低，特别是在0以下时，水胶炸药的爆炸性能随温度的降低而下降，有可能出现残爆或拒爆，因此水胶炸药应在0以上使用较好，药温不宜过低。,八、选用矿用炸药的注意事项 煤矿铵梯炸药必须严格按照矿井瓦斯的等级选用，不得将用于低瓦斯矿井的炸药用于高瓦斯矿井。 含水超过0.5的煤矿铵梯炸药不得使用。 有水和潮湿的工作面，必须选择抗水型炸药。 煤矿水胶炸药的安全性高于铵梯炸药，但在使用、保管上应和铵梯炸药同样对待，严格按照瓦斯安全等级选用。 要注意炸药外形检查，如发现药卷出水，要尽快使用，如出水严重，要经过性能检验，再确定是否可以继续使用。 水胶炸药的性能随温度的降低而下降，因此在0以上使用为好， 各级煤矿乳化炸药对瓦斯安全性应达到煤矿许用炸药瓦斯安全等级及其检验方法的规定，有毒气体生产量应符合煤矿许用炸药爆炸后有毒气体含量的规定及其测定方法的规定。 运输、保管和使用乳化炸药时，注意不要挤压或被锋利物划破其包装。,考试要点：,一、判断题： 1、混合炸药的氧平衡应接近零氧平衡。（ ） 2、可将低瓦斯矿井的炸药用于高瓦斯矿井。 （ ） 3、装药注意事项中规定：严禁使用硬化到不能用手揉松的硝酸铵类炸药。() 5、炸药的聚能穴向里向外都是一样的。( )二、选择题： 1、煤矿许用炸药要在满足爆破能力的前提下，在爆破时实现( )。 A负氧平衡 B零氧平衡 C正氧平衡 答案：B 2、使用变质炸药的主要危害是( )。 A爆破时出现爆燃 B拒爆 C影响爆破效果 答案：B 3、11、下列( )会出现氮氧化物的爆炸产物。 A、零氧平衡 B、正氧平衡 C、负氧平衡 答案：B 4、在潮湿和含水条件下，应采用具有防水性能的( )。 A乳化炸药 B铵油炸药 C铵梯炸药 答案：A 5、煤矿井下爆破应按瓦斯危险程度选用相应安全等级的( )。 A硝铵炸药 B煤矿许用炸药 C乳化炸药 D水胶炸药 答案:B,三、问答题： 1、煤矿许用炸药的基本要求有哪些？ 2、选用矿用炸药的注意事项有哪些？ 3、简述矿用炸药常见异常对安全爆破的影响。 4、炸药的氧平衡有哪三种情况？炸药爆炸的氧平衡对爆破安全有何影响？ 5、装药时聚能穴的方向为什么必须一致指向传爆方向？四、填空题：1、炸药的氧平衡有哪三种情况： _ 、 _ 、 _ 。 答案:零氧平衡、 正氧平衡、 负氧平衡。 2. 井下爆破作业，必须使用 _ 和 _ 。严禁使用黑火药和冻结或半冻结的硝化甘油类炸药。同一工作面 _ 不同品种的炸药。 答案:煤矿许用炸药、 煤矿许用电雷管、 不得使用。3、 一般工业炸药的起爆能基本上有3种形式： _ 、 _ 和_ 。答案:热能、 机械能、 爆轰冲能。,第二节 矿用炸药的性能检测,一、炸药猛度的检测 猛度是指炸药爆轰时对接触介质冲击粉碎的能力。 猛度的测定方法很多，最常用的方法是鉛柱压缩法。但是，铵油炸药、浆状炸药和许多工业炸药因规定的试验药量太小，无法进行猛度试验。 鉛柱压缩法试验时，用高60mm、直径40mm纯鉛制成的鉛柱置于钢砧上，在鉛柱上放置一块10mm,45mm的钢片，其上放药柱试验，并捆扎在钢砧上。用纸作药壳。药柱中心做出放置雷管的圆孔，孔深15mm,最后插入8号雷管引爆。爆炸后鉛柱被压缩成蘑菇状。用压缩前、后鉛柱的高差，即鉛柱压缩值来表示炸药的猛度，如下图所示,图1炸药猛度实验实验装置; 压缩后的铅柱1底座；2铅柱；3钢片；4药卷；5雷管,对不具有雷管感度的炸药，可增大受试药柱的的药量（取100g），用钢筒作药柱外壳，并一起爆药柱引爆。,炸药猛度测试图,猛度测试实验药量为50g,药筒内径为40mm,密度为1g/cm3,爆炸前的铅柱H=60mm;D=40mm,炸药猛度测试,二、炸药爆力的检测,炸药的爆炸产物膨胀对周围介质所做总功称为爆力。此做功能力通常用铅铸扩大试验法测出爆炸作用产生的扩孔值（单位一般用毫升）作为相对衡量炸药做功的能力的指标。 炸药爆力测定方法，可用铅铸法和爆破漏斗法测定。1、铅铸法 用纯铅铸成圆柱体，中心钻孔（铸孔），规格如图4-2所示。,(a) 爆炸前,(b) 爆炸后,图4-2 铅铸法示意图,试验时，称取100.01g炸药，装入直径为24mm锡箔纸筒内，然后插入雷管，一起放入铅柱孔的底部，上部空隙用干净的并且经144孔/cm2筛筛过的石英砂自由填满。爆炸后，圆孔扩大成如图4-2b所示的梨形。用量筒注水测出爆炸前后孔的体积差值，以此数值来比较各种炸药的威力。在规定的条件下测得扩孔值大的炸药，其爆力就大。习惯上，将铅柱扩孔值称为爆力。 为了便于统一比较，量出的扩孔值要做如下修正：试验时规定铅柱温度为15，不在该温度下试验时，可按下列数据修正：,表4-3 铅铸扩张值受温度影响的修正值,雷管本身的扩孔量应从扩孔值中除去，可先用一个雷管在相同条件下做空白试验。这种试验方法所测得的值，并非炸药作功的数值，而是一个用毫升表示的只有相对比较意义的数值。由于试验方法简单方便，所以在生产上仍普遍采用。铅铸法不适应于含水炸药的测定。,2.爆破漏斗法：,试验时在均匀的介质中设置一个炮孔，将一定量的被试炸药以相同的条件装入炮孔中，并进行填塞，引爆后形成一个如图4-3所示的爆破漏斗。然后在地平面沿两个互相垂直的方向测量漏斗的直径，取其平均值，并同时测量漏斗的可见深度。爆破漏斗的容积可按下式计算。,爆破漏斗体积； 爆破漏斗底圆直径； 爆破漏斗的可见深度。,图4-3 爆破漏斗试验,根据不同炸药所得的爆炸漏斗体积，可以作为衡量各种炸药的做功能力的相对指标。,三、炸药殉爆距离的检测 1、概念：当炸药（主爆药）爆轰时引起与相隔一定距离的另一炸药（受爆药）爆轰的现象为殉爆。 殉爆距离：主爆药与受爆药之间发生殉爆的概率为100的最大距离。2、测定方法：,3、影响殉爆距离的主要因素： 因炸药不同殉爆距离也不同，如1号、2号和3号岩石铵梯炸药分别为6 、5 和4。 主爆药卷密度增高，则殉爆距离加大。 药量和药径加大，则殉爆距离加大。四、炸药爆温的测定1、概念：炸药爆炸时产生的最高温度最高的温度称为爆温。即爆炸热量尚未耗散、全部赋于存于爆炸产物时，爆炸产物所达到的最高温度。常用工业火药、炸药的爆炸的烛温在23004300之间。2、检测： tQC t爆温， Q定容爆热， Jmol; C温度由0至t 范围内全部爆炸产物的平均热容量， J 。,五、炸药爆热的检测 1、概念：炸药在爆炸分解时释放出的热量称为爆热。 2、测定爆热的装置：如图所示。 爆热的测定通常用量热弹测量，其装置如图所示。它的主要部分是一个用优质合金钢制成的量热弹4，其规格为：直径270 mm，高400 rnm，重137.5 kg，容积5.8 L。它被置于一个不锈钢制成的量热桶中，其外是保温桶，最外层是木桶，层间填以保温材料。,3、测量基本操作： 一般取100g炸药卷并插入一只电雷管，将其悬吊于弹盖上，接出雷管脚线，安好弹盖后，随即将弹内空气抽出，并用氮气置换剩余的气体，再抽成真空，然后把弹体放入量热桶中，桶内注入一定数量蒸馏水，使其全部淹没弹体。恒温一小时后，记录水温T0，接着引爆炸药，水温随即上升，记下最高温度T，被测炸药的爆热。可按下式求出：,爆热的理论计算 在许多情况下，对炸药的爆热进行理论计算是非常必要的。这种计算的理论基础是炸药爆炸变化反应式的确立和盖斯定律，即通过炸药的生成热，利用盖斯定律求算其爆热。,盖斯定律指出，“化学反应热效应与反应进行的途径无关，当热力过程一定时，热效应仅决定于系统的初始状态和最终状态”。根据盖斯定律计算生成热和爆热，如图4-4所示。,炸药的爆炸反应是在瞬间完成的，可以认为在反应过程中药包的体积未变化，爆热可按定容条件计算，如果是定压条件计算的，则要转化为定容条件下的热效应。 由此，只要知道炸药的爆炸变化方程式，炸药的生成热以及爆炸产物的生成热数值，就可以计算出炸药的爆热。炸药和爆炸产物的生成热可以查阅有关手册。 例：已知泰安的分子量为316，生成热为129.37千卡/摩尔，爆炸变化方程式为 求泰安的爆热。 解：先查表得H2O、CO2、CO、N2的生成热为57.78千卡/摩尔、 94.51千卡/摩尔、26.88千卡/摩尔和0。 按泰安爆热的盖斯三角形有 即：,六、炸药爆容的检测1、概念：单位质量的炸药爆炸后生成的气体产物在标准状态下的体积称为爆容，单位是L/kg 。是衡量炸药作功能力的重要参数之一。2、测定方法：受试炸药（一般是100g）在20L比海尔弹中爆炸，爆炸气体冷却至室温后，通过压力计测量大气压与产物压差来求得炸药比容。具体公式如下：,七、炸药爆速的检测1、概念：炸药的爆速是指炸药曝轰时，爆轰波沿着炸药传播的速度。爆速值的大小除与炸药种类有关外还与炸药密度、装药直径、炸药中的添加物及外壳等有关。2、测定方法 导爆索测定法,爆速测定仪测定法 示波器或计时仪等电子设备是目前较常用的测定法，如右图所示分别为智能五段爆速仪，BC-202型电子测时仪。,八、炸药的感度的检测1、撞击感度：概念：在机械撞击作用下，炸药发生爆炸的难易程度。表示方法：爆炸百分数、特性落高和上下限等测定方法：立式落锤仪测定2、摩擦感度概念：在机械摩擦下，炸药发生爆炸的难易程度。表示方法：爆炸百分数测定方法：3、静电火花感度概念：在静电放电作用下，炸药发生爆炸的难易程度。测定方法：电容放电法。,九、炸药水分多的检测,我国规定：露天硝铵炸药水分含量不得超过0.5，岩石炸药和煤矿炸药的水分含量不得超过0.5，严重硬化或水分超过0.5的硝铵炸药不得用于井下。 测定方法： 水浴烘箱法、真空烘箱法、水分测定器法， 凡是适合于用烘干法测水分的炸药都可用以上三种方法（一） 真空烘箱法（GB 12438 - 90 ) 水浴烘箱法的原理、操作步骤和真空烘箱法相似，只是用水浴烘箱代替真空烘箱。,1实验原理1）本方法仅适用于不含有易挥发性油类的粉状炸药的水分的测定。2）将定量的试样在负压及规定温度下烘干，损失量即为水分。 用干燥好的称量瓶称取试样5g，精确至0.0002g，将其摊平。打开称量瓶盖，放人真空度不低于0.08 MPa(600 mmHg),温度65-70的真空烘箱中，烘20 min后取出，放干燥器中冷却 15 min,称量 。,式中: m 试样质量，g; m1烘干前试样和称量瓶总质量，g; m2烘干后试样和称量瓶总质量，g。 按试验程序进行两次平行测定，取其算术平均值 ，所得结果应表示至二位小数，平行误差不大0.03%.,（二）水分测定器法（ GB 12438 - 90 ) 用能与水形成恒沸物的有机溶剂，采用恒沸蒸馏的办法将试样中的水分提出，在水分接受器中读出水的体积，计算水的质量分数。1实验原理1）本方法适用于含有柴油、机油等油类的铵梯类和铵梯油类炸药的水分测定。2）以溶剂萃取试样挥发性油的同时，试样中水分也一起蒸出，油水分层后读出水分体积，即可计算出水分含量。,十、炸药密度的检测,概念：炸药装药时，单位体积中所含的炸药质量，通常以克/厘米3表示。测定方法：1、粉状混合物炸药密度的测定,2、含水炸药装药密度的测定,常见工业炸药药卷密度的通常范围,十一、炸药瓦斯安全性的检测,该项指标在矿井中爆炸后不易引燃瓦斯和煤尘的性能。在有瓦斯或煤尘爆炸危险的矿井中必须使用煤矿许用炸药。但在煤矿采掘工作面具有不同的爆破环境与条件，所以应根据瓦斯等级进行选用，,测定方法： 在专门的巷道中进行检验。试验巷道用直径 1 . 8m ，长 20m 的钢制圆筒模拟，其爆炸室内充以煤矿井下抽放的天然瓦斯。混合气体中甲烷浓度规定为 9 . 0 士 0 . 3 % ，以受检炸药药卷的原外壳和直径并根据表4-3规定的药量插入8号煤矿许用雷管，采用发射臼炮法或悬吊法试验。,考试要点：,一、判断题：1、炸药爆炸反应生成的热能称为爆热。（ ）2、爆速的单位是m/min. （ ）3、我国目前所使用的矿用炸药都属于混合炸药。()4、一个药包(卷)爆炸后，引起与它相接触的邻近药包(卷)爆炸的现象称为殉爆。()5、 爆轰是炸药化学变化的最高形式。（ ）6、含水率超过0.5的铵梯炸药可用于有瓦斯煤尘爆炸危险的爆破地点。() 7、对矿用混合炸药而言，提高炸药密度可提高炸药的爆速。() 二、选择题：1、一般将猛度为1016mm，爆速为3000m /s 4000m /s 的炸药列为 。 A、低威力炸药 B、中等威力炸药 C、高威力炸药答案：B 2、爆热的单位是 。A、J/kg B、J/g C、KJ/kg D、OC答案：A 3、是指外界爆炸能引发炸药爆炸的难易程度。A、机械感度 B、热感度 C、爆轰感度答案: C 4、炸药的( )是炸药爆轰对爆破对象产生的压缩、粉碎和击穿能力。 A猛度 B爆压 C做功能力 答案：A 5、( )是指炸药爆炸时引起与其不相接触的邻近炸药爆炸的现象。 A传爆 B殉爆 C拒爆 答案：B,三、问答题,1、炸药化学变化的基本形式有哪些？2、煤矿许用炸药的基本要求有哪些？3、一般工业炸药起爆能有哪三种基本形式？4、炸药的氧平衡有哪三种情况？炸药爆炸的氧平衡对爆破安全有何影响？5、何谓聚能效应？6、简述矿用炸药常见异常对安全爆破的影响。7、选用矿用炸药的注意事项有哪些？8、何谓炸药的猛度？9、何谓炸药的爆力？一般用什么方法测定？10、何谓炸药的殉爆距离？影响殉爆的注意因素有哪些？11、何谓炸药的爆速？一般用什么方法测定？12、何谓炸药的撞击感度，其表示方法有哪些？13、什么是炸药的密度？其大小对炸药爆炸的效果有何影响？,高级爆破工技能要求,一、巷道贯通爆破 两条巷道掘进贯通时，涉及到互不通视的两个工作面，极易发生事故，为了确保安全，巷道贯通爆破必须符合下列规定和要求： 1 ）用爆破方法贯通井巷时，必须有准确的测量图，每班在图上填明进度。测量人员必须勤给中、腰线，打眼工和爆破工要严格按中、腰线调整方向和坡度，布置炮眼。 2 ）当贯通的两个工作面相距 20m （在有冲击地压煤层中，两个掘进工作面相距 30m ）前，地侧部门必须事先下达通知书，并且只准一个工作面向前接通。停掘的工作面必须保持正常通风经常检查风筒是否脱节，还必须正常检查工作面及其回风流中的瓦斯浓度，瓦斯浓度超限时，必须立即处理。掘进工作面每次装药爆破前，班组长必须派专人和瓦斯检查员共同到停掘工作面检查工作面及其回风流中的瓦斯浓度，瓦斯超限时，先停止掘进工作面的工作然后处理瓦斯。只有当两个工作面及其回风巷风流中的瓦斯浓度都在 1 以下时，掘进工作面方可装药爆破。每次爆破前，在两个工作面都必须设置栅栏和有专人普戒。间距小于 20m 的平行巷道，其中一个巷道爆破时，两个工作面的人员都必须撤离至安全地点。,3 ）贯通爆破前，要加固贯通地点支架，背好帮顶，防止崩倒支架或冒顶埋人。 4 ）距离相通地点 5m 内，要在工作面中心位置打超前探眼，探眼深度要大于炮眼深度 1 倍以上，眼内不准装药，在有瓦斯工作面，爆破前用炮泥将探眼填满。 5 ）与停掘已久的巷道贯通时，应按上述规定认真执行，并在贯通前，严格检查停掘巷道的瓦斯、煤尘、积水、支架和顶板，发现问题，立即处理，否则不准贯通。 6 ）由班组长指派警戒人，并亲自接送。在班组长或班组长指定的专人来接以前，警戒人不得擅离岗位。 7 ）两巷较近时，可采取少装药、放小炮的办法进行爆破，防止崩跨巷道。 8 ）到预测贯通位置而未贯通时，应立即停止掘进，查明原因，重新采取贯通措施。,二、支护与爆破的关系,1、支护与爆破的关系 为了减少爆破对顶板管理的影响，必须做到： ( l ）合理布置炮眼。应根据围岩性质和巷道断面形状、选择合理的炮眼排列形式、炮眼数量、炮眼深度、眼距和炮眼角度。爆破时除掏槽眼大于循环进尺外，其余各眼的眼底要落在与循环进度相等的同一平面上。尤其周边眼的眼底，一般要落在巷道的轮廓周边线上，使爆破后巷道断面尺寸符合设计要求。 ( 2 ）合理选择爆破参数及爆破顺序。要根据作业地点的岩性和地质条件，选择合理的装药结构，药量及爆破顺序，使爆破后的巷道围岩，不受或少受震动，爆出的巷道轮廓不凹不凸，爆落的岩块大小适当，炮眼利用率要高，避免留浅眼。 2 裸体巷道与爆破 对围岩特别完整而稳定，服务年限短的巷道，可以不支护。这样的巷道为裸体巷道。裸体巷道，大大节约了支护成本，但是对爆破要求较高，对于裸体巷道尽量采用光面爆破技术，减少围岩的震动。裸体巷道的光面爆破设计要合理，特别是周边眼的装药量要小，施工要求高，现场要严格按爆破说明书布眼、装药。,3 过断层、裂隙带和岩性突变地带的爆破 ( 1 ）加强地质调查，摸清地质情况。 ( 2 ）在破碎带中掘进，应做到一次成巷。 ( 3 ）施工严格执行作业规程，要加强围岩观察，及时掌握断层、裂隙带和岩性突变地带出露时间。一旦发现异常要及时处理。 ( 4 ）支护要及时，棚距要小，背帮、顶要实，在距断层前 5m 左右时，要采用密集支柱。 ( 5 ）采用爆破落煤时，要尽量少打眼、少装药、放小炮，尽量保持围岩的稳定性。如果爆破中顶板难以控制与管理、有冒顶危险，应改用手镐方法掘进。 ( 6 ）减小空顶距离。 ( 7 ）当顶板特别松软破碎时，可打撞楔控制破碎顶板。 ( 8 ）在顶板岩性突变地段，要及时打点柱支护突变带顶板。对伞檐状危岩要及时敲掉，敲不下来时，要在伞檐下打上撑柱，并在下面加密柱棚，或加打台板棚。 ( 9 ）巷道接近断层等构造时，要加强对瓦斯的检查和断层水的探测。,4 、厚分层中下分层顺槽掘进 ( 1 ）在顶板破碎、金属网不好等易抽冒的情况下，要放小炮。工作面上部要少打眼，少装药，防止崩坏假顶。顶板破碎漏顶时，用撞楔板、杆等提前控制好顶板，如抽冒严重时，要改为风镐操作。 ( 2 ）每次爆破前、后，都要对掘进迎头附近的支护情况由外向里检查，有问题先处理好后再工作。对后路中损坏的支架或抬棚要及时修复或更换。换梁时迎头不许有人工作。 ( 3 ）金属网假顶下有破损时，要及时打撞楔控制，放小炮。网破严重时，同样用手镐掘进，减小掘进对顶板的震动。 ( 4 ）对压力大处梁要打上中柱，隔两架打一棵或缩小棚距。过上分层冒顶区时要打撞楔、放小炮，并用煤电钻探虚实。,5 沿空掘巷顶板破碎时，在管理上应采取哪些措施 ( 1 ）避开动压影响，巷道施工必须在上区段回采工作结束，待岩层活动完全稳定后再进行。 ( 2 ）尽量减小掘进时的空顶面积。爆破前支架紧跟到工作面，爆破后及时架设支架。要尽量减少装药量，避免对顶板的振动。如果爆破难以控制和管理顶板，改用手稿方法掘进。 ( 3 ）巷道支架要加密，同时将下帮腿与底板的夹角由 80 缩小至 75，将顶帮用木板或塘材背接实。 ( 4 ）擦边掘进时，如遇上区段巷道的棚腿外露时，其下帮棚腿不要抽掉，可以捆上木板或芭片，起到挡矸帘的作用。,三、炸药消耗,1、炸药消耗量：炸药消耗量 q 是指爆破1m3 实体岩石所需要的炸药量，也就是工作面一次爆破所需的总炸药量 Q 和工作面一次爆破下的实体岩石总体积 V 之比，即： q Q / V 这是一个很重要的参数，采用得正确与否，将直接影响到岩石块度、钻眼和装岩的工作量、炮眼利用率、巷道轮廓的整齐程度以及围岩的稳定性等。过高或过低的炸药消耗量，都将导致掘进工程技术经济指标的降低，影响掘进速度和掘进成本。,影响炸药消耗量的主要因素有以下几点：,( 1 ）炸药性能。对同一种岩石，采用威力大的炸药，炸药消耗量就小，反之炸药消耗量就大。 ( 2 ）岩石的物理力学性质。一般讲，岩石坚固性系数 f 越大，炸药消耗量也越大，反之则越小，弹性变形大的岩石炸药消耗量大，而脆性岩石则较小。岩石的层理、节理、裂隙的发育程度对炸药消耗量的影响也很大，对同一种岩石来说，如层理、节理、裂隙的发育程度对炸药消耗量的影响也很大，对同一种岩石来说，如层理、节理、裂隙发达（在一定程度内），炸药消耗量就会减少。 ( 3 ）自由面的大小和数目。自由面数目增多，炸药消耗量就会减少。 除以上因素外，还有炮眼直径和炮眼深度等也会影响炸药消耗量。,总之，实际工作中，一般根据实际爆破效果来计算。 通过实践，国家对各种岩石、不同掘进断面的炸药消耗量进行了统计。表 9 一 1 所列为 1981 年颁发的 矿山井巷工程预算定额 规定的岩巷掘进炸药消耗量定额，即 2 号岩石炸药硝铁炸药、延期雷管制定的定额，若采用其他炸药时，则需根据其爆力大小加以适当修正。若 A 为制定定额所用之标准炸药的爆力， B 为换用炸药的爆力，则定额修正系数 K 为： K 一 A / B 改用新炸药后的 Q K Q , kg / m3 式中 Q 采用标准炸药时的炸药消耗量。,近几年来普遍采用光面爆破，现将一些实例列于表 9 一 2 中。此表也是采用 2 号岩石硝按炸药，其炸药消耗量与国家定额相比较，一般略低于定额。,2、炮眼直径 一般的标准药卷直径为 32mm 及 35mm ，炮眼直径要大 4 7mm ，这样炮眼直径就是 36 42rnrn 。 岩石炸药的最小直径应不小于 25 mm。否则爆炸不稳定，甚至拒爆。 3 、炮眼深度 炮眼深度直接决定着每个循环的进尺量，也就是决定着掘进中钻眼和装岩等主要工序的工作量和完成该工序所需要的时间。所以它是决定每班循环次数和能否实现正规循环作业的直接因素。 确定合理的炮眼深度的主要因素有：炮眼利用率比较高（一般不能低于 85 % 90 % ) ；钻眼和掘进速度快；巷道掘进成本低。 根据现有的凿岩机较适宜的钻眼深度一般为 2 . 2 3 . 0 m 。,4、炮眼数目 炮眼数目和炮眼布置是密切相关的，必须根据工作面的岩石性质，巷道断面形状和尺寸以及所用的爆破材料，对不同作用的各类炮眼分别进行合理布置，最终排列出的炮眼就是一次爆破的总炮眼数目。但这些炮眼数目，必须通过实践来检验修正。合理的炮眼数目应当保证有较高的爆破效率（炮眼利用率不小于 85 % 90 % ) ，爆下的岩块和爆破后的巷道轮廓，均能符合施工和设计的要求。 另外，也可以按一个循环的总装药量平均装入所有炮眼的原则进行估算，作为实际排列炮眼的参考。当确定了单位炸药消耗量之后，根据掘进断面积和炮眼深度，就可算出一个循环所需的总装药量，即可算出炮眼总数。,一个循环的所需总装药量为： 此总装药量如按照一定的炮眼装药系数，平均装人工作面所有的炮眼中去，那么总装药量又可写作： 以上两式相等，故得总炮眼数为： 式中 q 单位炸药消耗量， kg / m3； S 巷道掘进断面积， m2 ； L 炮眼平均深度， m ； 炮眼利用率； N 炮眼总数，个； a 炮眼的平均装药系数，一般取 0 . 5 0 . 7 ； m 每个药卷的长度， m； p 每个药卷的重量， kg,四、光爆锚喷“三小”技术,长期以来，我国煤矿 90 以上岩巷掘进技术采用的是钻爆法。而传统的钻爆法掘进工艺（ 42mm 炮眼、 35mm 硝铁药卷）因其掘进速度慢、效率低、周边成形差等缺点已不适应岩巷快速掘进的需要，致使煤炭生产接续紧张，经济效益不好。根据我国目前的技术水平和煤炭生产具体情况，即以“三小”（小钻头、小直径药卷、小锚杆）为龙头，把现有的成熟技术配套成线，形成综合技术，提高岩巷掘进速度，效果良好。 “三小”光爆锚喷技术和普通光爆锚喷法比较具有以下优点：巷道成型规整；,锚杆承载能力提高 18 % ，节约锚固剂材料 30 % 40 % ，节约钢材 20 % 30 % ，锚杆支护成本降低 10 % 20 % ； 综合钻岩速度提高 30 以上，掘进速度提高 10 % 20 % ，掘进成本降低 10 % 20 % ；有利于缓和采掘接替紧张的矛盾，确保采区水平的正常接替，使矿井实现均衡生产；不受巷道断面大小、坡度及施工设施的限制，适应范围广。无需增加设备，花钱少，见效快； 缩短钻爆时间，有利于实现正规循环作业和一次成巷施工。 我国从 20 世纪 80 年代中期开始着手研究发展“三小”技术。目前，已研制成功配套的小直径钻头、小直径锚杆、小直径炸药卷等，并于 90 年代初开始进行工业性试验，在淮南矿务局、鹤壁矿务局及充州矿务局得到了较为成功的应用。“三小”技术今后将成为适应完善我国煤矿井下光爆锚喷技术发展方向，会被广泛重视和利用。,下面对光爆锚喷“三小”技术进行简单介绍：,（一）小直径钻头 小直径钻头有柱齿形和一字形两种。规格为 32 mm和 28mm，采用这两种钻头，比采用 42mm 钻头，钻屑面积分别减小 42 和 55 % ，钻进速度分别提高 50 和 110 。由于钻屑面积小，孔径小，使得钻眼容易，定眼准确，成孔较直，孔壁光滑，钻屑量减小。 （二）小直径描杆 1 、小直径高效水泥锚杆小直径高效水泥锚杆是以小孔径锚杆孔为前提的锚固形式，它与普通水泥锚杆的最大区别在于采用了小直径锚固卷，锚固卷直径由 36mm减小到 27mm ，锚固方式为端部锚固。,1 ）杆体结构。 锚杆杆体采用 A3 钢制成，直径为 14mm。锚固端采用弯曲异形结构，并设有挡圈。挡圈的设置位置，一方面考虑到对锚固剂的压实作用，挤压愈紧则对强度的发展愈有利，同时还考虑安装后使其产生部分附加阻力。这种附加阻力的产生是由于合理的挡圈大小及位置设置使锚杆安装过程中少部分的浆料由挡圈缝隙处滋至挡圈后部而形成的，有助于增强锚喷效果。 锚杆杆体尾部螺纹由普通锚杆的套丝（杆体切削）改为滚丝机滚丝，增加了尾部螺纹段截面积，使其与杆体等截面。因此，螺纹段承载力与杆体承载力相适应，杆体与杆尾形成等强结构，使其比普通杆体的承载力提高了 20 左右，且相应的加工效率也提高近 10 倍。小直径高效水泥锚杆体结构。 2 ）锚固剂。 锚固剂采用混合型，即以普通水泥为基材，掺以其他混合料制成卷式结构。具有早期强度大，后期强度持续增长，凝结快，微膨胀及贯人阻力较小等特点。小直径高效水泥锚杆的优越性如下： ( 1 ）固剂性能大幅度提高，其膨胀性能也有了进一步改善，确保了锚固效果， ( 2 ）锚固剂用量减少，节省了材料； ( 3 ）加快了锚杆安装速度，小直径锚杆较原用锚杆安装速度平均提高了 33 ； ( 4 ）革新了杆体，简化了杆体加工工序，综合工效提高 50 以上。