井巷爆破理论与技术课件.ppt

叁,井巷爆破理论与技术,井巷爆破理论与技术 教 案,安徽矿业职业技术学院 安徽淮北煤电技师学院 李永 2014年2月,李永,2,李永,3,一、爆炸的概念及分类1.爆炸的概念 物质发生急剧变化，瞬间放出大量能量，对周围介质做功，使之发生破坏，同时可能伴随声、光、热效应的现象。2.爆炸的分类根据爆炸发生的原因和特点分为三类：物理爆炸：爆炸时仅发生物态的急剧变化，物质的化学成分不变。核爆炸：由某些物质的原子核发生裂变或聚变引起的爆炸。化学爆炸：爆炸时不仅发生物态变化，面且物质的化学成分也发生变化。,第一节 炸药和爆炸概论,李永,4,二、炸药及其分类1.炸药的概念在外界能量作用下，自身进行高速的化学反应，同时产生大量高温高压气体和热量的物质（化合物或混合物）。主要元素是C、H、O、N，炸药爆炸的过程就是炸药中C、H原子的氧化过程。2.炸药的主要特征具有相对稳定性和化学爆炸性；当炸药未受外界能量作用时，常温下处于相对稳定状态，保证其加工、运输及储存使用的安全。但炸药的物质结构属化学不稳定体系，一旦受到外界能量作用，就打破了原来的平衡结构，经化学反应转化为爆炸。,第一节 炸药和爆炸概论,李永,5,具有很高的能量密度单位质量的炸药爆炸时放出的热量要比单位质量的煤燃烧时放出的热量要小，但在极短的时间（1ms）内单位容积的炸药爆炸比单位容积的煤燃烧放出的热量大数百万倍。这是炸药和燃料的重要区别之一。依靠自身的氧实现爆炸反应。炸药爆炸时不需要外界供氧，只靠自身的氧就可以进行爆炸反应。这也是炸药和燃料的重要区别之一。3.炸药的分类按组成分；单质炸药：只由一种分子组成的物质；混合炸药：由两种以上分子组成的混合物。,第一节 炸药和爆炸概论,李永,6,按用途分。起爆药：在很小的外界能量(如加热、火焰、摩擦、机械冲击等)作用下就能爆炸，即敏感度较高。猛炸药：对外能的敏感程度比起爆药低，但爆炸威力很大，主要用作起爆器材的加强药和作为改善炸药性能的附加成分。发射药(火药)：在军事上，利用火药稳定燃烧时产生的推力发射火箭、炮弹等；在工业上，主要用来制造起爆器材，如用黑火药做导火索药芯等。,第一节 炸药和爆炸概论,李永,7,三、炸药爆炸的基本特征 反应的放热性、生成气体产物、化学反应和传播的快速性，是炸药爆炸的三个基本特征，也是任何化学爆作必须同时具备的三个条件，即炸药爆炸三要素。1.反应的放热性爆炸过程中释放的大量热是对周围介质做功的能源。放热不足或吸热反应都不能维持反应的自动传播，也就不能形成爆炸。2.生成大量气体爆生气体是做功的介质，通过大量的爆生气体在高温高压状态下迅速膨胀对外做功，从而将化学能转化为机械功，这就是炸药能量转化的过程。,第一节 炸药和爆炸概论,李永,8,3.反应和传播的快速性炸药爆炸反应是由冲击波所激起的，因此其反应速度和爆炸速度都很高。爆炸过程的高速度决定了炸药能够在很短时间内释放大量能量，因此单位体积内的热能很高，从而具有极大的威力(炸药在单位时间内的做功能力)。这是爆炸反应区别于其它化学反应的一个显著特点。,第一节 炸药和爆炸概论,李永,9,四、炸药的氧平衡和爆热1.炸药的基本化学反应氢元素被氧化成水：碳元素被氧化成二氧化碳：,第一节 炸药和爆炸概论,李永,10,2.炸药的氧平衡氧平衡用来表示炸药内含氧量与充分氧化其可燃元素所需氧量之间的关系，通常用每克炸药不足或多余的氧的克数或百分数来表示。炸药的分子式可写成通式CaHbNcOd。其氧平衡计算公式(以百分数表示)为对于单质炸药：式中，16为氧的相对原子量；M为炸药的摩尔质量。对于混合炸药：式中，mi、ki为第i种组分的百分比与氧平衡值。,第一节 炸药和爆炸概论,李永,11,零氧平衡；当 0，即当炸药中的氧恰好能完全氧化可燃元素时，称为零氧平衡。零氧平衡炸药的氧和可燃元素都得到充分利用，理论上放热量最大，而且不会生成有毒气体。正氧平衡；当 0，即当炸药中的氧完全氧化可燃元素后尚有剩余时，称为正氧平衡。正氧平衡炸药未能充分利用其中的氧，且剩余的氧与游离氮化合时生成氮氧化物有毒气体并吸收热量。氮氧化物还能对瓦斯爆炸起催化作用。负氧平衡当 0，即当炸药中的氧不足以完全氧化可燃元素时，称为负氧平衡。负氧平衡炸药未能充分利用可燃元素，并且生成可燃性气体CO与H2甚至还有固态碳。CO是有毒气体，且CO生成热，约为CO2生成热的l/3，从而降低了炸药发热量。,第一节 炸药和爆炸概论,李永,12,例：计算 TNT C6H2(NO2)3CH3 的氧平衡值解：将TNT的分子式写成通式形式C7H5N3O6 则a=7 b=5 c=3 d=6，带入单质炸药的氧平衡计算式得：单位质量炸药在定容条件下爆炸时放出的热量称为爆热，单位是kJ/mol或kJ/kg。爆热是炸药做功的能源，也是评价炸药威力的直接标志。,第一节 炸药和爆炸概论,李永,13,五、炸药的爆轰1.炸药化学变化的形式 爆炸并非炸药唯一的化学变化形式。由于环境和引起化学变化的条件不同，一种炸药可能具有三种不同形式的化学变化，即缓慢分解、燃烧和爆炸。三种化学变化形式，在一定条件下，能够相互转化。缓慢分解；炸药在常温条件下，若不受其它外界能量作用，常以一般化学反应的形式在整个物质内部进行缓慢分解，环境温度越高，分解越显著。其特点是：炸药内各点温度相同；反应在全部炸药内同时进行，没有集中的反应区；分解时可以吸热，也可以放热，决定于炸药的类型和环境温度。,第一节 炸药和爆炸概论,李永,14,燃烧化学反应只在局部区域(反应区)内进行并在炸药内传播。炸药燃烧与其它可燃物燃烧的区别仅在于炸药燃烧时不需要外界供氧。炸药的快速燃烧又称为爆燃。爆炸化学反应只在局部区域(反应区)内进行并在炸药内传播。爆炸与燃烧的区别在于：燃烧靠热传导传递能量和激起化学反应，受环境影响较大；而爆炸则靠爆轰波的作用来传递能量和激起化学反应，基本不受环境影响；爆炸反应比燃烧反应更为激烈，放出热量和形成温度更高；燃烧产生的压力较低，而爆炸则产生很高的压力；燃烧速度是亚音速的，爆炸速度是超音速的。爆炸反应区在炸药中的传播速度称为爆炸速度。爆炸速度保持定值的为稳定爆炸，称为爆轰；否则为不稳定爆炸。,第一节 炸药和爆炸概论,李永,15,3.爆轰波 在炸药中稳定传播并伴随有高速化学反应的冲击波叫做爆轰波。爆轰波具有传播速度稳定的特点。4.爆速及其影响因素爆速：爆轰波传播的速度。理想爆速：当药柱为理想封闭、爆轰产物不发生径向流动、反应释放出的能量全部用于传爆时爆轰波的最大传播速度。炸药理想爆速主要取决于炸药密度、爆轰产物组成和爆热。实际爆速：除了与炸药本身的化学性质如爆热、化学反应速度有关外，还受装药直径、装药密度和粒度、装药外壳等因素的影响。实际爆速都低于理想爆速。,第一节 炸药和爆炸概论,李永,16,爆速影响因素装药直径临界直径：药卷直径小到一定程度，爆轰所产生的能量除去逸散的部分能量后就不能传爆。极限直径：药卷直径自临界直径逐渐增大，爆速随之提高，最后达到稳定值。此后，再增大药卷直径，爆速也不会提高。在药卷的临界直径与极限直径之间增大药径能提高爆炸性能。装药密度对单质炸药，爆速随密度增大而增大。对混合炸药，在一定密度范围内，爆速随密度增大而增大，当密度增大到某一定值时，爆速达到其最大值，此后若密度进一步增大，爆速反而下降，而且密度大到超过某一定值时就会发生所谓“压死”的拒爆现象。,第一节 炸药和爆炸概论,李永,17,2.冲击波扰动和波扰动：在外界作用下，介质局部状态（如温度、压力、密度等）的变化。波：扰动在介质中的传播。纵波：波内质点运动方向和波传播方向相同，使介质受到压缩或膨胀。横波：波内质点运动方向垂直于波传播方向，在介质中引起切变。压缩波：受扰动后波阵面上介质的压力、密度等状态参数增加的波，属于纵波的一种。冲击波一种强烈的压缩波，其实质是一种状态突跃变化的传播。冲击波的产生是一系列弱压缩波叠加的结果，即由量变到质变的过程。,第一节 炸药和爆炸概论,李永,18,装药外壳装药外壳可以限制炸药爆轰时反应区爆轰产物的侧向飞散，从而减小炸药的临界直径。当装药直径较小时，增加外壳可以提高爆速，其效果与加大装药直径相同。但当装药直径大于极限直径时，外壳将不再起作用。炸药粒度对于单质炸药，当粒度不同时，化学反应速度不同，其临界直径、极限直径和爆速也不同。但粒度的变化并不影响炸药的极限爆速。一般情况下，炸药粒度细，则临界直径和极限直径减小，爆速增高。混合作药中不同成分的粒度对临界直径的影响不完全一样。其敏感成分的粒度越细、临界直径越小，爆速越高。而钝感成分的粒度越细、临界直径增大，爆速也相应减小，但粒度细到一定程度后，临界直径又随粒度减小而减小，爆速也相应增大。,第一节 炸药和爆炸概论,李永,19,克服措施改变药卷与炮眼眼壁的间隙尺寸；在连续药卷上隔一定距离套上硬纸板或其它材料制成的隔环，以阻止间隙内空气冲击波的传播或削弱其强度；采用水胶炸药等无间隙效应的炸药。六、炸药的威力炸药爆炸将对周围介质产生强烈的冲击和压缩作用，使其发生变形、破坏和抛掷，这种作用可分为动、静作用两部分。利用炸药爆炸产生的冲击波和应力波造成的破坏作用称为动作用；利用爆生气体的膨胀做功造成的破坏或抛掷作用称为静作用。动作用以猛度表示，静作用以爆力表示，二者的共同作用表示炸药的威力。,第一节 炸药和爆炸概论,李永,20,1.炸药的猛度 指炸药爆炸瞬间爆轰波和爆轰产物对邻近固体介质的破碎能力。用一定规格铅柱被压缩的程度来表示。炸药爆炸后，铅住被压缩成蘑菇形，量出铅柱压缩前后的高度差(mm)，即为该炸药的猛度。一般来说，炸药的密度和爆速越高，猛度也越大，冲击破碎能力越强。,第一节 炸药和爆炸概论,李永,21,2.炸药的爆力指爆生气体在高温下膨胀做功破坏周围介质的能力。常用铅铸扩孔法来测定爆力，单位为毫升（mL），测试的标准温度为15。,第一节 炸药和爆炸概论,李永,22,5.传爆时的间隙效应概念如果在炮眼内连续多个混合炸药药卷与炮眼孔壁存在间隙（不耦合装药），常常会发生爆轰中断或爆轰转变为燃烧的现象，称为间隙效应，或者管道效应、沟槽效应。原因爆轰波在传播过程中高温高压的爆轰气体使其前端间隙中的空气受到强烈压缩，产生了超前于爆轰波传播的空气冲击波。药卷在爆轰波到达之前受到冲击波的强烈压缩，直径缩小而密度增大，引起爆速下降，最后造成爆轰中断。,第一节 炸药和爆炸概论,李永,23,七、炸药的敏感度炸药在外界起爆能的作用下发生爆炸的难易程度称为炸药的敏感度(简称炸药的感度)。炸药感度高低以激起炸药爆炸反应所需起爆能的多少来衡量。对不同种类的外能，炸药的敏感度不一致。可将炸药感度分为：热感度、机械感度、爆轰感度和静电火花感度。1.热感度指在热能作用下引起炸药爆炸的难易程度。加热感度：用爆发点来表示。火焰感度：炸药在明火(火焰、火星)作用下发生爆炸的难易程度，常以导火索燃烧时喷出的火焰点燃炸药试样的最大距离来表示。,第一节 炸药和爆炸概论,李永,24,爆发点测定：将炸药（）试样装入铜管内，迅速插入一定温度的伍德合金液（熔点65）中，记录炸药爆炸时的温度和铜管插入的时间（延滞时间）。改变温度（每次增加或降低5）后重复做试验，将多次试验得到的数据绘制成“温度时间”曲线，然后在曲线上查出延滞5min爆炸的温度，即为该炸药的爆发点。,第一节 炸药和爆炸概论,李永,25,2.机械感度指炸药对冲击、摩擦、挤压、针刺等机械作用的敏感程度。其中最主要的是冲击感度，常以落锤仪测定，即以10kg落锤自25cm的高度自由下落，冲击位于砧子上的炸药试样。重复试验25次，用25次试验中炸药试样发生爆炸的百分率表示该炸药的冲击感度。,第一节 炸药和爆炸概论,李永,26,3.爆轰感度指炸药对别的炸药爆炸时所产生的爆轰冲击的敏感程度，又称为起爆冲能感度或起爆感度。常用殉爆距离表示。它既是检验炸药质量的重要指标，也是设计炸药厂、炸药库安全距离的主要依据。殉爆是装有雷管的主动药包爆炸时，能使相隔一定距离的另一同种药包发生爆炸的现象。殉爆距离测定方法,第一节 炸药和爆炸概论,李永,27,4.静电火花感度指炸药对静电的敏感程度。炸药属于绝缘物质，在相互摩擦时会产生电子转移而使炸药带上静电，若在生产和压气装药时，不采取安全措施，会产生高电压（35kV）的静电，当聚集到足够大时，就会放电产生电火花，形成高温高压的电子流，造成引燃或引爆炸药事故。,目 录,第一节 炸药和爆炸概论,李永,28,第一节 炸药和爆炸概论,李永,29,矿用炸药全部都是混合炸药（为什么？安全、性能、经济）。矿用炸药分为三大类：第一类为煤矿许用炸药；第二类为岩石炸药；第三类为露天爆破工程中使用的炸药。,第一节 炸药和爆炸概论,李永,30,煤矿许用炸药命名,第二节 矿用炸药,李永,31,一、煤矿许用炸药煤矿许用炸药的分级：炸药的安全等级，是指在特定条件下，炸药爆炸对瓦斯、煤尘的引爆能力而言的，安全等级低的炸药在爆炸时就容易引起瓦斯、煤尘爆炸。煤矿许用炸药的安全等级，根据“煤矿炸药瓦斯安全性检测检验标准”的规定来确定。共分为五级，其中1、2级适用于低瓦斯矿井，3级适用于高瓦斯矿井，4级适用于煤与瓦斯突出矿井，5级用于溜煤眼爆破或石门揭煤层爆破。对煤矿许用炸药的基本要求：在保证做功条件下，其爆炸能应受到一定限制；其爆炸反应必须完全；其氧平衡值必须接近于零；要加入消焰剂；不允许含有在空气中易燃的夹杂物（如铝镁粉等）。,第二节 矿用炸药,李永,32,1.煤矿铵梯（硝铵）炸药性状和规格铵梯炸药均为粉状，用涂蜡纸包裹为150 g重量的圆柱形药卷，规格有32 mm190 mm和35 mm170 mm两种。药卷一端为平顶，另一端为聚能穴，利于传爆。装药时应使聚能穴对准传爆方向。型号与适用条件分1、2、3号，号越小威力越大，号越大安全性越好。目前在施工中普遍使用的是2号和3号，其中2号用于低瓦斯矿，3号用于高瓦斯矿（煤与瓦斯突出矿井或工作面应使用被筒炸药或离子交换炸药）。,第二节 矿用炸药,李永,33,2.煤矿水胶炸药特点安全性好(高于煤矿铵梯炸药)，机械感度和火花感度低抗水性强可塑性好管道效应不明显威力高，适应坚硬岩石深孔爆破价格贵型号与适用条件分SMI、SM、SM三种，号数越小威力越大，号数越大越安全。其中SMI型适用于低瓦斯矿井，SM型适用于高瓦斯矿井，SM适用于煤与瓦斯突出矿井。,第二节 矿用炸药,李永,34,煤矿水胶炸药特性,第二节 矿用炸药,李永,35,3.煤矿乳化炸药特点抗水性强（优于浆状炸药和水胶炸药）安全性好原料来源广，使用方便爆力低型号与适用条件分为5级，目前生产的主要有2、3、4级三种。2级适用于高瓦斯矿井，3级适用于煤与瓦斯突出矿井，4级适用于煤与瓦斯突出最危险的矿井。在使用时应严格根据矿井瓦斯等级选用，不得相互混用。,第二节 矿用炸药,李永,36,4.离子交换炸药硝酸钠和氯化铵的混合物在通常情况下，不发生化学变化，但在爆炸的高温高压条件下，就会发生反应(交换盐)，进行离子交换，生成氯化钠和硝酸铵。氯化钠弥散在爆炸点周围，起消焰作用，有效地降低爆温和抑制引燃瓦斯，与此同时生成的硝酸铵作为氧化剂参与爆炸反应。爆炸越强烈，交换盐的反应越强，生成的氯化钠越多，其消焰降温的作用更强，避免引爆瓦斯；反之，爆炸能量低，虽然生成的氯化钠少，但是生成的爆热与爆温也低，同样可以避免引爆瓦斯。也就是说，在不同的爆破条件下，它会自动调节消焰剂的有效数量和作用，从而具有一种“选择爆轰”的独特性质，因而是我国现有煤矿安全炸药中安全度最高的品种。,李永,37,5.被筒炸药用煤矿铵梯炸药做药芯，其外包裹一层用消焰剂做成的“安全被筒”。当被筒炸药的药芯爆炸时，被筒内包裹的食盐被炸碎，并在高温下形成一层食盐薄雾，笼罩着爆炸点，发挥消焰降温作用。这种被筒的消焰剂含量可高达5，其威力不减。,一些离子交换炸药的组成及性能,第二节 矿用炸药,李永,38,岩石炸药命名,第二节矿用炸药,第二节 矿用炸药,李永,39,二、岩石炸药 岩石炸药适用于无瓦斯和煤尘爆炸危险的井巷掘进，它比煤矿许用炸药威力高，适用于硬岩或中硬岩爆破，坚硬岩爆破应选用高威力炸药。1.岩石铵梯炸药（中威力炸药）成分硝酸铵梯恩梯木粉,第二节 矿用炸药,李永,40,型号及适用条件目前我国生产的品种为1号、2号和抗水2号、抗水3号及抗水4号等类型。其中以2号和抗水2号应用最为普遍，抗水4号是新研制的品种，威力最大，适用于爆破硬岩。1号、2号适用于爆破中硬岩，3号适用于软岩；抗水型适用于涌水或淋水工作面，但还应采取加装防水套措施。,岩石铵梯炸药的组成与性能,第二节 矿用炸药,李永,41,2.岩石水胶炸药岩石水胶炸药分高威力1号、2号、中威力3号和铝100型四种。其组成与性能见下表。,第二节 矿用炸药,李永,42,3.岩石乳化炸药（乳胶炸药）特点具有水胶炸药的优点，抗水性更强；爆炸性能好（爆速40005000m/s，猛度1719mm），可用8号雷管起爆，临界直径小；猛度1719m，高于2号岩石硝铵炸药。稳定性差，贮存期短，不耐冻。产品规格包装材料有纸管和塑料管;小药卷和散装两种,条装规格有32mm,35mm,药卷重150g，200g,第二节 矿用炸药,李永,43,三、露天炸药露天炸药目前有1号、2号、3号露天炸药和1号、2号、3号露天抗水炸药。这类炸药和岩石炸药基本相同，只是梯恩梯含量少、威力低，适用于露天爆破剥离和煤岩松动爆破。对爆生有害气体要求不严，也不考虑对煤尘和瓦斯的引爆问题。,露天炸药命名,第二节 矿用炸药,李永,44,四、矿用炸药的选用在岩层中开凿井巷或延深井筒时，在无瓦斯的工作面中，可以使用非煤矿许用炸药（岩石炸药），但这些井巷必须距离有瓦斯的煤、岩层10m以外。在有瓦斯或煤尘爆炸危险的采掘工作面都必须使用合格的煤矿许用炸药，并应根据爆破作业地点的危险程度选用相应安全等级的煤矿炸药（详见煤矿安全规程第三百二十条）,目 录,第二节 矿用炸药,李永,45,第二节 矿用炸药,李永,46,雷 管导爆索导爆管,第三节 起爆器材,李永,47,普通电雷管,导爆索,工业火雷管,双向继爆管,导爆管毫秒延期雷管,煤矿许用瞬发电雷管,第三节 起爆器材,李永,48,抗静电电雷管,纸壳导爆管瞬发雷管,第三节 起爆器材,李永,49,一、雷 管作用：产生起爆能以引爆炸药、导爆索和继爆管。种类火雷管电雷管导爆管毫秒雷管1.电雷管的构造瞬发电雷管 电雷管按用途分为普通电雷管和煤矿许用电雷管两类。普通电雷管有普通瞬发电雷管、秒延期电雷管和毫秒延期电雷管；煤矿许用电雷管有煤矿许用瞬发电雷管和煤矿许用毫秒延期电雷管。,第三节 起爆器材,李永,50,普通瞬发电雷管。普通瞬发电雷管由管壳、加强帽、起爆药、加强药和电点火装置等组成。,第三节 起爆器材,李永,51,管壳：用纸或铜制成，保护起爆药不受潮，稳定爆轰。一端为电点火装置，另一端封闭压制成半球形或圆锥形聚能穴。加强帽：用厚的铜片冲制而成，作用是配合管壳封闭管内炸药，减少起爆药的暴露面积，在雷管中形成一个密闭小室，提高起爆能力。直插式无加强帽。起爆药：热感度很高的二硝基重氮酚(DDNP)。加强药：采用单质猛炸药黑索金(RDX)分二次装填，头遍药压装掺石蜡的钝化黑索金，一是便于封堵管底聚能穴，二是降低机械感度；二遍药是未经钝化处理的黑索金，其目的是提高感度。电点火装置：直插式由脚线、塑料塞和桥丝组成。引火头式还多一个引火药头。,第三节 起爆器材,李永,52,煤矿许用瞬发电雷管。煤矿瞬发电雷管的结构与普通瞬发电雷管相同，适用于各级瓦斯等级的矿井。不采用铁或铝作为管壳，不使用聚乙烯塑料脚线，底部不压制聚能穴，避免聚能流，并在加强药中加入1%6%的氯酸钾或碳酸钠消焰剂避免高温火焰引爆瓦斯。,第三节 起爆器材,李永,53,秒延期电雷管通电以后要经过一段延期时间才爆炸的电雷管叫延期电雷管，延期时间以秒为单位计量的，叫秒延期电雷管。秒延期电雷管的构造与瞬发电雷管基本相同，所不同的是，在引火头与起爆药之间装有一段精制的导火索做延期药，用精制导火索的长度来控制延期秒量。,第三节 起爆器材,李永,54,毫秒延期电雷管通电以后要经过若干毫秒才爆炸的电雷管叫毫秒延期电雷管，简称毫秒电雷管。毫秒延期电雷管的构造及电点火装置与秒延期电雷管基本相同，只是延期药不同。因毫秒延期时间精度高，不能用导火索，而是用氧化剂、可燃剂和缓燃剂混合物做延时药，通过调整配比达到不同毫秒量级的时间间隔。普通毫秒延期电雷管延期装置是内铜管，用于固定和保护延期药，并作为容纳延期药燃烧时产生气体的气室，以保证延期药在压力不变的情况下稳定燃烧。爆炸后会产生灼热颗粒，不能用于有煤尘与瓦斯爆炸危险的工作面。煤矿毫秒延期电雷管延期装置为5芯铅管体，呈5星排列。铅管内装入延期药，构成延期元件，雷管爆炸时不会喷出炽热颗粒，避免引爆瓦斯。煤矿毫秒电雷管的延期时间见下表。,第三节 起爆器材,李永,55,煤矿毫秒电雷管的延期时间(ms),第三节 起爆器材,李永,56,抗杂散电流电雷管在井下由于设备漏电或三相不平衡，将产生杂散电流。两点之间的电压有可能达到使雷管爆炸的数值。井下爆破必须将两个线头随时扭在一起，直到联线时才可将它们解开。在杂散电流严重的矿山（如铁矿）可采用抗杂散电流雷管。2.电雷管的主要性能参数电雷管（全）电阻雷管（全）电阻指脚线电阻和桥丝电阻之和。为保证起爆可靠，同一网路中电雷管之间的电阻差不宜超过。最大安全电流给电雷管通以恒定直流电5min不爆的电流最大值，叫做最大安全电流，又称工作电流。技术标准规定：雷管最大安全电流为50mA。它是雷管对于电流的安全指标，是选择测试仪表和雷管种类（杂散电流大于50mA时应选用抗杂散电流雷管）的依据。,第三节 起爆器材,李永,57,最小发火电流当电流达到某一数值时，雷管的发火率将会达到9999(考虑万分之一的由于雷管内部疵病造成的不爆)，这时的电流值称为最小发火电流。技术标准规定：雷管最小发火电流为700 mA恒定直流电。实测值都小于此值。为使起爆可靠，必须保证通过单个雷管的电流大于700 mA。100 ms发火电流指限定通电时间为100ms，使雷管l00爆炸的最小电流值，是测定发火冲能的电流参考值。6ms发火电流指限定通电时间为6ms，使雷管l00爆炸的最小电流值。我国规定瓦斯矿井放炮的通电时间必须小于6ms，以免电路被炸断时产生火花而引发瓦斯爆炸，因而6ms发火电流是设计放炮器必须参考的数据。,第三节 起爆器材,李永,58,雷管的起爆能力按起爆能力，工业雷管分为10个号别(110号)。号数放大，起爆能力愈大。但通常只使用6号和8号两种，使用最多的是8号雷管。雷管的起爆能力决定于它的装药量。雷管的起爆能力通常用铅板穿孔法来检验。,第三节 起爆器材,李永,59,二、导爆索和继爆管导爆索是以猛炸药为药芯，外面缠绕数层纱线、纸条并有两层防潮层的绳索状起爆材料。分为普通导爆索和安全导爆索(加裹一层食盐)两类。国产导爆索以黑索金为药芯。导爆索特点先由雷管引爆导爆索，再由导爆索引爆炸药。用导爆索起爆，药包内无雷管；在炮眼内，若沿装药全长敷设导爆索，能消除间隙效应，有利深孔爆破；不受杂散电流影响。但价格昂贵，不能用仪表检测起爆网路的质量。适用条件导爆索多用于露天深孔爆破和硐室大爆破中。煤矿井下不准使用普通导爆索，只许使用安全导爆索。,第三节 起爆器材,李永,60,继爆管由消爆管和不带点火装置的毫秒延期雷管组成。单向继爆管：单向传爆，首、尾两端的导爆索不可接错，否则会拒爆。双向继爆管：双向传爆，不会因方向接错而拒爆。,第三节 起爆器材,李永,61,三、导爆管导爆管是管内壁涂有薄层炸药的塑料软管。导爆管不能直接起爆炸药，只能起传爆作用，要起爆炸药仍需一个起爆雷管。导爆管的作用原理是，当起爆枪(或导爆索、雷管)对着管腔激发时，在管腔中产生冲击波，管壁的炸药受冲击波的作用发生反应，给冲击波补充能量，从而使冲击波稳定地传播。煤矿安全规程规定，煤矿井下禁止使用导爆管放炮。,外径：3mm内径：1.4mm,第三节 起爆器材,李永,62,四、起爆器材的选用总原则普通型瞬发电雷管和毫秒电雷管可使用于无瓦斯的工作面；煤矿许用型电雷管可用于有瓦斯或煤尘爆炸危险的采掘工作面、高瓦斯矿井或瓦斯突出矿井；使用煤矿许用毫秒电雷管时，最后一段延期时间不得超过130ms（即15段）。煤矿安全规程第三百二十条 在采掘工作面，必须使用煤矿许用瞬发电雷管或煤矿许用毫秒延期电雷管。使用煤矿许用毫秒延期电雷管时，最后一段的延期时间不得超过130ms。不同厂家生产的或不同品种的电雷管，不得掺混使用。不得使用导爆管或普通导爆索，严禁使用火雷管。,第三节 起爆器材,李永,63,解答为什么煤矿安全规程规定，不同厂家生产的或不同品种的电雷管，不得掺混使用？答：不同厂家生产的或不同品种的电雷管，其桥丝直径和长度往往不一致，电雷管的电阻值和电引火性能往往存在差异。若在同一（串联）电路中掺混使用，则很可能造成一部分发火感度高的雷管先爆，随即切断网路，使其它感度低的雷管无法起爆，从而产生拒爆（瞎炮）现象。为什么在有瓦斯煤尘爆炸危险的采掘工作面，必须使用煤矿许用瞬发电雷管或煤矿许用毫秒延期电雷管？答：参见煤矿安全规程问答爆破P54 为什么使用煤矿许用毫秒延期电雷管时，最后一段的延期时间不得超过130ms？答：参见煤矿安全规程问答爆破P53为什么在井下不得使用火雷管和普通导爆索？答：参见煤矿安全规程问答爆破P50,目 录,第三节 起爆器材,李永,64,李永,65,电雷管起爆法简称电爆法：利用电流通过电爆网路的各个电雷管使电雷管爆炸，从而引爆各炮孔内炸药的方法。,第三节 电雷管起爆法,李永,66,一、起爆电源 发爆器；照明或动力电源。1.发爆器（井下放炮使用）发电机式和电容式（常用）两类。电容式发爆器基本原理：,第三节 电雷管起爆法,李永,67,第三节 电雷管起爆法,李永,68,第三节 电雷管起爆法,李永,69,二、电爆网路的连接方式及其计算,第三节 电雷管起爆法,李永,70,1.各种连接方式综述串联电路优点：电路的总电流小，适于用发爆器放炮；母线电阻的大小对雷管起爆影响不明显；连线操作简便，便于用导通表检查，使用安全。缺点：一发雷管断路就会导致全部拒爆，处理很麻烦；对雷管的电阻值差要求较严，不同雷管严禁混用。,在有瓦斯煤尘爆炸危险的矿井，只准采用串联。,第三节 电雷管起爆法,李永,71,并联电路特点：电路总电流大，须用线路电源起爆，在瓦斯矿中禁用；母线、连接线及接头电阻值的大小对雷管的准保影响很大；个别雷管不通不易用仪表查出，但不会导致全部拒爆；分段并联由于连接线有一定的电阻，容易使电流分配不均。混联电路串并联电路将若干个雷管先行串联起来组成一个个串联组，然后再将各组并联起来的连线方法。并串联电路将若干个雷管先行并联起来组成一个个并联组，然后再将各组串联起来的连线方法。,第三节 电雷管起爆法,李永,72,混联电路特点：在同样电压和起爆电流条件下能起爆的雷管数最多；连线复杂、容易出错。混联电路适应条件：大规模爆破工程；大断面硐室、全断面一次起爆。,第三节 电雷管起爆法,李永,73,2.各种连接电路的电流计算式中，I为通过每个雷管的电流，A；U为放炮电源电压，V；n为串联雷管的个数，并联时n1；m并联时为雷管个数，串并联时为雷管并联组数，串联时m1雷管总数Nmn；r为每一个雷管的全电阻。,第三节 电雷管起爆法,李永,74,三、爆破事故的预防和处理1.拒爆（瞎炮）指通电起爆后，工作面雷管全部或少数不爆的现象。由炸药原因产生的不爆现象称为残爆，多由炸药变质引起。拒爆的处理应按煤矿安全规程进行。2.早爆指爆炸材料比预定起爆时间提前爆炸的现象。原因：器材问题（不能使用质量有问题的器材）；操作问题（严格按照煤矿安全规程和爆破安全规程进行操作）；杂散电流影响（在爆破前要将两个脚线线头扭在一起）。,目 录,第三节 电雷管起爆法,李永,75,李永,76,一、爆炸的破岩原理1.基本概念自由面若将一个块状药包(爆破上称之为集中药包)埋入岩石（爆破对象）中，则岩石与空气相接的表面叫做自由面。最小抵抗线药包中心到自由面的最小距离称为最小抵抗线。2.爆破作用的表现形式（与装药量和深度即最小抵抗线有关）,第四节 破岩原理和爆破技术,李永,77,最小抵抗线很大时自由面对爆破无影响。起爆后，药包附近的岩石受爆轰波和爆生气体的冲击，产生粉碎性破碎或被压缩成空洞，称为粉碎(或压缩)区。其范围只有23倍的装药半径。粉碎区外面是裂隙区，产生纵横交错的径向和环向裂隙。裂隙区外面为震动区，由于应力波继续衰减成地震波，无裂隙产生，只能使岩石产生震动。,第四节 破岩原理和爆破技术,李永,78,最小抵抗线较小时应力波传到自由面时衰减的程度不大，并在自由面处产生反射。反射波是与入射应力波大小相等、方向相反的拉伸波，岩石在拉伸应力作用下就产生了从自由面向药包一层层剥落的拉伸破坏，这个破坏区域叫做拉断(或片落)区。,第四节 破岩原理和爆破技术,李永,79,最小抵抗线小到一定程度时拉断区和裂隙区连接起来，爆生气体又沿这些裂隙冲出，扩大裂隙并使岩石移动，于是靠近自由面一侧的岩石被完全破坏而形成漏斗状的坑，叫做爆破漏斗。如岩石只产生松动叫做松动漏斗，不仅松动岩石而且将其抛掷出去的叫做抛掷漏斗。,第四节 破岩原理和爆破技术,李永,80,3.爆破漏斗要素与爆破作用指数爆破漏斗三要素：最小抵抗线W；爆破漏斗半径r；爆破漏斗作用半径R。,第四节 破岩原理和爆破技术,李永,81,爆破作用指数n：爆破漏斗半径r与最小抵抗线W的比值。根据n值的不同可将爆破漏斗分为以下几类：标准抛掷漏斗。当n1，rW时，漏斗展开角90。加强抛掷漏斗。当n1，rW时，90。移山、填海和筑坝工程，多根据加强抛掷漏斗进行爆破设计。减弱抛掷漏斗又称加强松动漏斗。当0.75n1，rW时，90。井巷掘进爆破取0.81之间，掏槽眼可稍大于1。松动漏斗。当n，rW时，岩石产生松动而不产生抛掷，形成松动漏斗。当时，爆破漏斗将不能形成。拆除爆破一般采用，。,第四节 破岩原理和爆破技术,李永,82,第四节 破岩原理和爆破技术,李永,83,二、柱状装药的爆破特点在圆柱形的炮眼中装入细长圆柱形的炸药，称为柱状装药。炮眼利用率：实际爆落深度与炮眼深度之比。,炮眼的填塞：延长爆生气体的作用时间，有利于破碎岩石并降低引爆瓦斯、煤尘危险。,第四节 破岩原理和爆破技术,李永,84,三、瓦斯矿井的安全爆破1.炸药爆炸可能引爆瓦斯的因素及预防措施：空气冲击波冲击波经过反射叠加，或瓦斯经过预热，有可能引爆瓦斯。因此，掘进工作面不得有阻塞断面13以上的物体，并且不能使用秒延期雷管，以防止先爆炮眼对瓦斯进行预热。炽热的固体微粒一些爆破不完全的炸药颗粒或金属粉末对瓦斯加热的时间长，容易引爆瓦斯。因此煤矿炸药必须要求爆轰稳定可靠；不能使用含铝、镁等金属粉的炸药；不得在装药时加入金属丝或金属片。,第四节 破岩原理和爆破技术,李永,85,爆炸生成的高温气体。爆生气体温度高、作用时间长，是引爆瓦斯的最危险因素。游离氧、氧化氮等气体具有强氧化作用，易使瓦斯爆炸；高温的游离氢、一氧化碳等气体接触空气时可能要燃烧产生二次火焰。因此，煤矿炸药的氧平衡特别重要（必须使用煤矿许用炸药）；禁止使用变质炸药和起爆能不足的雷管；此外，炮眼必须进行良好的填塞。2.在瓦斯矿井中进行爆破作业时，必须在现场执行“一炮三检制”（规程第三百一十六条）概念在采掘工作面装药前、放炮前和放炮后，爆破工、班组长、瓦斯检查员都必须在现场，由瓦斯检查员检查瓦斯。作用它能防止瓦斯漏检，一方面能避免在瓦斯超限（1）的条件下装药、放炮；另一方面，放炮后若瓦斯超限，能及时得到有效处理（不准继续爆破或电钻打眼等工作）。从而杜绝爆破事故的发生。,第四节 破岩原理和爆破技术,李永,86,四、微差爆破概念利用毫秒雷管或其他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。特点：爆出岩石块度小而均匀、炮眼利用率高、围岩震动小、巷道规格好。,第四节 破岩原理和爆破技术,李永,87,五、预裂爆破概念在爆破岩体的轮廓线上密集钻孔，采用不耦合装药并先于其它炮眼爆破，以预先形成一道贯穿裂缝，使非爆破区免遭破坏的控制爆破技术。特点要去的部分被爆破掉，要留的部分被完好的保留下来：预裂缝将爆破区和保留区分隔开，阻隔了爆轰波对保留区的破坏作用。结果就是，爆破破坏程度小，开挖成形规整光滑。,第四节 破岩原理和爆破技术,李永,88,六、光面爆破1.光面爆破的目标使炸药的爆炸作用刚好沿周边炮眼连线井巷轮廓线产生贯穿裂缝，从而将岩石切割下来，形成光滑的井巷轮廓。2.光面爆破的质量标准围岩表面上留下的眼痕率（有均匀眼痕的周边眼数与周边眼总数的比值）不小于50；超挖尺寸不得大于150 mm，欠挖不得超过质量标准规定；围岩表面上不应有明显的炮震裂缝。,第四节 破岩原理和爆破技术,李永,89,3.光面爆破的优点掘出的巷道轮廓平整光洁，便于锚喷支护，岩帮裂隙少，稳定性高，超挖量小。成本低、工效高、质量好。4.光面爆破的分类1 轮廓线光面爆破法：周边钻凿密集空眼2 预裂光面爆破法：周边眼最先起爆3 修边光面爆破法：周边眼最后起爆预留光面层爆破：多用于断面大于12m2的巷道，先用一般的爆破方法在巷道内部做出巷道的粗断面，在周边留下一个厚度比较均匀的光面层；然后再由布置在巷道轮廓线上的边眼（光爆炮眼）爆出整齐光滑的巷道轮廓。全断面一次爆破法：多用于断面小于12m2的巷道，由雷管的不同段别（延时）实现。,第四节 破岩原理和爆破技术,李永,90,5.光面爆破的实现条件钻凿周边炮眼要做到“平”：彼此平行；“直”：垂直于工作面，实际与巷道轴线有35度的夹角；“齐”：炮眼底部对齐，落在同一个横断面上；“准”：开眼位置要准确，偏差值不大于30mm；周边眼布置在设计断面的轮廓线上。选用低猛度的炸药；严格控制周边眼装药量，采用不耦合装药同时起爆；光面层厚度（光爆炮眼的最小抵抗线）一般应大于或等于光爆炮眼的间距（防止反射波侵入围岩使围岩遭受破坏）。,第四节 破岩原理和爆破技术,李永,91,光面爆破与普通爆破的对照,第四节 破岩原理和爆破技术,李永,92,贯穿裂缝的形成原理,第四节 破岩原理和爆破技术,李永,93,光面爆破效果,目 录,第四节 破岩原理和爆破技术,李永,94,1.炸药的主要特征是什么？2.炸药爆炸的三要素是什么？3.炸药爆炸的基本化学反应是什么？4.何谓炸药的氧平衡？分为哪几种？煤矿井下爆破为何要选用零氧平衡炸药？5.何谓炸药的猛度和爆力？二者有何区别？6.矿用炸药分为哪几类？7.起爆器材有哪些？其主要特性分别是什么？8.电爆网路的连接方式有哪些？各自特点是什么？9.何谓爆破漏斗？其要素有哪些？10.光面爆破的质量标准有哪些？如何实现光面爆破？11.最小抵抗线？爆破作用指数？炮眼利用率？,目 录,李永,95,退出,谢谢大家,