工程爆破总结

岩石性质及其分级岩石的物理性质1岩石的矿物成分和组织特征矿物成分（硬度高低影响较大）组织特征（结构和构造）结构指矿物颗粒的形状及颗粒间的连接构造的形式有层理、裂隙、节理、断层2岩石的孔隙度η，密度ρ和容重γ3岩石的碎胀性岩石破碎后体积增大的性质4岩石的波阻抗密度同纵波波速的乘积ρc岩石的力学性质1岩石的变形特征（*看书*）①脆性②塑性③弹性2岩石的强度特征岩石的强度特征是指岩石能承受一定外力的作用而不破坏的性能，它是以岩石恰在破坏时应力大小来表示的。分动、静载强度。比能a:破碎单位体积岩石所消耗的能量。3岩石的硬度岩石表面抵抗工具侵入的性能，与凿岩性密切相关。凿岩时，比单向抗压强度更有意义，指岩石表面被破坏的性能。4岩石的磨蚀性*补充：凿岩性岩石被凿碎的难易程度：用每米炮眼所消耗的钎头数，纯凿速，比能三指标表示爆破性表示岩石被爆碎的难易程度：用单位原岩的炸药消耗量和所需炮眼长度表示。岩石的分级1按岩石坚固性的分级法R——岩石单向抗压强度（普氏分级）2按岩石的凿岩性和爆破性分级法（苏式）3我国岩石分级观点是统一性与特殊性相结合的原则（普氏、苏氏）两个层次，依据岩石的可钻性、可爆性和稳定性三种性能进行具体的分级。*岩石分级的意义1）选择最佳方法和设备来破碎各种不同的岩石，以达到最佳的经济效果和最高的劳动生产率；2）选择合理的开采和维护方法，最安全、可靠地保护不应破坏的岩石，以正确有效地处理采矿中破坏与维护岩石这一最基本的矛盾；*普氏分级强调了凿岩性与爆破性一致性，忽视了各岩石特性的特殊性和差异性，实验室方法；苏式则相反。第二章浅眼冲击式凿岩浅眼是指炮眼长度小于5米，直径小于40～50mm的炮眼。在此范围外的炮眼称为中深孔或深孔。冲击式凿岩机1冲击式凿岩原理：实质是剪切破坏原理2凿岩机组成成分1）配气机构2）转钎机构冲程时不转钎，回程时转钎3）排粉机构4）推进机构5）操纵等机构3分类手持式气腿式向上式导轨式浅眼凿岩工具1钎头构造（一字形，十字形，X字形）①刃角α，刃角大小与钻速、耐磨有关，刃角小，凿速高，但不耐磨，用于软岩；②隙角β，钎头体两侧面的倾角，β过大，易于磨损，过小，易于卡钎；③钎刃的曲率半径R，R保证合金片两端不产生应力集中和弯矩，R=180~200mm④钎头直径D：浅眼凿岩中，随孔深增加，必须更换更长的钎杆，同时必须使用更小直径的钎头，递减才不会卡钎⑤排粉槽和吹洗孔：一般布置于钎头的顶部和侧部2钎杆构造（中空六角形断面）*在浅眼凿岩中，钎头钎杆用锥形连接θ=3~7°3.冲击式凿岩机理冲击式凿岩的应力波理论，是用应力波的观点来解释凿岩过程，认为凿岩机的活塞冲击钎尾后，在钎子内便产生应力，这种应力以波的形式由钎尾向钎头传递。应力波传至钎刃时，一部分进入岩石，另一部分反射回来。当入射和反射合成后形成的合力超过岩石的破坏强度时，岩石便破碎。（*看书*）*自由端面时，钎刃质点应力为0，而其运动速度为入射压波引起钎杆质点速度的两倍，方向为正，所以钻机空打时，钎头易掉。*固定端时与自由端相反，界面的压应力为入射压力2倍，质点振速为0（当钎头凿硬岩时易崩，这肘速度压力的增大不到2倍）。深孔凿岩接杆式凿岩（1）钎头：形状结构与浅眼相同，但由于弹跳加大，使钎头容易偏离炮孔中心，故对钎头体宽度有一定要求（加大刃厚），常用十字形和带超前刃的钎头,与钎杆用螺纹而不用锥面连接（2）钎杆：用30~35SiMnMoV钢，有内切圆为25.4mm的六角形和直径为32mm的两种，多用后者，用左旋螺纹。（3）钎尾：用于和凿岩机连接的最后一根钎杆。钎尾较短，一般多用两翼（翼状以传递力矩）。（4）连接套筒：由于d小，不能直接相连，连接螺纹，有锯齿形和波形两种，要求传递能量效率高（锯齿），不易磨损（锯齿），拆卸容易（波形），这两种罗纹各有优缺点，但多用波形螺纹。*为了克服深孔不圆现象，可采用两种解决方法：一是采用超前刃钻头，超前刃起定心和导向作用；另一种是加大钎刃厚度，使钻头的滚动阻力增大，减少跳动。2.潜孔式凿岩是将冲击器潜入孔内，紧跟钻头，从而极大降低冲击能量损失，钻杆仅仅传递轴压，扭矩和输送风、水，联结的作用，冲击是间断的，回转是连续的。在冲击-回转过程中，钻头剪切破坏岩石。岩石在冲击力与剪切力作用下不断被压碎和剪碎，起主导作用的是冲击做功。钻具：1钻头：刃片钻头、柱齿钻头、混合钻头2钻杆：起传递扭矩，轴推力和传递风水作用牙轮钻进（垂直向下凿岩）破岩特点：在强大轴压静载和滚动的动载作用下，压入、剪切、滚刮破碎岩石。1牙轮钻头由三牙爪、三牙轮和轴承组成。钻头工作时，三牙轮相对炮孔轴线作旋转运动，同时，它又绕三个牙爪的轴自转凿岩效率1影响凿岩机纯凿岩速度的因素分析（1）单次冲击功A；（2）冲击频率N；（3回转扭矩和回转角α；（4）轴推力F；（5）风压P；对凿速影响最大。（6）孔径d；d大，钻进面积大。（7）炮眼深度L；（8）钎刃磨钝宽度b：b大，切入深度小，凿痕浅，凿速低第四章炸药及爆炸的基本理论1.爆炸和炸药的基本概念1爆炸现象（物理爆炸、化学爆炸、核爆炸）2爆炸特点1）在极短时间内产生高温、高压气体的骤然膨胀；2）在爆炸点周围介质中有急剧的压力突跃；3）伴有声、光现象。3化学爆炸必须具备的条件1）爆炸过程必须放出大量的热能；2）化学反应过程必须是高速的；3）化学反应过程应能生成大量的气体产物；4）反应能自行传播。4炸药化学反应的形式1.热分解2.燃烧3.爆炸4.爆轰5炸药分类按组成，有单质炸药和混合炸药按用途，1）起爆药感度高，威力小2）猛炸药感度较低，威力大3）黑火药(发射药)反应速度较慢2.起爆药与猛炸药1起爆药主要有1）雷汞灰白色细晶体2）氮化铅白色针状晶体，稳定性好多用于军工品中。3）二硝基重氮酚又称DDNP，黄褐色细晶体，民爆器材中得用最多。2主要的单质猛炸药有(每种炸药中都含C、H、O、N四素)1）三硝基甲苯（TNT）黄色鳞片状晶体，爆速7000m/s，用于雷管和弹体装药2）黑索金（RDX）白色晶体，爆速8300m/s，用于雷管、导爆索和弹体装药3）特屈儿淡黄色晶体，国外多用4）太安特性同RDX，国外多用5）硝化甘油（NG）油状液体，有毒*起爆药感度高，威力小，猛炸药反之。3.炸药的起爆1在外部起爆能作用下，炸药不从稳定状态到稳定状态的化学体系变化过程。起爆能的形式有：热能、机械能和爆炸冲能。起爆机理炸药反应释放的能量△E远大于起爆能E1,外界较小的能量激发主装药,主装药放出的能量用于工程目的。影响起爆的因素1）外能的大小和作用时间；2）外能的集中程度；3）炸药活化分子释放能△E。2热能起爆单位时间内炸药得到的热大于散失到周围的热量，才能有热积累、升温和被起爆。火焰、火星、电热等都有加热作用。特点1）初温高2）快速、局部热反应过程3）热积累机械能起爆包登“热点”说。热点形成的原因1）微汽泡的绝热压缩；2）炸药颗粒间的摩擦；3）颗粒与掺合物之间的摩擦。炸药的感度感度是指炸药在外能作用下发生爆炸反应的难易程度。热感度、机械感、爆炸冲能感度*感度的作用（1）关系到炸药在制造、运输、搬运、储存、使用过程中的安全。（2）关系到装药能否安全起爆，对爆破效果有重要作用。所以研究炸药的感度对安全、可靠、准确地起爆炸药具有极为重要的意义。1热感度加热感度：炸药在规定时间（5min）内起爆所需加热的最低温度。℃火焰感度：常用炸药对导火索喷出的火焰的最大引爆距离值来表示。mm2机械感度1）撞击感度测定用垂直落锤仪进行测定。用0.05g炸药在10kg重锤25cm高处下落，25次平行试验发生爆炸的百分率来表示。2)摩擦感度的测定用摆式摩擦仪来测定在上下两击柱间的0.02g受试炸药先由液压千斤顶以一定压力压紧，当1500g摆锤以90°的摆角撞击击杆时，上下击柱间发生水平移动而摩擦炸药，可能被引爆。25次试验中引爆炸药的百分率。3爆炸冲能感度1、极限起爆药量2、殉爆距离当主、从爆药卷为同一种炸药时，足以使从爆药卷全爆的药卷间最大距离叫做该炸药的殉爆距离，单位cm。4影响炸药感度的因素1）炸药的化学结构和化学性质的影响含-O-NO2的比含-NO2硝基团的炸药感度要高；爆热值高的炸药感度要高。黑索金比梯恩梯感度高。2）炸药物理性质的影响热容量小、导热率低、密度适当、颗粒细小、混拌均匀的炸药，感度高。3）掺合物的影响掺入高熔点、高硬度石英砂等，可提高炸药撞击和摩擦感度。炸药的爆轰理论1冲击波：冲击波是炸药爆炸后在介质中产生的传播速度高于介质声速的一种压缩波。性质：1）其波速D大于介质音速C；2）其波阵面是完全陡峭的，在此面上介质参数剧增；3）当D<C时，其复原为压缩波，扰动区重新出现，过程复原。2爆轰波：炸药爆轰时，其前阵面是带有化学反应区的冲击波，称为爆轰波。它具有冲击波一切特性。3人们通过爆速分析爆轰波传播过程。一方面因为爆速的变化直接反映了反应区结构以及能量释放的多少和快慢，另一方面，爆速是比较容易测定的一个参数。4影响稳定传爆的因素药包直径药包外壳药包密度径向间隙的影响炸药粒度*径向间隙效应:由于炸药与孔壁之间的径向间隙,影响爆轰波稳定传爆的作用。原因:由于侧向扩散的爆炸产物,高温高压气体在较小的径向间隙内压力迅速上升,使其前方径向间隙中空气受到强烈压缩,从而形成了超前于爆轰波的冲击波,在爆轰波达到之前已将炸药“压死”,超过其极限密度,造成爆轰中断。5爆速测定方法导爆索法电测法高速摄影法炸药爆轰产物与氧平衡（***看书***）爆热爆炸功爆炸功指炸药爆炸后，其内能转变为热能，并使气体膨胀做功。1爆力反映炸药爆轰在介质内部作功的性能，其主要取决于炸药爆炸时的爆热和所生成气体量的多少。我国用铅铸扩孔法检测炸药爆力。ml2炸药猛度反映炸药爆轰时对爆破对象表面的粉碎、冲击能力，其大小主要取决于炸药的爆速。我国用铅柱压缩法检测炸药猛度。mm第五章矿用炸药主要有铵梯炸药，铵油炸药，铵松蜡炸药，硝化甘油炸药，浆状炸药，水胶炸药，乳化炸药。铵梯炸药成分硝酸铵（氧化剂）梯恩梯（还原剂）（敏化剂）木粉（疏松作用）第六章起爆方法及器材目前广泛使用四种起爆方法：火雷管、电雷管、导爆索和导爆管火雷管起爆法1管壳：作用：1成一整体防潮；2提供封闭条件，安全，免受外界影响以保证爆轰完全；3提供聚能穴。2起爆药：一般多用DDNP3加强药（猛炸药）：TNT和黑索今混制4加强帽：作用：减少灵敏的起爆暴露面积。防止外界影响，防潮。有利于起爆药爆轰。*火雷管起爆法的评价：简单易行，成本底，使用极广，但安全性差，有毒气体多（因导火索燃烧），线路无法检查，不能用于瓦斯矿。电雷管起爆法1主要组成部分（不同的组成部分）①火雷管部分基本构造同前。②电点火头构成：由电阻桥丝或引火头组成。作用：通电→发火，此火焰相当于导火索火焰。2电雷管分瞬发电雷管和延期电雷管瞬发电雷管分为药头式和直插式（直插式起爆药为DDNP，桥丝直插入起爆药中，不利；药头式桥丝周围涂引火药成圆珠状，有加强帽）延期电雷管分为秒延期和毫秒延期延期药装于延期内管中，延期内管固定和保护延期药，容纳延期药燃烧生成的气体，保证延期药在压力不变的情况下稳定燃烧。*最低准爆电流：是电雷管必定起爆的最小电流，一般不大于0.7A。*最高安全电流：5min中内不致电雷管起爆的最大电流，一般取10mA。*起爆电流：直流电起爆时，应不小于2.5A；交流电起爆时，应不小于4A。*电爆网络的测量仪表严禁使用万用表。*电法起爆评价安全；可靠；准确；可同时起爆大量雷管。但操作复杂，作业时间长，消耗电线，要求一定电压，受杂电影响。导爆索起爆法**导爆索与导火索的区别**外观：导火索白色(外皮不燃烧)，导爆索红色成分：导火索黑火药，导爆索黑索今或泰安起爆方式：导火索燃烧，导爆索雷管起爆爆速：导火索100-125s/m，导爆索6700m/s传递能量：导火索燃烧，导爆索爆轰波导爆索索芯有三根芯线。1继爆管：消爆管+长内管+毫秒延期药+火雷管工作原理：由主动端导爆索传来高温高压的气体产物和爆轰波经消爆管（带小孔的塑料管）消爆，压力、温度下降，点燃长内管后面的延期药，其后的作用同于毫秒电雷管，不同的是这时延期药的燃烧在敞开的空间下燃烧。如果主、被动端弄反了，被动端起爆后，经消爆管消爆后，绝不可能引爆主动端，所以单向继爆管有方向性，连接时容易出差错。*导爆索连接：搭接、水手接、T型接2导爆索起爆法评价（1）此法简单、方便、可控制延期起爆时间；（2）当用孔外延期时，延期时间可累计叠加，减少继爆管段数；（3）不受各种杂电、静电、射频电干扰；（4）但不能用仪表检测网路质量；（5）导爆索价格贵，使用此法成本高。4.导爆管起爆法雷管（或用炸药、导爆索、发令枪）+导爆管+毫秒雷管+炸药包。导爆管仅用来传递两爆破器材之间的爆轰波。速度为1600~2000m/s第七章岩石的爆破破碎机理1.岩石爆破破坏的集中假说爆炸气体产物膨胀压力破坏理论冲击波引起应力波反射破坏理论爆炸气体膨胀压力和冲击波所引起的应力波共同作用单个药包爆破作用分析1爆破的内部作用压缩区破坏区震动区爆破的外部作用1爆破漏斗要素：自由面最小抵抗线爆破漏斗底圆半径爆破作用半径爆破漏斗深度爆破漏斗可见深度爆破漏斗张开角（1）标准抛掷（n=1）；（2）加强抛掷(n>1)；（3）减弱抛掷(0.75<n<1)；（4）松动爆破(0<n<0.75)；5.影响爆破的因素1炸药性能对爆破作用的影响炸药的密度、爆速、炸药波阻抗、爆轰压力、爆炸压力、爆炸气体体积以及爆炸能量利用率2爆炸能向岩石传播的效率的影响（1）炸药波阻抗同岩石波阻抗的匹配炸药波阻抗与岩石波阻抗相等时，能量传递效率最高。（2）空气间隙装药空气间隙可以起缓冲作用，使爆炸压力较平缓的作用在孔壁上，避免过渡破坏区的形成，使更多的能量用于岩石的破裂，从而提高能量利用率（3）药包