岩土掘进工程作业培训课件

岩土掘进工程作业培训课件在当前技术条件下，爆破法是开挖地下坑道的常规方法。它主要由钻孔、爆破、出碴三项施工过程所组成。相继完成这三项基本作业后，开挖的坑道就向前推进一段，即为一个开挖循环（或掘进循环）。土层中开挖主要是支护问题：一般在先行支护的保护下进行开挖，不采用钻眼爆破。钻孔爆破法主要用于岩石坑道的开挖。除上述三项主要作业外，还有为主要工序提供条件和保证安全的辅助工作，如临时支护，测量、供气、供水、通风、照明、防尘、排水、铺轨等辅助作业。第一节凿岩凿岩，又称钻孔或钻眼，是在坑道开挖工程中耗时最多、劳动强度最大的一项基本作业，所需时间约占开挖循环时间的40%－50%，合理选择设备及方法尤其重要。一、钻孔机具1、凿岩机凿岩机按凿岩方式不同可分为回转式、冲击式、回转冲击式三种；按支撑和推进方式不同分为手式、气腿式、向上式和导轨式四种；按主机质量分轻型(＜30kg)、中轻(30~50kg)、重型(>50kg)三种；按冲击频率分为低频(<2000次/分)、中频(2000-2500次/分)、高频(2500－4000次/分)和超高频(>4000次/分)四种；按动力不同分为风动、液压、电动和内燃凿岩机四类；按排粉方式不同分为湿式和干式凿岩机两种。（1）冲击转动式凿岩机是当前岩石地下工程施工中广泛采用的钻孔机械。原理：在一定轴向力（或推进力）的作用下，不断旋转钻入岩石而成孔。原理：连续冲击、旋转对于较软岩石一般将岩石破碎成岩粉排出；对于较硬岩石，也可用空心钻头，待钻进一定深度后将岩心取出－似机械岩芯取样。（2）风动凿岩机以压缩空气为动力，地下使用较安全，适于各种硬度的岩石。缺点是：机械效率低，需要复杂的供风系统，投资高。（3）电动凿岩机以工频电源为动力。优点是：取消了复杂的压风系统，相对投资及运营费用低，机械效率高，比风动凿岩机的钻孔效率更高，电力输送较风力输送简单，噪音小。缺点是受钻进岩石的强度限制。（4）内燃式凿岩机多以柴油为动力。优点：移动方便。缺点：有废气污染，还需解决支架、湿式凿岩、防尘等问题，不适于地下工程。常用于露天边坡或路堑、硐口明堑工程。（5）液压凿岩机凿岩机的冲击、回转均由液压驱动。优点：噪音低，冲击功和扭矩可根据岩性变化调节，机械效率较风动凿岩机高很多，凿岩速度也大为提高。最有发展前景。缺点：设备复杂。2、凿岩台车实质是一种安装了多台凿岩机的可移动支架。特点：节约拆装和移动支架时间；能装备重型凿岩机，适用打深孔；多台凿岩机同时作业，效率高，劳动强度低。凿岩台车的组成由工作部分、支架部分、操作部分、动力及传动机构等4个部分组成。凿岩台车还需要行走机构及其它辅助设施。3、钎子与钎头（1）钎子－凿岩机的直接工作部分。整体钎子；活动钎子3、钎子与钎头（1）钎子（2）钎头－活动钎头分刃型和柱齿型两种。“一”字型钎头；齿柱型钎头；“X”型钎头；“十”字型钎头；二、钻眼工作1、凿岩前的准备钻眼工作应按施工设计的要求和爆破图表所定的眼位、方向、深度和角度进行。首先应根据测量定出中心线和周边轮廓线，根据轮廓再进行布孔。合理组织工序是提高掘进效率的前提。包括凿岩机和凿岩工具准备。首先检查凿岩机，准备足够的钎子和钎头；然后是工作面风、水压，保证工作风压0.5~0.6MPa;水压比风压低0.1－0.2MPa，避免气缸进水。最后，按要求配好风绳、水绳。凿岩前的最重要工作是工作面安全检查。2、钻凿炮眼凿岩炮眼包括安装钎子、架设凿岩机、打孔钻眼、换钎等工作。钻眼过程中注意：听声－了解设备运转；观察－排粉情况。据岩石性质及凿岩机冲击力大小，正确调节轴推力。推力过大会卡钻及设备过快磨损；过小机器回跳大。推力过大过小钻效均降低。必须按顺序依次完成所钻炮孔，保证质量和安全！3、凿岩结束工作钻眼结束，拆下风绳、水绳，将凿岩机搬到安全地点。用吹砂管对每个炮眼进行吹砂清洗，以便装药。可采用多台设备同时作业，或用凿岩台车，缩短凿岩时间！第二节爆破爆破－是用炸药能量来炸裂或破坏目的物的一种技术方法。钻眼爆破－是将炸药充填在被爆破体的炮眼内的一种爆破方法。一、爆破器材与起爆方法1、炸药凡在外部施加一定的能量后，能发生化学爆炸的化合物和混合物称为炸药。炸药是一种低成本、高能量密度的物质，其单位体积内能量储备很大。起爆能－能引起炸药爆炸的外界能量。炸药组成元素：碳、氢、氧、氮。（1）炸药的特点：1）反应能释放出大量热能；2）反应过程高速进行；3）反应过程伴有大量气体生成。（2）爆轰波－伴随发生化学反应，在炸药中传播的一种特殊形式的冲击波；这个过程叫爆轰过程。炸药爆炸即爆轰波在药包中的传播过程。（3）炸药分类：1）按炸药组成分－单质炸药和混合炸药；2）按用途分－起爆药（如雷汞、迭氮化铅等）、猛炸药（如TNT、浆状炸药、铵梯炸药等）、发射药和烟火剂等四类3）按炸药化学反应的基本形式分－热分解、燃烧、爆炸和爆轰四种。（4）常用的工业炸药：1）最常用的炸药：硝铵炸药－以硝酸铵作氧化剂，还需加入敏化剂(如TNT)和可燃剂(如木粉、油类、铝粉等)，消焰剂(煤矿用炸药中加入)(NaCl、KCl等)，防潮剂(沥青、石蜡等)及粘结剂。2）硝化甘油炸药－以硝化甘油(或硝化甘油加硝化乙醇混合物)为主要成分，加入KNO3（NａNO3、NH4NO3）为氧化剂，硝化棉为硝化剂，木粉作可燃剂和疏松剂。特点：猛度高，不吸潮，防水性好，威力大。敏感性强，易受震动、火花、磨擦、冲击而起爆。多用于潮湿多水的地下爆破，工程中少用。2、起爆器材指产生起爆并能引起炸药起爆的材料。包括雷管、导火索（线）、导爆管等。（1）雷管主要用于起爆炸药、导爆索和导爆管的。按起爆方式不同可分为火雷管和电雷管两类。工业雷管的结构火雷管；电雷管；秒延期电雷管；毫秒延期电雷管。（1）雷管1）导火索（线）－引爆雷管，内装黑火药，直径5－6mm，燃烧速度为110－130s/m(2）导火索、导爆索和导爆管2）导爆索－引爆炸药。爆速6800－7200m/s，可用雷管起爆。结构与导火索相似但装猛性炸药3）导爆管－引爆非电毫秒雷管或炸药。爆速2000－3000m/s。外径3mm、内径1.5mm的涂药塑料管3、起爆方法（1）火雷管起爆－单点或成组点。用于无瓦斯和粉尘爆炸危险的井巷和露天爆破。（2）电雷管起爆－用毫秒电雷管称毫秒爆破或微差爆破。优点：安全、准确、可靠。适用广。（4）导爆索起爆－雷管引爆主干导爆索，再引爆支干索，从而使孔内的炸药爆炸。（3）导爆管起爆－用起爆枪或雷管起爆导爆管－冲击波再引爆药包中非电毫秒雷管－炸药。最适于杂散电流、静电或雷电干扰场合。4、装药与装药结构（1）正装药与反装药装药前要吹净岩粉，检查炮孔角度、深度是合达标。正装药－引爆卷在炮孔口；反之称为反装药（适于＞1.5m的孔）。（2）装药结构－分续装药、间隔装药（要符合殉爆距离）、不偶合装药（孔径与药径不一致）装药结束撤离工作面二、坑道工程开挖爆破的基本方法开挖爆破的基本程序有两种：A、先在开挖断面上掏槽，再逐步扩大爆破，最后达到周边轮廓线形成坑道；B、先在周边轮廓线预先爆出裂隙，然后在断面内再分块爆裂或爆碎，最后形成坑道。掏槽、布孔及有关的爆破参数、起爆顺序是坑道开挖爆破研究的基本问题！1、坑道工作面炮眼布置：掏槽眼（制造突破口）；辅助孔（扩大孔）；轮廓孔（周边孔）炮眼直径一般为38－46mm，深度1－5m。炮眼个数：N＝（2~2.7)(fs)1/2直掏槽眼装药0.75，斜掏槽眼70°装药0.45;较其它孔深0.2m；留几个空眼。辅助眼装药系数0.55，周边眼装药系数0.4－0.7。光面爆破药线密度0.15~0.35kg/m。药耗与岩石硬度成正比。掏槽方式示意图：楔形掏槽缝形掏槽锥形掏槽桶形掏槽第三节装岩、运输和提升简称出渣，包括装岩、运输和卸渣三项作业。一般情况下占开挖循环时间的35%－50%一、装岩－与装岩机械有关主要装岩机械包括铲斗式、蟹爪式、立爪式装岩机和装卸机等，斜井采用耙斗式装岩机，竖井装采用抓岩机。按行走方式不同，铲斗式装岩机可分为行式、履带式和轮胎式；按动力不同可分为电动、内燃和气动式、铲斗式装岩机是一间歇式装岩机械二、运输分有轨运输和无轨运输。有轨运输设备包括轨道、斗车、和机车。无轨运输设备主要是铲运机，包括柴油铲运机和电动铲运机。三、提升分斜井和竖井提升运输。由提升设备来完成，主要任务是提升矿石和废石（也称毛石），运送人员和材料、设备、工具。提升设备包括提升机、提升容器、提升钢丝绳、井架、天轮及装卸设备等。1、提升容器包括罐笼和箕斗。箕斗有底卸式、侧卸式和翻转式三种。提升设备要求：安全第一！！第四节地压和支护地压现象－围岩和支架破坏现象的总称。地压－因围岩变形与破坏作用于支架上的压力。围岩变形与破坏；冒顶与片帮；围岩鼓胀；支架压坏支护支架按结构分－棚式支架、拱砌和锚喷支护。井巷支架材料包括－水泥、木材、金属材料、石材、混凝土、钢筋混凝土、砂浆等。目的：保持巷道断面规格，防止围岩发生危险的变形和垮落。4.地压及支护地质工程支护以木支护最见。运输巷道的水泥碹(拱)砌支护；木支架支护；梯形棚架支护；顶梁；棚腿；撑挂；背板；木楔；角楔；顶梁；金属支架结构；锚杆支护第五节坑探其它辅助作业和劳动安全措施施工过程中必须解决有害气体、粉尘、噪声等危害。还要解决涌水地段施工时的排水，施工中的照明、供水、供气问题。一、工作面通风要求：硐内空气中的含氧量不少于20%(体积比)；CO、氧化氮＜5mg/m3;含10%以上游离SiO2的粉尘＜2mg/m3、含10%以上游离SiO2的水泥＜6mg/m3；硐内气温不宜超过25℃通风方式包括：自然通风和机械通风；机械通风包括：压入式通风、抽出式通风和混合式通风。二、防尘1、粉尘及其危害在巷道开挖阶段，由钻孔产生的粉尘约占总量的85%，爆破产生的粉尘占10%，装碴产生的粉尘占5%矽尘：含30%－70%游离SiO2的粉尘以粒度＜5μm的矽尘危害最大，容易引起矽肺。2、防尘的技术措施（1）减尘：1）尽量用高压风、小口径快速钻进，控制单位时间产生的粉尘量；2）控制爆破，避免过粉碎3）喷毛洒水，湿式出碴作业4）净化风源，使风源中的含尘量＜2μg；（2）降尘－不使粉尘飞扬：1）湿法凿岩,使空气中的粉尘＜10mg/m3；2）在炮孔内形成水幕（钎杆前端钻2个小孔）；3）水封爆破代替炮泥封孔；4）放炮喷雾，采用冲击波