鲁能菏泽煤电公司安全培训中心邮箱 qishi88888 电话 188053060982012年11月 教材编辑 王运福授课人 王运福 煤矿井下爆破知识 讲座 煤矿井下爆破知识 素质是根本管理是关键成败在细节 第一章爆破理论与安全技术第一节爆破基础理论 炸药 受一定外界作用后能发生迅速的化学反应 并生成大量的热量和气体的物质 爆炸 某些物质的物理或化学能量的迅速释放使周围介质的压力 温度骤然增高 发生瞬间气体膨胀和音响 使周围介质遭受破坏的现象 物理爆炸爆炸放热性化学爆炸 三要素 产气性快速性 炸药 炸药基本性能 传爆 炸药从起爆到爆炸结束的过程中 爆炸反应在药包中自行传递的过程 影响传爆的因素 炸药的性能与质量 密度 直径 外壳 起爆能 冲击波 炸药爆炸所产生的热能和气体 形成的高温高压气浪的冲击作用 爆轰波 爆炸产生的能量在炸药内的高速传递 并具有能量补充的特殊压缩冲击波 爆速 炸药起爆后 爆轰波在炸药内的传递速度 爆热 爆炸反应释放出来的能量 爆温 爆炸时产生的能量把周围介质加热到的最高温度 爆压 爆轰结束时 爆炸产物在初始体积内达到热平衡后的流体静压值 爆容 单位质量的炸药爆炸后产生的气体产物在标准状态下的体积 爆力 炸药爆炸后的气体产物对周围介质做功的能力 猛度 指炸药爆炸时对接触介质冲击破碎的能力 感度 炸药在外界作用下发生爆炸的难易程度 炸药具有 机械 热 爆轰 静电和殉爆5种感度 炸药的殉爆 炸药爆炸后引起与之不相接触的临近炸药爆炸的现象 自由面和最小抵抗线 爆破分类 标准抛掷 n 1加强抛掷 1 n 3减弱抛掷 0 75 n 1松动爆破 n 0 75压缩爆破 n 0 75注 n 爆破作用指数n r w 爆破自由面 漏斗半径r 最小抵抗线W 爆破漏斗 第二节安全爆破技术 一 掘进爆破技术 掏槽眼 辅助眼 周边眼 掘进工作面炮眼类型和作用 掏槽眼 位于巷道断面中下部 为辅助眼增加爆破自由面 辅助眼 位于掏槽眼和周边眼之间 辅助眼大量崩落岩石并为周边眼增加自由面 周边眼 形成巷道断面 并使巷道断面 坡度等符合作业规程的规定 立井掏槽眼布置 一 园锥形掏槽 一级筒形形掏槽 立井掏槽眼布置 二 二级筒形掏槽 三级筒形掏槽 楔形掏槽 水平或倾斜巷道掏槽方式 单斜掏槽1 斜眼掏槽扇形掏槽3 混合掏槽锥形掏槽楔形掏槽直线掏槽菱形掏槽2 直眼掏槽角形掏槽五星掏槽螺旋掏槽 斜眼掏槽 一 单斜掏槽适用于各种岩石 扇形掏槽适用于软岩层中有弱面可被利用的巷道 斜眼掏槽 二 锥形掏槽适用于只有一个自由面的坚硬或均质岩石 楔形掏槽适用于各种岩石 直眼掏槽 一 直线掏槽适用于整体性较好的韧性岩石和较小的巷道断面 菱形掏槽适用于各种岩石 直眼掏槽 二 角柱掏槽适用于中硬岩石 使用电雷管分两段起爆 五星掏槽适用于各种岩石 使用电雷管分两段起爆 直眼掏槽 三 螺旋掏槽适用于中硬岩石 使用电雷管分三段或四段起爆 混合掏槽 菱形直眼混合掏槽适用于断面较大 岩石较硬的巷道 三角形直眼混合掏槽适用于断面较大 岩石较硬的巷道 掘进爆破参数 1 炸药消耗量 装药过少 欠挖 装药过大 浪费 破坏围岩 支架 设备 产生大量有毒有害气体等 2 炮眼直径 比药包直径大5 7mm 药包直径32或35 3 炮眼深度 一般0 8 2 0m 掏槽眼比其他炮眼深0 2m 4 炮眼数目 少 易出大块矸石 巷道轮廓差 多 工时成本高 二 回采工作面爆破技术 顶板 底板 顶眼 腰眼 底眼 单排眼布置 65 75 底板 顶板 工作面 双排眼布置 65 75 75 80 顶板 底板 煤壁 三排眼布置 65 75 75 80 顶板 底板 煤壁 炮采爆破参数 1 炸药消耗量 底 腰 顶 1 0 75 0 5装药量 软 中硬 硬为150 250g 200 300g 250 350g 2 炮眼直径 比药包直径大5 7mm 药包直径32或35 3 炮眼深度 一般1 0 1 2m 顶板条件较好的可用1 6 2 0m 炮眼深度比循环进度深0 2m 4 炮眼间距 间距与深度之比3 5 一般1 0 1 2m 5 炮眼角度 炮眼于煤壁的水平夹角65 75 顶眼仰角5 10 眼底距顶板0 3 0 5m 底眼俯角10 15 眼底距底板0 1 0 2m 6 起爆方式 毫秒爆破比瞬发雷管爆破效力要高31 50 炮采工作面的 七不 二少 三高 七不 1 不发生爆破伤亡事故 不发生引燃 引爆瓦斯或煤尘事故 2 不崩倒支柱 防止冒顶事故 3 不崩破顶板 便于支护 降低含矸率 4 不留底煤和伞檐 便于攉煤和支柱 5 不弯 使工作面平 直 齐 保证循环进度 6 不崩翻刮板机 不崩坏油管和电缆 7 块度均匀 不出大块煤 减少人工二次破碎量 二少 1 减少爆破次数 增加一次爆破的炮眼个数 缩短爆破时间 2 材料消耗小 合理布置炮眼 装药量适中 降低炸药 雷管消耗 三高 1 块煤率高 2 回采率高 3 自装率高 三 毫秒爆破技术 1 定义 毫秒爆破 又叫微差爆破 是利用毫秒雷管或其它毫秒延期装置 使成群的药包以毫秒级的时间间隔 控制炮眼按预定的顺序先后分组起爆的方法 2 毫秒爆破的安全性经测定在高瓦斯矿井中爆破后360ms以内的瓦斯浓度一般不会超过1 毫秒爆破相邻段之间的间隔时间只有25ms 煤矿安全规程 规定 煤矿许用毫秒电雷管最后一段延期时间必须在130ms以内 只有360ms的1 3 瞬发雷管的缺点 一次爆破很难达到爆破要求 使用瞬发雷管分次爆破容易瓦斯超限 可达1 10 3 毫秒爆破的优点 1 一次爆破可以增加起爆雷管数 缩短爆破时间和炮后检查的时间 提高效率 2 提高爆破安全性 有效解决二次起爆引爆瓦斯 煤尘 保证 一炮三检 一次装药一次起爆 严禁2台发爆器同时在一个工作面爆破等制度的实施 3 具有补充爆破作用 4 降低单位炸药消耗量 10 20 5 降低爆破时产生的地震作用 1 3 2 3 6 大大减轻爆破工的劳动强度和提高劳动的安全性 4 毫秒爆破安全措施 1 严格执行 一炮三检 和 三人连锁 放炮制度 2 在震动爆破时 煤矿许用毫秒电雷管严禁跳段使用 总延期时间必须控制在130ms以内 在采掘工作面爆破时最后一段延期时间不得超过130ms 3 毫秒爆破应装水泡泥 封孔长度必须符合要求 4 毫秒雷管使用前要测量导通电阻 并计清段数 5 采掘工作面应一次装药全断面一次起爆 不能一次起爆的应制定安全措施 进行分组装药 分组起爆 6 相邻两炮眼的距离不得小于0 4m 四 光面爆破 爆破后使巷道成型规整 符合设计断面轮廓要求 保持围岩稳定 不产生或很少产生炮震裂缝的控制爆破为光面爆破 简称光爆 1 光爆分类 1 轮廓线光爆法 周边眼是沿巷道轮廓线打一圈密集而不装药的炮眼 经相邻一排炮眼爆破后与巷道围岩切开 2 预裂爆破法 沿巷道轮廓线布置一圈密集的周边眼 采用低密度弱威力炸药 首先引爆周边眼的炸药 使各炮眼间形成相互连通的破裂面 使主爆体与周围岩石分割开 3 普通光爆法 也叫修边爆破 周边眼在其它炮眼爆破后最后起爆 2 光面爆破参数 1 周边眼眼距和最小抵抗线M E WM 炮眼临近系数 0 8 1 0时效果最佳 E 周边眼眼距 W 周边眼最小抵抗线即光面层厚度 周边眼眼距E 光面层厚度W 周边眼内第一层辅助眼 2 装药量 光爆眼应采用爆速低 密度小 感度高和爆轰稳定的低威力炸药 1 表中数值适用于号岩石铵锑炸药 2 预裂爆破时周边眼间距要减少15 30 每米装药量则应增加15 30 3 预留光爆层时周边眼抵抗线可增大15 30 4 用延期雷管起爆时 周边眼间距要适当减小 装药量要增大 3 装药结构 小直径药卷连续反向装药 空气间隔分节反向装药 单段空气柱式反向装药 空气柱 炸药 雷管 雷管脚线 炮泥 第二章爆破器材第一节炸药 一 矿用炸药适用于矿井采掘工程的炸药 煤矿常用炸药 岩石铵锑炸药 煤矿许用铵锑炸药 岩石水胶炸药和煤矿许用水胶炸药 岩石乳化炸药和煤矿许用乳化炸药 1 矿用炸药分类 2 矿用炸药的组分 1 铵锑炸药硝酸铵 含65 85 感度低 成本低 是理想的氧化剂 但易吸湿和结块 梯恩梯 即三硝基甲苯 含量不超过20 化学性质稳定 吸湿性弱 不易变质 机械感度和热感度低 但爆轰感度高 不溶于水 在水中也能被起爆 爆炸威力较大 木粉 作为可燃剂 平衡硝酸铵中多余的氧 作为疏松剂 可阻止硝酸铵结块 木粉还能提高炸药的敏感性 石蜡和沥青 是防潮剂 食盐 是消焰剂和阻化剂 非抗水型1号 2号 3号岩石铵锑炸药抗水型3号 4号铵锑炸药煤矿许用铵锑炸药非抗水型2号 3号抗水型2号 3号被同炸药 2 水胶炸药水胶炸药的组分有氧化剂 可燃剂 敏化剂 胶凝剂 交联剂 表面活性剂和水 与浆状炸药的主要差别在于它所采用的敏化剂为水溶性的硝酸甲胺和硝酸三甲胺等 这样的敏化剂分散均匀 提高了药卷的起爆感度和降低了爆轰的临界直径 从而可制成小直径的雷管敏感的药卷 岩石水胶炸药 威力大 抗水性好 安全性高 水胶炸药对机械火花不敏感 有毒气体少 价格低 煤矿许用水胶炸药 加入了消焰剂食盐 氯化铵的岩石水胶炸药 3 乳化炸药乳化炸药是借助乳化剂的作用 使氧化剂盐类水溶液的微滴 均匀分散在含有分散气泡或空心玻璃微珠等多孔物质的油相连续介质中 形成一种油包水型的乳胶状炸药特点是密度高 爆速大 猛度高 抗水性能好 临界直径小 起爆感度好 小直径情况下具有雷管敏感度 它通常不采用火炸药为敏化剂 生产安全 污染少 3 煤矿许用炸药的要求 1 爆热 爆温 爆压应符合安全等级要求 2 炸药反应必须完全 3 氧平衡应接近零氧平衡 4 应加入消焰剂 5 不含有易燃物 6 有较好的爆轰感度和传爆能力 4 煤矿炸药安全等级要求 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 半煤岩巷掘进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 低瓦斯矿井的低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 煤与瓦斯突出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 同一工作面不得使用不同品种的炸药 煤矿许用炸药的安全等级及使用范围 矿用炸药常见异常及其影响 第二节矿用雷管 1 雷管分类 矿用电雷管分类 瞬发电雷管按作用时间秒延期电雷管毫秒延期电雷管普通电雷管按使用条件瞬发电雷管煤矿许用电雷管毫秒延期电雷管 2 雷管的结构 火雷管 它由管壳 正副装药 加强帽组成 管壳的一端开口 另一端封闭并带有凹槽 起聚能作用 结构如图1 管壳 2 传火孔 3 加强帽 4 二硝基重氮酚 DDNP 5 加强药 6 聚能穴 1 管壳 按管壳材料可分为 金属壳 铜 铁 铝管壳雷管 非金属壳 塑料 纸管壳雷管 作用 防止装药爆炸时所受的侧向扩散 保证起爆能力 确保安全 提高雷管的防潮能力 2 起爆药 它直接受导火索火焰作用 首先爆轰 目前国产雷管大多采用二硝基重氮酚 DDNP 3 副装药 它由起爆药爆轰而引爆 用于加强起爆药的威力 通常由钝化黑索金 特屈儿或黑索金一梯恩梯 TNT 压制而成 4 加强帽 加强帽为中心带有一小孔的金属罩 多为铜或铁材冲压而成 它的作用有三个 减少起爆药的暴露面积 提高抗震能力并减少受外界作用的可能性 增加雷管的安全性 增加雷管的防潮能力 它在雷管中形成一个密闭小室 提高雷管起爆的可靠性和起爆能力 3 雷管号数和起爆能力 工业雷管按其装药量的多少分为十个等级 号数愈大 起爆药量愈多 则起爆能力愈强 工业爆破较常用的是8号和6号雷管 雷管铅板穿孔试验 把雷管聚能穴端放置于直径为50mm 厚为5 0 1mm的铅板中央 铅板用内径40mm的钢管架空 如图3 2 雷管起爆后 铅板被击穿的孔径应不小于雷管外径方为合格 1 导火索 2 雷管 3 铅板 4 钢圈 5 防爆箱 6 铅衬 4 电雷管 其基础部分与火雷管相同 两者的区别仅在于采用电引火装置 此装置由桥丝 药头 塑料塞和向管外引出的两根绝缘导电线 脚线组成 1 瞬发电雷管 就是通电后 雷管瞬间 数毫秒内 发火爆炸的电雷管 1 角线 2 管壳