采矿概论 学习.pptx
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1、凿眼爆破、地压管理凿眼爆破、地压管理第1页/共45页凿眼爆破、地压管理凿眼爆破、地压管理第2页/共45页凿眼爆破、地压管理凿眼爆破、地压管理(二)凿岩方式 在矿岩开采中,根据采矿作业的要求,广泛采用浅眼凿岩、中深孔接杆式凿岩和深孔潜孔钻凿岩等方式。浅眼凿岩浅眼凿岩是指钻凿直径在3442mm、孔深在5m以内的炮眼。钻凿这种炮眼,主要是采用气腿式凿岩机和上向式凿岩机 中深孔凿岩中深孔是指孔径为4550mm以上、孔深15m左右的炮孔。深孔凿岩深孔是指孔径为65-80mm以上、孔深15m以上的炮孔。第3页/共45页凿眼爆破、地压管理凿眼爆破、地压管理 二、爆破 (一)炸药爆炸的基本理论 发生化学爆炸的
2、必备条件:反应过程必须高速进行,必须放出大量的热,必须生成大量的气体 炸药是一种能在外部能量的作用下发生高速化学反应,生成大量的气体并放出大量的热的物质,是一种能将自身所贮存的能量在瞬间释放的物质。其成分中包括了爆炸反应所需的元素或基团,主要是碳、氢、氧、氮及其组成的基团 第4页/共45页凿眼爆破、地压管理凿眼爆破、地压管理爆炸爆炸在足够的外部能量作用下,炸药以数百米至数千米在足够的外部能量作用下,炸药以数百米至数千米每秒的速度进行化学反应,能产生较大的压力,并每秒的速度进行化学反应,能产生较大的压力,并伴随光、声音等现象。伴随光、声音等现象。其特点是:不稳定性,爆炸反应的能量足够补充维其特点
3、是:不稳定性,爆炸反应的能量足够补充维持最高、稳定的反应速度,则转化为爆轰;能量不持最高、稳定的反应速度,则转化为爆轰;能量不够补充则衰减为燃烧。够补充则衰减为燃烧。爆轰爆轰炸药以最大的反应速度稳定地进行传播。其特点是炸药以最大的反应速度稳定地进行传播。其特点是具有稳定性,特定炸药在特定条件下其爆轰速度为具有稳定性,特定炸药在特定条件下其爆轰速度为常数。常数。第5页/共45页凿眼爆破、地压管理凿眼爆破、地压管理二、炸药的起爆机理二、炸药的起爆机理炸药在一定外能的作用下发生爆炸,称为起爆。炸药在一定外能的作用下发生爆炸,称为起爆。能够起爆炸药的外部能量有:能够起爆炸药的外部能量有:(1)热能,利
4、用加热使炸药起爆,火焰、火星、电热)热能,利用加热使炸药起爆,火焰、火星、电热都能使炸药起爆;都能使炸药起爆;(2)机械能:利用机械能起爆炸药,机械能有撞击、)机械能:利用机械能起爆炸药,机械能有撞击、摩擦、针剌等机械作用;摩擦、针剌等机械作用;(3)爆炸冲能:利用炸药爆炸产生的爆炸能、高温高)爆炸冲能:利用炸药爆炸产生的爆炸能、高温高压气体产物流的动能。压气体产物流的动能。活化能理论认为,活化分子具有比一般分子更高的能活化能理论认为,活化分子具有比一般分子更高的能量,炸药的爆炸反应只是在具有活化能量的活化分子量,炸药的爆炸反应只是在具有活化能量的活化分子相互碰撞才能发生。炸药起爆与否,取决于
5、起爆能的相互碰撞才能发生。炸药起爆与否,取决于起爆能的大小与集中程度。大小与集中程度。第6页/共45页凿眼爆破、地压管理凿眼爆破、地压管理(1)热能起爆机理:炸药在热能作用下产生热分解,随着热能的)热能起爆机理:炸药在热能作用下产生热分解,随着热能的积累和温度压力上升,当温度和压力上升到一定程度,炸药热分解积累和温度压力上升,当温度和压力上升到一定程度,炸药热分解所释放出的热量大于热散失的热量,炸药就会发生爆炸。所释放出的热量大于热散失的热量,炸药就会发生爆炸。(2)热点起爆机理:在机械能的作用下炸药内部某点产生的热来)热点起爆机理:在机械能的作用下炸药内部某点产生的热来不及均匀分到全部炸药分
6、子中,而是集中在炸药个别小点上。当这不及均匀分到全部炸药分子中,而是集中在炸药个别小点上。当这些小点上的温度达到炸药的爆发点时,炸药从这里发生爆炸后再扩些小点上的温度达到炸药的爆发点时,炸药从这里发生爆炸后再扩展。在炸药中起聚热作用的物质有微小气泡、微石英砂等。炸药中展。在炸药中起聚热作用的物质有微小气泡、微石英砂等。炸药中微小气泡等的绝热作用、炸药颗粒间的强烈摩擦、高粘性液体炸药微小气泡等的绝热作用、炸药颗粒间的强烈摩擦、高粘性液体炸药的流动生热是热点形成原因;足够的温度(的流动生热是热点形成原因;足够的温度(300600)、足够)、足够的颗粒半径(的颗粒半径(10-310-5cm)、足够的
7、作用时间(大于足够的作用时间(大于10-7s)、)、足够的热量(大于足够的热量(大于4.1810-84.1810-10J)是热点扩展发展为爆)是热点扩展发展为爆炸的条件炸的条件第7页/共45页凿眼爆破、地压管理凿眼爆破、地压管理三、炸药的爆炸性能三、炸药的爆炸性能(1)敏感度:炸药在外部能量的作用下发)敏感度:炸药在外部能量的作用下发生爆炸的难易程度称为敏感度,简称感度生爆炸的难易程度称为敏感度,简称感度(2)爆速:爆轰波的传播速度叫爆速。炸)爆速:爆轰波的传播速度叫爆速。炸药的爆速,是衡量炸药质量的重要指标,药的爆速,是衡量炸药质量的重要指标,一般为一般为20008000ms-1。第8页/共
8、45页凿眼爆破、地压管理凿眼爆破、地压管理(3)氧平衡:炸药爆炸,实质上是炸药中的碳、氢)氧平衡:炸药爆炸,实质上是炸药中的碳、氢等可燃元素分别与氧元素发生剧烈的氧化还原反应。等可燃元素分别与氧元素发生剧烈的氧化还原反应。爆炸反应所需氧依赖炸药自身提供(外界提供,供给爆炸反应所需氧依赖炸药自身提供(外界提供,供给速度不够),故将速度不够),故将1g炸药爆炸生成碳、氢氧化物时所炸药爆炸生成碳、氢氧化物时所需要的氧量,定义为炸药的氧平衡。需要的氧量,定义为炸药的氧平衡。(4)殉爆:一个药包爆炸时可引起与之相隔一定距)殉爆:一个药包爆炸时可引起与之相隔一定距离的另离的另药包爆炸的现象叫殉爆药包爆炸的
9、现象叫殉爆第9页/共45页凿眼爆破、地压管理凿眼爆破、地压管理(5)爆力和猛度:爆力是炸药爆炸时作功的能力。)爆力和猛度:爆力是炸药爆炸时作功的能力。爆力越大,破坏的介质量越多,一般来说,炸药爆力越大,破坏的介质量越多,一般来说,炸药的爆热、爆温高,生成的气体量多,其爆力就大。的爆热、爆温高,生成的气体量多,其爆力就大。炸药的猛度,是指炸药爆炸时击碎与其接触介质炸药的猛度,是指炸药爆炸时击碎与其接触介质的能力。炸药的猛度越大,介质的破碎就越细,的能力。炸药的猛度越大,介质的破碎就越细,爆速高的炸药其猛度也大。爆速高的炸药其猛度也大。第10页/共45页凿眼爆破、地压管理凿眼爆破、地压管理四、工业
10、炸药四、工业炸药(一)工业炸药分类,按照炸药的组成成分,可分(一)工业炸药分类,按照炸药的组成成分,可分为单质炸药和混合炸药。为单质炸药和混合炸药。组成单质炸药的各元素是以一定的化学结构存在于组成单质炸药的各元素是以一定的化学结构存在于同一分子内,且分子中含有某些具有爆炸性质的基同一分子内,且分子中含有某些具有爆炸性质的基团,这些基团的化学键很容易在外界能量的作用下团,这些基团的化学键很容易在外界能量的作用下发生破裂而激发爆炸反应;发生破裂而激发爆炸反应;混合炸药由两种以上的分子组成。混合炸药由两种以上的分子组成。第11页/共45页凿眼爆破、地压管理凿眼爆破、地压管理(二)工业炸药的原材料(二
11、)工业炸药的原材料炸炸药药的爆炸反的爆炸反应应,其本,其本质质是一种反是一种反应应速度极高,能速度极高,能释释放大量能量的氧化放大量能量的氧化还还原反原反应应。所以工。所以工业业混合炸混合炸药药至至少就包括一种氧化少就包括一种氧化剂剂和一种和一种还还原原剂剂。炸。炸药药的氧化的氧化剂剂和和还还原原剂剂大多是非爆炸性的或爆炸性大多是非爆炸性的或爆炸性较较低的物低的物质质,因此,因此其混合物其混合物对对外界的能量作用反外界的能量作用反应应比比较迟钝较迟钝。为为了保了保证证使用的可靠性和使用的可靠性和适适用范用范围围的广泛性,在混合物中的广泛性,在混合物中还还加加入适当的敏化入适当的敏化剂剂和其他添
12、加和其他添加剂剂。因此工。因此工业业炸炸药药的原料的原料可以分可以分为为:氧化:氧化剂剂、还还原原剂剂、敏化、敏化剂剂和添加和添加剂剂等。等。第12页/共45页凿眼爆破、地压管理凿眼爆破、地压管理(三)常见工业炸药(三)常见工业炸药工业炸药几乎全部都是混合炸药。为改善混合炸工业炸药几乎全部都是混合炸药。为改善混合炸药的爆炸性能,在配方中经常加人一些单质猛炸药。药的爆炸性能,在配方中经常加人一些单质猛炸药。(1)单质炸药)单质炸药 梯恩梯梯恩梯(TNT)梯恩梯,三硝基甲苯梯恩梯,三硝基甲苯C6H2(NO2)3CH3,黑索今黑索今(RDX)黑索金黑索金 环二亚甲基三硝胺环二亚甲基三硝胺(CH2NN
13、O2)3 特屈儿特屈儿,三硝基苯甲硝胺,特屈儿特屈儿,三硝基苯甲硝胺,C6H2(NO2)3NCH3NO2 泰安泰安(PETN)泰安,季戊四醇四硝酸泰安,季戊四醇四硝酸酯酯C(CH2ONO2)4第13页/共45页凿眼爆破、地压管理凿眼爆破、地压管理(2)硝铵炸药)硝铵炸药 硝铵类炸药是以硝酸铵为主要成分的混合炸药。硝铵类炸药是以硝酸铵为主要成分的混合炸药。硝酸铵的原料来源丰富、价格低廉、安全性好,硝酸铵的原料来源丰富、价格低廉、安全性好,铵梯炸药铵梯炸药 铵梯炸药是我国目前广泛使用的工业炸药,它铵梯炸药是我国目前广泛使用的工业炸药,它由硝酸铵、梯恩梯、木粉由硝酸铵、梯恩梯、木粉3种成分组成。种成
14、分组成。铵油炸药铵油炸药铵油炸药的主要成分是硝酸铵,配以适量的柴油、铵油炸药的主要成分是硝酸铵,配以适量的柴油、木粉。木粉。(3)含水炸药)含水炸药自自1956年在加拿大诺布湖矿成功地进行了含水炸年在加拿大诺布湖矿成功地进行了含水炸药爆破试验以后,各种含水炸药相继出现,浆状炸药爆破试验以后,各种含水炸药相继出现,浆状炸药、水胶炸药、乳化炸药是药、水胶炸药、乳化炸药是3种主要的含水炸药种主要的含水炸药 第14页/共45页凿眼爆破、地压管理凿眼爆破、地压管理五、起爆器材与起爆方法五、起爆器材与起爆方法产生起爆能以引爆炸药、导爆索和继爆管产生起爆能以引爆炸药、导爆索和继爆管的器材称为起爆器材。雷管是
15、工程爆破的主的器材称为起爆器材。雷管是工程爆破的主要起爆器材,有火雷管、电雷管、导爆管雷要起爆器材,有火雷管、电雷管、导爆管雷管等。此外,导爆索、导爆管、导火索、继管等。此外,导爆索、导爆管、导火索、继爆管和起爆药柱(起爆弹)也是常用的起爆爆管和起爆药柱(起爆弹)也是常用的起爆器材。器材。第15页/共45页凿眼爆破、地压管理凿眼爆破、地压管理雷管雷管雷管是起爆器材中最重要的一种,包含管壳、加雷管是起爆器材中最重要的一种,包含管壳、加强帽、起爆药、加强药等基本组成部分。按点燃方强帽、起爆药、加强药等基本组成部分。按点燃方式和起爆能源的不同,分为火雷管、电雷管式和起爆能源的不同,分为火雷管、电雷管
16、幻灯片幻灯片 18、非电导爆管雷管;按管壳材料可将雷管分为铜、非电导爆管雷管;按管壳材料可将雷管分为铜壳、纸壳、铝壳雷管。壳、纸壳、铝壳雷管。第16页/共45页凿眼爆破、地压管理凿眼爆破、地压管理凿眼爆破、地压管理延时电雷管第17页/共45页凿眼爆破、地压管理凿眼爆破、地压管理六、矿岩的爆破破碎机理六、矿岩的爆破破碎机理(一)爆破的内部作用机理(一)爆破的内部作用机理爆破作用只发生在介质内部的现象称为爆破的内部爆破作用只发生在介质内部的现象称为爆破的内部作用。根据介质的破坏特征,单个药包破坏的内部作用。根据介质的破坏特征,单个药包破坏的内部作用可在爆源周围形成压碎区、破裂区和震动区作用可在爆源
17、周围形成压碎区、破裂区和震动区第18页/共45页凿眼爆破、地压管理凿眼爆破、地压管理(二)爆破漏斗(二)爆破漏斗当单个药包在岩体中的埋置深度不大时,可以观察当单个药包在岩体中的埋置深度不大时,可以观察到自由面上出现了岩体开裂、鼓起或抛掷现象。这到自由面上出现了岩体开裂、鼓起或抛掷现象。这种情况下的爆破作用叫作爆破的外部作用,其特点种情况下的爆破作用叫作爆破的外部作用,其特点是在自由面上形成了一个倒圆锥形爆坑,称为爆破是在自由面上形成了一个倒圆锥形爆坑,称为爆破漏斗漏斗 第19页/共45页凿眼爆破、地压管理凿眼爆破、地压管理(三)爆破破碎机理(三)爆破破碎机理爆破是当前破碎岩石的主要手段。对于岩
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