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爆破基础知识
第六章爆破基础知识
第一节爆破原理
一、炸药及爆炸的一般特色
1、炸药及其主要特色
炸药是在外界能量作用下,自己进行高速的化学反响,同
时产生大批的高温高压气体和热量。
炸药的主要特色是:
(1)拥有相对稳固性和化学爆炸性。
(2)在细小的体积中储藏有大批能量。
(3)能够依赖自己的氧化实现爆炸反响。
2、炸药爆炸及其三因素
(1)反响过程中能放出大批的热。
放出大批的热是化学爆炸进行所一定具备的首要条件。
(2)炸药反响速度快。
反响速度快是是形成爆炸的一定条件,也是爆炸反响的特色之一。
(3)能生成大批的气体立物。
炸药爆炸后生成大批的气体,如二氧化碳、氧气和水蒸气,还产生一些有毒气体如一氧化碳和氮的氧化物。
这些气体在膨胀过程中,能对四周介质发
生损坏,把炸药的能量变换为机械能。
总之,炸药爆炸一定同时具备三个因素,三者又是相互相
系的。
所以,高温、高压高速是炸药爆炸的重要特色。
二、炸药爆轰理论基础知识
(一)炸药的起爆和感度
1、炸药的起爆
炸药在未受外界能量作用时,处于相对稳固状态。
利用炸
药进行爆破作业时,一定由外界赐予足够的能量,使炸药的局
部活化,失掉均衡,发生爆炸反响,使炸药局部失掉相对稳固
状态到开始发生爆炸反响的过程称为起爆。
井下爆破工程常用的起爆能有爆炸能和热能。
2、炸药的感度
炸药资料在在外界能量作用下,惹起炸药爆炸的难易程度
称为感觉度。
炸药的感觉的一定适中,以6号和8号雷管能够
起爆为宜。
(二)炸药的殉爆
炸药(主爆药)爆轰时惹起与相隔必定距离的另一炸药(受爆
药)爆轰的现象称为殉爆。
主爆药与受爆药之间发生殉爆的概率为100%的最大距离,称为
殉爆距离。
对必定量的炸药来说,殉爆距离越大,表示爆感度越
高。
产生殉爆现象的原由,主假如因为受爆药接受了主爆药卷的爆
炸气流和冲击波形式传来的足够的激发能量。
(三)炸药爆炸的稳固性流传
(1)传爆,炸药由起爆到爆炸结束的过程
中,爆炸反响在炸药中自行流传的过程称为传爆。
(2)冲击波和爆轰波。
炸药起爆后,产生
大批的热能随和体,形成了高温、高压、瞬时膨胀
并高速运转的气浪,这类气浪拥有极大的冲击作
用,即冲击波。
在爆炸中流传的冲击波形成拥有能
量增补的特别形式的冲击波,称为爆轰波。
炸药的
爆炸式爆轰波传达能量的过程。
(3)爆速。
爆轰波在炸药中流传的速度称
为爆速。
(4)炸药的聚能穴。
炸药和雷管的一端,
都有一个窝心,称为炸药和雷管的聚能穴。
它的作
用是把爆轰波沿轴线方向集中起来,形成聚能流,
大大增强聚能穴端的局部损坏作用和传爆能力,这
种作用称为聚能效应。
(四)炸药的氧均衡
炸药中所含的氧量与可燃元素完整氧化所需氧量
的关系.
在井巷掘进爆破进度中,一般使用混淆炸药,主
要构成元素是碳、氢、氧、氮(某些炸药含有氯,
硫,金属及其盐类),此中非爆炸性氧化剂分子或富裕
氧元素的炸药分子为氧化剂,而非爆炸性可燃剂分子
或富裕碳、氢元素的炸药分子为燃料,混淆炸药爆炸
的实质是氧化剂和燃料发生高速化学反响的过程。
炸
药内含氧量与可燃元素充足氧化所需氧量之间的关系
称为氧均衡关系。
假如所选炸药中的含氧量恰巧能满
足可燃元素充足氧化所需氧量(即零氧均衡),此时,
氧和可燃元素能够获得充足利用,从理论上讲,炸药
爆炸不会产生有毒气体。
假如所选炸药为负氧均衡炸
药(炸药中含氧量不足),将会产生可燃性的一氧化碳
有毒气体。
假如所选炸药为正氧均衡炸药(炸药中的
含氧量超出可燃元素充足氧化所需的耗氧量),剩余的
氧在爆炸过程中(高温、高压)与氮发生化学反响,
生成氮氧化物有毒气体。
炸药的氧均衡有以下三种状况:
(1)零氧均衡:
系指炸药中所含的氧刚够将可燃元素完整氧化;
(2)正氧均衡:
系指炸药中所含的氧将可燃元素完整氧化后还有
节余;
(3)负氧均衡:
系指炸药中所含的氧不足以将可燃元素完整氧
化。
三、炸药爆炸的主要性能参数主要有以下5种参数
1、爆力,又称炸药的做功能力,是指炸药爆炸后气体产物
膨胀对四周介质做功(包含投掷、破裂、压缩等)的能
力,是权衡炸药爆炸特征的重要指标。
爆热越大、爆温
越高、爆生气体体积越大,则炸药的爆力越大,即爆炸
威力越大。
2、猛度,是指炸药爆炸最先冲量的剧烈程度(也称炸药的
局部破裂作用),是炸药爆炸时对接触介质冲击粉碎的能
力。
猛度越大,对四周介质的粉碎损坏程度越大。
猛度
主要与炸药的爆速有关,爆速越大,猛度也越大。
3、含水率,是硝酸铵类炸药爆炸性能能否发生变化的内在
依据,所以特别重要。
《煤系硫铁矿安全规程》规定,不
得使用水分含量超出%的铵梯炸药。
铵梯炸药质量标准规定的允许含水率不大于%。
4、密度,炸药密度,或称假比重,是指单位体积(此中包
括炸药颗粒间的缝隙)的炸药质量,往常单位用g/cm3,
炸药的密度关于炸药的爆炸性能影响很大。
关于单质炸
药,爆速随密度的增大而增大;关于混淆炸药,密度与
爆速的关系比较复杂。
在必定范围内增大密度能提升立
项爆速,但超出这个范围持续增大密度,就会致使爆速
降落,最后致使熄爆。
5、炸药爆炸的热力学参数
(1)爆热。
炸药在爆炸分解时开释出的热量称为爆
热。
爆热等于炸药的反响热与爆炸产物生成热之差,其
单位为千焦耳/千克(kJ/kg),工业炸药的爆炸一般在
3300KJ/~5900kJ/kg之间,爆炸热可依据爆炸生成气体的
种类和数目进行计算,也可用量热器直接丈量。
爆热是炸药做功的能源,也是决定炸药爆速的重要
因素之一,它与炸药的其余很多性能有首直接或间接的
关系。
所以,提升爆热和炸药威力关于矿山爆破拥有重
要的实质意义。
爆热不单决定于炸药的构成和配方,并且遇到装药
条件的影响,所以,即便是同一种炸药,装药条件不
同,产生的爆热也不一样。
(2)爆温
炸药开释出的热量将爆轰产物加热到最高的温度称
为爆温。
即爆炸热量还没有耗散、所有赋于存于爆炸产物
时,爆炸产物所达到的最高温度。
常用工业火药、炸药
的爆炸的烛温在2300~4300之间。
提升炸药的爆温能够增添炸药膨胀做功的能力。
提
高爆温的门路是增添爆热和减少爆炸产物的热容。
但在
有瓦斯矿井中使用煤矿许用炸药时,则要求降低炸药的
爆温,并且要产格限制。
降低爆温与提升爆温的门路正
好相反。
所以,在安全炸药中,为降低爆温,需要加人
消焰剂。
常用的消焰剂是食盐(氯化钠)。
(3)爆压
炸药在爆炸过程中,产物内的压力散布与温度一
样,都是不平均的,并随时间变化而变化。
当爆轰结束
时,爆炸产物在炸药初始体积内达到热均衡后的流体静
压值称为爆压。
一般工业炸药的爆压在(~)×104MPa之
间。
(4)爆容
单位质量的炸药爆炸后生成的气体产物在标准状态
下的体积称为爆容,单位是L/kg
四、爆破的内部作用和外面作用
(一)自由面和最小抵挡线
(1)自由面的观点。
自由面是指某种介质与空气接触的界
面。
爆破时,位于药包邻近被爆破的岩(煤)体与空气接触的界面
叫爆破自由面。
(2)最小抵挡线的观点。
从装药重心到自由面的最短距离称
为最小抵挡线。
(3)自由面的作用。
拥有自由面,是进行爆破工作的必需条
件。
一般自由面越多,爆破成效越好,炸药爆炸能量的利用率高,
炸药的耗费量越少。
(4)《煤矿安全规程》对最小抵挡线的规定。
《煤矿安全规
程》规定,工作面有2个或2个以上自由面时,在煤层中最小抵挡
线不得小于;在岩层中最小抵挡线不得小于;浅眼装药爆破大岩块
时,最小抵挡线和封泥长度都不得小于。
(二)爆破的内部作用和外面作用
1、爆破的内部作用和外面作用表现形式
装药爆破时,其爆破作用的表现形式与埋置药量和深度有
关。
在工程爆破中,岩石内药包中心(或重心)至近来自由面的
垂直距离,称为最小抵挡线,往常用W表示。
关于必定的装药量来说,若最小抵挡线W超出某一临界值(称为
临界抵挡线)时,能够以为药包处在无穷介质中。
此时当药包爆炸
后在自由面上不会看到地表隆起的迹象。
也就是说,爆破作用只发
生在岩石内部,未能达到自由面。
药包的这类作用,称为爆破的内
部作用。
当最小抵挡线W小于临界抵挡线时,炸药爆炸后除发生内
部作用外,自由面邻近也发生损坏。
也就是说,爆破作用不单只发
生在岩体内部,还能够达到自由面邻近,惹起自由面邻近岩石的破
坏,形成鼓包、片落或漏斗。
这类作用称为爆破的外面作用。
2、爆破内部作用的形成
当药包在岩体中爆炸产生内部作用时,因为爆生气体
和在岩石中形成的应力波的共同作用,以药包为中
心,岩石由里向外遭到到不一样程度的损坏除在装药处
形成扩大的空腔外,还形成压缩区、裂隙区和振动
区。
(1)压缩区。
在此区内岩石受高压作用,结构完
全被损坏且被激烈粉碎,并产生较大的塑性变
形。
(2)裂隙区。
因为压力降落,岩石不再被压碎,
自己结构没有发生变化,因为拉伸应力的作用,
形成辐射状的径向裂痕和环形裂痕交织的地区。
(3)震动区。
岩石没有受就任何损坏,只发生震
动,其强度随距爆炸中心距离的增大而渐渐减
弱,致使完整消逝。
3、爆破漏斗的因素及形式
(1)爆破漏斗的因素。
(2)爆破漏斗的形式
1)松动爆破
2)投掷爆破
第二节矿用炸药
矿用炸药泛指开发矿业时爆破施工所使用的炸
药。
狭义的矿用炸药是指合用于矿井采掘工程的
炸药。
一、矿用炸药的种类
1、按不主要构成成分分类
按主要构成成分将矿用炸药分为硝酸铵类炸药、含水类炸药和硝
化甘油类炸药三大类。
(1)硝酸铵类炸药是以硝酸铵为主要成分并加入其余成分的
混淆炸药。
(2)含水类炸药是近几十年来发展起来的新式煤矿许用炸
药。
它是以硝酸铵和硝酸钠为氧化剂的水溶液等几种成分构成
的混淆炸药,因为他们构成成分中含有较大批的水,爆温较
低,有益于安全,同时调理余地较大,所以有极好的发展前
景。
(3)硝化甘油类炸药是以硝化甘油为主要成分并加入其余成
分构成的非安全性抗水混淆炸药。
2、按应用范围和使用条件分类
按炸药能否赞同在井下的瓦斯或煤尘爆炸危险的采掘工作面使
用,可分为煤矿许用炸药和非煤矿许用炸药两类。
(1)煤矿许用炸药简称煤矿炸药,又称煤矿安全炸
药,合用于井下有瓦斯或煤尘爆炸危险的采掘工作面。
(2)非煤矿许用炸药,包含岩石炸药和露天炸药两
种。
合用于无瓦斯或煤尘爆炸危险的采掘工作面。
3、按化学成分构成分类
矿用炸药按化学成分构成分为单体炸药和混淆炸药。
我
国当前合用的炸药都属于混淆炸药。
二、煤矿许用炸药的分级、品种及其采纳
(一)煤矿许用炸药的分级、查验方法与合用条件
主要分五个级的煤矿许用炸药。
各个级别许用炸药瓦斯安全性
(巷道试验)的合格标准以下:
(1)一级煤矿许用炸药。
100g发射臼炮检定合格,合用于低
瓦斯矿井的岩石匠作面。
(2)二级煤矿许用炸药。
150g发射臼炮检定合格,合用于低
瓦斯矿井的煤层和半煤岩工作面。
(3)三级煤矿许用炸药。
试验法一,450g发射臼炮检定合
格;试验法二,150g悬吊检定合格,合用于煤与瓦斯突出
矿井。
(4)四级煤矿许用炸药。
250g悬吊检定合格,合用于煤与瓦
斯突出矿井
(5)五级煤矿许用炸药。
450g悬吊检定合格,用于溜煤眼堵
塞爆破和过石门揭开瓦斯突出煤层。
(二)煤矿许用炸药的品种及采纳
煤矿许用炸药的品种主要有煤矿铵梯炸药、煤矿水胶
炸药、煤矿乳化炸药和离子互换型高安全煤矿炸药
等。
1、
煤矿铵梯炸药
2、
煤矿水胶炸药
3、
煤矿乳化炸药,依据瓦斯的安全性,煤矿乳化炸药分为
五级,当前生产的主要有二级、三级、四级三种。
在选
用时应严格依据瓦斯等级采纳,不得相互混用。
4、
离子互换炸药,炸药冻结或半冻结后感度高,运输和使
用时要特别注意,特别不要和酸、碱、油脂类杂物接
触。
5、
当量炸药
6、
被筒炸药
(三)
矿用炸药常有异样及对安全爆破的影响
(1)铵梯炸药受潮或超出保质期发僵硬化
(2)炸药性能不稳固。
(3)外皮损坏
(4)当气温较低、特别在0℃以下时,水胶炸药的爆炸性能随温度降低而降落,有可能出现残暴或拒爆。
(四)采纳煤矿许用炸药时注意事项
(1)一定严格依据矿井瓦斯的安全等级采纳。
(2)含水超出%的煤矿铵梯炸药不得使用。
(3)煤矿水胶炸药的安全性高于铵梯炸药,但在使用、保存上应和铵梯炸药相同对待,严格按瓦斯安全等级采纳。
(4)煤矿有水和湿润的工作面,一定采纳抗水型炸药。
(5)要注意炸药外形的检查,如发现药卷出水,要尽
快使用若出水严重,要经过性能查验,在确立能否持续使
用。
(6)水胶炸药性能随温度降低而降低,所以,在0℃以
上使用为好,药温不宜过低。
(7)各级煤矿乳化炸药对瓦斯安全性应达到《煤矿许
用炸药瓦斯安全性等级及其查验方法》的规定。
(8)运输、保存和使用乳化炸药时,不要挤压或用锋
利物划破。
(五)《煤矿安全规程》对煤矿许用炸药使用范围的规定
《煤矿安全规程》第三百二十条规定,井下爆破作业,
一定使用煤矿许用炸药和煤矿许用电雷管。
煤矿许用炸
药的采纳应恪守以下规定:
(1)低瓦斯矿井的岩石掘进工作面一定使用安全等级
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、半煤岩掘进工作
面一定使用安全等级不低于二级的煤矿许用炸药。
(3)高瓦斯矿井、低瓦斯矿井的高瓦斯地区,一定使
用安全等级不低于三级的煤矿许用炸药。
有煤(岩)与
瓦斯突出危险的工作面,一定使用安全等级不低于三级
的煤矿许用含水炸药。
禁止使用黑火药和冻结或半冻结的硝化甘油炸药。
一致
工作面不得使用2种不一样品种的炸药。
第三节起爆资料
一、起爆资料的种类及其采纳
1、正起爆药
工业雷管常用的正起爆药有多种,此中以二硝基重氮酚
为主。
二硝基重氮酚的火焰感度高,冲击感度也较高,
是理想的正起爆药。
2、副起爆药
常用的副起爆药有黑索今和梯恩梯等。
黑索今,学名环
三次甲硝铵,为白色结晶粉末,不溶于水,在水中也能
爆炸。
二、矿用电雷管的分类、结构及采纳
(一)电雷近的分类
1、按作用时间分类,可分为瞬发电雷管和缓期电雷管两种。
缓期电雷管又可分为秒缓期电雷管和毫秒缓期电雷管等。
2、按使用条件分类,可分为煤矿许用瞬发电雷管、煤矿许用
毫秒缓期电雷管等。
(二)电雷管的结构
电雷管的结构主要包含:
管壳、增强帽、电雷管装药、电引火
装置和缓期装置等。
1、管壳
2、增强帽
3、电雷管装药
4、电引火装置
5、缓期装置
(三)电雷管的性能
微保证电雷管安全准爆和进行电爆网路计算,需要确立的主要
性能参数有雷管电阻、最大安全电流、最小生气电流、4ms发
货电流、雷管反响时间、生气冲能和雷管的起爆能力等。
1、动作时间
2、电雷管全电阻
3、电雷管最大安全电流
4、最小生气电流
5、串连准爆电流,国家标准规定,20发雷管串连时,康铜桥
丝电雷管不大于恒定直流电,镍铬桥丝电雷管不大于恒定流
电,应所有爆炸。
6、4ms生气电流
7、起爆能力
(四)电雷管的编号与导能
1、电雷管的编号
2、电雷管的导通
电雷管导通时,应注意以下几项:
(1)检查导通时,操作台上只好寄存100发电雷管,工作室
内电雷管的存量不可以超出1000发,以防备检查时发买卖外
二惹起大的事故。
(2)导通时只好一发一发地检查。
(3)导通室的桌子上一定铺有能导静电的半导体橡胶板,橡
胶板下一定铺设金属网,并用导线将其接地,防备操作中
因为摩擦垫层产生静电惹起雷管爆炸。
(4)电雷管发放桌子的边沿起高度,起码高于软质垫层
10mm,防备雷管掉在地上。
(5)防爆筒一定切合要求,操作者胸前应设有护心版和其余
安全设备,以保证安全操作。
(6)电雷管一定严格履行轻拿、轻放制度。
(五)常用电雷管的主要品种
1、瞬发电雷管
2、秒缓期电雷管
3、毫秒缓期电雷管
4、抗散电流电雷管
5、非电豪秒雷管(导爆管毫秒雷管)
6、无起爆药雷管
(六)非安全电雷管惹起瓦斯爆破作业的机理及对安全电雷管
的要求
1、非安全电雷管惹起瓦斯爆破作业的机理
非安全电雷管惹起瓦斯爆破作业的机理概括起来有以下两点:
(1)电雷管爆炸后取销的灼热碎片或残渣在含玩死截止中能
惹起瓦斯焚烧或爆炸。
(2)电雷管内副起爆药爆炸时产生的高平和火焰惹起瓦斯燃
烧或爆炸。
3、对安全电雷管的要求
往常对安全电雷管采纳的举措有以下几种:
(1)不一样意使用铁壳或铝壳。
(2)不一样意使用聚乙烯绝缘爆破线,只好使用聚氯乙
烯绝缘爆破线。
(3)在增强药中加入适当的消焰剂,控制其爆温、鸿
雁长度和火焰持续时间。
(4)雷管底部不做窝槽,改为平底,防备聚能穴产生
的聚能流引燃瓦斯。
(5)采纳焚烧温度低、生成气体量少的缓期药,并加
强缓期药焚烧室的密封,防备缓期药焚烧时喷出的火
焰引燃瓦斯。
(6)增强雷管壁的密封。
(七)电雷管的选择用
1、《煤矿安全规程》对电雷管使用的规定
2、选择用煤矿许用雷管时的注意事项
(1)井下爆破作业,一定使用煤矿许用电雷管。
(2)电雷管一定严格履行轻拿轻放制度。
(3)不等使用脚线裸露表面氧化的电雷管。
(4)不得使用桥丝接触不良、松动、折断或电阻不稳固的电
雷管。
(5)禁止使用外壳有裂痕、严重沙眼的电雷管。
(6)不得使用进水,起爆药受潮的电雷管。
(7)不一样厂家、不一样批次的电雷管不得混用。
(8)运输、保存和使用电雷管时,不要挤压。
三、煤矿许用导爆索和继爆管
(一)导爆索
1、一般导爆索
2、煤矿许用导爆索
(二)继爆管
第四节发爆器及爆破网路检测仪器
一、发爆器
(一)《煤矿安全规程》对起爆电源的规定
(1)井下爆破一定使用发爆器。
发爆器或电力起
爆接线盒一定采纳矿用防爆型。
(2)发爆器一定一致管理、发放,不切合规定的
禁止使用。
(3)发爆器的把手、钥匙或电力起爆接线盒的要
是,一定由爆破工随身携带,禁止转交别人。
不到爆破通
电时,不得将把手或钥匙插入发爆器或电力起爆接线盒
内。
爆破后一定立刻将把手或钥匙拔出,摘掉母线并结成
短路。
(4)禁止在1个采煤工作面使用2台发爆器同时
进行爆破。
(三)发爆器的检查、使用和管理。
1、检查
(1)外壳检查
(2)性能检查
(3)按期检查
2、使用
(1)
用前检查。
(2)
接线要求
(3)
起爆操作
4、
保存
(1)
发爆器一定由爆破工保存,上、下井
随身携带,每班升井都做检查。
(2)发爆器的钥匙由爆破工保存,不得转
交别人或任意乱放。
(3)发爆器发生故障,应实时送到地面由
专人检修,不得在井下打开维修,更不得敲
打、撞击,以防发爆器失爆。
(4)禁止用两个接线柱连线短路打火的方
法来检查输出电量的大小、有无节余电荷和用
发爆器检查母线导通。
(三)发爆器常有异样及对安全爆破的影响
(1)发爆器有裂痕或螺母未紧固。
通电时,有可
能产生电火花并从裂痕中喷出,使壳外的瓦斯发生
焚烧或爆炸。
(2)发爆器接线柱锈蚀、滑丝。
出现这类状况
时,爆破母线与发爆器旺旺接触不良,致使网路电
阻过大,产生拒爆,或发生大火想一想,引爆瓦斯。
(3)发爆器开关失灵。
当处于充电状态时,却使
网路经过电流,致使早爆,发生自己事故。
(4)发爆器内部因为受潮或其余原由,造成窜
电、漏电。
特别是导通器的发爆器,旺旺在导通时
就发生爆炸,简单惹起早爆或电伤爆破工。
(5)发爆器输出电能过小或充电时间过长。
这时
很简单使网路上的雷管经过电量不足,造成网路部
分或所有拒爆。
(6)氖气灯不亮,爆破工没法确立起爆器充电是
否正常,可否达到起爆要求。
(7)主电解电容被击穿,没法使电压、电流升到
正常值,致使输出电能不足,造成网路内的雷管部
分或所有拒爆。
二、爆破网路检测仪器
(一)《煤矿安全规程》对爆破网络检测仪器的规定
(二)导通表
(三)爆破线路电桥
第五
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