凿岩爆破全册配套最完整精品课件1.ppt

1、凿岩爆破全册配套最完整凿岩爆破全册配套最完整 精品课件精品课件1 n凿岩工作：就是利用工具或机械设备， 在岩石或矿体中钻凿炮眼，以便装药进 行爆破。 n凿岩工作是掘进作业的主要工序之一 提问：1、岩石物理机械性质有哪几种？ 2、岩石的分级有哪两种方法？ 第二章第二章 凿岩方法凿岩方法 第一节 概述 n 破碎岩石的方法很多，归纳起来可分为机 械破岩方法和新式破岩方法两大类。而目前比 较成熟且真正适用于凿岩工作的基本方法是物 理作用范畴的机械破岩法。 n 新式破岩法主要有：热力破岩法、水力破 岩、激光破岩、超声波破岩、电磁破岩、水电 效应破岩和电子束破岩 n 在坑道掘进中，凿岩方法按其对破碎岩石

2、的不同方式分为冲击式、回转式、冲击回转式 等三种。 采矿技术发展到现在，凿岩技术也得到突飞猛进的采矿技术发展到现在，凿岩技术也得到突飞猛进的 发展。目前，真正适用于凿岩工程的基本方法是发展。目前，真正适用于凿岩工程的基本方法是机机 械破碎法械破碎法。 根据破碎作用的方式不同，机械破碎凿岩方法可分根据破碎作用的方式不同，机械破碎凿岩方法可分 为为冲击式凿岩、回转式凿岩及回转冲击式凿岩、回转式凿岩及回转- -冲击式凿岩冲击式凿岩。 冲击式凿岩主要应用于冲击式凿岩主要应用于坚硬和磨蚀性大坚硬和磨蚀性大的岩石，回的岩石，回 转式凿岩主要适用于转式凿岩主要适用于软岩及磨蚀小的岩石软岩及磨蚀小的岩石。回转

3、。回转- - 冲击式凿岩兼有两者的优点，冲击式凿岩兼有两者的优点，适用范围较广泛适用范围较广泛。 对于金属地下矿山来说，主要是用对于金属地下矿山来说，主要是用冲击式凿岩冲击式凿岩。 第一节 概述 n凿岩系统 n凿岩过程 n 现代凿岩的基本问题 一、冲击式凿岩法 手锤冲击凿岩的基本动作： 冲击、转钎、排粉 冲击式凿岩法也不外乎 这三个基本动作。 其过程（原理）如图 图-冲击式凿岩破碎岩石原理 冲击式凿岩法主要是利用作用在钎 头上的冲击力，使钎头的刀刃切入岩石， 将岩石破碎。每冲击一次后，下一次冲 击前钎子转动一定角度，使钎刃在第二 次冲击岩石时，调换一个位置，从而顺 序逐层地破碎岩石。 1、冲击

4、式凿岩法工作原理 一、冲击式凿岩 2、保证钻进的必要条件是： （1）钎头冲击岩石时，单位接触面积上的 冲击力必须大于岩石的动载抗压入强度， 并能辅助剪切掉两次冲击凿痕所夹的扇 形面积； （2）钎头材料的强度必须大于岩石的强度， 并具有足够的韧度，以避免钎头过早损 坏。 3、冲击式凿岩法的特点 （1）岩石抗冲击强度大大小于静载下抗压强度，在坚硬岩 石中破碎效果好； （）钻眼时，所需轴向推力小，钎头磨损和消耗在磨擦 上的功小； （3）在软岩中形成的凿痕体积小，从凿痕内排出岩粉困难， 钻眼效率低； （4）岩石破碎过程不连续，冲击频率低时钻眼速度慢；此 外，风动凿岩机工作时震动噪音大，粉尘较高。 根据

5、上述特点，冲击式钻眼法主要应用于坚硬和磨蚀性 岩石中钻眼。 二、回转式凿岩法 1、保证钻进的两个必要条件： （1）轴向推力必须大于岩 石的抗压强度。 （2）回转力矩所产生的切 削力必须大于岩石的抗剪切 强度。 图-回转式凿岩破碎岩石过程 回转式钻眼法是在钎头上加以轴向 推力P1，使钎刃切入岩石，同时给钎头 以回转力矩P2，使钎刃不断切削眼底岩 石，如图3-2所示，同时它利用螺旋形 钎杆将破碎的岩屑或岩粉自动排出，这 样连续不断的动作，钻出了炮眼。 2、回转式凿岩法工作原理 3、回转式钻眼法的特点 1、呈连续剪切破碎，钻进纯工作时间长，能 量利用率较高； 2、回转式钻机工作中振动、噪音和粉尘较低

6、； 3、必须静力压入岩石，所需轴推力大，导致 钻头与岩石摩擦阻力增加，钻头磨损增大；轴 推力增大亦导致设备笨重。 根据上述特点，回转式钻眼法常用于软岩 和磨蚀性不大的岩石。 三、冲击回转式凿岩法 此种方法是介于回转式和冲击式之间的 凿岩法，当对岩石受冲击时，钎子同时回转， 因而钻进速度很高。 在回转冲击式凿岩法中，钻头除承受较大的 轴向静压力和回转力矩外，并承受定时的冲 击载荷。因此，合金钎头磨损非常历害，需 要有很好的凿岩工具。 第二节 凿岩机械 一、凿岩机械的分类 凿岩机械 凿岩机 凿岩辅 助设备 风 动 液 压 内 燃 电 动 支撑、推进 、行走机构 其它辅助设备 气腿、液腿 钻 架 台

7、 车 注油器 集尘器 磨钎器 水 箱 风动凿岩机分类 手持式凿岩机 导轨式凿岩机 第二节 凿岩机械 二、凿岩机械型号编制方法 凿岩机械的型号一般由类、组、型代号与 主参数代号两部分组成。 主参数代号 特性代号 类、组、型代号 例如 YT P 26 （YTP26） 气腿式 高频 重量（kg) 1、凿岩机由哪几个主要部件组成。 柄体、把手、缸体、机头等主要部件 2、凿岩机的内部构造 三、风动冲击式凿岩机 7 8 9 1-缸体； 2-钎杆； 3-进水管；4-进气管； 5-气腿； 6-注油器； 7-柄体； 8-机头； 9-把手； 1柄体；2缸体；3机头；4螺杆；5操纵阀；6棘轮； 7配气阀；8螺旋棒；

8、9活塞；10导向套；11转动套； 12钎套；13水针；14钎卡；15把手；16消音罩；17螺旋母 气腿凿岩机构造图 冲击机构，转钎机构、排粉机构、润滑 机构，推进和支撑机构，消声机构等. 3、凿岩机机构组成 (1)冲击配气机构 A、其简单工作原理是： 依靠配气阀的交替变换位置，适时 改变进气方向，将压气分配到缸的前腔 与后腔，推动活塞做高速往复运动。并 以一定的动能冲击钎尾。 环状阀配气机构工作原理： 环状阀配气装置动作原理图A 1-操纵阀气道，2-柄体气室，3-棘轮孔道，4-阀柜孔道， 5-环形气室，6-阀套孔道，7-回程孔道，8-环形气室 工 作 冲 程 环状阀配气装置动作原理图B 1-操

9、纵阀气道，2-柄体气室，3-棘轮孔道，4-阀柜孔道， 5-环形气室，6-阀套孔道，7-回程孔道，8-环形气室 返 回 冲 程 （2）转钎机构 nA、转钎机构的分类： n根据钎杆回转力矩传递方式的不同，凿岩机的 转钎机构可以分为外回转和内回转两大类。外 回转亦称独立回转，其转钎机构由独立发动机 带动。内回转凿岩机则是靠活塞往返运动带动 钎杆作间歇式转动。 nB、组成：棘轮1、棘爪2、螺旋棒3、活塞4 （其大头一端装有螺旋母）转动套5、钎尾套6 等组成。 nC、转钎机构的工作原理 冲程动作 回程动作 n 转钎机构 n1、棘轮；2-棘爪；3、螺旋棒；4-活塞； 5、转动套；6-钎尾套；7-钎杆 根据

10、所钻凿的孔深和孔径的不同，分为： 浅孔凿岩 孔深小于35m、孔径为3046mm 中深孔凿岩 孔深为515m、孔径为5070mm 深孔凿岩 孔深大于15m、孔径大于90mm 4、凿岩工具 钎头 直接破碎岩石的，钎子的主要组成部分。钎刃部位都焊有硬 质合金片。 钎刃的排列有一字形、十字形、丁字形等，钎头也就根据钎 刃的排列方式来命名。 一字形钎头制造、修磨简单，在浅眼凿岩中用得比较广泛。 多刃形钎头 (如十字形、丁字形等)凿出的炮眼眼底较平、孔 形较圆，不易夹钎， 而且钎头的耐磨性较好。 因此在裂隙多的岩石中凿 岩为了避免夹钎，或在坚 硬岩石中凿岩为了减少钎 头的磨损，多采用多刃形 钎头。 钎杆

11、钎杆的尾部叫钎尾，钎杆与钎尾之间有一个凸缘叫钎肩。活 头钎子的钎头是可以拆卸的，钎头与钎杆可用锥形或螺纹连 结。 钎杆是用来传递冲击功和扭矩的。因此需要有足够的强度和 抗腐蚀能力。浅眼凿岩中多用中空六角钢，深孔凿岩则多用 圆形中空钎子钢。 三、钎子 冲击式凿岩工具通常称为钎子，它由钎头、 钎杆和钎尾三部分组成 2 3 4 5 图-钎子 1-钎头，2-钎杆，3-钎肩，4-钎尾，5-水孔 钎子可分为整体钎子与活钎头钎子（合成钎子）两种钎子可分为整体钎子与活钎头钎子（合成钎子）两种 （一）钎头 1、钎头的主要质量指标： 钻眼速度、使用寿命、硬质合金利用率。 其中钎头的使用寿命是综合反映钎头质量和技

12、术水平的主要指标。 2、钎头的结构和性能参数和规格 常用的钎头有一字型、十字型、球齿型等。 其中一字型适用于坚固和比较完整致密的岩石。 十字型钎头适用于坚硬或岩石破碎、磨蚀性大、 裂隙层理发育的地层。 D 一字形 十字形 球齿形 (一)钎头 性能参数 刃角一般为900-1100之间 ；刃弧高度为4- 5mm；隙角一般为30左右，隙角的作用 是减小钎头与眼壁之间的摩擦；起始刃 宽0.5mm-1mm之间。 钎头的规格 地质勘探中常用钎头的直径为36-42mm。 (一)钎头 3、钎头的材质 钎头的钢体一般选用45号、55号碳素钢 或40号锰钼钒合金钢等作原材料。 钎头合金片则是由碳化钨和金属钴的粉

13、末胶结而成。 (一)钎头 4、钎头的修磨 合理的修磨制度是“勤磨少修”，每次修磨要 保持刃弧、刃角，也不要将钎头磨的太尖，要 保留起始刃宽即0.5mm左右，只要修磨注意， 一个合金钎头可修磨10-12次。 修磨的砂轮最好采用绿色碳化硅，粒度为36 46目，线速度为12-15m/s，修磨应采用湿磨。 (二)钎杆 它包括钎杆、钎肩、钎尾、钎销。 钎杆的材质为钎钢。 钎杆破损：在凿岩过程中，钎杆的损坏 形式较多，如钎尾的堆项与炸顶、钎肩 磨损以及折断。钎杆折断是钎杆的主要 破坏形式。 钎杆折断的类型：钎杆折断按其性状可 分为疲劳折断和脆性折断两种。 (二)钎杆 1、疲劳折断：钎杆折断断口可以明显地分

14、为 两个区域。即疲劳断裂区和脆性断裂区。疲劳 断裂区断口光滑呈细瓷状有光泽，脆性的断裂 断口比较粗糙，呈现结晶状，为钎杆最后瞬间 冲击断裂的结果。 2、脆性折断：其特点是断口全部为结晶状外 观，没有疲劳破坏特征，发生脆性折断的主要 原因是由于钎杆某处的缺陷以及锻造热处理不 良原因所造成。 （五）潜孔式深孔凿岩 潜孔凿岩，就是在凿岩 过程中使冲击器潜入孔 内，以减小由于钎杆传 递冲击功所造成的能量 损失，从而减小孔深对 凿岩效率的影响。 潜孔凿岩的凿岩设备是潜孔钻机，我国地下矿山常用 的有YQ-80，YQ-100及QZ-165等型号，在坚固性系数 f=814的矿岩中钻凿孔径为80165mm的深孔

15、，能获 得较高的凿岩速度。 潜孔钻机由回转机构、升降机构、推压机构、支承机 构和冲击机构等部分组成。 潜孔钻机是冲击回转式钻机，其内部结构与一般凿岩机不同， 其配气和活塞往复机构是独立的，即冲击器。其前端直接联接 钻头，后端联接钻杆。凿岩时冲击器潜入孔内，通过配气装置 (阀)，使冲击器内附活塞 (锤体)往复运动打击钎尾，使得钻头 对孔底岩石产生冲击。冲击器在孔内的高速回转，则是由单独 的回转机构，即由孔外的电动机或风动旋转装置，通过接在冲 击器后端的钻杆来实现的。凿岩时产生的岩粉，由风水混合气 体冲外洗排出孔外，混合气体是由排粉机构经钻杆中心注入冲 击器的，再经冲击器缸体上的气槽进入孔底。 4

16、5 凿岩设备、工具凿岩设备、工具 主要内容主要内容 1、浅孔凿岩、浅孔凿岩 2、深孔凿岩、深孔凿岩 46 为爆破岩石，必须钻凿炮孔，以便将炸药装入岩石为爆破岩石，必须钻凿炮孔，以便将炸药装入岩石 内部，以提高爆破效果。内部，以提高爆破效果。 浅眼浅眼是指炮眼长度小于是指炮眼长度小于5 5米，直径小于米，直径小于40405050mmmm 的炮眼。在此范围外的炮眼称为中深孔或深孔。的炮眼。在此范围外的炮眼称为中深孔或深孔。 浅孔浅孔：孔深小于：孔深小于3 35m5m，孔径，孔径303046mm46mm； 中深孔中深孔：孔深：孔深5 515m15m，孔径，孔径505070mm70mm； 深孔深孔：孔

17、深：孔深15m15m，孔径，孔径90mm90mm； 药室落矿药室落矿：是在一定规格的硐室里，装上炸药，直接爆破落矿的方法。是在一定规格的硐室里，装上炸药，直接爆破落矿的方法。 凿岩设备：凿岩设备： 风动凿岩机：手持式、气腿式、上向式（浅孔）；风动凿岩机：手持式、气腿式、上向式（浅孔）； 风动导轨式凿岩机；液压凿岩台车（中深孔）；风动导轨式凿岩机；液压凿岩台车（中深孔）； 潜孔钻机、牙轮钻（深孔）。潜孔钻机、牙轮钻（深孔）。 按动力：按动力：电动、内燃、液压和风动凿岩机电动、内燃、液压和风动凿岩机 1 浅眼凿岩 47 1、冲击式破岩原理：冲击转动式 实质是剪切破坏原理：结 合右图解释如下： 右图

18、冲击式凿岩炮孔 形成过程 （1）首次冲击，在孔 底形成凿痕A-A，钎头转到 B-B位置； 1 浅眼凿岩 48 （2）二次冲击，在形成B-B凿痕的同时， 剪碎了两个BOA范围内的岩石，这是根据 岩石抗剪强度比抗压强度小（1/81/12） 得多的原理； （3）当钎头转动和冲击5-6次后，完成了 整个圆形面积的破碎，则形成了深度为h的 进尺。凿岩机不断冲击并旋转钎子，孔底 岩石就一层一层被凿碎，产生的岩粉，随 即被冲洗压力水湿润和吹入的压气排出孔 外，于是在岩体中凿出一个圆形炮孔。 1 浅眼凿岩 49 1 浅眼凿岩 50 2、凿岩机主要组成部分、凿岩机主要组成部分 1）冲击配气机构 是将由节气阀输入

19、的压气依次输送到气缸的后腔和 前腔中，推动活塞作往复运动，从而获得活塞对钎 尾的连续冲击动作。 2）转钎机构 凿岩机活塞每冲击一次钎尾作功后，还要将钎子扭 转一个角度再冲击，才能继续有效地凿成炮孔。有 内回转和外回转两类。冲程时不转钎，回程时转钎； 3）排粉机构 水浸湿并冲洗岩粉； 1 浅眼凿岩 51 4）推进机构 克服凿岩机工作时产生的后座力，并使活塞冲击钎 尾时钎刃能抵住孔底，以提高凿岩效率。即要对凿岩 机施加轴推力； 如7655用气腿。 5）操纵机构 控制凿岩机的操纵阀和气腿的调压阀及换向阀。凿 岩机正常工作时，进入气腿的压气量由调压阀控制； 气腿换向时，输入的压气全部进入气腿，使气腿内

20、管 快速缩回。 换向时不必关闭凿岩机的操纵阀和调压阀。 6）润滑机构 用来润滑运动着的零部件。在进风管路上连接一个自 动注油器。 1 浅眼凿岩 52 3、冲击式凿岩机分类及适用条件 根据各种凿岩机使用倾角、孔径、孔深的根据各种凿岩机使用倾角、孔径、孔深的 不同，分为：不同，分为： -手持式（手持式（Y30）：钻凿水平、垂直向下和倾斜钻凿水平、垂直向下和倾斜 向下的炮孔。向下的炮孔。 -气腿式（气腿式（YT27）：主：主要用于水平钻孔或者水要用于水平钻孔或者水 平向上向下平向上向下45度使用度使用 。用于平巷掘进和浅孔采矿 。 -向上式（向上式（YSP-45)：钻凿钻凿60-90度的向上炮孔。度

21、的向上炮孔。 -导轨式导轨式(YG40、YGZ90)：钻凿水平、上向和钻凿水平、上向和 缓倾斜下向的炮孔。缓倾斜下向的炮孔。 1 浅眼凿岩 53 1 浅眼凿岩 气腿式凿岩机 YSP45凿岩机 YGZ90凿岩机 性能参数 见下表 54 国产风动凿岩机性能参数表 55 4、风动凿岩机的使用与维修 风动凿岩机使用前应做哪些准备工作？ A 向注油器注入润滑油；向注油器注入润滑油； B 检查工作地点的风压和水压；检查工作地点的风压和水压； C 风管接通凿岩机前，应放风将管污物吹出；风风管接通凿岩机前，应放风将管污物吹出；风 水管接头必须拧紧，以防脱落伤人；水管接头必须拧紧，以防脱落伤人； D 检查钎子和

22、钎尾的质量，不合格的禁止使用；检查钎子和钎尾的质量，不合格的禁止使用； E 将钎尾插入凿岩机机头，用手顺时针转动钎子；将钎尾插入凿岩机机头，用手顺时针转动钎子； F 开风检查凿岩机运转情况，运转正常才能开始开风检查凿岩机运转情况，运转正常才能开始 工作。工作。 1 浅眼凿岩 56 4、风动凿岩机的使用与维修 凿岩注意事项：凿岩注意事项： 1、开眼时应慢速运转，待孔深达、开眼时应慢速运转，待孔深达10-15毫米后，再逐渐转入全运转。凿岩毫米后，再逐渐转入全运转。凿岩 过程中，钎杆处于孔的中心，直线前进。退钎时，慢速运转，慢慢拔出钎子。过程中，钎杆处于孔的中心，直线前进。退钎时，慢速运转，慢慢拔出

23、钎子。 2、凿岩时应合理地施加轴推力。、凿岩时应合理地施加轴推力。 3、凿岩机卡钎时，采取立即减少轴推力。若仍然无效，应立即停机，先用、凿岩机卡钎时，采取立即减少轴推力。若仍然无效，应立即停机，先用 板手慢慢转动钎杆，再开中风使钎子徐徐转动，禁止用敲打钎杆的方法处理。板手慢慢转动钎杆，再开中风使钎子徐徐转动，禁止用敲打钎杆的方法处理。 4、应经常观察排粉情况。、应经常观察排粉情况。 5、注意观察注油器的储油量和出油情况，调节好注油量。、注意观察注油器的储油量和出油情况，调节好注油量。 6、倾听凿岩机的声音。、倾听凿岩机的声音。 7、凿岩时，要注意检查钎子的工作状态，若钎头上合金片碎裂或掉角，必

24、、凿岩时，要注意检查钎子的工作状态，若钎头上合金片碎裂或掉角，必 须将碎片从孔中掏出，才能继续凿岩。须将碎片从孔中掏出，才能继续凿岩。 8、操作时，注意给气量，手握机器不要过紧，不能骑在气腿上，防止断钎、操作时，注意给气量，手握机器不要过紧，不能骑在气腿上，防止断钎 伤人。伤人。 9、凿岩时要注意工作面的岩石情况，避免沿层理、节理和裂隙穿孔，禁止、凿岩时要注意工作面的岩石情况，避免沿层理、节理和裂隙穿孔，禁止 打残眼，随时观察有无冒顶、片帮危险。打残眼，随时观察有无冒顶、片帮危险。 1 浅眼凿岩 57 4、风动凿岩机的使用与维修 日常维护日常维护 1、凿岩完毕后，卸掉水管进行（轻运转），吹净机

25、凿岩完毕后，卸掉水管进行（轻运转），吹净机 内残存水滴，防止锈蚀。内残存水滴，防止锈蚀。 2、机器要放在安全、清洁的地方。、机器要放在安全、清洁的地方。 3、经常检查凿岩机，保持处于完好状态。、经常检查凿岩机，保持处于完好状态。 4、禁止在工作面拆装凿岩机，以防（进入污物）和、禁止在工作面拆装凿岩机，以防（进入污物）和 （丢失零件）。（丢失零件）。 5、凿岩机通常一周清洗一次。、凿岩机通常一周清洗一次。 1 浅眼凿岩 58 浅眼凿岩工具又称为钎子，按结构分为整体钎子 和活动钎子。组成见下图： 整体钎子：传递冲击能量损失小，凿岩效率高；但修 磨时搬运工作量大。 活动钎子：可以更换钎头，提高钎杆的

26、利用率，钎头 修磨时可减少钎杆的搬运量。 1 浅眼凿岩 浅眼凿岩工具 59 一钎头一钎头 钎头钎头是直接接触破碎矿岩部分，要求 形状结构合理，凿速高，耐磨，强度高， 寿命长，排粉性好，修磨方便，成本低， 钎头一般由钎头体和合金片组成。 广泛使用镶有硬质合金片的一字形钎 头：形状简单、便于制造和修磨，但易卡 钎。 1 浅眼凿岩 60 1、钎头形状( 根据合金片排列和形状分)： 1）片状：一字形；十字形（不易卡钎， 多用于中深孔）；X形（炮孔呈圆形，用 于中深孔），及其它形状：二字形，Y形， T形等。 十字形和十字形和X形钎头形钎头 1 浅眼凿岩 一字形钎头一字形钎头 61 2）柱齿状 炮孔圆，岩

27、屑颗粒粗，凿速高，减少 合金片消耗，广泛推广使用。 2-1 浅眼凿岩 62 2、钎头构造 刃角刃角：两个刃面的：两个刃面的 夹角。夹角。刃角大小与钻 速、耐磨有关，刃角小， 转速高，但不耐磨，用 于软岩；对于硬岩， 取大值，但必须小于 岩石的自然破碎角 （110），一般 =100 110 。 图图4 一字形钎头一字形钎头 1 浅眼凿岩 63 隙角隙角（图4），钎头体两侧面的倾角， 过大，易于磨损，过小，易于卡钎，对合 金片钎头=35。 钎刃的曲率半径钎刃的曲率半径R，R保证合金片两端 不产生应力集中和弯曲，R=120180mm （图2-7）。 1 浅眼凿岩 图图2-7 2-7 平直刃与弧形刃的

28、受力图平直刃与弧形刃的受力图 64 钎刃结构：钎头一般镶焊连续片状硬质合金。 排粉槽和吹洗孔：排粉槽是排出炮孔底部岩粉浆的沟槽，一 般布置于钎头的顶部和侧部；吹洗孔是吹洗炮孔用的水和压气 的通道，最好布置在中心位置，以利于提高排粉效果；采用旁 侧布置时，一般对称布置在排粉槽内。直径40mm的钎头，水 孔直径5-7mm. 1 浅眼凿岩 钎头直径：保证 钎头修磨到最后所 凿炮孔直径，仍然 适合药包32mm的 要求。常用40mm 65 3、钎头材料、钎头材料 1） 钎头体 要求耐冲击，抗 疲劳破坏，改用40Cr 钢或2730Si，Mn， Mo，V钢制造，可减 少断裂，涨裤现象。 1 浅眼凿岩 注：C

29、r铬，Si硅，Mn锰，Mo钼，V钒 一个40mm的钎头如果使用寿 命为150-200m时，大约要被 冲击3106次。 66 2）硬质合金片 材质采用碳化钨和钴的混合粉末高压制作，此合 金性能具有高硬度，高耐磨性、高抗压强度，又有一 定的韧性（钴），抗弯，抗拉强度高。 多用YG和YJ系列，钴含量高，韧性高，抗冲击和 抗弯强度高，但硬度和耐磨性低。当钴含量一定时， 碳化钨的晶粒愈细，耐磨性就越高。 一般来说，在极坚韧岩石中和采用冲击功率大的凿 岩机时，应侧重韧性，选用含钴量较高的合金；在中 硬、坚硬、硬脆而磨蚀性较大的岩石中，应侧重而磨 性，选用含钴量较低的合金。 1 浅眼凿岩 67 4、合金片形

30、状 长片状：用于一字形钎头，用于低磨蚀性 的硬和坚硬岩石； 短片状：用于镶焊十字形、断续刃和多头 刃钎头，适用于低磨蚀性、坚硬和裂隙、节 理发育的岩石； 楔形：用于镶焊中空一字、十字、三棱等 钎头，适用于耐磨性较高的中硬岩石。 齿形：用于镶焊柱齿钎头，适用于硬、中 硬性脆的岩石。 1 浅眼凿岩 68 二钎二钎 杆杆 1 1、要求：、要求：抗冲击，抗弯曲疲劳，具有一定韧性，抗抗冲击，抗弯曲疲劳，具有一定韧性，抗 腐蚀，易加工，成本低；腐蚀，易加工，成本低； 2 2、断面形状、断面形状：中空六角形中空六角形（内切圆直径（内切圆直径22mm22mm， 25.4mm25.4mm，图，图2-10c2-1

31、0c）和）和中空圆形中空圆形（直径（直径38,32mm,38,32mm,图图2-2- 10b10b）水孔）水孔5 57mm7mm；多用前者：抗弯能力较大、排粉；多用前者：抗弯能力较大、排粉 间隙大，排粉效果好。间隙大，排粉效果好。 3 3、材质：、材质：40MnMoV40MnMoV钢钢 ( 55SiMnMo( 55SiMnMo钢钢 ) )；使用的平均；使用的平均 寿命为寿命为150-250m150-250m。 4 4、组成：、组成：钎杆由钎梢、钎身、钎肩和钎尾组成。钎杆由钎梢、钎身、钎肩和钎尾组成。 5 5、钎杆损伤和折断原因、钎杆损伤和折断原因：加工原因和操作不当。：加工原因和操作不当。 1

32、 浅眼凿岩 69 6、钎尾：有钎肩、凸台和无 钎肩三种，分别用于手持式、 导轨式，向上式（见图2-10）。 要求：钎尾淬火硬度小于活 塞硬度，钎尾端面平整并与轴 线垂直。 7、钎子组：一般常用600、 1000、1400、1800mm或800、 1400、2000mm。 1 浅眼凿岩 70 三钎头与钎杆的连接三钎头与钎杆的连接 连接质量直接影响到冲击能量 的传递效率和钎头、钎杆的使用寿 命。 用锥形连接（仅用于浅眼）锥顶 角=7；余隙为68mm，h=38mm， B=57mm， 优点：加工、使用简单，能量损 失小，但角必须严格控制。 1 浅眼凿岩 71 2 深孔凿岩 72 2 深孔凿岩 73 2

33、 深孔凿岩 74 2 深孔凿岩 75 2 深孔凿岩 76 钎杆与钎杆、钎杆与 钎尾通过两端车有内螺纹 的连接套筒来连接。 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），这两种螺纹各 有优缺点，波形受矿山欢 迎。 2 深孔凿岩 77 钻机置于孔外，只负担钻具的进退和回转，产生冲击 动作的冲击器紧跟钻头潜入孔底。 优点：降低冲击能量损失，穿孔速度不因孔深的增加而降 低。 原理：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， 钻头压碎、剪切破坏岩石。 2 深孔凿岩 78 2 深孔凿岩 图3-1

34、 潜孔钻机的主要结构和工作原理 履带式液压潜孔钻机 79 2 深孔凿岩 露天潜孔钻机井下立柱式潜孔钻机 80 2 深孔凿岩 81 2 深孔凿岩 82 2 深孔凿岩 83 2 深孔凿岩 84 图3-13 十字形超前刃钻头 2 深孔凿岩 图3-14 分体式柱齿钻头 85 图3-15 片柱混合型钻头 2 深孔凿岩 86 2 深孔凿岩 87 3、牙轮钻进 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。 牙轮钻进 示意图 1-回转供风 机构； 2-钻杆； 3-钻头； 4-牙轮 2 深孔凿岩 牙轮钻机是由回转、加压提升、行走、接卸钻具等组成。 88 2 深孔凿岩 89

35、 2 深孔凿岩 牙轮钻头的构造牙轮钻头的构造 三牙轮钻头由切削元件（牙轮），轴承和钻头体 （牙爪）三个主要部分组成。牙轮安装在轴承上，绕着 轴承芯轴转动，轴承芯轴则与钻头体连成一体，当钻头 转动时，具有一定轴芯偏移和轴芯倾角的牙轮将产生挤挤 压压，铲凿铲凿和刮削刮削作用，在地层中产生最佳的钻进效果。 三牙轮钻头的构造三牙轮钻头的构造 主要部件是牙爪、牙轮和主要部件是牙爪、牙轮和 轴承轴承。三个牙爪。三个牙爪12合并在合并在 一起，焊接成一个整体。一起，焊接成一个整体。 与钻杆连接的端部螺纹，与钻杆连接的端部螺纹， 一般为英制圆锥管螺纹。一般为英制圆锥管螺纹。 三个牙轮三个牙轮l分别套在三个牙分

36、别套在三个牙 爪爪12下端的轴颈下端的轴颈10上。滚上。滚 珠珠6从牙爪背上的塞销孔从牙爪背上的塞销孔 送入滚珠轴承跑道内，滚送入滚珠轴承跑道内，滚 珠将牙轮限定在牙爪轴颈珠将牙轮限定在牙爪轴颈 上。将塞销上。将塞销11尾部堵焊在尾部堵焊在 牙爪背上。牙爪背上。 为了防止轴承过热和被为了防止轴承过热和被 异物堵塞，采用压气或气异物堵塞，采用压气或气 水混合物冷却并吹洗轴承。水混合物冷却并吹洗轴承。 由中空钻杆通入钻头的压由中空钻杆通入钻头的压 缩空气或气水混合物，大缩空气或气水混合物，大 部分经中央喷管喷出，用部分经中央喷管喷出，用 于排碴；少部分经由轴承于排碴；少部分经由轴承 风道风道13进

37、入滚珠轴承跑道进入滚珠轴承跑道 和小轴端部，用以冷却和和小轴端部，用以冷却和 吹洗轴承。为了防止突然吹洗轴承。为了防止突然 停风时岩碴倒流入轴承风停风时岩碴倒流入轴承风 道，在钻头内腔安装有止道，在钻头内腔安装有止 逆阀。逆阀。 92 2 深孔凿岩 93 2 深孔凿岩 94 2 牙轮钻机图 95 3 凿岩台车 96 3 凿岩台车 97 SANDVIK-DD210单臂电动液压凿岩台单臂电动液压凿岩台 车车 外形尺寸：长外形尺寸：长9090mm，宽，宽1200mm，高，高1950mm。 配配HLX5凿岩机一台：孔径凿岩机一台：孔径43-64mm，最大钻孔深度，最大钻孔深度3.6米；米； 最大爬坡能

38、力最大爬坡能力35%。 98 双臂液压凿岩台车双臂液压凿岩台车 99 四臂液压凿岩台车四臂液压凿岩台车 三臂液压凿岩台车三臂液压凿岩台车 CSY50全液压凿岩台车全液压凿岩台车 CSY50全液压凿岩台车主要用于全液压凿岩台车主要用于 我国地下矿山分段采矿法中，钻我国地下矿山分段采矿法中，钻 凿直径凿直径38mm76mm、深、深 度度25m以内的炮孔。以内的炮孔。 100 4 YGZ90导轨凿岩机配TJ25圆盘钻架 适用于适用于巷道断面巷道断面为为2.52.5* *2.5m2.5m到到 3m3m* *3m3m，钻孔直径钻孔直径505080cm80cm，有，有 效效孔深孔深30m30m。 采用直径

39、采用直径65mm65mm的十字型合金钎的十字型合金钎 头在头在F12-14F12-14级矿岩中，平均纯级矿岩中，平均纯 凿岩速度可达凿岩速度可达680mm/680mm/分。分。 该钻架结构简单，拆运方便，该钻架结构简单，拆运方便， 工作安全可靠，效率高。工作安全可靠，效率高。 用于冶金矿用于冶金矿 YGZ90导轨凿 岩机配TJ25圆 盘钻架 YGZ90YGZ90型导轨回转凿岩机是以型导轨回转凿岩机是以压缩空气压缩空气为动力的为动力的中深孔中深孔凿岩凿岩 设备与设备与TJ25TJ25型圆盘式钻架型圆盘式钻架配套。主要用于井下采矿场接杆配套。主要用于井下采矿场接杆 钻凿钻凿上向扇型上向扇型或或环型

40、环型中深孔的采矿工程。中深孔的采矿工程。 操纵 台 YGZ90 TJ25钻 架 101 4 YGZ90导轨凿岩机配TJ25圆盘钻架 凿岩机技术规格凿岩机技术规格: 外形尺寸外形尺寸: 876355303mm 机重机重: 95KG 缸径缸径: 125mm 活塞行程活塞行程: 98mm 工作气压工作气压: 0.63MPa 冲击能冲击能: 225J 凿岩冲击频率凿岩冲击频率: 34HZ 转钎扭距转钎扭距: 140Nm 凿岩耗气量凿岩耗气量: 225L/S 工作水压工作水压: 0.4-0.5MPa 气管内径气管内径: 冲击部分冲击部分38 mm 转钎部分水管内径转钎部分水管内径25mm 水管内径水管内

41、径: 19mm 钻孔直径钻孔直径: 50-80mm 钎尾规格钎尾规格: 3897mm外形尺寸外形尺寸: 876*355*303mm 102 4 YGZ90导轨凿岩机配TJ25圆盘钻架 TJ25圆盘钻架主要技术规格: 重量(公斤)：钻架480，操纵台120 外形尺寸(毫米)：钻架1725*1000*2040 操纵台：1100*700*960 最大高度(毫米)： 3370 接杆长度(毫米)： 1100 推进马达功率(千瓦)： 2.1 推进器行程(千牛)： 8.82 工作气压(兆帕)： 0.5-0.7 水压(兆帕)： 0.4-0.6 第五章 炸药爆炸的基本理论 爆炸 定义：爆炸是物质系统一种迅速的物

42、理或 化学变化，在变化过程中，瞬间放出其内 含能量，并借助系统内原有气体或爆炸生 成气体的膨胀，对系统周围介质做功，使 工质发生巨大的破坏效应，并伴随有强烈 的发光和声响。 爆炸的分类 物理爆炸： 物质仅发生物态的急剧变化，而物质本身的分子组 成，在爆炸前后并未改变。如蒸汽锅炉的爆炸、地壳内 部弹性压缩引起的地壳运动（地震、火山爆发）、强火 化放电或高压电流通过细金属丝所引起的爆炸、高速物 体的碰撞等。 化学爆炸化学爆炸： 在爆炸前后，不仅物质的状态发生变化，而且物质 的化学性质也发生变化的爆炸现象都属于化学爆炸。如 煤矿中的瓦斯爆炸、甲烷、乙炔和炸药等的爆炸。 核爆炸： 核爆炸的能量是核裂变

43、或核的聚变反应所释放出 的能量。 炸药的化学爆炸 炸药的爆炸是一个瞬间完成的，高速的化学 反应过程，在极短的时间内完成爆炸反应，释 放出巨大的能量，对周围介质产生强烈冲击而 做功。 炸药爆炸的基本特征： 从热力学意义上说，炸药是一种相对的不 稳定物质。对爆炸现象的分析可知，炸药爆炸 必须具备以下3个条件，即反应过程的放热性反应过程的放热性、 快速性快速性和生成气体生成气体。它们称为炸药爆炸反应的 三要素，三者相互关联，缺一不可。 反应的放热性反应的放热性 炸药的爆炸过程必须是一种放热的分解反应，这 一要求对于所有的炸药爆炸现象均无例外，不满 足这一条件，就不可能有爆炸的发生。 要使炸药发生分解

44、反应，必须首先供给能量，使 其分解活化或破坏其原来的结构，重新组成新的 产物分子。反应不具有放热性，则前一层炸药爆 炸后，就不可能激发下一层炸药的爆炸，因而反 应就不可能自动地进行下去。 此外，爆炸现象是一种能量的转化过程。炸药爆 炸是通过炸药转化为稳定的爆炸产物，从而使化 学能转变为热能，热能再转化为对环境介质所做 的机械功。可见，不放热或放热甚少的化学反应 不能提供做功的能量，因而不具有爆炸的性质。 JZnCOOZnC572.2052 242 实验表明：凡分解时吸热的草酸盐都不具有 爆炸的性质，只有分解时放热的草酸汞和草酸银 才具有爆炸性。草酸铜虽然在分解时也放出热量， 但因放热量很小，故

45、爆炸性不明显。 JPbCOOPbC920.692 242 JCuCOOCuC865.232 242 JHgCOOHgC311.472 242 JAgCOOCAg511.12322 2422 JZnCOOZnC572.2052 242 反应的快速性反应的快速性 炸药反应的速度是区别于一般化学反应过程 的重要标志。 每公斤无烟煤与空气的混合物燃烧反应放热 量为9211KJ,而每公斤硝化甘油的爆热才有 6280KJ（TNT才4000KJ），但前者反应需要数十 分钟，而后者则在数十微秒的时间内完成，这 就是说，炸药的爆炸反应速度要比一般的化学 反应速度要快几千倍。 爆炸反应的速度极高，具有极高的能量密

46、 度。 有气体生成有气体生成 炸药的比容：单位质量的炸药爆炸时生成的气 体产物在标准状态下的体积称为炸药的比容。 爆炸对环境介质做功是通过高温高压的气体 膨胀实现的，也就是说气体产物是炸药爆炸时对 外做功的工质。因此，在反应过程中生成大量的 气体产物也是炸药爆炸的一个重要特征。 例如：一公斤TNT炸药爆炸后，可以产生常 压下的气体740m3，由于反应的放热性和高速性， 这些气体产物在爆炸的瞬间仍占有炸药原来所占 体积，即几乎被压缩在0.0006m3的体积内，因而 形成极高的压力状态。高压状态的气体产物将猛 烈膨胀，从而产生变热能为对外做功的机械功的 爆炸效应。 如果没有气体产生，也就不可能造成

47、高温高 压状态，自然也就不可能发生爆炸现象。 例如：铝热剂反应： 按每公斤放热量计算比TNT高，并能形成 30000c的高温，使生产物溶化，但不能形成爆炸。 若侵湿铝热剂或在松散铝热剂中含有空气，就可 能产生类似爆炸的现象。 KJFeOAlOFeAl82822 3232 炸药化学反应的形式 炸药的爆炸变化是炸药化学反应的一种形 式，随着条件的变化，炸药的化学变化过程可 以是缓慢的，也可以是高速进行的。一种炸药 可能有几种不同形式的变化 。 热分解： 在常温常压下，炸药会自行分解，这种分解 作用是在整个炸药内部展开的，炸药内各点的 温度相同没有集中反应区。 炸药的分解反应反映出炸药的化学安定性，

48、 研究它对炸药的长期库存，加工安全等有一定 的意义。 炸药化学反应的形式 燃烧： 燃烧反应是从炸药的某个局部开始，然后 沿着炸药的表面或条形的轴向方向以缓慢的速 度传播。靠热传导向未反应区传播的，管内药 柱燃烧时，燃烧产物向外空间排出，燃烧反应 区则向尚未反应的炸药内部传播，二者运动方 向相反。 爆炸： 爆炸是指炸药以每秒数百米至数千米的速 度进行的化学反应过程。爆炸反应从局部开始， 靠冲击波向未反应区迅速传播，无论在密闭条 件下还是敞开条件下，均可产生较大压力，并 伴随光、声等效应。 燃烧靠热传导来传递能量和激起化学反应，受 环境影响较大；而爆炸则靠冲击波的作用来传 递能量和激起化学反应，基

49、本上不受环境影响； 爆炸反应也比燃烧反应更为激烈，放出热量和 形成温度也高； 燃烧产物的运动方向与反应区传播方向相反， 而爆炸产物的运动方向则与反应区传播方向相 同，故燃烧产生的压力较低，而爆炸则可产生 很高的压力； 燃烧速度是亚音速的，爆炸速度是超音速的。 燃烧与爆炸的区别： 爆轰： 爆炸同样存在稳定爆炸和不稳定爆炸两种 情况，爆炸速度保持定值的称为稳定爆炸，否则 为不稳定爆炸。稳定爆炸又称为爆轰。爆轰速度 可达每秒 20009000 m，产生压力可达数千至 数万兆帕。 炸药上述三种化学变化的形式，在一定条件 下，都是能够相互转化的：缓慢分解可发展为燃 烧、爆炸；反之，爆炸也可转化为燃烧、缓

50、慢分 解。 研究炸药化学变化形式，就是为了控制外界 条件，使炸药的化学变化符合我们的需要。 氧平衡 炸药的爆炸是一个化学反应的过程，或者从 本质上说是一个氧化的过程，即炸药中氧对碳、 氢等元素氧化，使之成为较稳定的氧化物。 在炸药爆炸反应的过程中，碳、氢元素氧化 所需的氧元素由炸药 本身提供。 氧平衡：炸药内含氧量与可燃元素充分氧化所 需氧量之间的关系。氧平衡用每克炸药中剩 余或不足氧量的克数或百分数表示。 氧系数：指炸药中含氧量与可燃元素充分氧化 所需氧量之比，用它也可以表示氧平衡的关 系。 氧平衡计算 对单体炸药： 假设炸药的通式为 ，则单质炸药的 氧平衡按下式计算： dcba ONHC