建井工程现场施工.docx

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建井工程现场施工

第一节爆破材料

一、矿用炸药的种类与主要性能

（一）矿用炸药主要性能有关常用名词及其含义见表1-1

表1-1矿用炸药主要性能、常用名词及其含义

（二）煤矿井下常用硝胺炸药的品种，组成与主要性能（表1-2，表1-3）

表1-2岩石硝铵炸药的品种、组成与主要性能

注：

1.2号岩石硝铵炸药和2号抗水岩石硝铵炸药使用较为普遍；

2．岩石硝铵炸药不宜用于坚硬岩石的深孔爆破中，可选用含黑索金的铵梯黑高威力炸药（AhYG-1），但抗水性差，大同矿务局化工厂生产；

3.软岩爆破时，亦可选用抗水岩石铵沥蜡炸药（AIYD1（K））的低威力炸药，阜新

矿务局十二厂生产。

表1-3煤矿硝铵炸药的品种、组成与性能

注：

1.煤炭科学研究总院抚顺分院与安阳化工厂合作研究的当量炸药，其安全度相当于被筒炸药，其爆炸性能相当于3号煤矿炸药，即猛度9.6mm，爆力233ml，殉爆距离

11cm，爆速2720m/s；

2.我国目前安全度最高的煤矿许用炸药为离子交换炸药，其安全度约为被筒炸药的2倍。

（三）水胶炸药的品种及主要性能

水胶炸药是硝酸甲胺的微小液滴分散在含有多孔物质，以硝酸盐为主的氧化剂水溶液中，经稠化交联而制成的凝胶状含水炸药。

矿山爆破常用水胶炸药的品种、性能及用途见表1-4和表1-5。

表1-4岩石水胶炸药的品种、性能及用途

注：

表中炸药系淄博矿务局五二五厂产品。

表1-5煤矿许用水胶炸药的品种、性能及用途

注：

1.表中炸药系泊博矿务局五二五厂产品；

2.二级煤矿许用炸药系列使用较多的为T300，

3.三级煤矿许用炸药系列使用较多的为PT473。

（四）乳化炸药的品种和主要性能

乳化炸药是通过乳化剂的作用，使以硝酸盐为主的氧化剂水溶液微滴均匀地分散在含气泡或多孔性物质的油相连续介质中而形成的油包水型膏状含水炸药。

煤矿井下常用孚1化炸药性能见表1-6.

表1-6乳化炸药的品种、性能、用途

注：

表内炸药系淄博矿务局五二五厂产品。

二、矿用雷管的种类与主要性能

矿用雷管多用电雷管。

电雷管按通电后爆炸时间的不同及是否允许用于有瓦斯和煤尘爆炸危险的工作面又可分为普通电雷管和煤矿许用电雷管。

在有瓦斯和煤尘爆炸危险的矿井，必须使用煤矿许用电雷管。

（一）电雷管的品种、结构、特点及应用（表1-7）

表1-7电雷管的品种、结构、特点及应用

（二）延期电雷管的延期时间系列及段别标志（表1-8表1-10）

表1-8国产延期电霄管的延期时间系列表

表1-8国产秒延期电雷管延期时间及段别标志

注：

1.现一般都生产（段；

2.段别标志除脚线配色外，也可在糊眼纸上涂色或印字区别。

表1-10国产毫秒电雷管延期时间及段别标志

（三）煤矿系统常用电雷管的品种与主要性能（表1-11和表1-12）

表1-11煤矿系统常用电雷管的品种与主要性能

注：

表中电雷管系山东淄博矿务局五二五厂产品。

表1-12北京矿务局化工厂生产的毫秒电雷管技术特征

三、非电起爆材料的种类与主要性能

（一）导爆索及继爆管的类型及主要性能

导爆索是一种以猛炸药为药芯，外覆包覆层和防潮层，能传递爆轰波的索类起

爆材料，要用雷管引爆。

继爆管（又称延期继爆管）是与导爆索配合使用的毫米延

期继爆元件、导爆索与继爆管合用，也可以实现毫秒延期。

国产各种导爆索性能见

表1-13，国产继爆管的性能见表1-14。

表1-13国产导爆索的类型及主要性能

表1-国产继爆管的种类与主要性能

（二）导爆管的组成及主要性能

导爆管（诺内尔管Nonel）自70年代以来，国内外已试验成功了一种先进的爆

破系统———非电起爆系统。

我国于1978年研究成功并应用于生产。

该起爆法具有

抗电、抗水、抗火、抗冲击的性能，且具有操作简单，使用安全可靠、成本较低等

优点，有逐步取代导火索一火雷管和导爆索一继爆管等起爆法的趋势，但这种起爆

系统不能直接起爆，仍需用雷管激发器、激发枪起爆。

非电起爆系统由击发元件、

传爆元件、起爆元件、连接元件等组成。

非电起爆系统的传爆元件中的导爆管是该

系统的主体，其结构及性能见表1-15。

表1-15导爆管结构、原理及性能

四、爆破材料的运输、贮存与保管

爆破材料的运输、贮存与保管除必须遵守《中华人民共和国民用爆炸物品臂理

条例》的有关各项规定外，还必须遵守《煤矿安全规程》的有关规定。

（一）爆破材料的运输（表1-16表1-17）

表1-16焊破材料的运输应遵守的规定

注：

表内规定于国家颁布的有关法规相抵触的地方，应以有关法规为准。

表1-17性质相抵触的爆破器材装、卸、运的规定

注1.“-”表示不可同库存放，“+”表示可同库存放，当库房内存放以上爆破材料时，其中任何两种危险品均能满足同库房存放的要求。

2．硝铵类炸药包括硝铵炸药、铵油炸药、铵松蜡炸药、铵沥腊炸药、多孔粒状铵油炸药、铵梯黑炸药。

1.爆破材料库的种类和贮存量的规定（表1-18）

表1-18爆破材料库的种类和贮存量的规定

2．爆破材料储存与保管的有关的要求

1．爆破材料库的设计

①永久性地面爆破材料库建筑结构（包括永久性埋入库房）及各种防护措施，总

库区的内、外安全距离等，应符合GBL89-85“民用爆破器材工厂设计安全规范”

中的有关规定及国家颁布的有关法规

②井下焊破材料库及爆破材料发放硐室的布置、建筑材料及各种装备等必须符

合《煤矿安全规程》中有关规定.

2.爆破材料库的使用批准单

储存爆破器材的单位，设立专用爆破材料库，必须凭县、市以上主管部门批准的

文件及设计图纸和专职保管人员登记表。

向所在地县、市公安局申请许可，经审

查，符合条例规定的，发给《爆炸物品储存许可证》。

方准储存

3.贮存

①库房内储存的爆破器材数量不得超过设计容量，性质相抵触的爆破器材，必须分库储存。

库房内严禁存放其它物品

②入库爆破器材堆放要整齐牢固，设有挂牌标志，并分清规格、品种、箱数、生产日期，入库日期

4.爆破材料库的入库、发放和回收

①准备人库的爆破器材由爆破材料库主管人员检查、验收，检查验收合格后须填写验收报告表。

然后再登记在“爆破器材收发统汁簿”内

②爆破器材发放手续要健全，账目清晰，做到日清、月清和账、卡、物三者相符，每次收、发、退都要检查核实数量，如有差错，必须及时查明原因，并向领导汇报

③放炮员领取爆破器材时，必须持“爆破员作业证”，领料单（本），经矿（处）有关专职人员审批签字盖章方可领取。

现场用量必须经班（组）长核实后并签字或盖章，剩余的必须及时退库，不准外流

④地面分库和井下爆破材料库应建立发放和缴回统汁簿。

按炸药和电雷管的种类分别由爆破材料库管理人员填写。

要做到发出数量、实际消耗数量、缴回数量三者相符

⑤发给放炮员使用的电雷管必须编号。

编号可按区队、班组、放炮员顺序编号

⑥严格执行先入先出，不得积压，对变质过期的爆破器材不得发放，并要及时销毁

5．爆破材料库的安全措施

①爆破材料库的工作人员，必须经严格政治审查，并必须经过专门培训，掌握爆破器材性能和安全知识，学习有关规定，经考试合格凭证上岗；

②爆破材料库库房必须设温度计、干湿计，定时观察记录库内温度、湿度，发现异常及时采取措施

③库房内要有防鼠措施，严防老鼠进入库内；

④严禁无关人员进入库区；严禁在库区吸烟、点火或将火种、易燃、有毒、腐蚀性物品带入仓库；严禁在库房内住宿和进行其它活动或加上爆炸物品；

⑤爆破材料库必须设有防火没施。

消防给水须按《民用爆破器材工厂设计安全规范》及《建筑设计防火规定》等有关规定。

库内必须有足够的消防没备及消防水的水源，保证贮水池的水量充足。

另消防人员要定期检查消防设备是否完好，定期更换，保匪使用；

⑥爆破材料库必须有防避雷设施，防止雷击。

避雷没施接地电阻不大于10Ω，每年雨季前必须检测电阻一次，需专人负责，发现达不到标准，必须在雷雨季前处理完。

遇雷电、暴雨时要将门窗关严，防止球雷进入造成危害；

⑦爆破材料库应有通讯和信号设施，并保证经常完好，畅通无阻；

⑧井下爆破材料库必须采用矿用防爆型（矿用增安型除外）的照明没备，照明线必须使用不延燃电缆，电压不得超过127V。

严禁在贮存爆破材料的硐室或壁槽内装灯。

任何人不得携带矿灯进入并下爆破材料库。

在不设固定式照明的爆破材料库，可使用带绝缘套的矿灯；

⑨凡井上下接触爆破器材的人员，应穿棉布或抗静电衣服，严禁穿化纤衣服。

5．爆破器材销毁处理

①经过检验，确认失效的及不符合技术条件要求或不符合国家标准的爆破器材都应销毁

②销毁爆破器材，必须由爆破材料库登记造册，并编制书面报告，报矿长批准，经过批准的报告必须抄送驻矿安全监察部门、当地公安机关或经公安机关同意审查此项工作的企业保卫部门。

执行销毁工作的安全措施，报矿总工程师批准

③销毁场地应布置在有自然屏障的安全地段；场地周围%&’以内要清除树林、杂草及其他可燃物；场地与周围的建筑、铁路、高压输电线路间应满足安全距离的要求；场地应设在居民区、建筑物的下风方向，以防因风大造成火势蔓延，或销毁中产生有毒、有害气体对居民区的污染与威胁

④销毁的方法有以下几种：

1）炸毁法———适用于简单起爆就能导致全部爆轰的危险品的销毁。

雷管只能用爆炸法销毁。

每次销毁的炸药量不得超过100kg，一次爆炸量不得超过2kg.每次销毁的雷管量不得超过50发

2）烧毁法———适用于简单起爆不能导致爆轰，但在火焰冲能的点燃作用下可缓慢平静燃烧（燃烧过程中可能局部发生轻微的爆炸声）的危险品的销毁。

但在烧毁的炸药中不得混入雷管、导火索、起爆药等爆炸性材料。

每次销毁炸药

量不得超过100kg，一次烧毁炸药量不得超过10kg

3）化学分解法———适用于为化学药品所分解从而失去燃烧或爆炸性能的危险品的销毁

4）溶解法———适用于溶于水中之后随即失去燃烧与爆炸性能的危险品的销毁。

只有硝酸铵类炸药、黑色火药可以用此法进行销毁。

但溶解有炸药的水溶液，必须倒入专用的坑中。

不溶解于水的残留物，要收集起来，用烧毁法进行处理

第二节爆破基本原理

一、岩体爆破机理

1.爆轰气体压力作用（剪力破坏）

从静力学观点出发，认为岩石的破碎主要是由爆轰气体的膨胀压力作用而引起的。

炸药爆炸时，爆轰气体在周围的岩体内产生有压缩应力场，从而引起岩体质点的径向移动，岩体质点移动沿最小抵抗线方向的阻力最小，速度最高，在不同阻力的方向上岩体中产生有剪应力。

当此剪应力大于岩体的极限抗剪强度时，发生破坏.

2.应力波作用（反射应力波破坏）

以爆炸动力学为基础，认为应力波是引起岩石破碎的主要原因。

炸药爆炸时岩体内的冲击波迅速衰变为应力波，此应力波在周围岩体内形成裂隙的同时向前传播，当到达岩体的自由面或裂隙面时产生反射拉伸波，此拉伸波从自由面或裂隙面向里传播时，使岩体由外向里一片片拉断破坏，一直作用到拉伸波的应力值衰减到低于岩体的动态抗拉强度处时停止

3.爆轰气体压力和应力波共同作用

认为岩体的破坏是爆轰气体压力和应力波的反射拉伸作用共同造成的结果。

应力波首先使岩体产生裂隙，然后爆轰气体使裂隙进一步发展将岩体破坏并使之飞散。

但是由于炸药性能、装药结构和岩石物理力学性质不同，岩体内产生的应力状态有显著的差别。

特别是岩石的波阻抗（即岩石密度与其声速的积）影响较大。

所以按岩石的波阻抗值将岩石分为高、中和低阻抗三级。

波阻抗高即坚固完整岩石，爆破时应力波起主要作用，波阻抗低如粘土类岩石，因应力波在其中的传播性能较差，衰减快，而爆轰气体作用时间长，所以在此类岩体中爆轰气体起主导作用，介于上述二者之间的中等波阻抗值的岩体，则由爆轰气体压力和应力波二者共同作用破坏.

二、爆破漏斗理论

1.基本理论

1）药包在半无限体内的爆破作用

炸药在无限岩体内部爆炸时，由于爆轰波和爆轰产物在岩体内生成冲击波，所以与炸药直接接触及其周围的一小部分岩体因受强烈压缩与冲击，产生塑性流动状态，出现一个高变形区，称为压缩区或粉碎区，其半径约为（3~7）R。

（Ro。

为药包半径）。

对于塑性介质则被压缩形成空腔，对于脆性介质则被粉碎（右图）。

随着距离的增加，冲击波阵面的压力迅速下降、衰减后以应力波形式向外传播，但其波阵面的压力仍大于介质的弹性极限，导致岩石发生径向扩张，在切向引起拉伸应变。

与此同时，爆轰气体进入裂隙，起气楔作用，使裂隙沿径向以0.15~0.4倍于应力波的传播速度向前延伸，直到切向拉伸应力衰减到低于岩石的动态抗拉强度时，径向裂隙便停止发展。

应力波通过后，以及由于爆轰气体膨胀和散失，压力急剧降低，岩体内积蓄的应变能开始释放，而在各径向裂隙之间产生一系列环向裂隙，此区称为裂隙区，其半径约为（120~150）Ro；在裂隙区之外，应力波衰变为弹性波，介质不发生破坏，仅产生震动，称为震动区

药包在半无限体内爆炸时，应力波到达自由面或裂隙面后即产生反射拉伸波，并从岩体表面向内传播。

岩石的抗拉强度仅为抗压强度的十分之几，因此反射拉伸波使岩体由外向内产生环向裂隙，药包与自由面间的一部分岩石被破碎，脱离岩体并形成爆破漏斗（见下图）

2．爆破漏斗的类型和几何要素

装药在岩体介质内爆破后，形成的漏斗形爆坑，称爆破漏斗。

当装药量不变，改变最小抵抗线，或最小抵抗线不变，改变装药量，可形成不同几何尺寸的爆破漏斗爆破漏斗的类型和几何要素如下图所示。

及为爆破抛掷作用半径，W矿为最小抵抗线，r为爆破漏斗半径（即爆破漏斗锥底圆半径），P为爆破漏斗可见深度。

爆破漏斗半径r与最小抵抗线W的比值n称为爆破作用指数，即n=r/W/。

n=1是标准抛掷爆破漏斗：

下图a，锥顶角等90°；n>1是加强抛掷爆破漏斗；下图c，锥顶角大于90°；0.75

0

3.爆破漏斗的体积V和装药埋置深度△的关系

每公斤炸药形成的爆破漏斗体积V与装药的埋置深度系数厶有关（△=W/Wc），其关系见右图，当△=1，即最小抵抗等于临界抵抗时，V=0，这种情况爆破作用只能于岩体内部不能进行自由面。

当△<1时，逐渐形成爆破漏斗，且其锥顶角和体积随△减小而不断增大。

当△值减少到某一定值时，V达最大值，这时△最小抵抗称为最佳抵抗。

装药埋置深度系数△=

称为最佳埋置系数，若继续减小△值，漏斗锥顶角虽能继续增大，V值却反而减小，当△=0，即W=0，虽仍可形成爆破漏斗，但体积很小，V≈0。

这种置于岩石表面的装药，称为裸露装药。

三、控制爆破原理

1．基本概念

在工程爆破中，采用相应的技术措施，合理利用炸药能量，对爆破介质的破坏方向、范围、程度和爆破危害效应进行严格控制的爆破技术。

如井巷工程和隧道工程的光面爆破、预裂爆破、缓冲爆破、定向爆破和各种基础及钢筋混凝土构件的解体或拆除爆破

2．能量平衡原理

认为应根据控制爆破的要求，选择最优爆破参数使作用于每个炮眼的炸药能量与破碎炮眼周围介质所需的最低能量相等或接近，使炮眼间裂缝贯通或原地破碎，而无过多的剩余能量造成的破坏地震、空气冲击波、飞石危害。

对建筑物拆除破坏，采用“多打眼、少装药、多段起爆的方法把爆破所需要的总装药量进行分散微量化处理，分次逐段起爆、使爆破能量得到合理利用和控制，故又称化整为零微量爆破。

3．最小抵抗线原理

装药中心至自由面的垂直距离称最小抵抗线（简称最小抵抗）。

在设计布孔参数时，要根据自由面大小、数量，正确确定最小抵抗线，以控制破坏范围和程度，同时要根据爆破附近设施、建筑情况，使最小抵抗线朝向允许破碎和堆积的方向；而且要合理确定起爆顺序和时差，控制爆破效果。

4．缓冲作用原理

采用优选爆破能源或改变装药结构等措施，缓和爆破压力对介质的冲击作用。

如采用低爆速炸药、不偶合装药和水炮泥。

5．炮孔间爆破成缝原理

装药爆炸后，在炮孔间将形成一个应力和静应力场加强带，沿孔的径向为压应力，环向切线方向为拉应力，其强度随两孔距离的增大而衰减。

当两孔连心面上岩石的拉应力超过岩石的抗拉强度时，则裂缝贯通。

如炮孔间距过大，爆生气体压力小于炮孔连心面岩石的抗拉强度，则两孔只形成等圆的径向裂缝而不贯通；如炮孔间距过小，则不仅使两孔贯通，而且爆生气体的过剩能量，将加剧炮眼连心面岩石的抛掷。

6．失稳破坏原理

在进行建筑物拆除时，将承重结构的关键部位爆破松动，使其刚度破坏并失去承载能力，迫使建筑物整体失稳，在本身自重作用下原地或定向倒塌。

四、光面爆破原理

1．基本概念

曾称修边爆破，轮廓爆破或密眼小炮爆破。

通过合理选择爆破参数、科学布置各类炮眼，并按一定顺序起爆，使爆破后岩体轮廓面成形规整，围岩稳定，无明显炮震裂缝的控制爆破

2．应力波波峰干扰原理

认为当相邻两炮孔装药同时起爆时，各装药激发的应力波于两炮孔中间相遇并互相干扰，在径向产生压应力，在切线方向产生拉应力。

在应力波未相遇前，每个炮眼周围形成方向不同的径向裂缝，当应力波相遇后，应力叠加，承受两倍于单孔的拉应力，当切向应力大于岩体抗拉强度时，则两炮孔间间隙首先拉开并向两炮孔方向延展，形成贯通裂缝

3．爆生气体静压力原理

认为相邻两炮孔在爆生气体压力的共同作用下使岩石向自由面方向移动。

当两炮孔间距很小时，岩石整体向自由面移动，且不变形，当两孔同时起爆时，则可获得光滑的岩面，否则则凸凹不平。

4.应力波与爆生气体综合作用原理

认为相邻两炮孔装药同时起爆后，各装药激起的应力波首先在各自炮孔壁上产生初始裂缝，然后在爆生气体作用下使之扩展贯穿。