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1、矿山开采技术,中深孔爆破安全技术管理 授课人：杨海燕,采矿技术的发展 贯穿于采矿技术发展历史的主线是采矿方法的演变和采矿手段的进步。 17世纪初，黑火药在采矿中的应用使开采工艺发生了重大变化。18世纪的工业革命空前地提高了人类对矿产品的需求，同时也为采矿技术的飞跃提供了革命性的工具机器，蒸汽机的出现为采矿提供了全新的运输方式，空气压缩机的出现则导致了19世纪风动凿岩机的发明，动力机械凿岩开始代替手工凿岩；1867年，诺贝尔发明的比黑火药威力更大的达那炸药被用于爆破岩石。采矿技术在20世纪初进入了一个全新时代机械化大规模开采时代。 现代采矿，就固态矿物而言，主要的开采方式是露天开采和地下开采。,
2、一、凿岩矿山的主要工序之一 凿岩机械是在矿岩上钻凿孔眼的主要工具。按照其动作原理和岩石破碎方式，可分为冲击式凿岩机、冲击回转式凿岩机和回转冲击式凿岩机；按照其所使用动力的不同，可分为风动凿岩机（一般简称凿岩机或风钻）、液压凿岩机和电动凿岩机。现阶段的矿山企业主要使用风动式凿岩机和液压凿岩机。 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。,1、露天矿山凿岩设备 露天矿钻孔设备经历了活塞冲击钻、钢绳冲击钻、潜孔冲击钻到牙轮钻的发展历程。 国际上牙轮钻机的研制在1950年前已开始，60年代牙轮钻在露天矿得到广泛应用；进入70年代，美国露天矿90%的生产
3、钻孔量由牙轮钻完成。西方国家使用最广的牙轮钻机是美国产的60R、45R、61R、钻机；前苏联使用最多的是苏制CB200和CB320 钻机。潜孔钻在西方国家的露天矿已很少使用，主要功能用于辅助工程。 牙轮钻机的发展主要体现在以下几个方面。,I-R公司的351牙轮钻机,牙轮钻头,牙轮钻机按其钻孔工艺，必须完成钻具回转、钻具加压和提升、用压缩空气吹排孔底岩屑、收集和捕捉由孔底排出的烟尘、接卸钻杆、移车和稳车等工序和操作,（1）轴压和孔径不断加大 美国60R轴压达5760T、德国的HBM550轴压达6070T。钻进速度，坚硬岩石达915m/h，中硬和软岩中达1530m/h。常用孔径是200、250、3
4、10和330，最大孔径达445mm。 （2）改进钻头设计和钻齿材料，提高钻岩能力和钻头寿命。 钻头由拖齿钻头、两轮钻头到三轮钻头的演变。钻齿材料有钢和碳化钨，前者用于软岩穿孔，后者用于所有硬岩穿孔，钻头寿命坚硬岩石中可达5001000m，中硬岩中可达10003000m。,（3）增加钻杆长度和改进除尘装置 增加钻杆长度以适应高台阶开采，使用布袋脉冲除法装置以减少粉尘污染。 我国在20世纪50年代主要采用钢绳冲击钻，60年代以孔径100200mm的潜孔钻为主，70年代开始从美国引进牙轮钻机。现在大型露天矿以牙轮钻机为主，中小型矿山仍以潜孔钻为主。我国也能生产牙轮钻机，但国产牙轮钻机与进口钻机相比，
5、钻进能力小，效率低，钻头寿命短。,潜孔钻机,6.1潜孔钻机 一般分风动型、液压型钻机,2、地下矿山浅孔凿岩设备,井巷钻眼机械主要是手持式或气腿式凿岩机，凿岩台车，操作技术简单，使用灵活方便。 炮孔直径不超过50mm、炮孔深度不超过5m。,（1）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。 气腿式凿岩机，以7655、YT24型凿岩机最具代表性，可根据需要钻凿水平、上斜或下斜炮眼；向上式凿岩机，又叫伸缩式凿岩机，以YSP45型使用最普遍，机体与气腿在纵向轴线上连成整体，由气腿支承并作向上推进凿岩，专门用于钻凿与地面成609
6、0角的向上炮眼。 浅眼凿岩，主要用于巷道掘进、薄矿体回采落矿、天井掘进以及安装锚杆。其主要工具是钻杆和钎头。,（2）中深孔凿岩 中深孔是指孔径为4550mm以上、孔深15m左右的炮孔。在地下开采中，为避免在井下开凿较大的凿岩硐室，满足换钎的需要，在有些采矿方法（如无底柱分段崩落法等）中，多采用接杆式凿岩法，即使用数根钎杆，随着凿岩加深，不断接长，直到达到设计的钻孔深度。 接杆式凿岩所用的钻头、钎杆、钎尾等都分开制作。每根钎杆长1.0m左右，两端车有内螺纹或外螺纹，用作接杆连接。 接杆式钻凿中深孔，多使用导轨式凿岩机。安装在导轨上的凿岩机可在不同位置钻凿不同仰、俯角的中深孔。,（3）深孔凿岩 深
7、孔是指孔径为4550mm以上、孔深15m以上的炮孔。现阶段，井下深孔凿岩设备主要为潜孔钻机，是中硬以上岩石中钻凿大直径深孔的有效方法，除广泛用于钻凿地下采矿的落矿深孔、掘进天井和通风井的吊罐穿绳孔外，还用于露天矿穿孔。 地下深孔潜孔凿岩以QZJ-100B、YQ-100A型潜孔钻机使用较为广泛。为适应大孔径深孔崩矿的需要，我国已正式批量生产大直径、高风压地下潜孔钻机，且深孔偏斜率在1%以内。,露天爆破方法,根据爆破场合和工程要求的不同，露天爆破可采用浅孔爆破、中深孔爆破和硐室爆破。 露天爆破的作业环境的最大特点是在地面进行。从爆破安全的方面考虑，露天爆破一般起爆药量较大，爆破的地震效应、冲击波效
8、应以及飞石距离等都要充分考虑到；另外，露天爆破容易受雷电影响。,中深孔爆破技术简介 中深孔爆破技术是目前国内广泛采用的用于矿山剥离、采矿、水利工程及铁路开挖等工程的主要爆破方式。在中小型露天矿山开采中推广应用该技术是将中深孔爆破技术、有关的开采技术和凿岩穿孔等设备应用于中小型露天矿山，以改善中小型露天矿山安全生产条件，减少生产事故。该技术针对不同的露天矿山地形地貌、生产规模和资金投入等条件，分别采用正规台阶、轻型浅孔钻台阶和中深孔简易台阶等方式进行开采，爆破技术采用以非电起爆系统为主的多段微差爆破。不同模式的中深孔爆破开采技术，给各种条件的露天矿山安全技术改造提供有效的技术途径和手段，具有安全
9、保障程度高，作业条件好，开采能力大，生产效率高，爆破周期长、飞石少，爆破器材配送管理方便，综合效益明显提高。,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）也是常用的起爆器材。 根据使用的起爆器材的不同，炸药的起爆方法可分为火雷管起爆法、电雷管起爆法、导爆索起爆法和非电导爆管雷管起爆法。,常用的工业炸药起爆方法可分为：电力起爆法、导爆索起爆法和导爆管起爆法，一般深孔爆破多用电力起爆法和导爆管起爆法。,普通电雷管,1.工业雷管,工业雷管的分类,1.1
10、电雷管 瞬发电雷管、秒和半秒电雷管、毫秒电雷管,毫秒电雷管有4个系列，常用第一系列，第二系列为煤矿专用,电雷管测试仪及起爆仪器,电雷管测试仪,电雷管起爆器,测试仪器不能用万用电表代替，因万用电表的工作电流会超过30mA，能引起雷管爆炸。,1.2非电导爆管雷管,非电导爆管结构示意图,1.3电子数码非电雷管 （该雷管可自行编码确定雷管段数）,1.4导爆索与继爆管（一般用于切大块石及预裂、光面爆破） 普通导爆索：药芯13g/m，爆速6500m/s 低能导爆索 6g/m,导爆索起爆法,用法：用雷雷管起爆导爆索，由导爆索传爆并起爆药包起爆。 特点：安全性能好；音响大、成本较高。 用途：目前广泛使用。在工
11、作面存在着杂散电流、雷电频繁的地区和季节，无法使用电力起爆时，可代替电雷管起爆；大型爆破网路、确保起爆可靠；深孔爆破。,1.5塑料导爆管和连通元件（导爆管雷管的连接用）,内壁91黑索金，9铝粉 药量1416mg/m 爆速一般1950m/s,塑料导爆管网络的连接元件 （三通、四通等）,导爆管混合联接网路,导爆管并串联起爆网路,导爆管簇并联起爆网路,导爆索起爆法,棉线普通导爆索结构 1-芯线；2-黑索今或太安；3-内线层；4-中线层；5-沥青；6-纸条层；7-外线层；8-涂料层；9-防潮帽或防潮层,导爆索,导爆索的起爆药包加工,绑扎法 起爆结,三.深孔爆破技术,深孔爆破与浅孔爆破的区别,22个炮孔，深度20米。总装药量1980公斤。落矿量5000立方米,应用深孔台阶爆破的采石场,深孔台阶分层开采示意图,优点： 1、台阶安排合理，工作有序。 2、效率高，日产达到5万m3。 3、爆后岩石级配好，便于机械挖运。 4、施工道路受爆破的影响小，道路维护简单。 缺点： 1、投入大型设备多，管理复杂。 2、专业技术人员投入多。,
