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1、第 八 章 露天爆破技术,本章主要内容： 爆破引起瓦斯的原理与条件 安全炸药与安全雷管 含瓦斯地层的爆破技术 冻结条件下的爆破技术 高地应力条件下的爆破技术,第 八 章 露天爆破技术,第一节 爆破引起瓦斯的原理与条件 a 特殊地层：瓦斯、冻结、高地应力，要采用专用的炸药和器爆材料 。 1 瓦斯爆炸发生的条件 a 瓦斯：是与煤伴生、并赋存于煤层中的可燃、爆炸性气体。 组成：CH4、CnHm、2、CO2、CO、NO2、SO2、H2S等。 b 矿井瓦斯等级划分：煤矿安全规程2001年版规定：矿井瓦斯等级，根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式分为低瓦斯矿井 、高瓦斯矿井 、煤与瓦斯
2、突出矿井。,第 八 章 露天爆破技术,c 瓦斯爆炸的三条件： 瓦斯浓度处于爆炸界限内(5%16%)； 有足以能引爆瓦斯的火源； 空气中氧含量大于12%。,在瓦斯爆炸三要素中，最容易获得的条件是空气中的氧气含量大于12%。,第一节 爆破引起瓦斯的原理与条件,d 引起瓦斯爆炸的点燃源： 机械类 包括机械运行中的摩擦、坚硬岩石及钢铁支 架、设备之间的撞击。 (2 ) 电气类 与输电线路、电气设备有关的电火花、电 弧、电器燃爆等。 (3) 火焰类 有燃烧反应的点燃，如吸烟、火灾、气体 切割和焊接等。 (4) 炸药类 与爆破有关的点燃，如使用非许可炸药、 钻孔充填不当引起爆破火焰等。 (5) 其它类 上
3、述不包含的点燃，如闪电、压缩管路破裂 气体喷出等。,第一节 爆破引起瓦斯的原理与条件,2 爆破作业引起瓦斯煤尘爆炸的原理 (1) 炸药爆炸 气体产物固体产物热 (2) 爆炸引起瓦斯的三种形式 a 空气冲击波点火作用：空气冲击波的强度增加时，作用于瓦斯的温度愈高，爆燃的可能性变大。 b 炽热的或燃着的固体颗粒的作用： c 气态爆炸产物的发火作用。 炸药爆炸引爆瓦斯的三种方式可各自单独作用于瓦斯或共同作用于瓦斯，但都能引燃瓦斯，以下分别讨论各种作用方式引爆瓦斯的可能性。,第一节 爆破引起瓦斯的原理与条件,(1) 空气冲击波的点火作用 炸药爆炸后在井下空气中产生空气冲击波，空气冲击波的强度不同，对瓦
4、斯的绝热压缩程度也不同，若考虑空气冲击波的反射迭加，从表8-1中的数据可以看出，空气冲击波的强度增加时，作用于瓦斯的温度愈高，爆燃的可能性变大。 (2) 炽热或燃烧着的固体颗粒的作用 混合炸药爆炸后或多或少留下残渣，这些固体残渣的极大部分能通过40目筛(0.425mm)，在炸药爆炸瞬间，它们可提供极大的热表面，而且这些表面的某些部位具有一定数量的活化中心。所有这些都将增加瓦斯的接触机率，但只有接触时间大于瓦斯的诱导期，爆燃就会发生。,第一节 爆破引起瓦斯的原理与条件,(3) 气态爆炸产物的发火作用 气态爆炸产物在爆炸瞬间被加热到18003000，超过瓦斯引燃温度的数倍，再加上气体间的均匀的、充
5、分接触，所以认为气体爆炸产物是引燃瓦斯的主要方式之一。 除爆炸产物的直接作用点火外，最有可能的是“二次火焰”点火，所谓“二次火焰”是爆炸产物中含有的可燃性气CO、H2、CH4、NH3等与空气混合物在温度高于其爆燃温度时发生的自燃。 爆破作业引起瓦斯发火的原因是十分复杂的，与空气成分、爆炸性气体的组成、冲击波的强度、固体颗粒的性质与数量、诱导期等有关。一般认为，高温的气态产物对引燃瓦斯是最危险的。这就要求在设计新的许用炸药时，必然考虑降低爆温，减少爆炸性气体的生成量。,第一节 爆破引起瓦斯的原理与条件,3 煤矿安全规程对瓦斯浓度的规定 煤矿安全规程(2001年)对瓦斯浓度的安全标准作了明确的规定
6、： 采掘工作面及其他作业地点风流中瓦斯浓度达到1.0时，必须停止用电钻打眼； 爆破地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1.0时，严禁爆破。 对因瓦斯浓度超过规定被切断电源的电气设备，必须在瓦斯浓度降到1.0以下时，方可通电开动。 为此，必须从生产管理上采取措施，防止瓦斯积聚；当发生瓦斯积聚时，必须及时处理。 因爆破引起瓦斯爆炸事故的实例在我国占有很大比例。根据不完全统计，因放炮引起瓦斯爆炸的事故占总事故的37%。因此，除了消除瓦斯聚积外，重要的还须做好放炮火焰的防治工作。,第一节 爆破引起瓦斯的原理与条件,第二节 安全炸药与安全雷管,1 安全炸药 (1) 煤矿需用炸药 a 矿用炸药的安全性等级
7、 指炸药在矿井中爆炸后不易引燃瓦斯或煤尘的性能。 目前，我国煤矿炸药其安全性分为五级。 1）一级煤矿许用炸药：包括2号煤矿炸药，2号抗水煤矿炸药，一级煤矿许用乳化炸药3种。 2）二级煤矿许用炸药：包括3号煤矿炸药，3号抗水煤矿炸药，二级煤矿许用乳化炸药，二级煤矿许用水胶炸药 4种。 3）三级煤矿许用炸药：包括安全被简炸药、三级煤矿许用乳化炸药：三级煤矿许用水胶炸药3种。 4）四级煤矿许用炸药：有四级煤矿许用乳化炸药一种。 5）五级煤矿许用炸药：有离于交换炸药，适用于各级矿井及特殊危险条件爆破。,第 八 章 露天爆破技术,b 被筒炸药是一种以含盐量较少的炸药为药芯，其外包覆一层惰性盐作外壳而制成
8、的炸药，这样的炸药结构既能保证炸药的感度和爆炸性能，又能提高炸药的安全性。 c 离子交换炸药：含有离子交换盐（氯化铵、硝酸钠或硝酸钾），炸药爆炸时，离子交换盐相互作用，形成超细度的氯化钠或氯化钾，从而提高炸药的安全性。,第二节 安全炸药与安全雷管,(2) BMH型硫化矿用安全炸药 在多孔销氨炸药外表涂上一层涂复剂作为隔离层，防止炸药与矿石接触，并在炸药中加入一种或二种添加剂和化学抑制剂，避免炸药爆点降低。特点：原材料来源广泛、价格低廉、生产工艺简单，炸药成本较低。,第二节 安全炸药与安全雷管,煤矿需用炸药的基本要求 在保证作功能力条件下，对煤矿许用炸药应按炸药等级限制爆温和爆热。 炸药反应必须
9、完全； 炸药的氧平衡必须接近于零 ； 加入消焰剂； 不许有易于在空气中燃烧的物质和外来夹杂物； 不能含有促进瓦斯链锁反应的产物。,第二节 安全炸药与安全雷管,4 矿用炸药安全性测定 a 爆燃性评价：试验装置如图8-l所示 。,第二节 安全炸药与安全雷管,图8-1 爆燃试验装置示意图 1-雷管；2-钢体；3-被动药包；4-煤粉柱；5-主动药包,b 瓦斯安全性测定：如图8-2所示。,图8-2 试验巷道示意图 1-小车；2-臼炮；3-舱口；4-风扇； 5-爆炸小室；6-隔片；7-巷道体,第二节 安全炸药与安全雷管,安全雷管： 分为普通型（引爆瓦斯）和煤矿许用型两种。 (1) 安全雷管的要求 a 不使
10、用铝壳或铁壳，只能使用聚氯乙烯绝缘爆破线。 b 加有适量的消焰剂或采用爆温低、火焰短且延续时间小的其它组分。 c 使用燃烧温度低、生成气体量少、能封闭燃烧的延期药，或采用特殊结构形式的雷管。,第二节 安全炸药与安全雷管,(2) 安全雷管的特点 a 平底：消除聚能流或金属射流 。 b 装入延期药体，拉拔制成铅延期体。 c 加厚管壁。,图8-3 煤矿许用毫秒延期电雷管 1-脚线；2-铜管壳；3-引火头；4-铅延期体；5-正起爆药；6-副起爆药,第二节 安全炸药与安全雷管,煤矿安全规程规定：井下采掘工作面爆破，必须使用煤矿许用瞬发电雷管或煤矿许用毫秒延期电雷管。,3 安全导爆索 普通导爆索不能用于有
11、瓦斯或矿尘爆炸危险的矿井，安全导爆索是专供有瓦斯和矿尘危险的井下爆破作业使用的产品。 结构与普通导爆索相似，所不同的是在药芯或包裹层中加了适量的消焰剂（一般是食盐），药芯中黑索金含量为 1214g/m，食盐含量为2g/m，爆速一般不低于 6000m/s。,第二节 安全炸药与安全雷管,第三章 含瓦斯地层爆破技术,1 瓦斯隧道爆破技术 (1) 瓦斯隧道对爆破材料的有关要求 根据煤矿安全规程（2003版）要求 ，爆破器材的选择必须遵守以下规定： 器材需经授权检验合格； 必须使用煤矿许用炸药和煤矿许用电雷管； 必须使用煤矿许用瞬发电雷管或煤矿许用毫秒延期电雷管； 应采用毫秒爆破； 制定安全技术措施；
12、仅用串联网络等。,第 八 章 露天爆破技术,煤矿许用炸药的选用应遵守下列规定： 1）低瓦斯矿井的岩石掘进工作面必须使用安全等级不低于一级的煤矿许用炸药。 2） 低瓦斯煤层开掘工作面、半煤岩掘进工作面必须使用安全等级不低于二级的煤矿用炸药。 3） 高瓦斯岩层或高瓦斯区域，必须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，必须使用安全等级不低于三级的煤矿许用含水炸药。严禁使用黑火药和冻结或半冻结的硝化甘油类炸药。同一工作面不得使用两种不同品种的炸药。,第三节 含瓦斯地层爆破技术,(2) 施工瓦斯的检测 a 必须随时检测瓦斯的浓度，一旦超过安全极限值，必须采取相应措施 安全
13、极限规定为(9条)：氧浓度，总回风风流瓦斯浓度，进入风流中瓦斯浓度， 工作面风流中瓦斯， 同 ，电动机或其他开关地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1.5时 ； 局部瓦斯 浓度；停设备瓦斯浓度1% ，恢复风机瓦斯浓度，其它浓度。 b 瓦斯超限处理 立即停止作业，撤出人员，并报告主管领导，采取处理措施。符合标准时方可复工。,第三节 含瓦斯地层爆破技术,(3)瓦斯隧道爆破作业技术要求 必须遵守爆破安全规程、煤矿安全规程及铁路瓦斯隧道爆破的暂行技术规定的要求。 内容包括： (1) 瓦斯隧道施工单位的各级行政领导是安全生产的第一责任者，必须加强责任心。 (2) 专职的瓦斯安全检查员、爆破工、电工和各种
14、设备司机，必须进行专门的安全技术培训，经考试合格后方可上岗。瓦斯安全检查员负责检查、督促安全措施的全面实施，当发现事故预兆时，有权责令现场人员停止施工，并按有关安全规定采取措施。 (3) 有瓦斯突出危险的隧道，应单独编制预防瓦斯突出的实施性施工组织设计。瓦斯区段的施工均应进行瓦斯监测，设置消防设施，并配备兼职救护队,第三节 含瓦斯地层爆破技术,(4) 隧道含瓦斯区段必须采用普通光电测距仪测量时，其工作范围内的瓦斯浓度必须小于1。 (5) 洞内装碴时，必须将石碴润湿，装碴机铲斗不得猛力与石碴碰击。 (6) 隧道含瓦斯区段爆破应严格执行“一炮三检”制度，即钻眼前、装药前、起爆前均应进行瓦斯浓度检查
15、。 (7) 隧道含瓦斯工区钻孔作业，应符合下列规定： 1) 钻眼前，应测定工作面附近20m以内风流中的瓦斯浓度，在1以下时方可开钻。 2) 在施钻过程中，要随时检测瓦斯浓度。 3) 必须采用湿式凿岩，炮眼深度不得小于0.65m。 (8) 采用电雷管起爆，正向连续装药结构，起爆药卷以外不宜装药。采用反向装药或间隔装药时，必须有相应的安全措施。,第三节 含瓦斯地层爆破技术,(9) 在岩层内爆破，炮眼深度在0.9m以下时，装药 长度不得超过炮眼深度的1/2； 炮眼深度在0.9m以上时，装药长度不得超过炮眼深度的2/3。 在煤层内爆破，装药长度不得超过炮眼深度的1/2。所有炮眼的剩余部分都应用炮泥堵塞
16、。 (10) 炮泥应用黏土炮泥，严禁使用煤粉、块状材 料或其他可燃性材料作炮泥。,第三节 含瓦斯地层爆破技术,(11) 有下列情况之一者，未经妥善处理不准装药和放炮： 1) 放炮地点附近20m以内风流中，沼气浓度达到1时； 2) 在放炮地点20m以内，有未清除的碎石、煤碴、矿车或其他物体阻塞巷道断面1/3以上时； 3) 风量不够，风向不稳，局部有循环风时； 4) 炮眼内有异物、温度骤高或骤低、煤岩松散或有显著瓦斯涌出时； 5) 炮眼内煤、岩粉末清除干净； 6) 无炮泥、封泥不足或不严的炮眼。 (12) 爆破后，只有当瓦斯浓度小于1，二氧化碳浓度小于1.5，撤除警戒后工作人员才可进入工作面工作。,第三节 含瓦斯地层爆破技术,(4) 爆破实例 南昆线(南宁至昆明)家竹箐高瓦斯隧道 施工。,图8-4 家竹箐隧道施工工区布置示意图,第三节 含瓦斯地层爆破技术,家竹箐高瓦斯隧道在防爆区内的防爆措施及其防爆效果是成功的，反映在以下几个方面： 1)
