采礦學全套課件

采礦學教學課件——金屬礦床露天開采露天開采緒論礦床品位與儲量計算巖石的力學性質(zhì)及分級最終開采境界的確定露天開采程序露天礦生產(chǎn)計劃露天礦床開拓露天開采的生產(chǎn)工序礦山技術(shù)經(jīng)濟第一章礦床品位與儲量計算概述探礦數(shù)據(jù)及其預處理取樣數(shù)據(jù)的統(tǒng)計學分析品位－礦量曲線品位、礦量計算的垂直斷面法品位、礦量計算的水平斷面法三維塊狀模型地質(zhì)統(tǒng)計學法影響范圍1概述投資一個礦床開采項目，首先必須估算其品位和儲量：品位估算、礦體圈定和儲量計算是一項影響深遠的工作，其質(zhì)量直接影響到投資決策的正確性和礦山規(guī)劃及開采計劃的優(yōu)劣。這一工作做不好，可能導致兩種對投資者不利的決策。準確地估算出一個礦床的礦量、品位絕非易事：已知數(shù)據(jù)量對于被估算的量往往是一比幾十萬及至幾百萬的關(guān)系。

常用的礦量、品位估算方法：探礦數(shù)據(jù)的分析、處理和用于品位估值的剖面法、平面法、礦床模型法、地質(zhì)統(tǒng)計學法等。

2探礦數(shù)據(jù)及其預處理礦床勘探方法鉆孔取樣

樣品組合處理

極值樣品(Outlier)處理

礦床勘探方法地質(zhì)勘探地球物理勘探地球化學勘探遙感探測地質(zhì)構(gòu)造巖漿巖槽探坑探鉆探光片簿片包裹體重砂化石同位素電法勘探磁法勘探地震勘探重力勘探核物探暈，流，EH，PH，DDS波段，濾波，色彩，影像αβγ氡Rn，氦He,釙PO航空，地面地震，淺震地面測量懸絲，岃口，MP-4傳導類電法勘探直流電法DUK—1感應類電法勘探電磁法EH—4電測剖面法電測深法中間梯度法充電法自然電場法一次電位測量二次電位測量（激發(fā)極化法）連續(xù)波電磁法脈沖瞬變場法航空電法航磁EH-4電導率成像系統(tǒng)簡介

巖土電導率分層地下水探深基巖埋深調(diào)查煤田高分辨率電探金屬礦詳查和普查環(huán)境調(diào)查咸、淡水分界面劃分勘探深度1000米以上設備配置及性能、用途

EH-4電導率成像系統(tǒng)主機AFE-EH4型模擬前放單元TX-IM2型發(fā)射機BE-26型主頻率電級BF-IM型磁性場傳感器EMAP軟件，系統(tǒng)參數(shù)設置及數(shù)據(jù)采集、分析系統(tǒng)BF-IM10磁性場傳感器（0.1-1000Hz）低頻率Cu-CuSO4電極（50m電纜）EH-4系統(tǒng)性能、用途

性能主頻率時（10Hz-100KHz），測深在10～８００m使用低頻探頭時（低頻段可到0.1Hz），測深可達1200～1500m二維剖面成像

用途

地下水調(diào)查工程地質(zhì)調(diào)查金屬礦找礦基巖起伏調(diào)查地質(zhì)構(gòu)造填圖巖層孔隙率調(diào)查EH4工作環(huán)境（一）只能在地表進行測量，EH4是基于半空間理論進行測量的。工作溫度：0-50℃。測點設計時常受到地區(qū)道路、噪聲和人文設施的影響，因此，在布置測線和采集野外數(shù)據(jù)時考慮這些設施，并且在靠近人文設施處采集時（例如圍墻或電力線），在認可采集結(jié)果之前先嚴格檢查數(shù)據(jù)的可靠性。EH4工作環(huán)境（二）

為了最大限度地減小干擾的影響，測點應當：離開電力線200m離開金屬管線30m離開有地線的圍墻50m離開建筑物40m離道路線20m（了解測量期間交通的情況）人文設施（例如圍墻）對發(fā)射訊號有干擾，因此采集的數(shù)據(jù)會發(fā)生畸變。噪聲源（例如電力線和無線電臺）的干擾，有時甚至會淹沒由Stratagem發(fā)射機發(fā)射的訊號。EH4工作原理1.原有大地測量儀器的限制2.EH-4全新概念3.EH-4工作原理原有大地測量儀器的限制電探儀，有源測量方法，需要向地下直接供電，野外勞動強度大，效率低；另一方面，電探儀采集到的視電阻率值屬于標量范疇，對辨別地下二度體異常的走向無能為力。大地電磁同屬于電探，是無源測量。利用天然電磁場，避免了大電流供電，但天然電磁場不穩(wěn)定（見下頁圖）。其它物探方法，如地震勘探法，自40～50年代之后都開始大展身手，適用于深度大的宏觀測量。大地電磁場的頻譜特點EH-4全新概念應用大地電磁法的原理，使用人工和天然電磁場兩種場源；具有有源電探法的穩(wěn)定性及無源電磁法的節(jié)能和輕便；同時接收和分析X、Y兩個方向的電場和磁場，反演X-Y電導率張量剖面，對判斷二維構(gòu)造特別有利；儀器設備輕，觀測時間短，這使它可以輕而易舉實現(xiàn)密點連續(xù)測量（首尾相接），進行EMAP連續(xù)觀察（見圖2）；可擴展性，插入地震板，當?shù)卣饍x使用。EH-4野外連續(xù)數(shù)據(jù)采集菲律賓工作地點實例2.1鉆孔取樣勘探線2.1鉆孔取樣根據(jù)鉆孔取樣數(shù)據(jù)繪制直觀的鉆孔柱狀圖。取巖芯的一半化驗，另一半備用?；灲Y(jié)果記錄在“鉆孔巖芯取樣化驗結(jié)果記錄表”中。在礦量和品位計算前，一般需要對取樣數(shù)據(jù)進行預處理，包括樣品組合和“極值”樣品的處理。2.2樣品組合處理樣品組合處理就是將幾個相鄰樣品組合成為一個組合樣品。組合方法：將組合段內(nèi)各樣品品位進行加權(quán)平均。對鉆孔取樣進行臺階樣品組合處理的意義對取樣數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學、地質(zhì)統(tǒng)計學分析，以及利用取樣值進行品位估值時，只有當每個樣品具有相同的支持體，即每個樣品的體積相同時，分析計算結(jié)果才有意義。露天開采在一個臺階高度內(nèi)采用不同的取樣品位是毫無意義的。組合樣品的品位較原樣品品位變化小，在一定程度上減輕了“極值”品位對分析計算的影響，也使樣品的統(tǒng)計分布曲線和半變異函數(shù)曲線趨于規(guī)則。樣品組合處理減少了樣品總數(shù)，節(jié)省計算機內(nèi)存和計算時間。

2.3極值樣品(Outlier)處理

極值樣品是指那些品位值比絕大多數(shù)樣品的品位（或樣品平均品位）高出許多的樣品，它們在貴重金屬礦床較為常見。處理方法：限值處理：將極值樣品的品位降至某一上限值。刪除處理：將極值樣品從樣本空間中刪去，不參與分析計算。注意：使用上述處理方法時，應特別謹慎。因為極值樣品雖然數(shù)量少，但由于其品位很高，對礦石的總體品位和金屬量的貢獻值都很大。因此，不加分析地進行降值或刪除處理，會嚴重歪曲礦體的實際品位和金屬含量，人為地降低礦體的開采價值。3取樣數(shù)據(jù)的統(tǒng)計學分析主要目的取樣品位的統(tǒng)計分布規(guī)律

3.1主要目的確定品位的統(tǒng)計分布規(guī)律及其特征值；確定品位變化程度；確定樣品是否屬于不同的樣本空間；根據(jù)樣品的分布特征，初步估計礦床的平均品位以及對于給定邊界品位的礦量和礦石平均品位。

3.2取樣品位的統(tǒng)計分布規(guī)律30%15%050%25%02.01.0%Cu(a)5025%Fe(b)圖(a)是一品位變化程度中等的正態(tài)分布，這樣的分布在礦體厚大的層狀或塊狀的硫化類礦床（如銅礦）中最為常見；圖(b)是一品位變化小的正態(tài)分布，常見于鐵、鎂等礦床；

3.2取樣品位的統(tǒng)計分布規(guī)律630%30%15%15%003g/tAu圖(c)是一對數(shù)正態(tài)分布（即品位的對數(shù)值服從正態(tài)分布），品位變化大，此類分布常見于鉬、錫、鎢以及貴重金屬（如金、鉑）礦床；圖(d)是一“雙態(tài)”分布，即分布曲線是由兩個不同分布組成的，說明樣品來源于不同的樣本空間。

(d)(c)4品位－礦量曲線邊界品位是用于區(qū)分礦石與廢石的臨界品位值，礦床中高于邊界品位的部分是礦石，低于邊界品位的是廢石。

50403020103210邊界品位（g/t）礦量(Mt)應用品位－礦量曲線進行品位、礦量分析時，必須注意以下幾點品位分布是從樣品值的分布得出的，分布的特征值只能用估計值；露天開采時，最小選別單元在體積上要比樣品大得多，如果把整個礦床分為體積為最小選別單元的小塊（稱為單元體），那么這些小塊的品位分布較樣品品位分布更為集中（即方差更小）。因此根據(jù)樣品分布計算的品位－礦量曲線并不能用來預報將被采出的品位－礦量關(guān)系。單元體的真實品位是未知的，單元體是否是礦石，不是根據(jù)其真實品位確定的，而是根據(jù)對單元體的品位的估計值確定的。由于估計有誤差，根據(jù)估計值得出的品位－礦量曲線與實際采出的品位－礦量關(guān)系有一定的差別。

5品位、礦量計算的垂直斷面法3015000018342530232426193034191001218142019142821171623232425162332273530232433292028262718312225193329263014182130261626282123182526251521標有取樣品位的剖面圖第一步：沿勘探線做垂直剖面，將勘探線上的鉆孔及其取樣品位標在剖面圖上；5品位、礦量計算的垂直斷面法第二步：根據(jù)給定的邊界品位進行礦體圈定。下圖是當邊界品位等于25％時根據(jù)上圖中的取樣品位圈定的礦體示意圖。

邊界品位為25％時礦體圈定示意圖301500001834253023242619303419100121814201914282117162323242516232323322735302324332920282627183122251933292630141821302616262821231825262515215品位、礦量計算的垂直斷面法第三步：礦體圈定完成后，可用求積儀求得每個斷面上的礦石面積，然后就可以進行礦量計算。

第四步：計算礦體的平均品位：

(a)對穿越礦體的每一鉆孔的樣品進行“礦段樣品組合”，求出組合樣品的品位；

(b)求出每一組合樣品的影響面積。該面積是以鉆孔為中線向兩側(cè)各外推二分之一鉆孔間距得到的礦體面積；

(c)對組合樣品品位以其影響面積為權(quán)值進行加權(quán)平均計算，求出礦體在斷面上的平均品位；

(d)一條礦體的總平均品位是該條礦體在各斷面上的平均品位以斷面所代表的礦量為權(quán)值的加權(quán)平均值。

6品位、礦量計算的水平斷面法在露天礦山，礦石的開采是分臺階進行的，因此用于礦量、品位計算的一個水平斷面即為一個臺階。常用的水平斷面法有：多邊形法三角形法。

6.1多邊形法s-480.406600N300N600E300Es-200.175s-220.417s-210.489s-140.140s-130.427s-120.377s-240.685s-110.396s-230.215s-380.392s-370.320s-360.717s-150.806s-160.889s-350.475s-190.092s-180.089s-20.893s-171.009s-10.719s-270.453s-260.833s-250.230s-400.102s-410.023s-81.365s-420.915s-91.335s-430.519s-100.572s-440.040s-70.644s-460.258s-30.638s-371.615s-60.765s-450.034s-300.465s-280.409s-390.476s-500.012s-490.996s-310.063s-470.165s-510.228s-50.295s-330.027s-40.188s-320.228s-340.2250第一步：把穿越水平面的鉆孔根據(jù)鉆孔坐標，繪于水平面上，并將本平面的組合樣品品位標注在圖上。

6.1多邊形法第二步：根據(jù)經(jīng)驗和地質(zhì)統(tǒng)計學分析，確定影響半徑R；第三步：以每一樣品為中心，確定其相鄰樣品，一般情況下相鄰樣品是落在半徑為2R的圈內(nèi)的樣品；第四步：用直線將中心樣品和相鄰樣品連接起來；s-25s-26s-40s-8s-41s-7s-46s-286.1多邊形法第五步：在中心樣品與每一相鄰樣品的連線中點作垂直于連線的直線

（稱為二分線），這些二分線相交圍成的多邊形即為所求的多邊形。當兩條二分線近于平行時，在二者相交之前，將與另外一條二分線相交，這時，取二者中離中心樣品最近者作為多邊形的邊。以樣品S-41為中心的多邊形如圖所示。

s-25s-26s-40s-8s-41s-7s-46s-28邊緣樣品的多邊形的形成過程

s-21s-13Rs-14s-35s-2s-19s-18(a)(b)s-21s-13s-14s-35s-2s-19s-18多邊形品位估算與礦體圈定結(jié)果6.2三角形法在三角形法中，每一樣品是三角形的一個頂點三角形法的優(yōu)點在于它利用三個樣品的品位來估計一個三角形的平均品位從理論上講，利用三角形法求得的品位、礦量較多邊形法誤差小在應用三角形法時，也要注意三角形不超越區(qū)域界限和地質(zhì)構(gòu)造線

三角形法品位估算與礦體圈定結(jié)果

7972600N300N600E300E22152123474748222116152117497493697729352827375118366062971161209660855523362641322325395010992108881008588743612113750797369697270594224313337574759635471603535434943364342267三維塊狀模型三維塊狀模型是將礦床劃分為許多單元塊形成的離散模型單元塊一般是尺寸相等的長方體隨著計算機在礦山的普及應用和計算機的容量與速度的不斷提高，三維塊狀模型在國際上得到越來越廣泛的應用三維塊狀模型不僅被廣泛用于品位、礦量計算，也被用于露天礦最終開采境界優(yōu)化和開采計劃優(yōu)化

7.1三維塊狀模型示意圖7.2估計平均品位方法將礦床分為單元塊后，需要應用某種方法對每一小塊的平均品位進行估計。常用的方法有三，即：最近樣品法距離N次方反比法地質(zhì)統(tǒng)計學法（即克里金法）。

7.3最近樣品法所謂最近樣品法就是將距離某一單元塊最近的樣品品位作為該單元塊的品位估計值。前面介紹的多邊形法其實是不規(guī)則單元塊情況下的最近樣品法，最近樣品法的一般步驟為：第一步：以被估計的單元塊的中心為圓心，做半徑為影響半徑R的圓；第二步：計算落入影響范圍內(nèi)的每一樣品與單元塊中心點的距離；第三步：選取離單元塊中心最近的樣品，其品位即為被估單元塊的品位。

最近樣品法品位估算與礦體圈定結(jié)果

7.4距離N次方反比法第一步：以被估單元塊中心為圓心、以影響半徑R為半徑做圓，確定影響范圍（在三維狀態(tài)下，圓變?yōu)榍颍坏诙剑河嬎懵淙胗绊懛秶鷥?nèi)每一樣品與被估單元塊中心的距離；第三步：利用下式計算單元塊的品位Xb：

距離N次方反比法示意圖G7(1.00%)(0.60%)

G4

G1(0.40%)

G8(0.80%)

G2(0.50%)

G5(1.00%)

G6(0.50%)

G9(0.70%)(0.60%)G3

d2(60m)d6(60m

)d9(45m)d7(75m)d4(30m)距離平方反比法品位計算與礦體圈定結(jié)果

8地質(zhì)統(tǒng)計學法區(qū)域化變量、協(xié)變異函數(shù)與半變異函數(shù)實驗半變異函數(shù)及其計算半變異函數(shù)的數(shù)學模型半變異函數(shù)的擬合8.1區(qū)域化變量、協(xié)變異函數(shù)與半變異函數(shù)區(qū)域化變量及協(xié)變異函數(shù)

半變異函數(shù)

8.2實驗半變異函數(shù)及其計算象普通隨機變量的概率分布特征值一樣，半變異函數(shù)對任一給定礦床Ω是未知的，需要通過取樣值對之進行估計。

8.3半變異函數(shù)的數(shù)學模型球狀模型

隨機模型

指數(shù)模型

高斯模型

線性模型

對數(shù)模型

8.4半變異函數(shù)的擬合實踐中半變異函數(shù)是根據(jù)有限數(shù)目的地質(zhì)取樣建立的，而通過取樣我們只能得到由一些離散點組成的實驗半變異函數(shù)。因此，需要對實驗半變異函數(shù)進行加工獲得實驗半變異函數(shù)的數(shù)學模型。將實驗半變異函數(shù)加工成數(shù)學模型的過程稱為半變異函數(shù)的擬合。9影響范圍當對塊狀模型中每一單元塊的品位進行估值時，無論用什么方法，均需要確定由哪些樣品參與估值運算。一般地講，對被估單元塊有影響的樣品（即落入影響范圍內(nèi)的樣品〕都應參與估值運算。

影響范圍在品位、礦量計算中起著相當重要的作用，在某些情況下，所選取的影響范圍不同，礦量計算結(jié)果會有很大的差別。

巖石的力學性質(zhì)及分級巖石的力學性質(zhì)巖石的工業(yè)分級2.1巖石的力學性質(zhì)強度彈性、塑性和脆性硬度磨蝕性2.2巖石的工業(yè)分級巖石的堅固性分級：普氏分級，堅固性系數(shù)；巖石的可鉆性分級：鑿碎比功，釬刃磨鈍寬度；巖石的穩(wěn)定性分級：以巖石的點載荷強度、彈性波速度、巷道圍巖位移的穩(wěn)定時間、巖體結(jié)構(gòu)指標等四項指標為巖石穩(wěn)定性分級的判據(jù)，采用聚類分析原理對圍巖的穩(wěn)定性進行動態(tài)分級。 鑿巖及其機具鑿巖的基本方法是機械破碎法分類按照破碎作用的方式不同，機械破碎鑿巖方法可分為：沖擊式鑿巖，金屬礦山多用；回轉(zhuǎn)式鑿巖，適用于軟巖及磨蝕小的巖石；回轉(zhuǎn)－沖擊式鑿巖，兼有前兩者的優(yōu)點，適用范圍廣泛。主要內(nèi)容：

第一節(jié)沖擊式鑿巖理論第二節(jié)鑿巖機械第三節(jié)鑿巖機的主要機構(gòu)及動作原理第四節(jié)鑿巖機鑿巖效率第五節(jié)鑿巖機具第六節(jié)鑿巖臺車和臺架第七節(jié)潛孔鉆機第八節(jié)牙輪鉆機第一節(jié)沖擊式鑿巖理論一、沖擊式鑿巖的基本現(xiàn)象巖石在沖擊式載荷作用下，破壞過程有三個基本規(guī)律：（1）呈躍進式破壞（2）產(chǎn)生承壓核（3）形成破碎漏斗在刀具侵入巖石發(fā)生躍進式破壞的時候，分離出較大的破碎體，在巖石上形成漏斗狀的崩碎坑，稱之為破碎漏斗。漏斗的頂角一般在120°

－150°。第一節(jié)沖擊式鑿巖理論（續(xù)）二、沖擊功的影響評價鑿巖工作的主要指標是鑿巖速度和效率，兩者與比功耗a密切相關(guān)。比功耗指的是破碎單位體積巖石所需要的功。沖擊功A是破碎效果的基本因素，是沖擊式鑿巖機械的主要工作參數(shù)之一。實驗結(jié)果表明：（1）存在臨界沖擊功（2）存在穩(wěn)定區(qū)鑿巖時，必須使沖擊功大于臨界沖擊功，此時的鑿巖速度與沖擊功成正比。第一節(jié)沖擊式鑿巖理論（續(xù)）三、沖擊頻率的影響沖擊頻率達到臨界值以前，鑿巖與沖擊頻率成正比；沖擊頻率超過臨界值后，鑿巖速度與沖擊頻率成反比。原因：外載荷從零達到最大需要時間，沖擊頻率過大時，沖擊載荷無法達到最大。沖擊頻率臨界值可達10000次/min以上。而目前使用的風動鑿巖機沖擊頻率最高僅達3500次/min。第一節(jié)沖擊式鑿巖理論（續(xù)）四、轉(zhuǎn)角的影響在鑿巖過程中，兩次相鄰沖擊之間釬頭所轉(zhuǎn)動的角度過大或過小，都會影響鑿巖速度，轉(zhuǎn)角存在最優(yōu)值，一般介于22°－30°之間。第二節(jié)鑿巖機械鑿巖機根據(jù)動力的不同，可分為風動、液壓、電動、內(nèi)燃鑿巖機。地下礦山的開采中，使用最多的是風動鑿巖機。與其它三種鑿巖機相比，風動鑿巖機有以下優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單安全可靠堅固耐用修理簡便第二節(jié)鑿巖機械（續(xù)）

一、鑿巖機械型號編制方法原機械部于1976所頒布了“鑿巖機械型號編制方法”，其標準代號為JB1590-75，如YT-23（原7655型）。YT－23主要參數(shù)代號（機器質(zhì)量kg）特性代號（－）類、組、型代號（氣腿式風動鑿巖機）

二、沖擊式鑿巖的基本動作沖擊轉(zhuǎn)釬排粉第二節(jié)鑿巖機械（續(xù)）第二節(jié)鑿巖機械（續(xù)）三、風動鑿巖機的一般構(gòu)造（圖）

YT－23型氣腿風動鑿巖機的組成：鑿巖機氣腿風管（包括注油器）水管釬子第三節(jié)鑿巖機主要機構(gòu)及動作原理一、沖擊配氣機構(gòu)的動作原理主要部件：氣缸活塞配氣裝置排氣系統(tǒng)

主要動作：工作沖程返回沖程第三節(jié)鑿巖機主要機構(gòu)及動作原理（續(xù)）二、轉(zhuǎn)桿機構(gòu)根據(jù)回轉(zhuǎn)力矩傳遞方式的不同，將鑿巖機的轉(zhuǎn)桿機構(gòu)分為：內(nèi)回轉(zhuǎn)外回轉(zhuǎn)

1、內(nèi)回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)釬一般采用內(nèi)棘輪機構(gòu)在活塞回程階段實現(xiàn)釬子的回轉(zhuǎn)。

2、內(nèi)棘輪轉(zhuǎn)釬機構(gòu)

沖程時，螺旋棒轉(zhuǎn)動，活塞不轉(zhuǎn)；回程時，螺旋棒不能轉(zhuǎn)動，活塞轉(zhuǎn)動。常用鑿巖機每次轉(zhuǎn)角15°－30°

，轉(zhuǎn)速為150－200r/min。第三節(jié)鑿巖機主要機構(gòu)及動作原理（續(xù)）三、巖粉與排粉方法排粉：鑿巖過程中，炮眼底部的巖石不斷受到釬頭沖擊破碎成巖粉，必須及時將它排除，才能繼續(xù)鉆進。

鑿巖過程中產(chǎn)生的粉塵，對人體健康影響極大（矽肺?。?，所以常采用濕式鑿巖。中心式供水排粉方法。

A先通氣，B再進水。第三節(jié)鑿巖機主要機構(gòu)及動作原理（續(xù)）四、潤滑與潤滑機構(gòu)（一）潤滑作用：減少摩擦、防止生銹、保持間隙的密封。潤滑劑應具有的性質(zhì)：

粘度適宜形成乳劑高油臘強度較高的化學穩(wěn)定性、無毒和無腐蝕性（二）潤滑機構(gòu)

第三節(jié)鑿巖機主要機構(gòu)及動作原理（續(xù)）五、推進與支撐機構(gòu)（1）氣腿構(gòu)造

由橫臂、架體、活塞、外管、伸縮管、氣管、頂叉和把手等組成。（2）氣腿工作原理

氣腿工作是依靠調(diào)壓閥和換向閥控制的。

調(diào)壓閥是用來調(diào)節(jié)氣腿軸推力；換向閥的作用是控制氣腿的換向動作。氣腿伸出氣腿快速縮回第三節(jié)鑿巖機主要機構(gòu)及動作原理（續(xù)）調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)第三節(jié)鑿巖機主要機構(gòu)及動作原理（續(xù)）向上式鑿巖機的鉆眼方向與地面垂直或基本垂直，所以其氣腿推進機構(gòu)可直接固定在鑿巖機尾部。其推進工作原理與氣腿鑿巖機相似。第四節(jié)鑿巖機鑿巖效率一、鑿巖生產(chǎn)率鑿巖生產(chǎn)率一般以單位時間內(nèi)鑿出炮眼長度來表示。當采用鑿巖臺車時，每人每班鑿巖生產(chǎn)率L可按下式計算：

L＝TKvn式中T－－每人、班的工作時間，min/（人?班）；

K－－鑿巖時間的利用系數(shù)，0.5-0.8；

v－－技術(shù)（純）鑿巖速度，m/min；

n－－每名鑿巖工同時操縱鑿巖機的臺數(shù)。

提高鑿巖生產(chǎn)率的關(guān)鍵是增加鑿巖機臺數(shù)，增加鑿巖時間，減少輔助時間。第四節(jié)鑿巖機鑿巖效率（續(xù)）二、影響鑿巖機純鑿巖速度的因素分析大體上可分為鑿巖機工作參數(shù)、鑿巖工作條件、鑿巖工具等三個方面。

（一）軸推力最優(yōu)軸推力

（二）風壓

v=Kp(p-p0)1.2

見表3－3

（三）釬頭直徑與穿孔直徑

v/v0=(d0/d)n鑿巖指數(shù)n=1.0－2.5

（四）釬桿長度和炮孔深度

第四節(jié)鑿巖機鑿巖效率（續(xù)）三、提高鑿巖生產(chǎn)率的途徑增加純鑿巖時間改善鑿巖機的設計使用鑿巖臺車，逐漸推廣應用液壓鑿巖機健全鑿巖機的維護、維修制度，保證鑿巖機的正常運轉(zhuǎn)提高釬鋼質(zhì)量，研制高效率、高壽命的釬頭加強鑿巖技術(shù)的研究與開發(fā)第五節(jié)鑿巖機具鑿巖分類。按孔深和孔徑的不同，分為：淺孔鑿巖，孔深小于3－5m、孔徑為30－46mm中深孔鑿巖，孔深為5－15m、孔徑為50－70mm深孔鑿巖，孔深大于15m、孔徑大于90mm。淺孔鑿巖機具又稱為釬子。第五節(jié)鑿巖機具（續(xù)）一、釬頭（一）釬頭形狀一字形、十字形和柱齒合金釬頭（二）釬頭構(gòu)造主要參數(shù)有：刃角、隙角、曲率半徑、初始直徑、排粉槽和吹洗孔（三）釬頭材料合金鋼第五節(jié)鑿巖機具（續(xù)）二、釬桿

中空六角形非鎳鉻低碳合金鋼和其他新材料平均壽命150－250m破壞形式：釬桿折斷、釬尾堆頂和釬肩磨損釬尾常用形式，右圖所示第五節(jié)鑿巖機具（續(xù)）三、釬頭與釬桿的連接常采用錐形連接。

ISO1718－1974國際標準：錐角7°錐孔深度48－54mm釬梢插深為38mm左右第六節(jié)鑿巖臺車和臺架鑿巖臺車是機械化程度較高的鉆孔設備，配合使用導軌式鑿巖機，提供推進、定位、行走等功能。鑿巖臺車分掘進臺車、采礦臺車和錨桿臺車。第六節(jié)鑿巖臺車和臺架（續(xù)）第七節(jié)潛孔鉆機

（一）工作原理潛孔鉆機的工作原理和普通沖擊轉(zhuǎn)式風動鑿巖機一樣。潛孔鉆機是由于沖擊機構(gòu)潛入也底而得名。潛孔鉆機是一種大孔徑深孔鉆孔設備，分為露天和地下兩種。

（二）潛孔鉆機的優(yōu)缺點露天開采中，潛孔鉆機與牙輪鉆機相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，成本低，不受孔深限制，可以鉆鑿斜孔等優(yōu)點，但鉆孔次序不，沒有牙輪鉆機高。

（三）使用情況目前國內(nèi)中小型露天礦山基本上使用潛孔鉆機，大型露天礦山作為輔助鉆孔設備。大型地下深孔采礦方法多數(shù)采用潛孔鉆機，少數(shù)采用牙輪鉆機。

炸藥與起爆方法864.1爆炸和炸藥的基本概念4.2起爆藥和單質(zhì)炸藥4.3炸藥的起爆4.4炸藥的爆轟理論4.5礦用硝銨炸藥4.6工業(yè)炸藥的爆炸性能指標4.7起爆器材與起爆方法4.1爆炸和炸藥的基本概念炸藥的爆炸化學爆炸應具備的條件炸藥化學反應形式炸藥的分類874.1.1爆炸現(xiàn)象爆炸：一般認為，物質(zhì)發(fā)生急劇變化并放出大量的能量對周圍介質(zhì)做機械功，同時可能伴隨有聲、光、熱效應的現(xiàn)象，稱為爆炸。

爆炸現(xiàn)象歸納為：物理爆炸化學爆炸核爆炸

884.1.2化學爆炸應具備的條件炸藥爆炸是一個化學反應過程，但炸藥的化學反應并不都是爆炸，必須具備一定條件的化學反應才是爆炸。炸藥爆炸具備以下三個條件：放熱反應生成大量氣體高速度反應

89放熱反應

炸藥爆炸實質(zhì)上是炸藥中的化學能在瞬間轉(zhuǎn)化為對外界做功的過程，反應釋放出的熱是做功的能源，也是化學反應進一步加速進行的必要條件。炸藥爆炸時放出的熱量大小常用爆熱來衡量，爆熱指單位質(zhì)量炸藥爆炸時放出的熱量，1400-6500KJ/kg。炸藥爆炸瞬間放出的熱量主要用于對爆炸產(chǎn)物加熱，使爆炸產(chǎn)物達到很高的溫度，爆炸產(chǎn)物在原有體積內(nèi)達到熱平衡時的溫度稱爆溫，一般在2000－4500°C。90生成大量氣體

氣體具有良好的壓縮性，瞬間生成大量的氣體容納在原有體積內(nèi)，必然產(chǎn)生很高的壓力，高溫高壓氣體為做功提供了必要條件，氣體膨脹就是做功。產(chǎn)生氣體多少和釋放熱量多少決定了炸藥爆炸做功多少。用比容衡量炸藥爆炸時產(chǎn)生的氣體多少，比容指單位質(zhì)量炸藥爆炸后生成的氣體在標準狀態(tài)下所占的容積。單質(zhì)炸藥比容一般在300~1000L/kg。91高速度反應

盡管炸藥化學反應釋放出大量能量并產(chǎn)生大量氣體，如果沒有必要的反應速度，也不能形成爆炸，反應速度標志著做功的功率。爆炸反應的速度通常用爆速來衡量，爆速指爆炸過程在炸藥中傳播的穩(wěn)定速度。單質(zhì)炸藥爆速一般在1100~8000m/s。

924.1.3炸藥的反應形式

爆炸不是炸藥唯一的化學反應形式，在特定的反應條件下，同種炸藥可能有四種不同形式的化學反應：熱分解燃燒爆炸爆轟四種反應形式產(chǎn)生不同的物理化學效應。

93熱分解熱分解是炸藥化學反應的最低形式，表現(xiàn)為炸藥在常溫下緩慢的化學變化，使原物質(zhì)發(fā)生本質(zhì)的變化。炸藥熱分解一般會帶來不良后果，炸藥因熱分解而變質(zhì)直接影響炸藥的使用。在一定條件下，熱分解會轉(zhuǎn)變?yōu)槿紵踔帘?，以致發(fā)生意外爆炸事故。所以在炸藥的制造、貯存過程中應嚴格控制環(huán)境條件，避免炸藥的熱分解。

94燃燒燃燒是比熱分解更高一級的化學反應形式，往往是由受熱或火焰引起的。燃燒是物質(zhì)的氧化過程，所以一般物質(zhì)燃燒需要外界提供氧，而炸藥本身含有豐富的氧和燃料，不需要外界的氧就可以燃燒，一旦炸藥燃燒，靠隔絕空氣的滅火方法不起作用，往往還會加速炸藥的燃燒。炸藥燃燒時對壓力比較敏感，壓力越大，燃速越高，甚至由燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)楸?，所以在密閉條件下燃燒是很危險的。在炸藥貯存時，要注意創(chuàng)造不利于燃燒的條件，如改善通風條件。

95爆炸爆炸是炸藥的最高化學反應形式。與燃燒的區(qū)別在于燃燒靠熱傳導傳遞能量和激發(fā)化學反應，爆炸則靠沖擊波傳遞能量和激發(fā)反應區(qū)；燃燒受環(huán)境影響較大，爆炸則基本上不受環(huán)境影響。爆炸的反應速度、溫度和壓力都比燃燒高得多。所以爆炸表現(xiàn)出強烈的破壞作用。爆炸是爆破安全的主要控制對象。爆炸過程中遇到不利因素也可能導致爆炸中斷，使爆炸過程轉(zhuǎn)變?yōu)槿紵驘岱纸狻?/p>

96爆轟

爆炸速度增長到穩(wěn)定爆速的最大值時就轉(zhuǎn)化為爆轟，爆轟是指炸藥以最大穩(wěn)定速度進行的反應過程。特定的炸藥在特定的條件下的爆轟速度為常數(shù)。爆炸和爆轟并無本質(zhì)上的區(qū)別，只不過是傳播速度不同而已。爆轟的傳播速度是恒定的，爆炸的傳播速度是可變的，就這個意義上講，也可以認為爆轟是爆炸的一種特殊形式，即穩(wěn)定的爆炸。974.1.4炸藥的分類按炸藥的用途劃分為：起爆藥猛炸藥發(fā)射藥按炸藥組成的化學成分劃分為：單質(zhì)炸藥混合炸藥按使用條件劃分為：準許在地下和露天爆破工程中使用的炸藥，包括有沼氣和礦塵爆炸危險的作業(yè)面。準許在地下和露天爆破工程中使用的炸藥，但不包括有沼氣和礦塵爆炸危險的作業(yè)面。只準許在露天爆破工程中使用的炸藥。

984.2起爆藥和單質(zhì)炸藥99起爆藥單質(zhì)猛炸藥混合猛炸藥4.2.1起爆藥特點是：在很小的外界能量（如火焰、摩擦、撞擊等）激發(fā)下就發(fā)生爆炸。起爆藥的敏感度一般都很高，用作雷管的起爆藥，用量很少。工業(yè)雷管中的起爆藥有：雷汞、氮化鉛和二硝基重氮酚等，都是單質(zhì)炸藥。

1004.2.2單質(zhì)猛炸藥單質(zhì)猛炸藥是單一化學成分的高威力炸藥。這類炸藥對外能的敏感度比起爆藥低，需用起爆藥的爆炸能來起爆。主要用于雷管的加強藥、導爆索的藥芯、起爆彈等起爆器材，還大量用作混合炸藥的敏化劑。工業(yè)常用單質(zhì)猛炸藥有：梯恩梯、黑索金、泰安、硝化甘油和特屈兒。硝酸銨主要用于混合炸藥的主要成分。1014.2.3混合猛炸藥炸藥的性能對爆破效果和安全均有很大影響，所以工業(yè)炸藥要符合下列要求：爆炸性能良好，具有足夠的威力和必要的敏感度；制造、運輸、貯存和使用安全可靠，爆炸后生成的有毒氣體少；理化性能穩(wěn)定，在規(guī)定的貯存期內(nèi)不變質(zhì)失效；原料來源廣，加工容易，成本低。102常用的混合猛炸藥銨梯類炸藥銨油炸藥銨松臘炸藥漿狀炸藥水膠炸藥乳化炸藥硝化甘油炸藥黑火藥煤礦許用炸藥103特種爆破材料高分子混合炸藥靜態(tài)破碎劑1044.3炸藥的起爆起爆與起爆能起爆機理炸藥的感度1054.3.1起爆與起爆能引起炸藥爆炸的外能稱為起爆能，引起炸藥爆炸的過程稱為起爆。起爆能可以歸納為三類：熱能機械能爆炸能1064.3.2起爆機理活化能理論過程：外能使部分分子變?yōu)榛罨肿英瘢ㄋ幍姆肿悠骄芰竣颍óa(chǎn)物C的分子平均能量Ⅲ

－發(fā)生化學反應所需最低能量E1－活化能,125－250KJ/molΔＥ－釋放出的能量,840－1250KJ/mol1074.3.2起爆機理（續(xù)）熱能起爆機理－熱能積累率高于散失率機械能起爆機理－灼熱核爆炸沖能起爆起理－爆炸沖能在瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能或熱能，在炸藥的局部形成灼熱核1084.3.3炸藥的感度炸藥的敏感度炸藥的熱感度炸藥的機械感度炸藥的爆炸沖能感度

109炸藥的敏感度

炸藥在外能作用下，發(fā)生爆炸反應的難易程度叫做炸藥的敏感度，簡稱感度。炸藥的敏感度高低對于炸藥的加工制造、貯存運輸及安全使用都十分重要。研究炸藥的感度的目的在于掌握炸藥在特定條件下爆炸的可能性，分析影響感度的諸因素，通過采用相應的措施，使炸藥的感度滿足生產(chǎn)、貯存、運輸、使用和經(jīng)濟上的不同要求。

110炸藥的熱感度

炸藥在熱能的作用下發(fā)生爆炸的難易程度稱為炸藥的熱感度。炸藥的熱感度目前主要采用實驗測定的方法來確定。通過測定炸藥的爆發(fā)點、火焰感度來確定。

111爆發(fā)點測定儀爆發(fā)點指炸藥在規(guī)定時間(5min)內(nèi)起爆所需加熱的最低溫度。爆發(fā)點越低的炸藥，熱感度越高。爆發(fā)點測定原理很簡單，將定量炸藥（0.05g）放在恒溫的環(huán)境中5min，如果炸藥沒有爆炸，說明此環(huán)境溫度太低，升高環(huán)境溫度后再試，如果不到5min就爆炸，說明環(huán)境溫度太高，降低環(huán)境溫度再試，直到調(diào)整到某一環(huán)境溫度時，炸藥正好在5min爆炸，此環(huán)境溫度就是炸藥的爆發(fā)點。

1121-合金浴鍋；2-電熱絲；3-外殼；4-隔熱層；5-鍋蓋；6-銅試管；7-溫度計；8-放氣孔；9-低熔點合金常見炸藥的爆發(fā)點113炸藥名稱爆發(fā)點（0C）炸藥名稱爆發(fā)點（0C）二硝基重氮酚170-～175泰安205～215雷汞170～175黑索金215～235膠質(zhì)炸藥180～200梯恩梯290～295特屈兒195～200硝銨類炸藥280～320硝化甘油200～205疊氮鉛330～340火焰感度測量裝置炸藥在明火（火花，火焰）的作用下發(fā)生爆炸的難易程度，稱為炸藥的火焰感度?；鹧娓卸扔脠D3-2所示火焰感度測量裝置測定，試管內(nèi)裝入待試炸藥（起爆藥0.05g，猛炸藥0.1g），通過調(diào)整導火索頭距炸藥的距離X，點燃導火索進行試驗，同樣距離試驗六次，找出六次同樣試驗100%都能使炸藥點燃的最大距離Xmax和100%都不能使炸藥點燃的最小距離Xmin，Xmax越大，炸藥的火焰感度越高，Xmin越小，火焰感度越低。當起爆炸藥時，要了解炸藥的Xmax；當從安全方面考慮時，要了解炸藥的Xmin。1141-支座；2-炸藥；3-試管；4-下夾頭；5-上夾頭；6-導火索；7-標尺炸藥的機械感度機械感度主要有撞擊感度和摩擦感度。在爆破工程中，雷管內(nèi)利用起爆藥的熱感度起爆，起爆藥與炸藥間利用爆炸能起爆，一般不用炸藥機械感度起爆。機械感度主要影響炸藥的貯存、運輸和使用安全，機械感度高的炸藥會給爆破工程帶來更多的不安全因素，所以爆破工程中不希望炸藥的機械感度高。在軍火方面，彈藥的引信一般用機械作用起爆，機械感度對彈藥的起爆有重要意義。

115撞擊感度116

撞擊感度表示炸藥在撞擊作用下發(fā)生爆炸的難易程度。撞擊感度用實驗方法測定，實驗的原理是利用自由落體的能量撞擊炸藥，猛炸藥用垂直落錘儀，起爆藥用弧形落錘儀。猛炸藥的撞擊感度測定猛炸藥用垂直落錘儀，撞擊能量較大，在撞擊能固定的條件下，用25次同等試驗中炸藥發(fā)生爆炸的百分率表示所試炸藥的撞擊感度。1171-擊砧裝置；2-導軌；3-落錘；4a-電磁鐵；4b-鋼爪；5-鋼絲繩；6-標尺；7-底座；8-套筒；9-下?lián)糁?0-炸藥；11-上擊柱

猛炸藥的撞擊感度118炸藥名稱撞擊感度（%）炸藥名稱撞擊感度（%）梯恩梯4～9銨松臘炸藥0～4特屈兒50～602#巖石炸藥32～40黑索金70～801#巖石炸藥48～56泰安10062%膠質(zhì)炸藥100起爆藥的撞擊感度測定起爆藥用弧形落錘儀，撞擊能量較小。通過調(diào)整重錘的落高，同一落高下做多次試驗，100%能使炸藥爆炸的最小落高為上限距離，100%不能使炸藥爆炸的最大距離為下限距離。試驗次數(shù)10次以上。1191-定位鉤；2-弧形架；3-炸藥；4-鋼底座；5-落錘三種起爆藥的撞擊感度120炸藥名稱錘重(g)上限(mm)下限(mm)雷汞4808055疊氮鉛97523565～70二硝基重氮酚500

225摩擦感度

摩擦感度衡量炸藥在摩擦作用下發(fā)生爆炸的難易程度。摩擦感度用擺式摩擦感度測量儀測定，測量原理如右圖。

1211-擺錘；2-擊桿；3-角度標量；4-測定裝置；5-油壓機；6-壓力計；7-頂板；8-上下?lián)糁?-炸藥；10-導向套；11-柱塞

炸藥的摩擦感度122炸藥名稱摩擦感度（%）炸藥名稱摩擦感度（%）梯恩梯0銨松蠟4～16特屈兒242號巖石炸藥16～20黑索金901號煤礦炸藥28銨鋁高威力炸藥402號煤礦炸藥364號高威力炸藥32

炸藥的爆炸沖能感度123

爆炸沖能感度指炸藥在爆炸沖擊波的作用下發(fā)生爆炸的難易程度。當炸藥爆炸時，產(chǎn)生的爆炸沖擊波對相鄰或附近炸藥作用，受作用炸藥被引發(fā)爆炸的難易程度即該炸藥的爆炸沖能感度。用爆炸沖能起爆炸藥是爆破工程起爆的主要方法。炸藥爆炸沖能感度常用極限起爆藥量、殉爆距離來衡量。極限起爆藥量保證炸藥起爆所需的最小起爆藥量稱做該炸藥的極限起爆藥量(簡稱極限藥量)。如用A炸藥起爆B炸藥，能使B炸藥完全起爆的A炸藥的最小藥量稱為B炸藥的極限起爆藥量，實驗裝置見右圖。1241-雷管；2-導火索；3-鉛板

幾種炸藥的極限起爆藥量125起爆藥名稱受試炸藥（克）梯恩梯特屈兒黑索金雷汞0.240.190.19氮化鉛0.160.100.05二硝基重氮酚0.1630.170.13殉爆距離

工業(yè)炸藥的爆炸沖能感度常用殉爆距離大小來衡量。主爆藥包與從爆藥包同置于直徑與藥包直徑相近的半圓溝中。兩個藥包縱軸在同一水平線上，距離為l，主爆藥包由雷管起爆后，產(chǎn)生強烈空氣沖擊波，在一定距離范圍內(nèi)，可以激起從爆藥包爆炸。足以使從爆藥包爆炸的藥包間最大距離，就是炸藥的殉爆距離。殉爆距離的單位用cm表示。殉爆距離大，說明炸藥的爆炸沖能感度高。用殉爆距離作標準比較不同炸藥感度時，一定要保持相同的測定條件，否則就失去測定結(jié)果的可比性。1261-雷管；2-主爆藥包；3-從爆藥包

4.4

炸藥的爆轟理論127一、爆轟波伴隨有化學反應，在炸藥中傳播的特殊形式的沖擊波稱為爆轟波，這個過程叫做爆轟過程。并非任何沖擊波都可以激發(fā)爆轟過程，大致分五種情況。4.4

炸藥的爆轟理論（續(xù)）爆轟波的結(jié)構(gòu)：爆轟波波陣面＝壓縮區(qū)＋反應區(qū)爆轟波特點：只存在于爆轟過程；反應區(qū)是爆轟傳播保證；爆轟波具有穩(wěn)定性。1284.4

炸藥的爆轟理論（續(xù)）二、穩(wěn)定爆轟的條件（一）反應區(qū)的反應機理一是整體均勻灼熱，適用于均質(zhì)炸藥；二是熱點局部灼熱引起的化學反應，反應區(qū)寬。工業(yè)炸藥是混合炸藥，反應區(qū)中的化學反應具有多階段的特點。

Pc-j

＝(P2+P3)/21294.4

炸藥的爆轟理論（續(xù)）二、穩(wěn)定爆轟的條件（二）理想爆轟與穩(wěn)定爆轟臨界直徑和極限直徑理想爆轟區(qū)：爆速最大穩(wěn)定值非理想爆轟區(qū)：包括穩(wěn)定爆轟區(qū)和不穩(wěn)定爆轟區(qū)銨油炸藥無法達到極限直徑，盡管達到了穩(wěn)定爆轟，但屬于非理想爆轟，化學反應過程中炸藥能量沒有完全充分釋放出來，能量損失很大。1304.4

炸藥的爆轟理論（續(xù)）131二、穩(wěn)定爆轟的條件（三）側(cè)向擴散對反應區(qū)結(jié)構(gòu)的影響d<d臨時，爆轟中斷，因為側(cè)向擴散的能量消耗導致維持爆轟波傳播的能量減少。化學反應生成的高溫高壓氣體產(chǎn)物，自反應區(qū)側(cè)面向外擴散。擴散區(qū)包括來不及反應或反應不完全的炸藥顆粒以及中間產(chǎn)物。4.4

炸藥的爆轟理論（續(xù)）1324.4

炸藥的爆轟理論（續(xù)）三、影響穩(wěn)定傳爆的因素（一）藥包直徑（二）藥包外殼1334.4

炸藥的爆轟理論（續(xù)）1344.4

炸藥的爆轟理論（續(xù)）135三、影響穩(wěn)定傳爆的因素（三）裝藥密度就一種炸藥而言，極限密度并不是一個定值，它受炸藥顆粒、混合均勻程度、含水量大小、藥包直徑以及外殼約束條件等因素的影響而變化很大。4.4

炸藥的爆轟理論（續(xù)）136三、影響穩(wěn)定傳爆的因素（四）徑向間隙

小直徑炮孔爆破時，徑向間隙量為10－15mm條件下，間隙效應最顯著。（五）炸藥粒度

藥包直徑一定時，顆粒越細，反應區(qū)寬度越小，能量損失越少，越有利于穩(wěn)定傳爆。混合炸藥的粒度比對D影響明顯。四炸藥的氧平衡問題炸藥是一種載氧體，炸藥的爆炸過程實質(zhì)上是可燃元素與助燃元素發(fā)生極其迅速和猛烈的氧化還原反應的過程。反應結(jié)果是氧和碳化合生成二氧化碳(CO2)或一氧化碳(CO)，氫和氧化合生成水(H2O)，這兩種反應都放出了大量的熱。氧平衡就是衡量炸藥中所含的氧與將可燃元素完全氧化所需要的氧兩者是否平衡的問題。

137氧平衡分類零氧平衡：系指炸藥中所含的氧剛夠?qū)⒖扇荚赝耆趸?；正氧平衡：系指炸藥中所含的氧將可燃元素完全氧化后還有剩余；負氧平衡：系指炸藥中所含的氧不足以將可燃元素完全氧化。

138研究氧平衡的意義只有當炸藥中的碳和氫都被氧化成CO2和H2O時，其放熱量才最大。零氧平衡一般接近于這種情況。負氧平衡的炸藥，爆炸產(chǎn)物中就會有CO、H2，甚至會出現(xiàn)固體碳；而正氧平衡炸藥的爆炸產(chǎn)物，則會出現(xiàn)NO、NO2等氣體。CO、NxOy不僅是有毒氣體，而且對瓦斯爆炸反應起催化作用，因此這樣的炸藥就不能應用于地下礦井的爆破作業(yè)。由此可見，研究氧平衡不僅具有理論意義，而且是設計混合炸藥配方、確定炸藥使用范圍和條件的重要依據(jù)。

139氧平衡值的計算方法單質(zhì)炸藥CaHbOcNd

：含鋁炸藥CaHbOcNdXe

：混合炸藥：硝酸銨的氧平衡值將硝酸銨（NH4NO3）寫成炸藥通式應為：C0H4O3N2，M＝80克，將各數(shù)據(jù)代人公式即得：硝酸銨氧平衡值=求混合炸藥各成分的配比

配制由硝酸銨和柴油兩成分組成的混合炸藥，使炸藥達到零氧平衡。求兩種成分的合適配比。解：已知硝酸銨和柴油的氧平衡值分別為+0.20g/g和-3.24g/g，設混合炸藥中硝酸銨和柴油所占的比例分別為x和y，則有；

x+y=100%

0.2x+(-3.24)y=0解方程組得：x=94.5%，y=5.5%。所以，該炸藥合適的配比應為硝酸銨占94.5%；柴油占5.5%。

4號漿狀炸藥的組分配比與氧平衡值

組分名稱含量(%)氧平衡值(g/g)硝酸銨60.2+0.200水16.50梯恩梯17.5-0.740白芨膠2.0-1.066尿素3.0-0.80硼砂1.30氧平衡值＝60.2％×0.200+17.5％×(-0.740)+2％×(-1.066)+3.0％×(-0.80)

＝0.1204-0.1295-0.0213-0.0240

＝-0.0544(g/g)

爆炸產(chǎn)生的有毒氣體從理論上講，適當調(diào)整炸藥的組分配比，使其保持零氧平衡，在爆炸時可以不生成CO和NxOy。在實際爆破工程中，由于有些炸藥并沒有達到零氧平衡爆轟反應不完全，生產(chǎn)過程中混合不均勻、炸藥種類、貯存條件、引爆方式和爆破條件等的不同，炸藥爆炸時，總是要產(chǎn)生有毒氣體的。這些有毒氣體主要是CO和NxOy

，在硫化礦和含硫巖層中進行爆破時，或是含硫炸藥爆炸時，還可能生成少量的硫化氫和二氧化硫。這些氣體對于人體組織都是十分有害的。當其濃度超過一定限度時，將會導致人們中毒甚至死亡。對于有瓦斯和礦塵爆炸危險的礦井來說，這些氣體還將對瓦斯和粉塵爆炸反應起催化作用。

1444.5

礦用硝銨炸藥銨梯類炸藥銨油炸藥銨松臘炸藥漿狀炸藥水膠炸藥乳化炸藥煤礦許用炸藥1454.6工業(yè)炸藥的爆炸性能指標爆速猛度爆力殉爆距離1464.6.1爆速爆速就是爆轟傳播的速度，爆速越大，爆轟波的壓力越高，爆炸的威力也越大。爆速的大小除了取決于炸藥本身的性能外，還與密度、約束條件、藥卷的直徑等密切相關(guān)。因此，測定爆速應在標準條件下進行，以使測定值有可比性。測定的方法很多，現(xiàn)場常用的方法是導爆索法(也稱對比測定法)。

147爆速的測量1—雷管；2—藥包；3—導爆索；4—鉛板炸藥威力的衡量

炸藥的威力可以通過理論計算的方法推算，但是由于理論計算的爆炸威力和有效利用的部分相差較大，所以在實際中通常用實驗的方法確定。猛度和爆力是用得最廣的衡量炸藥威力的實驗指標。

1494.6.2炸藥的猛度猛度是衡量炸藥對鄰近介質(zhì)局部壓縮、粉碎或擊穿作用的指標。它是由高壓爆轟產(chǎn)物對鄰近介質(zhì)直接強烈沖擊壓縮所產(chǎn)生的，其強烈程度取決于裝藥密度和爆速。

1-導火索；2-雷管；3-藥包；4-鋼片；5-鉛柱；6-鋼板；7-細繩；8-爆炸后被壓縮的鉛柱

猛度：h=60-h1(mm)4.6.3

炸藥的爆力

爆力是指炸藥爆炸在介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生的對介質(zhì)整體的壓縮、破壞和拋移作用，其作用范圍大，可達到藥包體積的幾百至幾千倍以上。爆力作用是由于應力波在介質(zhì)中的傳播和爆炸氣體膨脹綜合產(chǎn)生的壓縮和破壞的結(jié)果，其大小與爆炸能量成比例，也與爆炸氣體體積有關(guān)，體積大，爆力作用增強。測定炸藥爆力大小的方法有幾種，如鉛濤法、爆破漏斗法、彈道擺法、彈道臼炮法等。

151

鉛柱法測定爆力a)爆炸前鉛柱b)爆炸后鉛柱1-鉛柱；2-雷管；3-藥包；4-石英砂

爆力V=V1-V2cm3

爆破漏斗法測定爆力在均質(zhì)巖土或砂中，鉆一炮孔，然后將藥包裝入孔中，進行爆炸。結(jié)果，在地面上形成一可見的爆破漏斗，其深度為h(m)。在地面上經(jīng)過原來炮孔的位置做兩條互相垂直的直線，測定漏斗口的直徑，取其平均值作為爆破漏斗直徑D(m)，最后按下式求得其體積1531-炮孔；2-藥包；3-拋出去的巖石。r-爆破漏斗半徑；h-爆破漏斗可見深度；D-爆破漏斗直徑。

常用炸藥炸藥的發(fā)展史2.1工業(yè)炸藥分類2.2常用炸藥

2.3特種爆破材料炸藥的發(fā)展史一千多年前黑火藥誕生于中國道家的煉丹爐1846年意大利的阿斯卡尼奧.舍彼里奧發(fā)現(xiàn)硝化甘油1867年諾貝爾降低硝化甘油的感度黑火藥在二十世紀30～40年代失去在工業(yè)和軍事上的統(tǒng)治地位。二十世紀早期，人們通過偶然的爆炸事故發(fā)現(xiàn)硝酸銨不僅可以用化肥使用，而且還是一種爆炸物質(zhì)，可以用來配制炸藥。于是，各種各樣的價格便宜的硝銨炸藥應運而生

2.1工業(yè)炸藥分類按炸藥的用途劃分為：起爆藥猛炸藥發(fā)射藥按炸藥組成的化學成分劃分為：單質(zhì)炸藥混合炸藥

按使用條件劃分為：準許在地下和露天爆破工程中使用的炸藥，包括有沼氣和礦塵爆炸危險的作業(yè)面。準許在地下和露天爆破工程中使用的炸藥，但不包括有沼氣和礦塵爆炸危險的作業(yè)面。只準許在露天爆破工程中使用的炸藥。

2.2工業(yè)常用炸藥起爆藥單質(zhì)猛炸藥混合猛炸藥起爆藥特點是：在很小的外界能量（如火焰、摩擦、撞擊等）激發(fā)下就發(fā)生爆炸。起爆藥的敏感度一般都很高，用作雷管的起爆藥，用量很少。工業(yè)雷管中的起爆藥有：雷汞、氮化鉛和二硝基重氮酚等，都是單質(zhì)炸藥。

單質(zhì)猛炸藥單質(zhì)猛炸藥是單一化學成分的高威力炸藥。這類炸藥對外能的敏感度比起爆藥低，需用起爆藥的爆炸能來起爆。主要用于雷管的加強藥、導爆索的藥芯、起爆彈等起爆器材，還大量用作混合炸藥的敏化劑。工業(yè)常用單質(zhì)猛炸藥有：梯恩梯、黑索金、泰安、硝化甘油和特屈兒?；旌厦驼ㄋ幷ㄋ幍男阅軐Ρ菩Ч桶踩泻艽笥绊?，所以工業(yè)炸藥要符合下列要求：爆炸性能良好，具有足夠的威力和必要的敏感度；制造、運輸、貯存和使用安全可靠，爆炸后生成的有毒氣體少；理化性能穩(wěn)定，在規(guī)定的貯存期內(nèi)不變質(zhì)失效；原料來源廣，加工容易，成本低。常用的混合猛炸藥銨梯類炸藥銨油炸藥銨松臘炸藥漿狀炸藥水膠炸藥乳化炸藥硝化甘油炸藥黑火藥煤礦許用炸藥2.3特種爆破材料高分子混合炸藥靜態(tài)破碎劑高分子混合炸藥分子質(zhì)量大于一萬，用于軍事、民用等按物理狀態(tài)和成型工藝分類：塑(粘)性炸藥

撓性炸藥

壓裝炸藥

泡沫炸藥

耐熱炸藥

靜態(tài)破碎劑

可減小甚至消除工業(yè)炸藥爆破產(chǎn)生的“七害”，具有較大的破碎脹力，用其開采出的石材不會出現(xiàn)嚴重的內(nèi)傷，成塊率較高。靜態(tài)破碎劑是以特殊硅酸鹽、氧化鈣為主要原料，配上其它有機、無機添加劑而制成的粉狀藥劑。

在自由膨脹的前提下，反應后的體積可增大3～4倍。

炸藥與起爆方法4.1爆炸和炸藥的基本概念4.2起爆藥和單質(zhì)炸藥4.3炸藥的起爆4.4炸藥的爆轟理論4.5礦用炸藥4.6礦用炸藥的爆炸性能指標4.7

起爆器材與起爆方法4.7

起爆器材與起爆方法

工程上大量使用的炸藥敏感度都比較低，必須用爆炸能來引爆，感度稍高的工業(yè)炸藥可以用雷管的爆炸能來引爆，雷管是人為地將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)楸ǖ钠骷?。感度低的工業(yè)炸藥需要用起爆藥包引爆，起爆藥包用雷管引爆。4.7.1火雷管起爆4.7.2電雷管起爆4.7.3導爆管—雷管起爆4.7.4導爆索起爆4.7.5混合（或聯(lián)合）起爆4.7.1火雷管起爆火雷管結(jié)構(gòu)導火索起爆安全火雷管起爆優(yōu)缺點火雷管結(jié)構(gòu)1-管殼，用金屬、紙或塑料制成圓管狀，使雷管聯(lián)成一體；2-加強帽，中心帶小孔的金屬罩，用0.2mm厚的銅片沖制而成；3-主起爆藥，具有良好的火焰感度；4-副起爆藥（加強藥），爆炸威力更大，爆速更高；5-導火索插口；6-聚能穴，使起爆時能量集中，形成射流。

導火索

和火雷管配套使用的索狀點火材料藥芯是黑火藥，外有白色防潮、抗拉材料導火索用明火點燃燃速為100～120s/m燃速和噴火能力是安全使用的保證燃速不穩(wěn)、火焰噴射長度小于40mm的導火索即為不合格產(chǎn)品，不能使用。

起爆安全點火起爆由專人完成，點火器材有導火索段、點火棒、點火線、點火筒、點火三通等。每人只點一個炮時，點燃導火索后迅速撤離到安全區(qū)即可。一人點多個炮時，點火前應按爆破設計要求，確定各個炮點的點火順序，調(diào)整每個炮點導火索的長度，控制起爆時間間隔，相應地確定點火器材上火源的時間間隔，實現(xiàn)一次點火。

火雷管起爆優(yōu)缺點優(yōu)點：操作技術(shù)簡單，工人容易掌握，起爆的準備工作量少；一般不受外來電的影響，除非雷電直接擊中它；成本低，便于推廣。缺點：起爆前無法用儀表來檢查起爆網(wǎng)路聯(lián)接的質(zhì)量；不能用于有沼氣和礦塵爆炸危險的地點；必須人工在爆破點逐個點火，安全性差；不能精確控制爆破順序，不能用于要求較高的控制爆破。

4.7.2

電雷管起爆電雷管的基本原理和分類電雷管的特性參數(shù)和連接方法電雷管起爆網(wǎng)安全電雷管起爆網(wǎng)設計電雷管起爆優(yōu)缺點基本原理和分類

電雷管用電能轉(zhuǎn)化的熱使雷管中的炸藥起爆。按照電雷管的延時，可以將電雷管分為：瞬發(fā)電雷管秒延時電雷管毫秒電雷管瞬發(fā)電雷管的結(jié)構(gòu)a)直插式 b)引火頭式1-腳線；2-管殼；3-密封；4-紙墊；5-橋絲；6-引火頭；7-加強帽；8、9-主起爆藥；10-副起爆藥

秒延期電雷管的結(jié)構(gòu)1-腳線；2-密封塞；3-管殼；4-引火頭；5-副起爆藥；6-導火索；7-加強帽；8-主起爆藥

毫秒電雷管的結(jié)構(gòu)(a)裝配式(b)直填式；

1-腳線；2-密封塞；3-橋絲；4-引火頭；5-延期藥；6-加強帽；7-主起爆藥；8-副起爆藥；9-管殼

電雷管的特性參數(shù)全電阻最大安全電流最小準爆電流點燃時間tB和傳導時間

點燃起始能（最小發(fā)火沖能）全電阻橋絲材料橋絲電阻

腳線長度m腳線材料全電阻

允許誤差

康銅0.7～1.02鐵線2.5～4.0

0.13銅線1.0～1.5

0.13鎳鉻2.5～3.02鐵線5.6～6.3

0.40銅線2.8～3.8

0.42最大安全電流

電雷管通以恒定直流電流持續(xù)5min，不致引燃電雷管引火頭的最大電流，稱為電雷管的最大安全電流。國產(chǎn)電雷管的最大安全電流，康銅橋絲電雷管為0.3～0.55A，鎳鉻橋絲電雷管為0.125～0.175A。規(guī)定最大安全電流是為了保證爆破作業(yè)的安全，并作為設計爆破專用儀表輸出電流的依據(jù)。檢測電雷管用的電參數(shù)儀表的輸出電流不得超過30mA。

最小準爆電流

肯定能引爆電雷管的最小直流電流，稱為電雷管的最小準爆電流。國產(chǎn)電雷管的最小準爆電流不大于0.7A。在實際設計中，設計流過每個電雷管的電流一般比最小準爆電流大得多，直流取2～2.5A，交流取2.5～4A。

點燃時間tB和傳導時間

點燃時間tB指從通電到引火頭點燃的時間。傳導時間指從引火頭點燃到雷管爆炸的時間。點燃時間和傳導時間之和稱為電雷管的反應時間，表示電雷管從通電到爆炸所經(jīng)歷的時間。在設計起爆網(wǎng)絡必須保證每個電雷管通電時間超過點燃時間。

點燃起始能I2tB稱為電雷管的點燃起始能，表示電雷管對電流的敏感程度。所需電流越小，電雷管越敏感。一般用點燃起始能的倒數(shù)表示電雷管的敏感度，即Sm=1/I2tB。在起爆設計中，應盡可能使用點燃起始能接近的電雷管。

電起爆網(wǎng)路設計

串聯(lián)電起爆網(wǎng)路

并聯(lián)電起爆網(wǎng)路

混合聯(lián)電起爆網(wǎng)路串聯(lián)電起爆網(wǎng)路213串聯(lián)電起爆網(wǎng)路1-電雷管；2-導線；3-起爆電源R線——導線電阻；r——單個雷管的全電阻；n——電雷管的數(shù)目?！?lián)電雷管的準爆電流(4-7-1)并聯(lián)電起爆網(wǎng)路1-電雷管；2-導線；3-起爆電源132式中，m——并聯(lián)電雷管數(shù)；其它符號意義與前相同。(4-7-2)混合聯(lián)電起爆網(wǎng)路a)并串聯(lián)電爆網(wǎng)路；b)串并聯(lián)電爆網(wǎng)路

式中n——一組內(nèi)串聯(lián)的雷管數(shù)或串聯(lián)組數(shù)；

m——一組內(nèi)并聯(lián)的雷管數(shù)或并聯(lián)組數(shù)；

——單發(fā)電雷管的準爆電流。(4-7-3)電起爆網(wǎng)安全電雷管起爆網(wǎng)由電雷管、連接導線和起爆電源組成。通過每個電雷管的電流，一般爆破需直流2A，交流2.5A；大爆破需直流2.5A，交流4A；同次爆破用同廠、同類型、同批生產(chǎn)的電雷管；用專用儀表測量起爆網(wǎng)上每個串并聯(lián)組，保證導通，且電阻值與設計值相符。由于電容放電時電流很小，電壓可達幾干伏，所以電容式起爆器適合于串聯(lián)起爆。照明和動力電源更適合于并聯(lián)起爆網(wǎng)。當爆破現(xiàn)場有靜電或雜散電流時，有可能引起電雷管意外爆炸，所以必須先對現(xiàn)場的靜雜電進行檢測。例1采用交流輸電線路為起爆電源，電壓220V，單個電雷管的準爆電流按2.5A計算。雷管全電阻為4Ω，雷管腳線直接相連，主線電阻為2Ω。試計算串聯(lián)電爆網(wǎng)路可起爆的雷管數(shù)目。解：電爆網(wǎng)路總電阻R=4n+2，代入式（4-7-1），即得

n=21.5取

n=21（小數(shù)位只能舍去）

答：略。例2某井下礦進行中深孔爆破，一次起爆50個炮孔，每個炮孔內(nèi)裝兩發(fā)電阻為5Ω的電雷管。擬用并串聯(lián)電爆網(wǎng)路。每個藥室