1、202X,露天矿山开采工艺与安全技术,目 录第一章 14节,第一章 露天开采第一节 露天开采概况与常用术语一、开采概况 二、常用基本术语第二节 露天开采境界确定 一、剥采比 二、经济合理剥采比的确定 三、确定露天开采境界原则 四、境界剥采比的计算方法 五、露天开采境界的确定方法 六、露天矿开采境界合理确定与安全的关系 第三节 穿孔爆破 一、穿孔工作 二、爆破工作 第四节 采装工作 一、单斗挖掘机的主要工作参数 二、工作面参数,三、挖掘机生产能力 四、采装工作的安全要求第五节 运输工作及安全要求一、自卸汽车行驶基本原理：二、运输计算三、公路分类和构造四、公路的平面要素五、公路纵断要素六、露天矿运2、输工作的安全要求第六节 露天矿开拓一、公路运输开拓二、掘沟及工作线布置方式三、并段第七节 排土工作 一、汽车运输推土机排土 二、排土场复土造田及病害防治第八节 露天矿排水和防毒 一、排水工作 二、防毒,目 录第一章59节,第九节 露天矿边坡稳定 一、边坡失稳破坏类型 二、影响边坡稳定性的主要因素 三、岩体监测与岩体加固第二章 矿山爆破安全技术第一节 炸药爆炸基础 一、炸药的爆炸 二、炸药的反应形式第二节 常用炸药一、起爆药二、单质猛炸药三、混合猛炸药四、炸药威力的衡量五、炸药的氧平衡设计,目 录第二章14节,第三节 炸药的敏感度一、炸药的起爆能二、炸药的敏感度第四节 起爆方法一、火雷管起爆二、3、电雷管起爆三、导爆管雷管起爆四、导爆索起爆五、混合起爆第五节 爆破器材的安全检验和销毁一、工业炸药的质量检验二、报废炸药的销毁三、起爆器材的安全检验第六节 爆破器材安全管理一、爆破器材的贮存二、爆破的器材运输,目录第二章57节,第七节 爆破公害及安全措施一、爆破地震二、空气冲击波三、飞石四、爆破噪声五、有毒气体六、早爆七、拒爆第八节 爆破事故与预防一、炸药库爆炸二、炸药燃烧和炮烟中毒三、爆炸材料过期造成迟爆第九节 爆破安全基本规定一、爆破工作的基本规定二、安全评估三、装药工作规定四、填塞规定五、爆破警戒与信号六、爆破后的安全检查和处理,目录第二章89节,露天开采是用一定的采掘运输设备在敞露的空4、间从事矿石开采作 业。露天开采的特点是：采出矿石需将矿体周围的岩石及覆盖岩层剥掉，通过露天运输通道或地下井巷把矿石或岩石运至地表。这种开采方法广泛用于开采金属矿、冶金辅助原料、建筑材料、化工原料及煤等矿床。基于露天开采是在敞露的空间从事矿床开采作业，与地下开采比较，它有如下特点：,返回目录,第一节 露天开采概况与常用术语一、开采概况,返回目录,（1）相对讲，开采空间受限较小，有利于采用大型机械化设备。机械化、自动化水平较高，可提高矿山开采强度和矿石产量。（2）劳动生产率高。（3）开采成本低，使大规模开采低品位矿石成为可能（4）矿石损失贫化小，有利于地下矿产资源的回收。（5）基建时间短，年产吨矿5、石的基建投资比地下开采低。（6）对于高温易燃矿体的开采，露天开采也较地下开采较为安 全。（7）劳动条件较好，工作也较安全。（8）露天开采过程中可产生较大粉尘，自卸汽车运行中可排放废 气，爆破后的岩石因含有害成分对与之接触的大气、水和土壤有一定程度的污染。（9）把大量剥离岩、土排弃到排土场，排土场占地面较大占用山地和农田且局部恶化生态环境。（10）遇冰雪、暴雨等天气，对露天开采有一定影响。,二、常用基本术语,返回目录,根据矿床埋藏的地形条件及开采空间的不同，露天矿可分为山坡露天矿和深凹（凹陷）露天矿。露天开采境界封闭圈以上的为山坡露天矿，封闭圈以下的为深凹露天矿。封闭圈：指露天开采境界与地表相交6、的封闭的上部界限。台阶：露天开采时，通常需要把矿岩划分成一定厚度的水平分层，自上而下逐层开采，并保持一定的超前关系，在开采过程中各工作水平在空间上构成了阶梯状，每个阶梯就是一个台阶或称为阶段。台阶是进行独立采剥作业的单元体。台阶组成要素如下：（1）台阶上部平盘：是台阶上部的水平面；（2）台阶下部平盘：是台阶下部的水平面；（3）台阶坡面：台阶倾斜的面；（4）台阶坡顶线：为台阶上部平盘与台阶坡面的交线；（5）台阶坡底线：为台阶下部平盘与台阶坡面的交线；,图11 台阶构成要素 图12 台阶的开采和命名1台阶上部平盘；2台阶下部平盘；3台阶坡面4台阶坡顶；5台阶坡底线；台阶坡面角；h台阶高度,返回目录7、,（6）台阶坡面角（）：为台阶坡面与台阶下部平盘水平面 之间 的夹角；（7）台阶高度：台阶上部平盘与下部平盘之间的垂直距离。台阶的命名通常是以该台阶的下部平盘（装运设备站立平盘）的标高来表示。如图12所示。,返回目录,露天开采所形成的采坑、台阶和露天沟道的总和称为露天矿场。开采时，将工作台阶划分成若干条带逐条带顺次开采，每一条带叫采掘带。由结束开采工作的台阶平台、坡面和出入沟底组成的露天矿场的四周表面称为非工作帮或最终边坡（图13中的AC、BF）。位于矿体下盘一侧的边帮叫底帮，位于矿体上盘的一侧的边帮叫顶帮，位于矿体走向两端的边帮叫端帮。,返回目录,正在进行开采和将要进行开采的台阶所组成的边帮8、叫工作帮（图13的DF）。通过非工作帮最上一个台阶的坡顶线与最下一个台阶的坡底线所作的假想斜面叫非工作帮坡面或最终帮坡面（图13的AG、BH）。最终帮坡面与水平面的夹角叫最终帮（边）坡角。通过工作帮最上一个台阶的坡底线与最下一个台阶的坡底线所作的假想斜面叫工作帮坡面。（图13中DE）。工作帮坡面与水平面之间的夹角叫工作帮坡角。最终帮坡面与地表的交线为露天矿的最终境界线。最终帮坡面与露天矿场底平面的交线为底部周界。上部最终境界线与下部最终境界线所在水平的垂直距离为露天矿场的最终深度。非工作帮上的平台，按用途分为安全平台、运输平台和清扫平台。为了采出矿石，一般需要剥离大量的岩石，采出一吨矿,01,9、石所需剥离的岩石量叫剥采比，其单位可用米3/米3、吨/吨等表示。开拓是指建立地表与露天采场各生产水平及各水平之间的运输通路。,02,返回目录,CONTENTS,目录,1、平均剥采比（图14 a）是指露天开采境界内总的岩石量与总矿石量之比，即：（11）式中 np平均剥采比，米3米3或吨/吨 米3吨；Vp境界内总岩石量，米3或吨；Ap境界总矿石量，米3或吨。,返回目录,p,p,p,A,V,n,=,第二节 露天开采境界确定 一、剥采比,返回目录,2、分层剥采比（图14 b）是指境界内某一水平分层的岩石量与矿石量之比，即：（12）式中 nf分层剥采比；Vf水平分层岩石量，米3或吨；Af境界内水平分层的10、矿石量，米3或吨。3、生产剥采比（图14 c）是指露天矿某一生产时期内所剥岩石量与所采矿石量之比，即（13）式中 ns境界剥采比，米3米3或吨/吨、米3吨；Vs某一生产时期内所剥岩石量，米3或吨；As某一生产时期内采出矿石量，米3或吨。,图 14 各种剥采比 a平均剥采比；b分层剥采比；c生产剥采比；d境界剥采比,返回目录,返回目录,4、境界剥采比（图14 d）是指露天开采境界增加单位深度后引起岩石增量与矿石增量之比。（14）式中 nj境界剥采比，米3米3或吨/吨、米3吨；V境界延伸后所增加的剥岩量，米3或吨；A境界延深后所增加的矿石量，米3或。5、经济合理剥采比njH，指经济上允许的最大剥岩11、量与可采矿量之比。,二、经济合理剥采比的确定,返回目录,1、原矿成本比较法 以原矿作为计算基础，使露天采出原矿成本等于地下采出原矿成本，露天开采矿石成本如下式：CLanb（15）式中 CL露天开采的原矿成本，元米3 a露天开采纯原矿成本，元米3 b露天开采的剥离成本，元米3 矿石容量，吨米3 n剥采比，米3米3 使露天开采原矿成本不超过地下开采成本，即：anbCD（16）式中 CD 地下开采的原矿成本，元吨。,返回目录,满足上式的最大剥采比，就是经济合理剥采比njH：米3米3（17）上式是矿山设计中常用的一个基本公式，式中要求数据 少，数据来源比较方便，但它没有考虑露天开采与地下开采在矿石损失12、与贫化方面的差别。2、金属成本比较法 这种方法是用选矿或冶炼后金属产品量作为计算基础，其关系式如下：（18）DL、DD分别是露天开采和地下开采时每吨原矿分摊的采矿、选矿、冶炼生产成本（露天开采不包括剥离成本），元吨；,返回目录,DL、DD分别是露天开采和地下开采时每吨原矿分摊的采矿、选矿、冶炼生产成本（露天开采不包括剥离成本），元吨；KL、KD分别是露天开采与地下开采时每吨原矿的金属产出率，吨吨；n 剥采比，米3米3；b 剥离成本，元米3；矿石容量，吨米3。经济合理剥采比为（19）公式（19）计算时考虑到露天开采与地下开采在贫化率上的差别，但仍没有考虑两者在工业矿石在回收率方面的差别，此计算方13、法数据来源较困难。,返回目录,3、储量盈利比较法这种方法是以矿石工业储量做为计算基础，使露天开采矿石盈利等于地下开采矿石盈利。其关系式为：矿石容量，吨米3；n 剥采比，米3米3；b 剥离成本，元米3；UL、UD 分别为露天开采和地下开采时每吨工业储量矿石所获盈利，元吨。其经济合理剥采比：（110）,返回目录,4、矿床只用露天开采的价格法若原矿的售价为P0，则有：anbP0 经济合理剥采比为：（111）,返回目录,b,露天开采境界的延深，可获得较多的矿量，但相应要增加较大的剥岩量。开采境界的确定，实际上是对剥采比的控制，使之不超过经济合理剥采比。1、境界剥采比不大于经济合理剥采比（1）露天地下联14、合开采矿床 临近露天开采境界那层矿岩，要露采成本低于地采成本，境界可以向下沿深，当两者成本相等时作为露采极限。此时：AaVbACD（CD a）（112）式中V露天开采境延深后所增加岩石量，米3；A露天开采境延深后所增加矿石量，米3；,三、确定露天开采境界原则,图 15 原则的最初含义,返回目录,其余符号意义同前。等式的左端为境界剥采比，右端为经济合理剥采比，即：（113）如果矿床是露天、地下联合开采，此时开采全矿床的总经济效益（成本或盈利）最佳。,返回目录,（2）采用单一露天开采，因露天开采至临近境界那一层面时，若开采矿石盈利为零，则上部开采均盈利，而向下继续开采则亏损，故开采到境界剥采比等于15、经济合理剥采比时，其全矿床开采盈利最佳。以上结论，可通过严密的推导而获得，此处从略。此原则在设计中普遍得到应用。2、其它原则此外尚有平均剥采比不大于经济合理剥采比、生产剥采比不大于经济合理剥采比原则确定露天开采境界，但因前者经济效果欠佳，后者又难以实现，故在实践中极少采用。,图 16 计算nj的面积比法 图 17 线段比法的原理,返回目录,（一）长露天矿境界剥采比的计算1、面积比法走向长的露天矿，常用横断图应用面积比法计算境界剥采比（图16），深度H时的境界剥采比为：,四、境界剥采比的计算方法,返回目录,2、线段比法上面的面积比法需要用求积仪求算面积，工作很繁琐。为了简化计算，可用线段比法。图16、17是表示一平坦规则矿体，其水平厚度为m，倾角，顶帮边帮角为，底帮边坡角为。abcd是采深H的境界，a1b1c1d1为深度HH的境界；ag和dh为cc1的平行线。为了计算境界剥采比，需分别计算四边形b1c1cb、aa1b1b及d1dcc1的面积A、V1及V2。根据几何关系有：AmH V1abe a1b1e 1/2H(ctgctg)H1/2(HH)(ctgctg)(HH)（ctgctg）HH1/2（ctgctgH2 V2dfc d1c1f（ctgctg）HH1/2（ctg ctg）H2,返回目录,境界剥采比：=当H0时，则：Nj（ctgctg）H（ctgctg）H m（aefd）bc（gbch）17、bc（114）这就是说，境界剥采比nj可以用（gbch）与bc线段的比值来计算。,图 18 确定nj的线段比法 以上是以简单理想矿体为计算基础，若矿体复杂些如图1 8，境界剥采比的计算步骤如下：首要确定露天矿底的延深方向，也就是将本水平露天矿底的坡底线与上水平的下盘坡底线相连，得CC0。以此为基准线，依次从a、e、f、g、h、d作CC0的平行线，交bc的延长线于a1、e1、f1、g1、h1、d1。这时，深度H的境界剥采比：（115）,返回目录,返回目录,（二）短露天矿境界剥采比的计算对于走向短的露天矿，为考虑端帮岩石量的影响，需用平面图来计算境界剥采比。图19 平面图法的原理 图110 求nj18、 的平面图法以图19说明短露天矿计算境界剥采比的原理。图中假设有一垂直柱状矿体，其水平截面积为S2。若露天矿采深H时的底平面D恰好是矿体的水平截面，地表周界L在xy平面上的投影响积为S1。在深度HH处仍以底平面为S2，此境,返回目录,界与地表交线为L，在xy平面上的投影面积为S1，根据推导，H深时的境界剥采比为：（116）上面的计算是以理想矿体为基础。，一般情况如图110所示，（117）,五、露天开采境界的确定方法,返回目录,（一）确定露天矿最小底宽露天矿最小底宽应满足采装运输设备的要求。目前我国绝大多数矿山以自卸汽车运输为主，故只介绍汽车运输最小底宽的计算。若采用折反式调车，则：BminRc19、min0.5bc2e0.5 lc（118）式中 Rcmin汽车最小转变半径；米；Bc汽车宽度，米；e汽车距边坡的安全距离，米；lc汽车长度，米。若采用回返式调车，则：Bmin2（Rcmin0.5bce）（119）在确定开采境界时，若矿体厚度小于最小底宽，底平面按最小底宽绘制；若矿体厚度大于最小底宽不多，则以矿体厚度为最低水平底宽；若矿体宽度远大于最小底宽，露天矿底的位置主要以境界内可采矿量尽量大而剥岩量最小确定之。,返回目录,（二）选取露天矿边坡角最终边坡角的选取，对剥岩量影响很大。在保证边坡稳定的前提下，边坡角的选取一般按类似已进行开采矿山实用的边坡角选取。类比法边坡角的选取应满足安全条件和20、技术条件的最小边坡角值。（三）确定露天开采深度1、长露天矿开采深度的确定露天矿走向长度大时，首先在各地质横断面图上初定开采深度，然后再用纵断面图调整露天矿底部标高。（1）在各地质横断面图上初步确定露天开采深度。首先，在横剖面图上作出若干个深度的开采境界方案（图111）。依据前面选定的最小底宽和边坡角，绘制开采境界图。其次，针对各开采深度方案，用面积比法或线段比法计算其境界剥采比。最后将各方案的境界剥采比与开采深度绘成关系曲线，与经济合理剥采比的水平线的交点深度，就是所要求的开采深度。,图 111 长露天矿开采深度的确定 图112 厚矿体的无剥离开采 H1最初确定的开采深度；H2无剥离开采的深度21、 H3最终的露天开采深度 至此，完成了一个地质横断面图上露天开采理论深度的确定。按同样的方法，可将露天矿床范围内所有横断面图上的理论深度都确定下来。应当指出，在确定厚矿体的开采深度时，鉴于露天矿底的,返回目录,图 1 13 在地质纵断面图上调整露天矿底平面标高 矿体界线；-调整前的开采深度；_ 调整后的开采深度,返回目录,位置不易确定，有时按矿体厚度而不是最小底宽作图（图112），然后继续向下无剥岩采矿，直至最小底宽为止。开采深度应是最初确定深度与无剥离开采深度之和。（2）在地质纵断面图上调整露天矿底部标高。在各个地质横剖面图上初步确定了露天开采的理论深度后，由于各剖面的矿体厚度和地形变化不等22、，所得开采深度也不一。将各剖面图上的深度投影到地质纵剖面图上，连接各点，得出一条不规则的折线（图113中的虚线）。,图 114 在地质纵剖面图上调整露天底平面标高,返回目录,为了便于开采和布置运输线路，露天矿的底平面宜调整至同一标高。当矿体埋藏深度沿走向变化较大，而且长度又允许时，其底平面可调整成阶梯状。调整的原则是，使少采出的矿石量与多采出的矿石量基本均衡；并让剥采比尽可能小。图114的实线便是调整后的设计深度。,图 115 短露天矿开采深度的确定a平面图；b第勘探线剖面图；c11辅助剖面图 对于走向短的露天矿，需要充分考虑端帮剥离岩石量的影响。在确定开采深度时，用平面图把露天矿作为一个整体23、来考虑，其具体步骤如下：（1）根据矿体形状和己确定的经济合理剥采比，选定几个可能的深度方案H1、H2、H3等；（2）针对每一个深度方案，在相应的分层平面图上，按选定的最小底宽并参照矿体形状，绘出该水平的底部周界D（图115a）；,返回目录,2、短露天矿开采深度的确定,返回目录,（3）在同一分层平面图上，进一步确定露天矿地表周界L及边坡上矿岩接触线的垂直投影在各横剖面图及纵剖面图上，按选定的边坡角作边坡线（图115b），找出每条边坡线与地形及矿岩接触线交点，然后投影到分层平面图上（图上的a、b、c、f点）。在没有剖面的地方，则在分层平面图上，选有代表性的各点作垂直于底部周界的辅助剖面（图115c24、的11），然后在辅助剖面图上绘出边坡线，找出它与地形线及矿岩接触线的交点，再投影到分层平面图上。最后，将上述横剖面、纵剖面、辅助剖面的投影点连接，即得露天矿地表周界和边坡面上矿岩接触线的垂直投影；（4）按平面图法计算各深度方案的境界剥采比nj.1、nj.2、nj.3、；（5）绘制境界剥采比nj随深度H变化的关系曲线，在曲线上找出境界剥采比nj等于绍济合理剥采比njh的深度。这一深度就是露天矿的合理开采深度。,图 116 底部周界的确定 剖面线；-理论周界；最终设计周界,返回目录,（四）绘制露天矿底部周界 无论是长露天矿还是短露天矿，调整后的开采深度往往不再是最初方案的深度，需要重新绘制底部周界25、，如图116所示，其步骤为：,返回目录,（1）按调整后的露天开采深度，绘制该水平的地质分层平面图；（2）在各横剖面、纵剖面、辅助剖面图上，按所确定的露天开采深度绘出境界；（3）将各剖面图上露天矿底部周界投影到分层平面图上，连接各点，得出理论上的底部周界（图116上的虚线）；（4）为了便于采掘运输，初步得出的理论周界，尚需进一步修整，修整的原则是：底部周界要尽量平直，弯曲部分要满足运输设备 对曲率半径的要求；露天矿底的长度应满足运输线路的要求，特别是采 用铁路运输的矿山，其长度要保证列车正常出入工作面。这样得出的底部周界，就是最终的设计周界，如图116的实线所示。,返回目录,（五）绘制露天矿开采26、终了平面 露天矿开采终了平面图的绘制方法是：（1）将上述露天矿底部周界绘在透明纸上。（2）将透明纸覆于地形图上，然后按边坡组成要素，从底部周界开始，由里向外依次给出各个台阶的坡底线（图117）。很明显，露天矿深部各台阶的坡底线在平面图上是闭合的，而处在地表以上的则不能闭合，但要便其末端与相同标高的地形等高线密接。（3）在图上布置开拓运输线路。（4）从底部周界开始，由里向外依次绘出各个台阶的坡面和平台。绘制时，要注意倾斜运输道和各台阶的连接。在圈定各个水平时，应经常用地质横、纵剖面图和分层平面图校核矿体边界，以使在圈定的范围内矿石量多而剥岩量少。此外，各水平的周界还要满足运输工作的要求。,图 127、17 初步圈定的露天矿开采终了平面图,返回目录,当开采方案简单或设计技术成熟时，上述2、3、4步可以合并，亦即绘出露天矿底部周界后，根据选定的开拓运输方式及出入沟口位置，自里向外绘出各个台阶的平台和坡面，一次绘出露天矿开采终了平面图。,返回目录,（5）检查和修改上述露天开采境界。由于在绘图过程中，原定的露天开采境界常受开拓运输线路影响而有变动，因而需要重新计算其境界剥采比和平均剥采比，检查它们是否合理。假如差别太大，就要重新确定境界。此外，上述境界还要根据具体条件进行修改。例如，当境界内有高山峻岭时，为了大幅度减小剥采比，就需要避开高山部位；又如，当境界外所剩矿量不多，若全都采出所增加的剥采比28、又不大，则宜扩大境界，全部用露天开采。,由于开采是从上向下逐台阶开采，致使上部台阶先期开采到境界，部分形成固定边坡，而且要求在较长时间内保持稳定，不发生大量滑坡。从操作上讲，最终边坡角越小越安全。但最终坡面角过小，会在开采过程中增加大量的剥岩量，导致矿山经济效益恶化。如果加大最终边坡角，超出了安全稳定的角度，会造成边坡滑坡，危及采场作业人员的安全。在国内某大型露天矿山曾发生几十万m3的滑坡事故，给矿山造成很大的经济损失，因此不能盲目加大最终边坡角，以防事故发生。国内一些矿山的最终边坡角变化在3565左右。,返回目录,六、露天矿开采境界合理确定与安全的关系,（一）凿岩机凿岩机主要是应用在坚硬的岩29、石中钻凿炮孔。它的钻孔作用为冲击转动式的。按照动力划分，又有风动、电动、内燃和液压等类型凿岩机。露天矿山主要用风动凿岩机，其类型一般分以下几种：手持式凿岩机：其重量较轻，通常小于20千克，功率较小，如Y3。这种凿岩机适用于钻凿浅炮孔。操作时，劳动强度大，在矿山中已很少使用。（二）凿岩台车凿岩台车是随着采矿工业的发展而出现的一种新型凿岩作业设备。它是将一台或几台凿岩机连同自动推进器一起安装在特制的钻臂或台架上，并且有行走机构，使凿岩机作业实现机械化。按照凿岩台车的用途可分为平巷掘进台车，采矿台车，露天开采台车；按照台车行走机构可分为轨轮，轮胎和履带式；按照其架设凿岩机台数可分为单机，双机和多机台30、车等。,返回目录,第三节 穿孔爆破一、穿孔工作,返回目录,（三）钢绳冲击钻机目前，由于生产能力较低，所以我国钢绳冲击钻机用量较少。这种钻机几乎不再生产，现有的钻机用在不同性质和不同坚固性的岩石中和在局部勘探中使用，穿孔直径150350毫米，孔深50米左右。（四）潜孔钻机潜孔钻机同钢绳冲击钻机相比，钻孔产率高，机械化程度高，减少了辅助作业时间，提高了钻机的作业率，减轻了工人的体力劳动，工作安全可靠，由于潜孔钻机机动灵活，设备重量轻，投资费用低，特别是可以通过钻凿各种斜孔来控制矿石品位，能消除根底、减少大块，提高爆破质量。因此，潜孔钻机目前在国内外中小型矿山广泛使用。潜孔钻机可在中硬或中硬以上（f31、8）的矿岩中钻凿炮孔。露天潜孔钻机都有独立的行走机构，按其钻孔直径和重量，分为轻型，中型和重型三种。,返回目录,（五）牙轮钻机牙轮钻机是在旋转钻机的基础上发展起来的一种近代新型钻孔设备。1907年美国石油工业部门开始使用牙轮钻机钻凿油井和天然气井。1939年，开始试用于露天矿。1946年，试制成功了液压传动产生轴压的牙轮钻机。1949年，美国采用压缩空气排渣，提高了钻孔效率并延长了钻头的寿命。从而推动了牙轮钻孔技术的发展，使之在露天矿得到实际的应用。1965年，出现了锒嵌硬质合金柱齿的牙轮钻头之后，钻头寿命显著提高，并能在花岗岩，铁燧岩，磁铁石英岩等坚硬的矿岩中钻孔，其技术经济指标优于潜孔钻机32、，因而使牙轮钻机在露天矿中获得了广泛的应用。美国生产牙轮钻机主要的机型为45R、60R等钻机。苏联生产十余种，列为国家标准有四种，效果较好的有CBLLI250mH。美国45R钻机在铁矿穿孔，台年穿爆量可达400500万吨；60R钻机台年穿爆量可达8001000万吨，一般为500600万吨。,二、爆破工作,返回目录,爆破工作的目的是破碎坚硬的实体矿岩，为采装工作提供块度适宜的挖掘物。在露天开采的总费用中，爆破费约占15%20%。此外，爆破质量的好坏，对采装、运输、粗碎等工序也有较大影响。露天矿山爆破的爆破形式有浅孔爆破、深孔爆破、硐室爆破、药壶爆破及药包外覆爆破（多用于矿岩的大块二次破碎）。（一33、）浅孔爆破浅孔爆破采用的炮孔直径较小，一般为3075毫米左右，炮孔深度一般在5米以下，有时可达8米左右，如用凿岩台车钻孔，孔深还可增加。浅孔爆破主要用于生产规模不大的露天矿或采石场、硐石、隧道掘凿、二次爆碎、新建露天矿山包处理、山坡露天单壁沟运输通路的形成及其它一些特殊爆破。,图122 水平钻孔 图123 垂直钻孔 小台阶垂直钻孔的底盘抵抗线的概念为：炮孔中心线至坡底线的最短距离。作为水平钻孔的概念则是：炮孔中心线至上部平盘的最小距离。,返回目录,在正常的小台阶开采中，通常采用垂直钻孔，有的采矿场也采用水平钻孔，以利于孔底爆破扩孔时岩渣的排除，并增大装药量，达到增大爆破矿岩量的效果。1、孔参数34、：（1）底盘抵抗线W,返回目录,底盘抵抗线的选取，与矿岩的机械物理性质有关，矿岩较硬，则底盘抵抗线取小值，反之取大值。按经验法，底盘抵抗线与台阶高度H的关系为：W（0.7 0.84）H（米）（120）必要时可参照下面的经验公式计算：式中炮孔直径，分米；装药密度，克厘米3；装药系数，0.60.8；炮孔临近系数，一般为0.71.4；单位炸药单耗，千克米3。,返回目录,（2）孔距a孔距是指同列炮孔相临炮孔间的距离。有时按钻孔直径的1530倍根据不同矿岩的机械物理性质不同的起爆方法来确定。一般情况下按底盘抵抗线与邻近系数的关系来计算。a mw（121）式中a孔距，米；m邻近系数，一般取0.82；w底盘35、抵抗线，米。临近系数m值的大小是根据矿岩性质、起爆方法、对爆破块度的要求等来确定。矿岩较坚硬难爆，应取小值，反之取大值。在不影响爆破质量和其它要求的条件下，应在许可范围内尽量增大a值。在大区微差爆破时，在炮孔负担爆破面积不变的情况下，适当增大炮孔邻近系数，一般会改善爆破效果，降低大块率。但a过大可能出现根底、隔墙。,返回目录,（3）排距b采用两排以上的多排孔爆破时，两排孔之间的距离称为排距。b（0.80.9）a（122）当采用两排孔爆破，一般排距与第一排孔的底盘抵抗线相等。当多排齐发爆破时，排间距也可按（0.90.95）w选取。因其后排孔爆破时，受爆堆的夹制作用，适当减小抵抗线或增加装药量，以36、保证爆破质量。（4）超深为使爆破保证质量，不致在爆破处底盘坡底线处残留根底，根据矿岩机械物理性质、抵抗线的大小等因素，钻孔深度要比台阶高度适当加大，这一加大深度为超深。矿岩机械物理性质决定超深值的大小。一般为台阶高度的5%20%左右，如矿岩可碎性好，亦可进行无超深爆破。,返回目录,2、装药量计算浅孔爆破的单位炸药消耗量可按矿岩硬固性、可爆性程度不同而选取。一般变化于0.30.5千克米3左右。此数据是在一些矿山实际资料中大致选取。在生产实践中，要根据实际情况适当加以调整。（1）单排孔爆破时装药量的计算Q qaHW（123）式中 Q 炮孔装药量，千克；q 单位炸药消耗量，千克米3；a 孔距，米；H37、 台阶高度，米；W 底盘抵抗线，米。,返回目录,（2）多排孔爆破时装药量计算多排孔爆破时，第一排孔装药量按式123计算，从第二排起，因受前排矿岩夹制作用，装药量要适当增加，要可用下式计算：Q KqabH（124）式中 b炮孔排距，米；K 矿岩阻力夹制系数，采用齐发爆破时，取K 1.21.5，采用微差爆破时，取K 1.01.2，第二排孔取下限，以后各排根据实际情况适当增加。但不能因药量增加过大，影响足够的填塞长度，以防止上穿飞炮。,返回目录,3、填塞炮孔充填长度通常不应小于药包中心至自由面的最小距离。充填长度与所要求的爆破效果、炮孔直径、底盘抵抗线、装药高度、爆破矿岩性质等有关。填塞长度 Lt可38、按下式计算：Lt（820）d（125）式中 d 炮孔直径，米。一般情况下，当孔深在1.5米以下时，填塞长度不应小于孔深的一半，如孔深大于1.5米时，孔深长度不能小于0.75米。,返回目录,（二）深孔爆破深孔爆破就是用钻孔设备钻凿较深的钻孔，作为矿用炸药的装药空间的爆破方法。露天矿的深孔爆破主要以台阶的生产爆破为主。深孔爆破的钻孔设备主要应用潜孔钻和牙轮钻。其钻孔可钻垂直深孔，也可钻倾斜炮孔。倾斜炮孔的装药较均匀，矿岩的爆破质量较好，为采装工作创造好的条件。为减少地震效应和提高爆破质量，在一定条件下可采取大区微差爆破，炮孔中间隔装药或底部空气间隔装药等措施，以便降低爆破成本，取得较好的经济效益。39、1、深孔爆破主要参数爆破效果的好坏是以对爆破提出的各项要求指标全面衡量的结果，爆破效果好的爆破应该是在系统的综合指标体现上应较佳。而爆破质量与爆破安全，又直接受爆破参数的影响，选择合理的爆破参数至关重要。,图124 工作面炮孔的位置a炮孔布置平面图 b炮孔布置剖面图H台阶高度；坡面角；炮孔倾角；D孔径；a孔距；Wp底盘抵抗线；b行距；lz填塞长度；lB装药长度,返回目录,返回目录,（1）底盘抵抗线底盘抵抗线的选取主要依据台阶高度、矿岩性质、炮孔直径及钻机的安全条件等全面衡量。底盘抵抗线选取过大，易出大块、根底；选取过小，不仅增加钻孔工作量，而且过多消耗炸药，在经济上是不合理的。当前底盘抵抗线还40、没有完善的优化计算方法，主要靠经验选取。按设备的安全条件：W H ctg+C（126）式中W 底盘抵抗线，米；H 台阶高度，米；台阶坡面角，度；C 炮孔中心至台阶坡顶线的安全距离，C 2 3 米。按经验公式：W（25 45）d（127）或 W（0.60.8）H（128）式中 d 炮孔直径，米；H 台阶高度，米。,返回目录,压碴爆破须考虑碴体增加的抵抗线，并在前二式计算中扣除。扣除值：,米（129）式中 Wy 碴体厚度折算附抵抗线值，米 碴体平均厚度，米；K 碴体松散系数 K 1.3 1.5。（2）孔距a 与排距 b 孔距 a：a m w（130）式中 m 邻近系数，取1.0 2；w 底盘抵抗线41、，米。排距 b：b（0.8 0.95）w(131),返回目录,（3）超深超深的作用是增加炮孔底部的装药量，以克服底盘抵抗线的阻力，主要是为防止出现根底。超深一定要适度。过小易出现根底，过大又使台阶底部破碎严重，影响下个台阶的穿孔效率，且浪费炮孔及炸药。超深一般控制在底盘抵抗线的5%30%。（4）炮孔充填长度Lt充填长度指孔内药柱顶面至孔口不装药的距离。利用它来充填、塞惰性材料，防止孔内爆炸气态产物在岩体未破裂前从孔口溢出，以提高炸药能量利用率。炮孔连续装药，充填长度计算公式：Lt（20 25）d(132)（5）单位炸药消耗量q单位炸药消耗量指每立方米或每吨矿岩平均所需的炸药量。根据我国一些大型42、露天矿的统计指标看，一般变化在0.30.6公斤米3之间，一些难爆矿石可达0.81.0公斤米3左右。,返回目录,（6）微差间隔时间指在微差爆破条件下，相邻两段炮孔先后起爆的间隔时间，它是影响爆破作用的时间因素，在很大程度上决定着微差爆破的效果。关于微差间隔时间的经验计算公式很多，但无一不受其试验条件的限制，直接应用尚有困难，故此文不予介绍。目前，我国露天矿一般多排孔微差爆破的间隔时间在2550毫秒。2、装药量计算每个炮孔的装药量，我国露天矿山普遍采用体积公式计算，单排孔爆破时的装药量计算：Q q W a H(133),返回目录,多排孔爆破时的装药量计算：第一排孔按上式计算，从第二排孔起可用下式计43、算：Q K q a b H(134)式中Q每个炮孔的装药量，公斤；K矿岩阻力夹制系数，采用齐发爆破量K 1.2 1.5,采用微差爆破时K 1.0 1.2。3、装药结构钻孔的装置结构，普遍普遍采用连续柱状装药形式。为防止深部装药量过分集中，而上部装药不足而产生大块，在一定条件下，可采取分段装药，以均匀孔内炸药分布，从而达到提高爆破质量、降低爆破成本之目的。在中硬以下矿岩中，为增加炸药在炮孔中爆炸能的作用时间，也可在孔中采取底部空气装药，以便改善矿岩的爆破块度和降低炸药单耗。,图125 改善边孔夹制性的按行顺序起爆方法1、2、3、4、5起爆顺序,返回目录,4、起爆顺序布孔方式有正方形布孔、矩形布孔44、和三角形布孔，起爆方式如下：（1）平行顺序起爆将平行于台阶坡顶线布置的炮孔按行顺序起爆。其优点是：爆破前冲力大，能克服较大的底盘抵抗线；爆破崩落线明显。缺点是后冲及爆破地震效应较大等。若控制爆破震动效应，可将同排孔分段起爆；为了减少边界孔在爆破时所受到夹制作用，避免侧冲过大，可将前一排两侧孔与后排孔同时起爆，如图125。,返回目录,（2）斜线起爆分段炮孔的连线与台阶坡顶线是斜线的方式，统称为斜线起爆。,图126 斜线起爆的基本形式112起爆顺序a对角线；b、c 在掘沟中的楔形掏槽和带光面爆破式的变异；d台阶工作面采用的楔形和梯形掏槽,返回目录,返回目录,图126（a）为对角起爆形式，常在台阶有45、侧边自由面的条件下采用。在这种形式中，前段爆破能为后段爆破创造较宽的自由面，如图中ABCDEF的连线。图中（a）、（b）、（c）为楔形掏槽形式，分别在掘沟和工作面条件下应用。当堑沟采用一次成帮，则可将靠近边帮孔加密一倍，实行光面爆破。如图（c）。一般实行斜线起爆均用正方形和矩形布置炮孔。斜线起爆主要优点为爆破时可提高邻近系数，矿岩爆块在爆破中碰撞挤压作用大，可改善爆破质量。由于分段多，可降低爆破震动，侧、后冲小。缺点是后排孔爆破夹制作用大，崩落线不明显。（3）间隔孔起爆间隔孔起爆将同一排炮孔按奇、偶数分组顺序起爆，主要形式如图127。,图127 间隔孔起爆的基本形式18起爆顺序 图为波浪形方式46、，前段爆破为后段创造了较大的自由面，因而改善了爆破质量。同时塌落与后冲均都小。该方案除掘沟外，其它条件均可应用。但爆区长，且需控制爆破震动的情况除外。,返回目录,图128 直线掏槽起爆方案的基本形式15起爆顺序a为一般性式；b分区多段起爆形式 图中（a）为一般形式，分段少而简单，但爆破震动大。图（b）为分区分段起爆，目的为减震。它们一般在掘沟中使用。其缺点是穿孔量大，炸药单耗大，延米爆破量低。,返回目录,（4）直线掏槽起爆该方式是利用沿一直线布置的密集炮孔首先起爆，来开创新的自由面。基本形式如图128。,图129 预裂爆破的钻孔布置 图130 用光面爆破清理边坡 1预裂孔；2缓冲孔；3主爆孔 47、1光面孔；2、3辅助孔,返回目录,5、临近边坡的预裂、光面爆破临近边坡的预裂爆破，就是沿边坡界限钻凿一排较密的平行钻孔，每孔装入少量炸药，在采掘带未爆破前先行起爆，从而获得一条有一定宽度并贯穿各钻孔的裂缝，以在临近边坡的采掘带爆破时起到减震作用，并对边坡起到保护作用，如图129。,返回目录,临近边坡的光面爆破，就是沿边坡的边界线钻凿一排较密的平行钻孔，孔中内加入少量炸药，与予裂爆破相反，在临近边坡的采掘带爆破后再行起爆，从而沿密集钻孔形成平整的岩缝。（三）硐室爆破硐室爆破是将比较多或大量炸药，装在爆破硐室巷道内进行爆破的方法。因其爆破量大，也叫硐室大爆破。露天矿仅在基本建设时期和在特定条件下使48、用。采石场在有条件且在采矿需求量很大时采用。硐室爆破可分松动爆破和抛掷爆破两大类。松动爆破分弱松动和强松动爆破，抛掷爆破又分抛扬、抛坍和定向抛掷爆破。,图1 31 爆破漏斗结构示意图,返回目录,1、爆破漏斗、爆破指数n与标准爆炸单耗在抵抗线为w的岩石中的球形药包爆破后形成漏斗状的爆坑（如图131），称为爆破漏斗。爆破半径R与抵抗线W的比值称为爆破作用指数n，R/W 1 时的爆破指数为标准爆破作用指数。,返回目录,爆破地段标准炸药单耗K的选取：标准炸药单耗K可按地质相同的类似矿山指标选取。当爆破规模较大时，需就地进行爆破漏斗试验来确定。漏斗试验法确定K值，通常取d 100 150 毫米的炮孔，最49、小抵抗线13米。预先按类似矿山的资料选取一个炸药单耗K，按n1时的爆破量计算装药量。爆破后，实测爆破漏斗直径平均值R实，按R实/W计算实际的n实，然后按下式可求得：K K/（0.4+0.6 n实3）爆破漏斗试验在相同条件下至少进行三次，n值误差不得大于10%，然后求平均值。2、药包布置方式药包布置方式必须注意岩石的地质结构特性和可爆性及爆破的地形条件，正确地选择药包结构和布置方式。各种方式的布置如图132所示。,图132 药包布置方式图a单层单排单侧作用药包；b单层双排单侧作用药包；c双层单排单侧作用药包；d单层单排双侧作用药包；e单层多排主药包双向作用，辅药包单向作用；f单层双排单侧作用药包50、；g单层单排双侧不对称作用的药包；h单层双排单侧作用的不等量药包；i多重作用的复合药包；,返回目录,返回目录,3、爆破参数的确定硐室爆破的参数有爆破作用指数n，最小抵抗线w，药包间距及层距等。（1）爆破作用指数n爆破作用指数n是硐室爆破极为重要的参数，它决定着爆破作用的性质，岩石破碎程度，抛掷力量的比率以及爆破的技术经济指标。一般，松动爆破，n0.7；加强松动爆破n0.751.0，抛掷爆破n1。（2）最小抵抗线w最小抵抗线w取决于工程、地形条件和药包布置方式等。在相同工程要求下，改变药包布置方式，能使爆破药包的最小抵抗线在很大范围内变化，必须综合药包布置原则，爆破作用原理，爆破技术经济效果择优51、而定。在简单的峒室爆破中，确定最小抵抗线遵循下述准则：多向作用的药包，各作用方向上的最小抵抗线应相等。,返回目录,在一切情况下都应避免选用过大的抵抗线。施工工期及其它条件允许，应充分利用多层，多排，分散药包来代替单一大药包，以减少最小抵抗线，对需清方的松动爆破尤为重要。（3）药包间距药包间距通常根据最小抵抗线和爆破作用指数来定，在其它条件一定条件下，岩石越软，药包间距越大，反之间距越小。如实际工作需要，可查阅相关在不同情况下的药包间距计算公式。,返回目录,4、装药量计算我国广泛采用的峒室爆破量的计算公式为：Q K f（n）W3(135)式中Q爆破峒室装药量，公斤；K标准炸药单耗（n 1时），公52、斤/米3 W 最小抵抗线，米；f（n）0.4+0.6 n 3 当W 25米时，实践证明，按上式计算药量偏小，一般按下式修正。Q K f（n）W3（W/25）1/2 爆破作用指数n在半抛掷爆破中变化于1.251.75间。,图133 常用异型药室参数A口形；BT形；C+形；D联络巷道a药室的结构尺寸；b药室的宽度,返回目录,5、硐室爆破施工初步设计（1）药室和巷道药室有简单型和异型之分，如图133所示。,返回目录,巷道是地表与硐室的联络通道，广泛应用平巷。药室掘进时必须严格按设计进行，一般超掘量不得大于20%，药室中心坐标误差不得超过30厘米。药室规格通常按下式计算：式中 V0硐室体积，米3；Qi53、所装某种炸药的重量，吨；i所装某种炸药的容重，吨米3；Kv药室扩大系数 K1.11.4。（2）装药和药包结构装药与药包结构必须保证实际装药量与装药中心与设计相符，炸药能保证爆轰。,1铵油炸药；2导爆索束；3副起爆体；4硝铵炸药；5主起爆体；6线股；7线槽,图134 集中药包的结 构,返回目录,装药结构指炸药在硐室中的堆放方式、起爆体的构造和安放位置、药包与药室的相对空间关系。硐室爆破的药包一般是集中的，除非在均质较软岩土中定向抛掷爆破，采用条形药包，以保证掘进工作量小和抛掷定向好。装药时，炸药堆放应保证装药密度。若炸药品种不同，优质炸药堆放在起爆体周围，一般炸药在外围。起爆体原则上应放在药包中54、心。大药包通常在主起爆体之外还有若干副起爆体，主副起爆体之间以导爆索连接，如图134所示。,图135 起爆体结构图 图136 堵塞结构示意图 a平巷；b横巷（联络巷）；c药室 1导爆索；2电线；3装碎石的草袋；4碎石；5砂土；6低质炸药；7优质炸药；8起爆体；9线槽,返回目录,起爆体用高感度优质猛炸药和电雷管及导爆索组成。一般装在有抽拉活盖的木箱内，装药量以1020公斤为宜。结构如图135所示。（3）填塞填塞长度与炸药，岩石特性和抵抗线有关。一般矿山取填塞巷道断面长边的3倍做为填塞长度。填塞的位置一般是联系药室和平巷的联络巷道，如图136。若药室直接与平巷相连，填塞长度最少要大于断面长边的4倍55、。,返回目录,（4）起爆网络的敷设硐室爆破的起爆网络是否能保证安全可靠，肯定引爆药室药包，是硐室爆破中的关键问题之一。因此，必须做好起爆网络的敷设及起爆材料的检查试验。硐室起爆应采用两套独立的复式网络起爆系统。起爆系统可采用电力起爆和非电力起爆两种。电雷管起爆可准确控制起爆和延时时间，可用仪表检查起爆网络质量，在硐室爆破中应用较多。导爆索起爆是操作简单、安全性好，可使成组的装药硐室同时起爆。但材料价格高，不能用仪表检查质量，故一般不采用。有的硐室爆破采用导爆管复式起爆网络。起爆网络的敷设一定要严格遵守安全规程规定进行。,采装工作是露天开采生产过程中心环节。通俗的讲，采装的实际生产能力，基本就是56、矿山的生产能力。采装工作，通常是用装载设备将矿岩从爆堆中或实体中挖取，装入运输容器中。露天矿用挖掘设备主要有：挖掘机、索斗铲、液压铲和轮胎式前装机。,图 137各种单斗挖掘机示意图a正铲；b反铲；c刨土铲；d拉铲；e抓斗铲,返回目录,第四节 采装工作,一、单斗挖掘机的主要工作参数,返回目录,单斗挖掘机的主要工作参数包括（图138）(1)挖掘半径Rw：挖掘时由挖掘机回转中心至铲斗齿尖的水平距离。(2)挖掘高度Hw：挖掘时铲斗齿间距站立水平的垂直距离。(3)卸载半径Rx：卸载时由挖掘机回转中心至铲斗中心的水平距离。(4)卸载高度Hx：铲斗斗门打开后，斗门的下缘距站立水平的垂直距离(5)下挖深度Hx57、w：铲斗下挖时由站立水平至铲斗齿尖的垂直距离,图138 单斗挖掘机工作参数图,返回目录,二、工作面参数,返回目录,露天矿工作面参数包括：台阶高度、采区长度、采掘带宽度和工作平盘宽度。1、台阶高度H台阶高度的大小，受制于诸多因素的制约。主要有挖掘的工作参数、矿岩性质和埋藏条件、矿床开采强度以及运输条件等。合理的台阶高度，应保证台阶的稳定性，因此，松软的岩土，台阶高度不易过大。从运输角度考虑，台阶高度增加可减少运输道路长度；从开采强度考虑，台阶高度较小，可提高采矿强度。可见各因素的综合考虑，才能确定台阶的合理高度。从安全角度出发，台阶高度不易大于装载设备的最大挖掘高度的1.21.3倍。人工开采坚硬58、稳固矿岩，“乡镇露天矿场安全生产规定”第七条规定，台阶高度不得大于6米。2、采区长度采区长度，又叫挖掘机工作线长度，也就是把工作台阶划归一台挖掘机采掘那部分长度。,返回目录,汽车运输的矿山，挖掘机的采区长度一般在150200米以上。3、采掘带宽度bc采掘带宽度就是挖掘机一次挖掘的宽度。为了不使挖掘调动频繁，保证挖掘机挖掘时的满斗程度，提高采装生产能力，采掘带的宽度一般为挖掘机站立挖掘半径Rwz的11.5倍。4、工作平盘宽度工作平盘是进行采掘运输的作业场地。保持一定的工作平盘宽度，是保证上下台阶之间正常采剥工作的必要条件。仅供按布置采掘运输设备和正常的作业必需（最小）的宽度叫最小工作平盘宽度。工59、作平盘要小于最小工作平盘宽度，就意味着正常生产失调，它迫使下部台阶减缓或停止推进，严重可造成矿山减产。,返回目录,1、技术生产能力是指挖掘机在一小时内，从工作面挖掘并装入运输容器中的矿岩实方体积或重量。它考虑了铲斗装满程度、矿岩松散系数和工作循环时间后后连续工作的生产能力。即：Qj（3600/T）E Kw(136)式中 Qj 挖掘机技术生产能力，米3小时；T 挖掘机工作循环时间，秒；E 铲斗容积，米3；Kw 挖掘系数，（Km满斗系数；Ks松散系数）。挖掘系数可由下式求得：K w V/（N E）(137)式中 V某时段内采出实方矿岩体积，可用测量方法测出或称矿岩装车的总重量再除以岩石容重，米3；60、,三、挖掘机生产能力,返回目录,N挖掘该矿岩的总斗数。2、挖掘机实际生产能力挖掘机实际生能力分为班、日、月和年生产能力。挖掘机的班生产能力为：(138)式中：QB 挖掘机班生产能力，米3台班；T 班工作时间，时；班时间利用系数，即装车时间占班工作时间比例。,四、采装工作的安全要求,返回目录,1、挖掘机和前装机作业时应遵守下列安全规定（1）工作时不准铲装超过斗容的大块矿岩，不准用铲斗冲破大块矿岩，不准用铲斗去挑挖工作面上的浮石和伞檐；（2）禁止铲斗从车辆驾驶室上方越过，卸载时要保持铲斗平稳；如发现台阶坡面上有片帮或浮石塌落危险时，必须迅速驶出危险区，经采取措施排险后，方准继续作业；（3）挖掘机电61、缆不得受到碾压、撞击、浸泡和小于90弯曲；不准用铲斗牙挑拨电缆，,露天开采矿山，矿山运输的基建投资总额约占总基建费用的60%左右，运输成本占矿山总成本的50%以上，可见运输工作的重要。尤其运输工作成为制约矿山生产的薄弱环节的露天矿，在合理地选择运输类型，正确组织、加强运输管理工作，是保证露天矿正常生产和取得良好经济效益的必要条件。主要运输方式有以下几种：(1)自卸汽车运输；(2)铁路运输；(3)胶带运输机运输；(4)斜坡提升运输；(5)联合运输。,返回目录,第五节 运输工作及安全要求,01,汽车的运动是由作用力和反作用力的相互作用而产生的。在露天矿运输中，进行自卸汽车的牵引力、运行阻力和制动力62、的计算，以此来验算公路的最大纵坡，确定制动距离等问题。,02,返回目录,CONTENTS,一、自卸汽车行驶基本原理：,运输计算包括自卸汽车运输能力和道路通过能力两部分。1、自卸汽车运输能力影响自卸汽车台班生产能力的主要因素是自卸汽车的载重量、运输周期和班工作时间等。自卸汽车的台班生产能力为：A（60qT）K1 式中 A 自卸汽车台班生产能力，吨/台班；q 自卸汽车的载重量，吨；T 班工作时间，小时；自卸汽车运输周期，分；,返回目录,二、运输计算,返回目录,K1 自卸汽车载重系数；自卸汽车工作时间利用系数；自卸汽车的需要量为：N（K2QB）（AK3）（148）式中 N 自卸汽车在册数量，台；K263、 自卸汽车运输不均衡系数，Kl.11.15；QB 矿山班运量，吨/班；A 自卸汽车班生产能力，吨/台班；K3 出车率。出车率即出车台班数与总台班数之比。该指标用以反映车辆的实际利用程度。,返回目录,2、道路通过能力 道路的通过能力是指在单位时间内通过某一区段的车辆数。它主要取决于行车道的数目、路面状态、平均行车速度和安全行车间距（即行车视距）等。线路通过能力，一般选择车流最集中的区段进行计算，如总出入沟口、车流密度大的道路交叉点等。道路通过能力为：ND（1000n）S K(149)式中 ND道路通过能力，辆/小时；自卸汽车在计算区段内的平均行车速度，公里/小时；n 线路数目（单车道时n0.5，64、双车道时n1）；K 车辆行驶的不均衡系数，一般K0.50.7；S两辆自卸车追踪行驶的最小安全距离(即视距)，米。,三、公路分类和构造,返回目录,露天矿生产公路按其性质和所在位置的不同，可分为三类：（1）运输干线 从露天矿场出入沟通往卸矿点（如破碎站）和排土场的公路。（2）运输支线 由各开采水平与采矿场运输干线相连接的道路和由各排土水平与通往排土场运输干线相连接的道路。（3）辅助线路 为通往分散布置的辅助性设施（如炸药库、变电站、水源地、检修站、尾矿坝等），行驶一般载重汽车的道路。,返回目录,按服务年限，公路又可分为：（1）固定公路采矿场出入沟及地表永久性公路，其 服务年限在3年以上。（2）半固65、定公路通往采矿场工作面和排土场作业线的道路，共服务年限为13年。（3）临时性公路这一类公路是指采掘工作面和排土线 的道路，它随采掘工作线和排土线的推进而不断地移动，所以又称为移动公路。这种线路一般不修筑路面，只需适当整平，压实即可。,1、平曲线半径 曲线路段的中心线在平面上所对应的半径就叫做平曲线半径。2、曲线超高 当汽车在转弯路段行驶时，因离心力的作用，有促使汽车向曲线外侧滑移或倾覆的危险，为防止车辆倾覆，通常将曲线外侧路面升高，这种设置称为曲线超高。3、曲线加宽 当自卸汽车沿曲线路段行驶时，各个车轮所处的位置不同，因而画出不同半径的曲线。后轴内侧车轮的转弯半径最小，前轴外侧车轮的转弯半径最66、大。因此，车轮在曲线路段行驶时，行车部分的宽度需增大。此增大部分称为曲线加宽。,返回目录,四、公路的平面要素,返回目录,4、线路连接 线路连接包括直线段与曲线段的连接和两相邻平曲线的连接两种。（1）直线段与曲线段的连接 为使自卸汽车顺利通过曲线段，在直线段与曲线段之间应设置缓和曲线。缓和曲线设置超高时，其加宽缓和长度等于超高缓和长度；不设超高时，其加宽缓和长度为10米，在困难情况下，可为自卸汽车的计算长度。（2）两相邻平曲线的连接 两相邻同向平曲线均不设超高或所设超高横坡相同时，可直接连接。当所设超高横坡不同时，中间需按两相邻超高横坡之差设置超高缓和长度。两相邻反向曲线均不设超高时，中间宜设不67、小于计算自卸汽车长度的直线段，在困难条件下可不设直线段，但必须减速运行；两相邻反向平曲线均设超高时，中间应有不小于两超高缓和长度的直线段，在困难条件下可减半计算。,图147 平曲线要素ZY曲线始点；YZ曲线终点,返回目录,5、视距 在露天矿自卸汽车运输作业中，线路在平面图上必须保有足够的视距。所谓视距，即汽车司机能看到其前方车辆或道路上障碍物所必需的最短距离。视距由三部分组成，即反应距离、安全距离和制动距离。6、平曲线要素 平曲线一般常用下列五个要素表示，如图147所示：转折角（或称为平曲线半径之夹角），度；R 平曲线半径，米；T 切线长度，米；L 曲线长度，米；E 外矢距（交角点到圆曲线中点68、的距离），米。,返回目录,7、回头曲线 露天矿公路的特点，是线路平面布置复杂，有很多的曲线段和S型弯道，有间隔的缓坡路段和水平路段。在山坡或凹陷露天矿布置线路时，由于受到地形条件和采矿场长度的限制，需迂回修筑公路，这时必须选用锐角转折，并将弯道布置于夹角之外；这种弯道称为回头曲线。回头曲线根据地形条件而有不同的形状。按图形对称性分为对称回头曲线和非对称回头曲线两种。,线路纵断面应是一条平滑线，它由水平线、倾斜线、凹凸竖曲线以及不同坡度的连接线等儿部分组成。两相邻不同坡度的直线段相交之点称为换（变）坡点。换坡点的形状可分为凹形的和凸形两种。,返回目录,五、公路纵断要素,返回目录,线路纵断面应包括69、如下主要参数：1、最大允许纵坡 道路纵坡过大，自卸汽车上坡时，使用低速挡过久，水箱的水容易沸腾、油管容易”气阻”发生熄火，造成停车等现象。下坡时，重载车辆制动比较困难，制动器温度急剧上升，且刹车次数多，导致轮鼓发热，甚至失效而发生安全事故。如果纵坡过小，就会使线路增长，扩帮量大，基建投资多，影响经济效果。在条件允许时，应尽量采用较缓的坡度。干线长度超过1公里时，其平均坡度一般不宜大于5.5%。2、坡长限制 为防止汽车在长大坡段上运行时发动机和制动器过热而发生故障，保证行车安全，对坡段长度应有所限制。当纵坡大于5%时，应在下表中所规定的长度处或在换算坡长不超过800米的地方，设置纵坡不大于3%的70、缓和坡段，其长度一般为4050米。,返回目录,3、纵坡折减 当平曲线半径等于或小于50米时，该平曲线的最大纵坡应根据下表的规定予以折减。4、竖曲线 当自卸汽车经换坡点时，如果没有竖曲线予以缓和，则车辆将受到震动。换坡角越大，行驶速度越高，则震动越加剧烈。此外，凸形换坡角的大小还影响着行车视距。因此，换坡点应设置竖曲线（图148），保证汽车行驶平稳，并具有足够视距。竖曲线的形式一般采用圆曲线。,1、汽车运输（1）驾驶员必须严格执行交通部颁布的交通规则和技术操作规程，严禁无证驾驶。（2）通向装卸地点道路的坡度大于10%时，禁止汽车倒车行驶。（3）卸矿汽车必须在车斗完全放稳后方可行驶。（4）挖掘机装71、矿（岩）时，驾驶员身体不得露在驾驶室外。,返回目录,六、露天矿运输工作的安全要求,返回目录,（5）汽车在采场内的行驶速度不得超过20公里/小时，在运输干线上应不超过中速行驶。（6）翻斗车车厢内严禁乘人。（7）雨雪天气道路泥泞，路面较滑时，应有防滑措施并减速行驶，前后车距离应大于40米。行驶时禁止急转方向盘、急刹车、超车和拖挂其他车辆。必须拖挂时，应采取有效的安全措施，并有专人指挥。大雾或路面结冰应停止运行。（8）在山坡填方的弯道处、坡度较大的填方地段以及高路堤上，道路外侧应设置护栏、挡车土堆等。（9）卸矿平台要有足够的调车宽度。卸矿点必须有可靠的挡车设施，其高度应不小于轮胎直径的五分之二，挡车72、设施须经技术检验合格，方准使用。（10）禁止溜车发动车辆，下坡行驶中严禁空挡滑行，在坡道上停车时，要使用停车制动。,返回目录,2、人力运输（1）推车人员要随时注视着前方，在单轨道上推车要确认对面没有车辆时，方准向前推车，以免发生拖车事故（2）一人只准推一辆车，同方向推车时，两车的间距不得小于10米。（3）自溜矿车由推车人随时控制车速，禁止放飞车。自行溜放线路的坡度设计要符合设计规范。（4）除推矿车的工人外，禁止任何人搭乘矿车，也禁止使用没有刹车装置或刹车装置失灵的矿车。,第六节 露天矿开拓,返回目录,露天矿床开拓就是建立地面与露天矿场内各工作水平以及各工作水平之间的矿岩运输通路，及时准备出新水73、平。露天矿床开拓与运输方式有密切关系。按运输方式，露天矿床开拓方法主要分为：（1）公路运输开拓；（2）铁路运输开拓；（3）胶带运输开拓；（4）乎桐溜井开拓；（5）提升机提升开拓。,图149 凹陷露天矿回返坑线开拓1出入沟；2露天开采上部境界；3露天底平面；4连接平台,返回目录,(一)回返坑线开拓回返坑线开拓如图149所示，汽车在坑线上运行时，需经过一定曲率半径的回头曲线改变运行方向，才能到达相应的工作水平。1、坑线位置 坑线位置受地形条件和工作线推进方向影响很大，并且直接影响着基建剥岩量、基建期限、基建投资、矿石损失贫化、总平面布置的合理性以及坑线在生产期间安全可靠程度。因此，在确定坑线位置时74、，应综合考虑上述因素。,一、公路运输开拓,返回目录,按坑线在开采期间的固定性分为固定坑线开拓和移动坑线开拓。（1）固定坑线开拓深凹露天矿固定坑线的发展程序如图150所示。在露天矿最终边帮按所确定的沟道位置方向和坡度，从上水平向下水平掘进出入沟，自出入沟的末端掘进开段沟，以建立开采台阶的初始工作线。开段沟可以纵向布置（图150），也可以横向布置（图150），或不设开段沟（图150）。当开段沟纵向布置时，工作线推进方向为垂直走向推进；开段沟横向布置时，工作线沿走向推进。采用横向段沟时，掘沟工程量少，因而可缩短基建时间，减少基建投资，有利于加速新水平的准备。采用横向剥采工作线进行开采，可降低矿石的损75、失贫化和减少大块、根底。,图150 固定坑线开拓的矿山工程发展程序a开段沟纵向布置时；b开段沟横向布置时；c无开段沟时；1出入沟；2横向工作面,返回目录,返回目录,无段沟的剥采工作线是在出入沟端部直接进行扩帮逐步形成的。当扩帮工作线推进到使台阶坡底线距新水平出入沟沟顶边线不小于最小工作平盘宽度时，便开始新水平的掘沟工作和随后的扩帮工作。从而开拓坑线自上而下逐渐形成。（2）移动坑线开拓矿山工程发展程序如图151所示。在靠近矿体与围岩接触带的上盘或下盘先后掘进出入沟和开段沟。开段沟也分为纵向布置和横向布置，或不设开段沟。同样，可使扩帮工作与部分掘沟工作平行作业向两侧推进。移动坑线可以在爆堆上修筑，76、也可以设在基岩上。前者修筑简单，它是汽车运输移动坑线开拓广泛应用的一种方式；后者将台阶分割成上、下两个三角台阶，其高度是变化的，由零到产个台阶高度，先采掘上三角台阶，后采掘下三角台阶，运输坑线随上、下三角台阶工作线的推进而移动。,图151 移动坑线开拓的矿山工程发展程序,返回目录,返回目录,（3）连接平台为避免载重汽车在坡度较大的开拓抗线上长距离上坡或下坡运行，造成发动机和制动装置过热而降低使用寿命和发生事故以及坑线通往相应的工作水平，两连邻台阶的坑线之间设有减缓坡段。该减缓坡段称为连接平台。实践证明，连接平台坡度最好不超过1%。如连接平台为50米，坡度为1%，其连接平台的末端与相连水平高差将77、差0.5米，连接平台中部亦有0.25的高差，对汽车运行已存在影响，要坡度再大，运输就更加困难。连接平台长度一般为4060米。,图152 螺旋坑线开拓矿山工程发展程序1出入沟；2开段沟；3连接平台,返回目录,（二）螺旋坑线开拓,返回目录,螺旋坑线开拓是将运输沟道沿露天矿场四周边帮盘旋布置，汽车在坑线上直进行驶，不需经常改变运行速度；螺旋坑线的转弯半径较大，故线路通过能力大。螺旋坑线开拓的工作线用扇形方式推进，是为及时进行新水平的掘沟工作创造条件。工作线推进速度在其全长上是不等的，工作线长度和推进方向也经常改变，从而使露天矿的生产组织管理工作复杂化。螺旋坑线开拓时，各开采水平之间相互影响较大，新水78、平准备时间较长，根据工程发展的特点同时开采的台阶数少，致使形成的露天矿生产能力较低。（三）汽车运输开采合理深度,二、掘沟及工作线布置方式,返回目录,（一）掘沟 在露天开采中，为使采矿场保持正常持续生产，需及时准备出新的工作水平，新水平的准备工作包括掘进出入沟、开段沟和为掘沟而在上水平所进行的扩帮工作。（二）采掘方式 1、垂直采掘 2、平行采掘,在设计过程中，为尽量减少境界内剥岩量，在最终边坡角满足安全的条件下，为增加最终边坡角，往往采取并段的措施。即在适当的台阶推进到境界位置后，不留安全平台，将相邻两台阶最终边坡合为一个，并为一个由二个台阶段高组成“高台阶”，称为并段。并段后留有的安全平台可适79、当加宽，以便有效阻截上部滚落的岩石。,返回目录,三、并段,第七节 排土工作,返回目录,矿山露天开采的一个重要特点就是要剥离覆盖在矿床上部及其周围的表土和岩石，并将其运至专设的场地排弃。这种接受排弃岩土的场地称作排土场（或废石场）。在排土场用一定方式进行堆放岩土的作业称为排土工作。,1、推上机排土作业 采用汽车运输的露天矿大多数采用推土机排土。推土机排土作业包括：汽车翻卸岩土；推土机推土；平整场地和整修排土场公路。,图158 汽车运输推土机排土场 图 159 汽车在排土场卸载,返回目录,一、汽车运输推土机排土,二、排土场复土造田及病害防治,返回目录,（一）复土造田排土场复土造田应在设计中进行规划80、，在排土结束后要按计划进行。主要是排土场的平整，上部表土的覆盖、植被、裁树及耕田等。（二）排土场的病害防治排土场的病害主要指的是排土场的滑坡、泥石流、沉陷、坡面散落及对周围环境的影响。（三）对排土工作的安全要求 1、排土场应设在矿床开采境界之外，不应影响露天开采的正常进行。2、排土场下部应设警戒牌，严禁人员行走或停留。废石滚落范围内不得修建道路和建筑物。,返回目录,3、在地下采空陷落区域内布置排土场时，只有在地表陷落稳定并经详细检查后，方可堆放废石。4、排土场卸载平盘应保持2%反向坡度。场地必须保持平整，不得有积水。5、采用汽车运输的排土场，应符合以下规定：（1）汽车进出道路应留有宽度1米以上81、的人行道；（2）卸载地点应设不低于0.8米的车档，并应有专人指挥；6、排土场的综合治理工作，应该做到：（1）在泥土山坡处，有计划地植树、固皮和保护。（2）排土场周围修筑栏洪导水或截水排水设施，不允许外部涌水进入排土场。（3）排土场内禁止泥土集中排放，影响排土场的稳定。,第八节 露天矿排水和防毒一、排水工作,返回目录,（一）露天矿排水系统 露天矿排水主要指排除进入凹陷露天矿采场的地下水和大气降水，它分为露天排水（明排）和地下排水（暗排）两大类。（二）露天矿排水方案选择原则（1）有条件的露天矿都应当尽量采用自流排水方案，必要时可以专门开凿部分疏干平峒以形成自流排水系统。（2）露天和井下排水方式的确82、定。对水文地质条件复杂和水量大的露天矿，首要问题是确定用露天排水方式（明排），还是井巷排水方式。当不采用矿床预先疏干措施时，应考虑井下排水方式为宜。（3）露天采矿场是采用坑底集中排水还是分段截流永久泵站方式，应经综合的技术经济比较后确定。（三）露天采场允许淹没程度的确定（四）露天采场正常排水量计算,二、防毒,返回目录,露天开采一些对人体有害的矿石时，如硫化矿石、铅类矿石等，可产生毒性矿尘或与空气、水的作用产生有害物质。放射性类矿石如长时间接触或放射量达到一定程度均可对人体造成伤害。为防止毒性矿尘引起的中毒、放射性矿尘引起的放射性病变，必须严格按照安全操作规程进行生产。并采取完善的防尘措施，将尘83、降至安全标准以下，在作业中一定要按规定佩带个体防护器具。,第九节 露天矿边坡稳定,返回目录,露天开采由于采出了有用矿物和剥离围岩而形成了露天采场。从经济观点出发应把剥离量的围岩压缩到最小，使形成的最终边坡角最陡。从安全观点出发要求露天采矿场最终边坡角尽可能的放缓以保持边坡岩体稳定。但放缓边坡角就意味着必增大剥岩量提高采矿成本。所以确定最佳边坡角，是露天设计中的主要组成部分。,图 162 坡面岩体塌落示意图 图 163 岩体圆弧型滑动示意图,返回目录,（1）圆弧形破坏。圆弧形破坏是发生在土体边坡和具有散体结构、碎裂结构岩体边坡中，边坡失稳时滑动体是沿着向上凹的弧形破裂而滑动。如图163所示。圆弧84、形破坏是一种常见的破坏形式。,一、边坡失稳破坏类型,图 164平面型滑动示意图 图 165 楔型滑动示意图,返回目录,（2）平面破坏。平面滑坡是一种发生最多的破坏类型。在结构上受结构面，如断层、节理、层理面和层状沉积层间抗剪强度变化的控制，或受坚硬岩层和层间充填物接触的控制。尤其结构面与边坡相倾向相近，结构面的倾角小于边坡角而大于岩体内摩擦角时，易发生平面破坏。如图 164所示。,图 166 倾倒破坏示意图,返回目录,（3）楔体破坏。楔体破坏多发生在边坡中具有两组结构面斜交且在边坡上出露相交成楔形体。当两组结构面的组合交线的倾向与边坡倾向相近，倾角小于坡面角且大于其摩擦角时，容易发生沿着组合交85、线方向滑动的这种破坏，如图 165所示。楔形破坏一般只涉及台阶。（4）倾倒破坏。倾倒破坏多发生在层状结构边坡中，岩层成一组平行的结构面，它们的倾向与边坡相反且倾角较陡，岩柱或岩块绕某一固定基面转动而发生的破坏。如图 166所示。,二、影响边坡稳定性的主要因素,返回目录,影响边坡稳定因素较多而且是复杂的。在诸多因素中，组成边坡的岩石性质、岩体结构和地下水是最主要的因素。（1）岩石性质的影响（2）岩体结构面的影响（3）地下水的影响（4）爆炸对边坡稳定的影响,01,岩体变形监测裂隙人工监测专用设备及测量仪器监测,02,边坡加固措施,03,返回目录,CONTENTS,三、岩体监测与岩体加固,图167 86、锚杆加固边坡示意图1锚头；2张拉段；3锚固段；4滑动面；5墩台 1、应用锚杆（索）加固边坡,返回目录,图 168 抗滑桩布置示意图1钻孔桩；2滑动面 2、抗滑桩加固边坡,返回目录,图 169 普通挡土墙型式(a)重力式有趾仰斜墙；(b)重力式有趾直背墙；(c)重力式有趾俯斜墙；(d)重力式无趾仰斜墙；(e)重力垂直形墙；(f)俯斜式钢筋混凝土墙；(g)分次浇筑俯斜式混凝土墙；(h)悬斜式钢筋混凝土墙；(i)扶壁式钢筋混凝土墙,返回目录,2、抗滑桩加固边坡3、挡墙加固边坡（1）护坡墙。（2）普通挡墙。,图 170 常用的抗滑挡墙型式1滑动面；2下滑力方向；3被动土压力,返回目录,（3）抗滑挡墙。87、,第二章 矿山爆破安全技术,1、爆炸现象 爆炸是人们日常生活中不难见到的现象。例如车胎放炮、锅炉胀裂、燃放鞭炮等都是爆炸。可以认为，物质发生急剧变化并放出大量的能量对周围介质做机械功，同时可能伴随声、光、热效应的现象，称为爆炸。按照爆炸发生的原因，自然界各种爆炸现象可归纳为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸三大类。,返回目录,第一节 炸药爆炸基础一、炸药的爆炸,返回目录,2、炸药爆炸 炸药爆炸是一个化学反应过程，但炸药的化学反应并不都是爆炸，必须具备一定条件的化学反应才是爆炸。(1)放热反应(2)生成大量气体气体具有良好的压缩性，瞬间生成大量的气体容纳在原有体积内，必然产生很高的压力，高温高压气体为做88、功提供了必要条件，气体膨胀就是做功。产生气体多少和释放热量多少决定了炸药爆炸做功多少。(3)高速度反应,二、炸药的反应形式,返回目录,1、热分解2、燃烧3、爆炸,01,雷汞氮化铅二硝基重氮酚,02,返回目录,CONTENTS,第二节 常用炸药一、起爆药,1、梯恩梯简称TNT，三硝基甲苯C6H2(NO2)3CH32、黑索金环三次甲基三硝铵，C3H6N3(NO2)3和泰安季戊四醇四硝酸脂，C(CH2ONO2)43、硝化甘油丙三醇三硝酸脂，C3H5(ONO2)34、特屈儿三硝基苯甲硝胺，C6H2(NO2)4NCH3,返回目录,二、单质猛炸药,三、混合猛炸药,返回目录,炸药的性能对爆破效果和安全均有很89、大影响，所以工业炸药要符合下列要求：（1）爆炸性能良好，具有足够的威力和必要的敏感度；（2）制造、运输、贮存和使用安全可靠，爆炸后生成的有毒气体少；（3）理化性能稳定，在规定的贮存期内不变质失效；（4）原料来源广，加工容易，成本低。1、铵梯类炸药（1）铵梯炸药的组成和作用 铵梯炸药的主要成分是硝酸铵(80%以上)和TNT(10%左右)，还有少量的木粉、石腊、沥青等成分。(2)铵梯炸药的性能和应用,返回目录,2、铵油炸药(1)铵油炸药的组成和作用(2)铵油炸药的性能 3、铵松腊炸药(1)铵松腊炸药的组成和作用(2)铵松腊炸药的性能 4、浆状炸药(1)浆状炸药的组成(2)浆状炸药的性能5、水胶炸药90、(1)水胶炸药的组成(2)水胶炸药的性能6、乳化炸药(1)乳化炸药组成(2)乳化炸药的性能7、硝化甘油炸药,四、炸药威力的衡量,返回目录,1、炸药的猛度2、爆力测定,1、氧平衡的基本概念从元素组成来说，炸药通常是由碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)四种元素组成的。其中碳、氢是可燃元素，氧是助燃元素，炸药是一种载氧体。炸药的爆炸过程实质上是可燃元素与助燃元素发生极其迅速和猛烈的氧化还原反应的过程。反应结果是氧和碳化合生成二氧化碳(CO2)或一氧化碳(CO)，氢和氧化合生成水(H2O)，这两种反应都放出了大量的热。每种炸药里都含有一定数量的碳、氢原子，也含有一定数量的氧原子，发生反应时就会出现91、碳、氢、氧的数量不完全匹配的情况。氧平衡就是衡量炸药中所含的氧与将可燃元素完全氧化所需要氧两者是否平衡的问题。,返回目录,五、炸药的氧平衡设计,返回目录,所谓完全氧化，即碳原子完全氧化生成二氧化碳，氢原子完全氧化生成水。根据所含氧的多少，可以将炸药的氧平衡分为下列三种不同的情况：（1）零氧平衡：系指炸药中所含的氧刚够将可燃元素完全氧化；（2）正氧平衡：系指炸药中所含的氧将可燃元素完全氧化后还有剩余；（3）负氧平衡：系指炸药中所含的氧不足以将可燃元素完全氧化；2、爆炸生成物中的有毒气体,第三节 炸药的敏感度一、炸药的起爆能,返回目录,爆炸是炸药在特定条件下的化学反应过程，促使炸药进行爆炸反应的条92、件称为起爆条件。当炸药内部处于相对稳定状态时，必须获得必要的外能才会破坏这种稳定状态，使炸药的各元素重新组合，发生爆炸反应。引起炸药爆炸的外能称为起爆能，起爆能可以归纳为三类：热能：加热升温可以使炸药分子运动速度加快，加速炸药的化学分解和化合，达到一定的温度后，便可以由爆燃转化为爆炸。如用导火索喷出的火花起爆雷管中的起爆药，火花起爆黑火药，炸药受到烘烤、加热或火花作用时，开始热分解，然后燃烧，最后转变为爆炸的过程都是热能作用的结果。,返回目录,机械能：撞击、摩擦等机械能作用在炸药的局部，使炸药局部分子获得动能，加速运动，局部温度升高，形成“灼热核”。它的直径为103105cm，比炸药分子的直径93、108cm大得多，并且能存在 103105s的时间。由于灼热核的形成，首先局部发生爆炸，然后发展为炸药的全部爆炸。这种观点即解释炸药起爆机理的“灼热核理论”。爆炸冲能：炸药爆炸时形成的高温高压状态携带的巨大能量能够引发附近炸药爆炸，如炸药内部局部爆炸转变为全部爆炸，起爆药引爆主炸药爆炸，雷管引爆炸药都属于爆炸冲能起爆。,二、炸药的敏感度,返回目录,（一）炸药的热能感度1、爆发点2、火焰感度 3、电火花敏感度（二）炸药的机械能感度1、撞击感度2、摩擦感度（三）炸药的爆炸冲能感度 1、极限起爆药量2、殉爆距离,第四节 起爆方法 一、火雷管起爆,返回目录,1、火雷管2、导火索3、起爆安全4、优缺点火94、雷管起爆一般用在小规模爆破。它的优点是：（1）操作技术简单，工人容易掌握，与电起爆法比较，起爆的准备工作量少；（2）一般不受外来电的影响，除非雷电直接击中它；（3）成本低，便于推广。,返回目录,它的缺点是：（1）起爆前无法用仪表来检查起爆网路联接的质量；（2）不能用于有沼气和旷尘爆炸危险的地点；（3）必须人工在爆破点逐个点火，安全性差；（4）不能精确控制爆破顺序，不能用于要求较高的控制爆破，在大型工程爆破中，火雷管用量很少。,1、电雷管的基本原理和分类2、电雷管的特性参数和连接方法(1)电雷管的全电阻(2)最大安全电流(3)最小准爆电流(4)点燃时间tB和传导时间(5)点燃起始能(或称最小发火95、冲能)(6)电雷管起爆的连接方法,返回目录,二、电雷管起爆,图 2-16 串联电起爆网路(1)串联电起爆网路 串联电起爆网路如图2-16所示，将所有要起爆的电雷管连接成一串。此时，起 爆 网路的总电阻为：RR线n r（25）式中：R线导线电阻；r 单个雷管的全电阻；n 电雷管的数目。,返回目录,(7)串联成组电雷管的准爆条件3、电起爆网安全4、电起爆网路设计电起爆网路最基本的连接方式有：串联、并联和混合联等。,返回目录,电起爆网路的总电流为：（26）式中：U电源电压。通过每个雷管的电流i必须满足如下条件，（27）式中：i准串联电雷管的准爆电流。(2)并联电起爆网路 并联电起爆网路的连接方式如图96、2-17所示，它是将所 有要起爆的电雷管分别并联到两根主导线上，主导线与电源相连。此时，并联电起爆网路总电阻为：（28）,图2-17并联电起爆网路 电起爆网路的总电流为：（29）式中：U电源电压。通过每个雷管的电流i必须满足如下条件：式中：i准并联电雷管的准爆电流。,返回目录,式中：并联电雷管数；其他与前面相同。,返回目录,(3)混合联电起爆网路混合联电起爆网路主要有并串联电起爆网路和串并联电起爆网路两种基本方式。下面给出混合联电起爆网路的基本计算公式。网路总电阻为：（210）网路总电流为：（211）通过每个雷管的电流i必须满足如下条件：（212）式中 n 组内串联的雷管数或串联组数：m 组内97、并联的雷管数或并联组数；i准 单发电雷管的准爆电流。,返回目录,5、优缺点 电雷管曾经是应用最广的起爆方法，可广泛应用于浅孔、深孔和药室爆破中。它的优点是：(1)可以实现远距离操作，大大提高了起爆的安全感；(2)可以同时起爆大量药包，有利于增大爆破量；(3)可以准确控制起爆时间和延期时间，有利于改善爆破效果；(4)起爆前可以用仪表检查电雷管的质量和起爆网路的施工质量，从而保证了起爆网路的正确性和起爆的可靠性。它的缺点是：(1)准备工作复杂，作业时间长；(2)电爆网路设计和计算繁琐，要求操作者具有一定的电工知识；(3)必需具备起爆的电源；(4)易受静电和杂散电流的影响而发生早爆事故。,三、导爆管98、雷管起爆,返回目录,1、导爆管 2、导爆管雷管3、导爆管的连接(1)连通管连通管用高压聚乙烯压铸而成，有分岔式和集束式两类，如图2-19，2-20所示。将冲击波源管插入正向，接受冲击波的导爆管插在另一侧，通过连通管可将冲击波从正向传递到另一侧的一根或多根导爆管。在使用连通管时，不要留空孔，不用的孔要堵上，以减少能量损失，还可以提高传爆的可靠性。,图 2-19 分岔式连通管 图 2-20 集束式连通管,返回目录,图 2-21 非电导爆四通结构1主爆导爆管；2外壳；3大内管；4延期药；5导爆药；6被爆导爆管,返回目录,(2)非电导爆四通非电导爆四通相当于一个延期导爆管雷管后面加上三个能插入导爆管的99、孔，如图2-21所示。冲击波从L一侧传给延期雷管，经过一定的延时引发雷管爆炸，雷管爆炸引爆R侧导爆管，从而将爆炸冲击波从L侧传到R侧。可见非电导爆四通起到传递和延时爆炸的作用。,图 2-22 连接块与导爆管连通图1连接块主体；2传爆雷管；3主爆导爆管；4被爆导爆管,返回目录,(3)连接块 连接块用普通塑料制成，中间大孔用来插雷管，周围小孔用于插导爆管，如图2-22所示。从主爆导爆管传来的爆炸冲击波激发雷管爆炸，雷管爆炸引爆周围的被爆导爆管，起到从主爆导爆管向从爆导爆管传递爆炸冲击波的作用。其中导爆管雷管可以采用延期雷管，同时起传爆和延期作用。,图 2-23 爆破点延期起爆网1总起爆雷管；2导爆100、管；3连接块或瞬发雷管；4爆破点延期雷管,返回目录,4、起爆方法导爆管可以用激发枪、激发笔、雷管、导爆索或炸药来激发。导爆管雷管在出厂时已经带有预定长度的导爆管，如图2-23所示。如果只用一发雷管起爆，而且雷管所带导爆管长度满足安全要求，那么只要将雷管插入药包就已经构成最简单的完整起爆系统，用激发枪激发导爆管就可以起爆。,返回目录,5、优缺点导爆管雷管起爆方法属于非电起爆，不受静电、杂散电流影响，在有雷电、工业电网区、机电设备较多的环境使用安全。操作简单，使用方便。延期系列全，可以满足各类工程爆破的控制要求。和电雷管相比，导爆管一雷管起爆网路不能用仪表检查联接质量，不能用于有瓦斯、煤尘爆炸危险101、的环境。,1、导爆索2、继爆管4、优缺点3、导爆索安全起爆 导爆索起爆可以实现各种控制爆破，而且比导爆管、电雷管起爆简单、可靠、起爆能力大，不受静杂电的影响，有一定的耐水能力。缺点是成本较高，不能用仪表检测网络的连接质量,返回目录,四、导爆索起爆,返回目录,五、混合起爆,第五节 爆破器材的安全检验和销毁一、工业炸药的质量检验,返回目录,1、不含水硝按类炸药的含水量检验2、硝化甘油类炸药的检验,01,炸毁法焚烧销毁法溶解法化学分解法,02,返回目录,CONTENTS,二、报废炸药的销毁,01,雷管检验外观检验铅板穿孔试验电雷管电阻检验电雷管延期时间检验雷管起爆炸药试验,02,返回目录,CONTE102、NTS,三、起爆器材的安全检验,返回目录,2、导爆索检验(1)外观检验(2)传爆试验(3)导爆索爆速测定 电测法测定导爆索爆速 对比法(铅板法)测定导爆索爆速(4)耐水性能检验(5)耐冻、耐热检验3、导报管检验(1)导爆管传火检验(2)导爆管爆速测定(3)其它性能检验,返回目录,4、导火索检验(1)燃烧性能检验(2)喷火强度检验(3)浸水检验5、起爆器材销毁变质失效的起爆器材不能使用，应及时报废并销毁。销毁方法和销毁炸药的方法基本相同。导火索用燃烧法，雷管、导爆索用炸毁法。,01,爆破器材库爆破器材库的容量爆破器材库的位置、结构和设施爆破器材的安全保管,02,返回目录,CONTENTS,第六节103、 爆破器材安全管理一、爆破器材的贮存,爆破器材运输必须遵守中华人民共和国民用爆炸物品管理条例中的有关规定，并符合爆破安全规程和有关行业的规程要求。,返回目录,二、爆破的器材运输,返回目录,1、地震效应（1）振动强度在介质和爆源条件相同的情况下，忽略重力的影响，爆破强度参数取抉于齐发爆破的药量Q和离爆源的距离R。用下面通式表示：（217）式中 振动强度参数（位移、速度或加速度）；Q 同时起爆的炸药量；R 测点至爆源中心距离；K、a 与介质、工地条件等有关的待定常数，由试验确定，一般有时查有关资料，选取类似条件下的参数即可。求爆破振速的经验公式为：（218）,第七节 爆破公害及安全措施一、爆破地震104、,返回目录,3、爆破地震的测试（1）测试方法（2）测试仪器4、爆破地震效应的破坏判据5、爆破地震安全距离 6、减震措施 微差爆破 预裂爆破和掘防震沟 合理选取爆破参数和炸药单耗,在爆破设计和施工时，为了防止爆炸空气冲击波对在掩体内避炮的作业人员的伤害，对露天裸露爆破时，其安全距离可按下式来确定：（219）式中 Rk空气冲击波对掩体内人员的最小安全距 离，m；Q 一次爆破的炸药量(不得超过20kg，秒延期起爆时按最大一段 药量计，齐发起爆时按总药量计)kg。,返回目录,二、空气冲击波,三、飞石,返回目录,1、飞石的危害及产生原因A、岩石特性的影响。由于岩体的不均质性，爆破时较弱岩石处的阻力最小，105、易冲出形成飞石；B、地质因素及地形因素的影响。如受断层，软弱夹层和溶洞等地质因素影响而造成爆破能分布不均，局部装药量过大。另外，冲沟，凹面及多面临空地形会造成前排孔抵抗线变小而形成飞石；C、其它因素 a、药量过大；b、填塞长度不够或填塞质量不佳；c、最小抵抗线过小；d、多段微差爆破中，起爆顺序不当或延迟时间太短；e、二次爆破易产生飞石。2、飞石的观测,返回目录,3、安全距离设计中，个别飞石对人员的安全距离也可以参照（2-20）式估算：RF20Kn2W（2-20）其中 RF 安全距离 m；n 药包的爆破作用指数，nr/w；其中：r 爆破漏斗底圆半径；w 药包的最小抵抗线；W 药包的最小抵抗线 m106、；K 与地形、风向、岩石特性及地质条件有关的系数，一般取11.5。沿抵抗线方向、顺风、下坡方向，硬脆岩石取较大值，反之取较小值。,返回目录,4、飞石防护措施爆破作业人员应具体分析飞石与飞石事故发生的原因，根据实际情况采取各种防护措施：A、严格执行爆破安全规程，爆破前应将人员及可动设备撤离到相应的飞石安全距离之外，对不可移动的建筑物及设施应加防护器具。在安全距离以外设置封锁线及标志，防止人员及运输设备进入危险区。B、避免过量装药，如炮孔穿过岩硐，应采取回填措施严格控制过量装药。C、选择合理的孔网参数，按设计要求保证穿孔质量。D、对于抵抗线不均、特别是具有凹面及软岩夹层的前排孔台阶面，要选择合适的107、装药量及装药结构。E、保证填塞长度及填塞质量，露天深孔爆破填塞长度应大于最小抵抗线的70%，过短的填塞长度，使爆炸气体易于先从孔内冲出引起表面飞石、同时充填料要选用粗粒、有棱角、具有一定强度的岩料。,返回目录,F、采用合理的起爆顺序和延迟时间，延迟时间的选择应保证前段起爆后己开始岩石移动，形成新的自由面后再起爆后段炮孔。延迟时间过短甚至跳段都会造成后段炮孔抵抗线过大，形成向上的漏斗爆破而产生飞石。G、二次爆破中尽量少用裸露爆破法，采用浅孔爆破法进行二次爆破时应保证，孔深不能超过大块厚度的2/3，以免装药过于接近大块表面而产生飞石。H、采用防护器材控制和减少飞石，防护器材可用钢丝绳，纤维带与废轮108、胎编结成网，再加尼龙，帆布垫构成，可以有效地控制飞石。I、设置避爆棚。,四、爆破噪声,返回目录,1、爆破噪声的产生与危害 爆炸噪声的一个显著特点是持续时间短，属于脉冲型的高噪声，它造成的危害是：A、损害听力；B、影响睡眠与休息，危害人体健康；C、伴有冲击波，形成爆风，对建筑物有一定的危害；D、噪音消耗了部分爆炸能成 减少了用于破碎岩石约有用功。2、噪声允许标准3、爆破噪声的防护措施A、保证炮孔填塞长度及填塞质量，可以大大减小空气冲击波，进而降低爆破噪声。B、采用多排微差爆破，减少最大一段装药量，可以减低爆破噪声。,返回目录,C、采用导爆索起爆系统时，应对地面导爆索网络用细砂土加以覆盖，以减弱爆109、破噪声。D、在二次爆破中，用钻孔水封爆破法代替裸露爆破，可降低爆破噪声。E、设置障碍及遮蔽物是降低爆破噪声的有效措施。,1、爆炸产生有毒气体的种类2、有毒气体的允许含量3、影响有毒气体生成量的因素及保护措施,返回目录,五、有毒气体,六、早爆,返回目录,1、外来电引起早爆（1）电暴（2）杂散电流（3）感应电流（4）静电（5）射频电 2、其它早爆 A、导火索速燃引起早爆 B、边点边割 C、看回头炮 D、炸药由于受热分解，转化为燃烧甚至爆炸，发生早爆事故；E、雷管受到机械作用或受热而早爆。,七、拒爆,返回目录,1、拒爆产生的原因 产生拒爆的原因很多，主要是人的行为因素和物质条件两方面。（1）人为因素110、引起拒爆的原因A、装药、堵塞不慎引起的断路、短路或药管分离；B、爆破网路联接错误或节点不牢、电阻误差大大；C、爆破设计不当，造成带炮、”压死”或爆破冲坏网路；D、防潮抗水措施不严或起爆能不足；E、碰坏、拉断网路等；F、漏接、漏点炮或违章作业产生拒爆。（2）物质条件引起拒爆的原因A、爆破器材质量不合格，如导火索断火、透火、喷火强度不够、电雷管短路、断路、电阻差太大等；B、爆破器材变质或过期；C、爆破工作面有水、油污染浸渍爆破器材，使其变质瞎火,返回目录,2、拒爆的预防及处理（1）防止产生拒爆的措施 A、精心设计、精心施工，严防带炮和冲击爆破网路；B、改善操作技术，注意装药、连线和掩护时不要损坏爆111、破网路，避免漏接，保证爆破网路质量；C、加强爆破器材质量检测，改善爆破器材保管条件，防止爆破器材变质。（2）处理拒爆的方法 发现拒爆或怀疑有拒爆，应立即报告并及时处理，若不能及时处理，应在附近设明显标志，并采取相应的安全措施。电力起爆发生盲炮时，须立即切断电源，及时将爆破网路短路。难处理的盲炮，应请示爆破工作领导人，派有经验的爆破员处理，大爆破的盲炮处理方法和工作组织，应由单位总工程师批准。每次处理盲炮必须由处理者填写登记卡片。处理盲炮时，无关人员不准在场，应在危险区边界设警戒，危险区内禁止进行其他作业。禁止拉出或掏出起爆药包。A、处理裸露爆破的盲炮，允许用手小心地去掉部分封泥，在原有的起爆药112、包上重新安置新的起爆药包，加上封泥起爆。,返回目录,B、处理浅眼爆破的盲炮可采用下列方法 a、经检查确认炮孔的起爆线路完好时，可重新起爆；b、打平行眼装药爆破。平行眼距盲炮孔口不得小于0.3m，对于浅眼药壶法，平行眼距盲炮药壶边缘不得小于0.5m。为确定平行炮眼的方向，允许从盲炮孔口起取出长度不超过20cm的填塞物。c、用木制、竹制或其他不发生火星的材料制成的工具，轻轻地将炮眼内大部分填塞物掏出，用聚能药包诱爆；d、在安全距离外用远距离操纵的风水喷管吹出盲炮填塞物及炸药，但必须采取措施，回收雷管；e、盲炮应在当班处理，当班不能处理或未处理完毕，应将盲炮情况（盲炮数目、炮眼方向、装药数量和起爆药113、包位置，处理方法和处理意见）在现场交接清楚，由下一班继续处理。,返回目录,C、处理深孔盲炮可采用下列方法：a、爆破网路未受破坏，且最小抵抗线无变化者，可重新联线起爆；最小抵抗线有变化者，应验算安全距离，并加大警戒范围后，再联线起爆；b、在距盲炮孔口不小于 10倍炮孔直径处另打平行孔装药起爆。爆破参数由爆破工作领导人确定；c、所用炸药为非抗水硝铵类炸药，且孔壁完好者，可取出部分填塞物，向孔内灌水，使之失效，然后作进一步处理。D、处理峒室爆破的盲炮可采用下列方法 a、如能找出起爆网路的电线、导爆索或导爆管，经检查正常，仍能起爆者，可重新测量最小抵抗线，重划警戒范围，联线起爆；b、沿竖井或平幅清除填114、塞物，重新敷设网路，联线起爆或取出炸药和起爆体。,返回目录,E、处理水下裸露爆破的盲炮可采用下列方法：a、在盲炮附近另行投放裸露药包，使之殉爆；b、小心地将药包提出水面，用爆炸法销毁。F、处理水下炮孔盲炮可采用下列方法：a、造成盲炮的因素消除后，可重新起爆；b、填塞长度小于炸药的殉爆距离或全部用水填塞者，可另装入起爆药包起爆；c、在盲炮附近投放裸露药包爆破。G、破冰爆破发生盲炮，可在盲炮药包处投放新起爆药包诱爆。H、处理地震勘探爆破的盲炮可采用下列方法：a、从炮孔中小心地取出药包，用爆炸法销毁；b、不可能从炮孔或探井中取出药包者，可装填新起爆药包进行诱爆。,第八节 爆破事故与预防,返回目录,一115、炸药库爆炸二、炸药燃烧和炮烟中毒三、爆炸材料过期造成迟爆,第九节 爆破安全基本规定一、爆破工作的基本规定,返回目录,爆破作业点有下列情形之一时，禁止进行爆破工作：A、有冒顶或边坡滑落危险；B、支护规格与支护说明书的规定有较大出入或工作面支护损坏；C、通道不安全或通道阻塞；D、爆破参数或施工质量不符合设计要求；E、距工作面20m内风流中沼气含量达到或超过1%，或有沼气突出征兆；F、工作面有涌水危险或炮眼温度异常；G、危及设备或建筑物安全，无有效防护措施；H、危险区边界上未设警戒；I、光线不足或无照明；J、未严格按技术规程要求做好准备工作。,二、安全评估,返回目录,大爆破工程，必须进行安全评估，116、安全评估应包括下列内容：A、地形地质勘测资料的完整性和可靠性；B、设计方法和设计参数选择的合理性；C、工程环境安全性评估；D、起爆网路的准爆性评估；E、可能发生的事故及其预防对策和抢救措施。,三、装药工作规定,返回目录,A、对炮孔进行清理和验收；B、大爆破装药量应根据实测资料校核修正；C、使用木质炮棍装药；D、装起爆药包、起爆药柱和硝化甘油炸药时，严禁投掷或冲击；E、深孔装药出现堵塞时，在未装入雷管起爆药柱等敏感爆破器材时，应采用铜或木制长杆处理；F、禁止烟火；G、禁止用明火照明；H、禁止使用冻结的或解冻不完全的硝化甘油炸药。,四、填塞规定,返回目录,A、禁止使用无填塞爆破；B、禁止使用石块和117、易燃材料填塞炮孔；C、填塞要十分小心，不得破坏起爆线路；D、禁止捣固直接接触药包的填塞材料或用填塞材料冲击起爆药包；E、禁止在深孔装入起爆药包后直接用木楔填塞。,五、爆破警戒与信号,返回目录,A、爆破工作开始前，必须确定危险区的边界，并设置明显的标志；处于相邻岗哨视线之内；B、地面爆破应在危险区的边界设置岗哨，使所有通路经常处于监视之下。每个岗哨应处于相邻岗哨视线之内；C、爆破前必须同时发出音响和视觉信号，使危险区内的人员都能清楚地听到和看到。第一次信号：预告信号；第二次信号：起爆信号；第三次信号：解除警戒信号。D、安全告示。,六、爆破后的安全检查和处理,返回目录,炮响完后，露天爆破不少于5min（不包括硐室爆破）、地下爆破不少于 15min（经过通风吹散炮烟后），才准爆破工作人员进入爆破作业地点。A、爆破后，爆破员必须按规定的等待时间进入爆破地点，检查有无冒顶、危石、支护破坏和盲炮现象；B、如发现上述现象，应及时处理，未处理前应在现场设立危险警戒标志；C、只有确认爆破地点安全后，经当班爆破班长同意，方准人员进入爆破地点；D、每次爆破后，爆破员应认真填写爆破记录。,