第0203讲矿岩松碎工作分析.docx
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第0203讲矿岩松碎工作分析
1.开场白
我们知道,露天矿包括矿岩松碎、采装、运输和排卸四大主要生产工艺环节。
这节课我们来介绍矿床露天开采的第一个主要生产工艺环节,也就是我们教材第二章的内容,——矿岩松碎工作。
2.本章提要
矿岩松碎工作,又称为穿爆工作,顾名思义,包括穿孔与爆破两项工作。
在穿孔工作部分,我们将了解一下常用的穿孔方法和穿孔设备。
在爆破工作部分,我们首先补充一下爆破的预备知识,这包括炸药分类与起爆方法,岩石爆破作用机理等内容。
由于是补充内容,希望大家作好笔记。
然后,我们将介绍一下露天爆破的分类,重点讲授露天深孔爆破方式及其参数计算方法,以及采矿对爆破工作质量的基本要求。
3.矿岩松碎工作
矿岩松碎工作是矿床露天开采的第一个主要生产工艺环节,其目的是为随后的采装工作提供适宜块度的矿岩量,简单地说,就是为采装工作准备矿岩量。
目前露天矿常用的矿岩松碎的方法主要有机械松碎法、水力松碎法和爆破松碎法。
1机械松碎法
机械松碎法就是用一定的机械设备,直接松碎矿岩。
特点是设备与工艺过程简单,易于管理,但一次松碎的矿岩量少,不适合中硬以上矿岩。
常用的机械设备是松土犁。
2水力松碎法
水力松碎法是靠注入钻孔中的高压水使土岩胀裂而降低坚固性,以利于冲采。
3爆破松碎法
本章我们只介绍爆破松碎法,它主要包括穿孔、爆破两项工作。
爆破松碎法是应用最为广泛的方法。
这种松碎方法,一次爆破量大,能破碎十分坚硬的矿岩,但需要穿凿大量炮孔和消耗大量爆破器材,工艺复杂,技术和管理组织要求较高。
4.穿孔工作
露天矿岩松碎工作,又称穿爆工作,包括穿孔和爆破两项工作,而穿孔工作是爆破工作的准备。
什么是穿孔工作呢?
穿孔工作就是在开采和剥离台阶上,按一定的设计参数,采用穿孔设备钻凿一些垂直或倾斜的炮孔,以便装入炸药进行爆破。
露天矿山穿孔方法可分为机械穿孔、热力穿孔、化学穿孔和声波穿孔,其中机械穿孔是最常用的方法。
机械穿孔方法又可分为滚压破碎方法,常用设备有牙轮钻机;冲击破碎方法,常用设备有手持凿岩机、凿岩台车、吊绳冲击式钻机、潜孔钻机等;以及切削破碎方法,常用的设备是旋转式钻机。
本节我们将重点讲授露天矿山常用的穿孔设备:
牙轮钻机和潜孔钻机。
5.
牙轮钻机
牙轮钻机于20世纪50年代开始在美国露天矿山使用,自20世纪70年代起,我国开始引进和研制。
牙轮钻机具有穿孔作业率高、作业成本低,机械化程度高、适用于在各种硬度的矿岩中穿孔的优点,已成为当今世界各国露天矿最先进的穿孔设备。
目前,美国、加拿大和俄罗斯等国的金属露天矿山中牙轮钻机的比重已占80%以上,我国大型露天矿山都已大量使用牙轮钻机。
牙轮钻机的钻孔直径一般为250~510mm,孔深可达50m,常用的是14~22m,倾角60°~90°,以90°为主。
美国是生产牙轮钻机最多的国家,主要型号45-R、47-R、60-R以及CD-130和M-4型等。
国内生产的牙轮钻机主要有HYZ-250、KY-250、KY-310、YZ-55和YZ-35等型号。
⑴牙轮钻机的工作原理
牙轮钻机穿孔原理主要是通过钻机的回转和推压机构使钻杆带动钻头连续转动,同时对钻头施加轴向压力,以回转动压和强大的静压形式使与钻头接触的岩石粉碎破坏。
在钻进的同时,通过钻杆与钻头中的风孔向孔底注入压缩空气,利用压缩空气将孔底的粉碎岩渣吹出孔外,从而形成炮孔。
⑵牙轮钻机的钻具
牙轮钻机的钻具包括钻杆、稳杆器、减震器和牙轮钻头四部分,如图所示。
这是典型的牙轮钻头的外形及其结构。
钻杆的作用是把钻压和扭矩传递给钻头。
钻杆的长度有不同的规格。
采用普通钻架时,每根钻杆的长度为9.2、9.9m。
采用高顶钻架时,考虑到底部磨损较快,仍用短钻杆,钻孔过程中上下两钻杆交替与钻头连接,以达到两根钻杆均匀磨损。
稳杆器的作用是减轻钻杆和钻头在钻进时的摆动,防止炮孔偏斜,延长钻头的使用寿命。
钻头是破碎岩石的主要工作部件,其作用:
在推进和回转机构的作用下,以压碎及部分削剪方式破碎岩石。
牙轮钻头由牙爪、牙轮、轴承等部件组成。
⑶发展趋势
近十年来,牙轮钻机得到迅速发展,它不仅在各国矿山逐步推广使用,而且技术水平也显著提高。
当前,国内、外牙轮钻机的发展趋势是:
1加大钻孔直径,孔径由目前常用的250~310mm发展到380mm、450mm、510mm
2加大轴压力、回转功率和钻机重量,实行强化钻进
3采用高钻架长钻杆,减少钻机的辅助作业时间
4采取措施,提高牙轮钻头的使用寿命
6.
潜孔钻机
潜孔钻机是我国目前中小型露天矿山广泛使用的穿孔设备。
钻孔直径一般为100~250mm,孔深30m以内,有特殊要求时,最小孔径可达70mm。
与牙轮钻机相比,潜孔钻机具有以下特点:
1价格便宜,工作噪音小,钻孔速度较快;
2由于钻进时轴压小,钻杆不易弯曲,穿孔方位的精度较高。
3当孔径大于200mm时,与牙轮钻机相比,穿孔速度慢,动力消耗多30~40%,作业成本高。
潜孔钻机的工作方式属于风动冲击-回旋式凿岩。
在穿孔过程中,风动冲击器跟随钻头一起潜入孔内,由活塞运动所产生的冲击功直接传至钻头破碎岩石,并借助钻杆上部的回转机构,风动冲击-回旋式凿岩。
由于冲击器和钻头随钻孔延深而潜入孔底,故能充分利用冲击功,提高穿孔效率。
7.穿孔设备的选择
国内外矿山穿孔的主体设备是牙轮钻机,钻孔直径向着大孔径方向发展(250~310mm→380mm、450mm、510mm)。
通常按露天矿的规模大小选择适宜的穿孔设备。
一般认为,
特大型、大型露天矿,宜采用钻孔直径≥310mm的牙轮钻机;
中型露天矿,可采用钻机直径150~250mm的牙轮钻机或潜孔钻机;
小型露天矿,则应采用钻孔直径≤150mm的潜孔钻机或牙轮钻机。
8.爆破工作
我们知道,目前岩石爆破技术在土木工程(如,道路路堑和边坡的修筑,建构筑物的拆除,等等)、采矿工程(如,井巷掘进,矿岩的松碎,等等)、水利水电(如,水下炸礁,疏通河道,等等)、国防军事等众多领域中广泛应用。
我国每年大约有9亿吨以上的矿石产量、平均13亿吨的煤炭产量都是采用爆破作为岩石开挖的手段而获得的。
因此,有专家预计,在未来一定时期内,爆破技术仍将是岩石开挖的主要手段。
由于我们没有系统学习有关爆破工程的知识,因此,在讲授露天矿山爆破工作之前,我们需要补充一下相关的内容。
这部分内容包括:
1炸药及其爆炸的基本知识
2炸药分类与起爆方法
3岩石爆破作用原理
9.炸药及其爆炸的基本知识
首先来介绍一下“炸药及其爆炸的基本知识”。
爆炸是人们日常生活中经常见到的现象。
例如自行车爆胎、锅炉胀裂、燃放鞭炮、矿井瓦斯爆炸、原子弹爆炸等都属于爆炸现象。
那么,什么是爆炸呢?
一般认为,物质发生急剧的物理或化学变化,放出大量的能量,并对周围介质做机械功(亦即,炸药的内能转化为机械压缩能,使原来的物质或其变化产物以及周围介质产生运动),同时可能伴随有声、光、热效应的现象,称为爆炸。
爆炸现象具有以下三个特征:
1能量转化高速进行——炸药的内能转化为机械压缩能的时间不足1ms
2爆炸物周围的介质受到瞬间形成的强大压力的作用
3周围介质产生强烈压缩、变形以至破坏。
10.爆破现象
按照爆炸发生的原因不同,自然界各种爆炸现象可归纳以下三大类。
⑴物理爆炸
简单地说,物理爆炸是由物理原因造成的,即爆炸前后物质的化学成份没有发生改变,只是物态发生了变化。
例如,当蒸汽锅炉内压力过大,超过了锅炉所能承受的抗压强度,使锅炉突然破裂,并发出巨大的声响,就是典型的物理爆炸。
⑵核爆炸
是由于某些物质的原子发生核裂变(U235的裂变)或核聚变(氘、氚、锂的聚变)而引起的爆炸。
核爆炸所释放的能量,可以达到普通炸药爆炸能量的几百万倍,具有强烈的爆破作用。
目前,在岩土工程中,核爆炸的应用范围和条件仍十分有限,基本未得到有效的应用。
⑶化学爆炸
化学爆炸是由于化学变化造成的爆炸。
炸药爆炸、井下瓦斯或煤尘与空气混合物的爆炸,等等,都属于化学爆炸。
与物理爆炸不同,化学爆炸后有新的物质生成。
例如,硝酸铵炸药爆炸后生成水蒸汽、氧气和氮气,并放出大量的热量。
11.炸药爆炸应具备的条件
炸药主要是由碳(C)、氢(H)、氮(N)、氧(O)四种元素组成的化合物或混合物。
在平常条件下,炸药是一种比较安定的物质,并不像有些人认为的那么可怕,除起爆药外,炸药的活化能值是相当大的,也就是说,要想让炸药发生爆炸,需要施加较大的外部能量。
但是,当局部炸药分子被活化达到足够数目时,就化失去稳定性,引起炸药爆炸。
也就是说,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。
炸药爆炸必须具备三个条件:
放热反应、生成大量气体和高速反应。
这三者缺一不可,反过来,也只有具有这三个反应条件的物质才能称为炸药。
12.炸药爆炸应具备的条件——放热反应
首先了解一下炸药爆炸应具备的第一个条件:
炸药的化学反应必须是放热反应。
炸药爆炸的实质,就是炸药中的化学能在瞬间转化为对外界做功的过程。
放热是炸药爆炸的能源,爆炸反应只有在炸药自身提供能量的条件下才能自动进行。
也就是说,化学反应释放出的热既是对外做功的能源,又是化学反应进一步加速进行的必要条件。
没有这个条件,爆炸过程就根本不能发生;没有这个条件,反应也就不能自行延续,因而也不可能出现爆炸过程的反应传播。
所以说,化学反应过程是否释放能量,决定了炸药能否产生爆炸;而释放热量的多少又是爆炸作用大小的决定因素之一。
例如,硝酸铵在不同条件下发生如下的反应
①在较低温度时(低于150℃),产生分解反应,吸热,不爆炸
(硝酸和铵气)
②在加热到200℃左右时,发生热分解反应,放出热量
(氮气、水蒸汽和一氧化氮)
③在强烈冲能(如炸药爆炸产生的冲能)作用时,放热反应,可以形成爆炸
13.炸药爆炸应具备的条件——生成大量气体
反应过程中有大量气体产物生成,是炸药爆炸反应应具备的另一个条件。
炸药在爆炸瞬间(十至几十微秒时间内)就生成大量的气体,这些气体体积约为原炸药所占体积的几百倍到几千倍,而气体又具有良好的压缩性和很大的膨胀系数。
在正常情况下,如此大体积的气体被强烈压缩在炸药爆炸前所占据的体积内,从而造成109~1010Pa以上的高压。
同时,由于反应的放热性,这样处于高温、高压下的气体产物必然急剧膨胀,将炸药的位能转化为气体运动的动能,对周围介质做功。
因此,可以这样理解,产生气体的多少和释放的热量多少决定了炸药爆炸对外做功大小。
通常采用比容来衡量炸药爆炸时产生气体量的多少。
比容是指单位质量炸药爆炸后生成的气体在标准状态下所占的容积。
表×列出了某些炸药的比容。
通过这个表,我们可以看出,炸药爆炸前后体积发生了相当大的变化。
比容越大,表明炸药爆炸时对外做功的能力越大。
表×炸药的比容
炸药名称
比容(L/Kg)
炸药名称
比容(L/Kg)
黑火药
280
泰安
780
梯恩梯
695
硝化甘油
715
特屈儿
710
雷汞
300
黑索金
890
硝酸铵
980
14.炸药爆炸应具备的条件——高速度反应
炸药爆炸应具备的第三个条件是化学反应的高速度。
反应过程的高速度是爆炸反应与一般化学反应的重要区别。
只有迅速的化学反应,才能使炸药在瞬间释放出大量能量,达到很高的能量密度。
石油、煤和几种炸药的放热量和能量密度
物质名称
单位质量物质的放热量
/(103kJ/kg)
单位体积炸药或燃料空气混合物的能量密度
/(kJ/L)
煤
32.66
3.60
石油
41.87
3.68
黑火药
2.93
2805
梯思梯
4.19
6700
黑索金
5.86
10467
由表可以看出,虽然炸药的能量储藏量(单位质量物质的放热量)并不比一般燃料大,但由于反应的高速度(炸药爆炸反应时间大约是10-6或10-7量级),使炸药爆炸时能够达到一般化学反应所无法比拟的高能量密度。
例如,1kg煤块燃烧可以放出32.66×103kJ的热量,这个热量比1kgTNT炸药爆炸所放出的热量要多几倍,可是煤块的燃烧时间大约需要几分钟到几十分钟才能完成,在这段时间内放出的热量不断以热传导和辐射的形式传送出去,因而,虽然煤的放热量很多,但是单位时间的放热量并不多。
同时,还要注意到煤的燃烧是与空气中的氧进行化学反应而完成的,1kg煤的完全反应需要2.67kg的氧,这样多的氧必须由9m3的空气才能提供,因而作为燃料的煤与空气的混合物,单位体积所放出的热量也只有3.60kJ/L,能量密度很低。
炸药的爆炸反应则完全相反。
炸药的爆炸反应一般都是以(5~8)×103m/s的速度进行(说明,爆炸反应的速度通常用爆速来衡量,爆速是指爆炸过程在炸药中传播的最大的稳定的速度。
可以认为在同等条件下,爆速高的炸药,爆炸反应速度高,爆炸的威力也高)。
一块10cm见方的炸药爆炸反应完毕也仅需要10μs的时间。
由于反应速度极快,虽然总放热量不是太大,但在单位时间的放热量却比一般燃料燃烧时的放热量高出上千万倍。
此此同时,由于爆炸反应无需空气中的氧参与,在反应所进行的短暂时间内放出的热量来不及散放出,以致可以认为全部热量都聚集在炸药爆炸前所占据的体积内,这样,单位体积所具有的热量就达到103kJ/L以上,比一般燃料燃烧要高出数千倍。
由于化学反应过程的高速度,使炸药内所具有的能量在极短时间内放出,达到极高能量密度,所以炸药爆炸具有巨大的做功功率和强烈的破坏作用。
15.炸药化学反应的基本形式
爆炸并不是炸药唯一的化学反应形式。
在特定的反应条件下,同种炸药可能有三种不同形式的化学反应:
热分解、燃烧、爆炸。
这三种反应形式进行的速度不同,产物和热效应不同。
⑴热分解
热分解是炸药化学反应的最低形式,表现为炸药在常温下缓慢的化学变化,使原物质发生本质的变化。
炸药的热分解过程没有明显的声、光效应,通常不易觉察。
热分解反应,既可以吸收热量,亦可以放出热量,这取决于炸药的类型和环境温度。
通常,炸药热分解一般会带来不良后果。
但是,当温度较高时,所有炸药的分解反应都伴随有热量放出。
分解反应为放热反应时,如果放出热量不能及时散失,炸药温度就会不断升高,促使反应速度不断加快和放出更多的热量,最终导致炸药的燃烧和爆炸。
因此,在炸药的制造、贮存、运输和使用过程中应采取通风等措施,防止由于炸药分解产生的热量积累而导致意外爆炸事故的发生。
⑵燃烧
燃烧是比热分解更高一级的化学反应形式,往往是由于炸药在热源(例如,受热或火焰)作用下引起的。
与一般物质的燃烧不同(一般物质燃烧需要外界提供氧),由于炸药本身含有丰富的氧和燃料,其不需要外界的氧供给就可以燃烧,而且一旦炸药燃烧,靠隔绝空气的灭火方法不起作用,往往还会加速炸药的燃烧。
炸药燃烧时对压力比较敏感,压力越大,燃速越高,甚至由燃烧转变为爆炸,所以在密闭条件下燃烧是很危险的。
在炸药贮存时,要注意创造不利于燃烧的条件,如,改善通风条件。
⑶爆炸
爆炸是炸药的最高化学反应形式。
与燃烧的区别在于:
燃烧靠热传导来传递能量和激发化学反应,爆炸则是靠冲击波传递能量和激发反应区;
燃烧受环境影响较大,爆炸则基本上不受环境影响,即炸药一旦爆炸,将自发进行而不受环境影响;
爆炸的反应速度、温度和压力都比燃烧高得多。
所以,爆炸表现出强烈的破坏作用。
但是,爆炸过程中遇到不利因素也可能导致爆炸中断,使爆炸过程转变为燃烧或热分解。
炸药化学反应的上述三种基本形式与各自的必要条件相对应,条件发生改变,反应形式也相应地改变,亦即三者之间可以相互转化。
例如,在某些条件下,爆炸可以衰减为燃烧,某些工业炸药常常出现这样的转化;反之,缓慢分解也可能转化为燃烧,燃烧也可以转化为爆炸。
这些转化的条件与环境、炸药的物理化学性质有关。
三种化学反应变化形式之间的转化关系可表示如下:
从安全和爆破工程方面考虑,都希望炸药按照预定的反应形式进行化学反应,即使反应形式发生转变,也应在可以控制的范围内,否则会引起预想不到的事故。
16.炸药的起爆与感度
炸药是具一定稳定性的物质,要使其发生爆炸,必须施以某种外界作用,供给足够能量。
激发炸药爆炸的过程称为起爆,使炸药发生爆炸反应所需的活化能称为起爆能或初始冲能。
炸药一旦爆炸,反应将自动高速进行,而且释放出的能量远超过起爆能。
常见的起爆能形式有三类:
1机械能:
如,冲击起爆、摩擦起爆,等;
2热能:
例如,用导火索喷出的火花起爆雷管中的起爆药,利用火花起爆黑火药,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。
3爆炸能:
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能起爆。
炸药在外界作用下,发生爆炸的难易程度称为炸药的敏感度,简称感度。
炸药感度的高低是以激起炸药爆炸反应所需的起爆能大小来衡量,起爆所需的起爆能越大,炸药的感度越低。
炸药的感度是衡量炸药安全性的最重要指标,感度越高的炸药,使用越不安全。
炸药的感度具有以下特征:
1各种炸药起爆的难易程度相差很大。
例如,碘化氮用羽毛微触动就会爆炸,而TNT在一定距离内即使使用枪弹射击也不会爆炸。
2炸药对不同形式的起爆能具有不同的感度。
例如,TNT对机械作用的感度较低,但对电火花的感度则较高;特屈拉辛的机械感度比斯蒂芬酸的高,但火焰感度则相反,等等。
炸药的感度高低对于炸药的加工制造、贮存运输及安全使用都十分重要。
炸药的感度太高时,不能直接用于工程爆破,只能少量地用于特定的爆破器材(如雷管)中。
例如,纯硝化甘油的感度太高,以致被宣布为不能使用的危险品,但当进行钝化处理(通常采用硅藻土、粘土、锯末等多孔物质吸收,以降低其敏感度)以后,才可以用于工程爆破。
感度太低的炸药,需要很大的起爆能,增加了起爆的负担,也不适合于工程爆破。
研究炸药的感度的目的在于掌握炸药在特定条件下爆炸的可能性,分析影响感度的诸因素,通过采用相应的措施,使炸药的感度满足生产、贮存、运输、使用和经济上的不同要求。
为了研究不同形式起爆能起爆炸药的难易程度,将炸药感度区分为:
热感度、火焰感度、电火花感度、冲击感度、摩擦感度、射击感度、冲击波感度、爆轰感度等。
17.炸药分类
由于炸药的组成、物理性质、化学性质、爆炸性能的不同,炸药的分类方法很多。
目前,一般根据炸药的用途、组成和使用条件来分类。
⑴按炸药用途分类
1起爆药:
感度特高,外界的轻微作用(如机械作用、热作用等)都可能使其发生爆炸。
主要用于制作起爆器材(如,火雷管、电雷管等),用来起爆其他猛炸药。
2猛炸药:
感度较起爆药低,具有相当的稳定性,需要借助起爆药才能使其发生爆轰。
由于猛炸药的爆炸做功能力大,破碎岩石和构筑物的能力强,所以是各类爆破工程中最基本的常用炸药类型。
3发射药:
特点是对火焰的感度高,其反应形式为迅速燃烧。
发射药能够在没有外界助燃剂参与的条件下进行有规律的燃烧,放出大量的热量和气体,对外界做抛射功。
发射药在一定的条件下也可转化为爆燃以至于爆炸。
此类炸药适用于军事上的枪炮或火箭推进剂。
⑵按炸药组成分类
1单质炸药:
具有单一化学成分,包括单质起爆药和单质猛炸药。
单质起爆药常用的有雷汞、叠氮化铅和二硝基重氮酚(目前工业雷管的主要起爆药)等。
单质猛炸药是具有强烈爆炸作用的化合物,工业上常用的单质猛炸药有梯恩梯(黄色晶体,军事上大量使用,常用作工业炸药的敏化剂,也可做雷管的加强药和起爆弹)、黑索金(常用作导爆索药芯和雷管的加强药,也用于起爆药包,军事上大量使用)、泰安(爆炸性能和黑索金相近,用途也基本相同)、硝化甘油(无色或微黄色油状液体,不溶于水,可用于水中爆破;机械感度和爆炸感度高,受撞击和震动易发生爆炸,不能单独使用,通常将其吸收在多孔物质(硅藻土、粘土、锯末等)中以降低其敏感度;硝化甘油有毒,应避免与皮肤直接接触)等。
2混合炸药
混合炸药是工业上用量最大,应用范围最广的一种炸药。
混合炸药是由两种或两种以上的炸药混合而成。
针对各类不同爆破工程对炸药的爆炸性能、安全性能以及物理性能的要求,还可以添加某些改性物质以扩大其适用范围。
例如,对煤矿用硝铵炸药,除要求其有毒气体生成量符合规定外,还必须保证其爆炸时不致引起瓦斯与煤尘爆炸,为此在炸药中需加入15~20%的食用盐作消焰剂,以降低炸药的爆温和爆压。
混合炸药具有较强的爆炸威力,敏感度较低,有的可用雷管直接起爆,有的则需要更高的起爆能量才能激起爆炸。
⑶按使用条件分类
炸药按使用条件分为三类:
第一类,准许在地下和露天爆破工程中使用的炸药,包括有沼气和矿尘爆炸危险的作业面。
第二类,准许在地下和露天爆破工程中使用的炸药,但不包括有沼气和矿尘爆炸危险的作业面。
第三类,只准许在露天爆破工程中使用的炸药。
第一类属于安全炸药,又叫做煤矿许用炸药。
第二类和第三类属于非安全炸药。
第一类和第二类炸药每千克炸药爆炸时所产生的有毒气体有一定的要求,不能超过安全规程所允许的量。
同时,第一类炸药爆炸时还必须保证不会引起瓦斯或矿尘爆炸。
18.矿用硝铵炸药
混合炸药根据不同的要求可以含有以下物质:
1氧化剂,为爆炸提供足够的氧,如,硝酸铵;
2敏化剂,提高炸药的感度和威力,如,TNT;
3可燃剂,提高炸药的爆热,进而增加炸药的威力,如,柴油;
4防潮剂,增强混合炸药的防水能力,以便用于潮湿有水的爆破环境,如石腊,松香、沥青;
5疏松剂,可以防止炸药结块,如,木粉。
由于制造硝酸铵的原料丰富,所以,国内外都广泛地采用硝酸铵作为工业炸药(混合炸药)的主要原料。
硝酸铵(氧化剂)在炸药的爆炸反应中提供氧元素。
⑴铵梯类炸药
铵梯炸药的主要成分是硝酸铵(80%以上)和TNT(3~20%左右),还有少量的木粉、石腊、沥青等。
硝酸铵是氧化剂,同时也是主要的爆炸成分;TNT是还原剂,也是敏化剂;木粉是疏松剂,同时也是可燃剂。
为了使混合炸药具有一定的抗水能力,必要时可加入少量石腊、松香、沥青或凡士林等成分,煤矿用铵梯炸药还需加入15~20%食盐作消焰剂,以防瓦斯、煤尘爆炸。
铵梯炸药是目前我国应用范围广、用量较大的工业炸药。
它具有较高的威力和感度,可以用8#工业雷管起爆,装药密度一般为0.85~1.10g/cm3。
铵梯炸药具有原料来源广,加工工艺简单,成本低,安全性好等优点,在各类矿山和工程爆破中获得广泛的应用。
主要缺点是吸湿性强,防水性差,吸湿后结块硬化,爆炸性能降低等。
一般适用于中硬矿岩中无水工作面的爆破。
⑵铵油炸药
铵油炸药的主要成分是硝酸铵和柴油。
为了防止结块,可以加入少量木粉作疏松剂。
硝酸铵是爆炸主要成分,也是氧化剂;柴油的加入可以增加放热量,减少爆炸后的有毒气体,还能与硝酸铵均匀混合,容易渗透到硝酸铵颗粒的内部,保证爆炸反应完全,有利于提高炸药的威力。
铵油炸药是一种感度和威力均较低的炸药,少数铵油炸药可以用8#雷管起爆,多数铵油炸药需要由起爆药包(起爆弹)起爆。
由于铵油炸药的原料来源广、成本低、加工容易、安全性好,尤其是采用机械化混装车装药时,它的优点更加突出,是目前金属矿山(主要是露天矿)应用最广的炸药。
铵油炸药和铵梯炸药一样,有吸湿结块的缺点,使其应用范围受到限制。
铵油炸药还有易燃的缺点。
表矿用硝铵炸药分类
炸药类型
炸药组成
性能特点
适用范围
优点
缺点
铵梯类
硝酸铵+TNT+
木粉+石腊+沥青(+食盐)
较高的威力和感度;原料来源
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