-岩石爆破分级与凿岩机具课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,精选完整ppt课件,*,4 岩石爆破分级与凿岩机具,4.1,钻孔方法及其分类,4.2,浅孔钻孔机具,4.3,深孔钻孔机具,（教材目录）,4.1 岩石物理与力学性质,4.2 岩石坚固性分级,4.3 岩石可爆性分级,4.4 钻眼方法与破岩机理,4.5 常用凿岩机具,1,精选完整ppt课件,学习要点,：,1、了解岩石性质及可爆性的基本概念；,2、了解各种钻孔方法和部分钻孔机具；,3、掌握常见钻孔方法的破岩原理。,2,精选完整ppt课件,4.1 岩石的动态特性和可爆性,本节综合介绍：,岩石的物理性质,（与工程爆破有关的）,岩石爆破荷载特性,爆炸荷载下岩石的强度特性,岩石的可爆性及可爆性分级,3,精选完整ppt课件,4.1.1 岩石的物理性质,（从反应爆破特征和爆破破碎角度研究。）,各类岩石由于其成因不同、成分不同、结构构造不同，其物理力学性质有很大差异。,孔隙度,密度,碎胀性,波阻抗,主要有：,4,精选完整ppt课件,1）密度,有天然密度（,）和重力密度（）之分，,如表4.1。,=M/,(,V-V,0,),=G/V；,一般岩石的,和 越大岩石越难以破碎，抛掷爆破时需消耗较多的能量克服重力。,表4.1 密度的含义,5,精选完整ppt课件,2）岩石的孔隙性,岩石的孔隙性反应了岩石中裂隙的发育程度，孔隙的存在,削弱了岩石的强度，同时还有吸收能量的效应。,描述岩石孔隙性的指标主要有岩石的,孔隙率,和,孔隙比,。,孔隙率,指岩石中,孔隙的总体积,V,V,与,岩石总体积,V,之比。,孔隙比,指岩石孔隙的体积与固体体积的比值。,孔隙率与孔隙比之间的关系,：,6,精选完整ppt课件,3）碎胀性,岩石破碎后因碎片间孔隙增多而使体积增大的,性质。,(=V,1,/V),岩石爆破破碎必须有一定的碎胀空间，包括外部空间和内部孔隙。,4）波阻抗,指岩石的密度,与该岩石中纵波波速,C,p,的乘积。,（,C,p,）,反应了岩石阻止波能传播的作用，通常认为炸药的波阻抗与岩石的波阻抗相匹配时，爆破能量传递最多，可获得较好的岩石爆破效果。,7,精选完整ppt课件,岩石应力-应变曲线,4.1.2 岩石爆破荷载特性,即（）特性，或变形特性。,爆炸荷载作用是一种动载，,在岩石内引起应力、应变以波的,形式在岩石中传播。,实验由低应力到高应力对应,不同的应力波，而药包在炮孔中,爆炸首先形成的是冲击波随后衰,减为非稳态冲击波、弹塑性波、,弹性应力波和地震波。,8,精选完整ppt课件,1）岩石表现为脆性化,加载速度不同时，岩石表现的变形性质不同。,提高应变率，岩石将由塑性向脆性转化，弹性模量提高。,2）动态应力场,爆炸荷载下，应力脉冲首先形成冲击波，迅速衰减为应,力波。,岩石中各点的应力、变形、位移均与时间有关，为动,态应力场。,9,精选完整ppt课件,4.1.3 爆炸荷载下岩石的强度特性,1）同一岩石在不同受力状态下的强度,一般特性：,三轴抗压强度 双轴抗压强度 单轴抗压强度 抗剪强度 抗拉强度,岩石的强度差异性很大。,2）岩石的动态强度,提高加载速度，岩石由弹塑性、塑性向脆性转化，其弹性模量增大、强度也随之提高。,动态抗压或抗拉强度；静态抗压或抗拉强度；,K,系数。,上式表明：动载作用下岩石的强度与加载速度有关。,10,精选完整ppt课件,3）岩石的动态弹性常数,都与弹性波参数有关（波速、波阻抗）,见高尔新P,107108,。,11,精选完整ppt课件,总之：,在爆炸动荷载作用下，岩石表现有如下动态特点：,（1）岩石由弹塑性、塑性向,脆性转化,；,（2）岩石的弹性,模量增大,；,（3）岩石的,强度提高,。,12,精选完整ppt课件,4.1.4,岩石的可爆性及可爆性分级,1）可爆性,指岩石对爆破破坏的抵抗能力或岩石爆破破坏的难易程度。,它是岩石自身物理力学性质、炸药和爆破工艺的综合反映。,2）可爆性分级,岩石坚固性分级法,普氏提出坚固性的概念，岩石对外力的抵抗作用是趋于一致的，,将岩石分成10个级，,f,=（0.320），表4.1。,f,=,c,/,10,c,岩石静态单轴抗压强度，（MPa）。,之后其学生巴隆进行了修正。,f,=,c,/,30+,13,精选完整ppt课件,等级,坚固性程度,岩 石,f,最坚固,最坚固、致密和有韧性的石英岩和玄武岩，其它各种特别坚固的岩石,20,很坚固,很坚固的花岗质岩石，石英斑岩，很坚固的花岗岩，矽质片岩，比上一级较不坚固的石英岩，最坚固的砂岩和石灰岩,15,坚固,花岗岩（致密的）和花岗片岩石，很坚固的砂岩和石灰岩，石英质矿脉，坚固的砾岩，极坚固的铁矿,10,a,坚固,石灰岩（坚固的），不坚固的花岗岩，坚固的砂岩，坚固的大理石岩和白云岩、黄铁矿,8,较坚固,一般的砂岩、铁矿,6,a,较坚固,砂质页岩，页岩质砂岩,5,中等,坚固的粘土质岩石，不坚固的砂岩和石灰岩,4,a,中等,各种不坚固的页岩，致密的泥灰岩,3,较软弱,较软弱的页岩，很软弱的石灰岩，白垩，岩盐，石膏，冻土，无烟煤，普通泥灰岩，破碎的沙岩，胶结砾石，石质土壤,2,a,较软弱,碎石质土壤、破碎的页岩、凝结成块的砾石和碎石、坚固的煤、硬化的粘土,1.5,软弱,粘土（致密的）、软弱的烟煤，坚固的冲积层、粘土质土壤,1.0,a,软弱,轻砂质粘土、黄土、砾石,0.8,土质岩石,腐植土、泥煤、轻砂质土壤、湿砂,0.6,松散性岩石,砂、山麓堆积、细砾石、松土、采下的煤,0.5,流沙性岩石,流沙、沼泽土壤、含水黄土及其他含水土壤,0.3,表4.1 普洛托奇雅可诺夫岩石坚固性分级表,14,精选完整ppt课件,岩石波速和波阻抗分级法,简便测定、便于计算，应用不太广，表4.2。,表4.2 波阻抗分级,15,精选完整ppt课件,可爆性指数分级法,该分级方法主要考虑了爆破漏斗体积、爆破块度分布状况及岩石波阻抗和岩石可爆性的关系。,东北大学,钮强等人,经过对我国63种岩石的爆破试验，应用数理统计方法,对矿山实际试验所得数据的爆破漏斗体积，岩石大块率，小块率，平均合,格率，岩体波阻抗与岩石可爆性指数 N之间的关系进行多元化回归分析得,出的,岩石可爆性综合分级,，计算结果如下：,按照岩石爆破性指数N值大小，将岩石爆破性分为五级，每级又分为两,个级别，表4.2,。,可靠性准确性好，方法复杂难推广。,16,精选完整ppt课件,表4.3,17,精选完整ppt课件,4.2,钻孔方法及其分类,爆破,其过程本身所需时间很短，主要是,凿岩穿孔；,钻孔,是实施爆破作业的第一步，历时长、困难大，钻机的工作效率直接影响着爆破效率的提高和爆破技术水平的发挥。,人工凿眼,原始年代，爆破效果和爆破效率极低。,凿岩机凿岩,自从有了凿岩机，钻孔效率大大提高，爆破效果、效率以及爆破新技术很快得到发展。,18,精选完整ppt课件,机械法破岩包括：,钻具破岩,（接触式）,，,如冲击式、切削式、滚压；,无钻具破岩,（非接触式）,，,如高压水射流、火焰、电水锤、等离子体、超声波、激光等。,19,精选完整ppt课件,根据不同的机械破岩机理，可将钻孔方法分为,4种,（见图2.1）,：,冲击式、,旋转式（切削式）、,旋转冲击式（冲击逥转式）、,滚压式,20,精选完整ppt课件,图2.1 根据破岩机理，可以分为四种钻孔方法,21,精选完整ppt课件,4.2.1 冲击式钻孔法,1）冲击式凿岩原理,钻头在冲击力作用下，侵入岩石并形成一条凿痕，将钻头转动一个角度再冲击时，岩石上又形成一个新的凿痕，当钻头的冲击和转动角度与岩石的强度,相匹配,时，两次凿痕之间的扇形岩块将同时被剪切掉。不断重复上述冲击，就会凿出圆形炮孔（见图2.2所示）。,22,精选完整ppt课件,图2.2 冲击式凿岩时破岩方式和炮眼形成过程,第一次冲击。首先凿一刻痕A-A,。转一个角度再冲击，又凿一刻痕B-B 并破碎阴影部分AOB、AOB，然后再转一角度再冲击，又破碎一部分岩石，这样循环往复地进行下去，就逐渐地将岩石破碎，最后凿出一个圆形炮孔。,O,23,精选完整ppt课件,2）冲击式钻机,有：风动凿岩机手持式、气腿式、导轨式、向上式,电动凿岩机手持式,液压凿岩机导轨式,内燃凿岩机汽油机,24,精选完整ppt课件,4.2.2 旋转式钻孔法,适用场合：,一般适用于软岩或煤层，其逥转力矩能够克服,岩石抗切削强度，将岩石一层层切割下来，螺,旋式钻进。,钻机类型：,主要有电钻、液压钻。,25,精选完整ppt课件,4.2.3 旋转冲击式钻孔法,旋转与冲击的联合作用，以柱齿式钻头使用为多。,4.2.4 滚压式钻孔法,以牙轮钻机使用为多，多用于大直径钻凿。,26,精选完整ppt课件,总之，钻头侵入岩石、破碎岩石的过程,可以用压头静态侵入岩石来解释：,1）在荷载P的压力作用下加载，压头侵入岩石，在岩石表面,产生压痕；,2）增大P，压头下方a处受到压缩，压头边缘产生赫兹裂纹,产生裂隙区；,3）增大P，裂隙区岩石被压碎形成承压核；,4）继续加压，承压核压实，并在承压核周围岩石膨胀,产生微裂隙：,5）P再增大，承压核破碎，周围岩石被剪切崩裂,形成跃进式侵入；,6）压头卸压。,完成一个,加载卸载侵入循环过程,，见图2.3所示。,27,精选完整ppt课件,P,2,a,(1),a,P,(2),P,(3),P,(4),P,(5),图2.3 压头静态侵入过程,28,精选完整ppt课件,4.3 浅孔钻孔机具,4.3.1 风动凿岩机的构造,风动凿岩机是以压缩空气为动力，驱动各机构运转，实现高效凿岩穿孔的机械设备。,风动凿岩机分：,低频（2000 次/min）,中频（20002500 次/min）,高频（2500 次/min）,常用的有：YT-23(7655)、,YT-24中频、,YT-26高频,29,精选完整ppt课件,以,YT-23,为例,其构造组成：,柄体、缸体,、,机头,，由两根螺栓固定在一起,（见图2.4所示）。,30,精选完整ppt课件,1柄体；2缸体；3机头；4螺栓；5操纵阀；6棘轮；,7配气阀；8螺旋棒；9活塞；10导向套；11转动套；12钎套；,13水针；14钎卡；15把手；16消音罩；17螺旋母,图2.4 风动凿岩机的构造,31,精选完整ppt课件,4.3.2 风动凿岩机的工作原理,以,YT-23,为例,工作系统：,冲击机构、转钎机构、排粉系统、润滑系统。,其中,冲击机构包括,冲程运动、回程运动,，活塞的往,复运动靠配气系统控制完成,，（见图2.5）。,32,精选完整ppt课件,冲程运动,图2.5(a)冲击机构的冲程运动,33,精选完整ppt课件,图2.5(b)冲击机构的回程运动,回程运动,34,精选完整ppt课件,图2.5,35,精选完整ppt课件,转钎机构主要由棘轮、螺旋棒配合活塞往复运动完成。,冲程时,活塞作直线运动，冲击钎尾，同时带动螺旋棒转动；,回程时,螺旋棒被棘爪卡住，迫使活塞回转，从而带动套筒和钎子转动，活塞每往复一次，在其回程时使钎子被转动一个角度。（见图2.6）,图,2.6,转钎机构,36,精选完整ppt课件,图2.6,37,精选完整ppt课件,排粉系统,即注水系统或叫风水,联动机构。,压气进入注水阀前腔,压缩弹簧，打开注水阀，,水进入水针，注入空心,钎杆，实现湿式打眼。,（见图,2.7,）,图2.7,排粉系统,38,精选完整ppt课件,润滑系统,保持钻机正常,运转及机件寿命。,由注油器供油,（见图 2.8）。,图2.8 润滑系统,39,精选完整ppt课件,图2.9 强力吹洗炮孔,40,精选完整ppt课件,常用的钎头,根据硬质合金片的形状和数量的不,同，钎头分为以下四种：一字型，,十字型，X字型以及柱齿合金钎头。,41,精选完整ppt课件,4.4 深孔钻孔机具,深孔钻孔机具主要有：,潜孔钻机、牙轮钻机、伞形钻架。,4.4.1 潜孔钻机,潜孔钻机与凿岩机相比，由于冲击器潜入孔内，所以,工作面的噪音大大降低。,钻孔效率提高，钻孔速度不随炮孔的加深而减小，可以钻很深的孔，例如井下,VCR,采矿法以及打天井首先要钻中