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• 凿岩基础知识_
• 发布时间：2022-09-17 14:43:38 来源：乐鱼官网app平台

• 　　§1-1 岩石的物理性质及其对凿爆的影响 爆炸目标：地壳中的岩体（矿石和岩石）。 爆炸目标：地壳中的岩体（矿石和岩石）。 爆炸作业的意图： 爆炸作业的意图：把矿岩从全体岩石上崩落 下来，并破碎成必定的块度。 下来，并破碎成必定的块度。 岩体：一种岩石或多种岩石的集合体。 岩体：一种岩石或多种岩石的集合体。 结构面：岩石体内部的各种结构形状， 结构面：岩石体内部的各种结构形状，例如 断层、裂隙等，或称为弱面。 断层、裂隙等，或称为弱面。 岩石：由一种矿藏或多种矿藏组成的集合体。 岩石：由一种矿藏或多种矿藏组成的集合体。 岩块： 岩块：岩体被弱面切割成不同形状和巨细的 单元体。 单元体。

  　　(1)岩石类别 岩石类别 岩浆岩： 岩浆岩：由熔融岩浆在地壳内部或 地外表冷凝并结晶而成的岩石。 地外表冷凝并结晶而成的岩石。如花岗 珍珠岩等。 岩、珍珠岩等。 沉积岩： 沉积岩：由陆地和海洋中的沉积物 经胶结硬化而构成的岩石。如石灰岩等。 经胶结硬化而构成的岩石。如石灰岩等。 蜕变岩：由岩浆岩或沉积岩， 蜕变岩：由岩浆岩或沉积岩，经过 蜕变作用而构成的岩石，如大理岩等。 蜕变作用而构成的岩石，如大理岩等。

  　　1）矿藏成分 三大类岩石(岩浆岩、沉积岩、蜕变 岩浆岩、 岩浆岩 沉积岩、 )具有不同的矿藏成分，含有方解石 岩) CaCO3，长石K[AlSi3O6]，硅酸盐和氧化 物(SiO2)的岩石硬度高 硬度高，如花岗岩、玄武 花岗岩、 硬度高 花岗岩 硬度低，如石炭 岩；含泥质矿藏的岩石硬度低 硬度低 石炭 泥页岩等。 岩、泥页岩 硬度凹凸对凿岩作用有重要影响。

  　　是指组成岩石矿藏晶粒的巨细、 形状 、 外表特征和 是指组成岩石矿藏晶粒的巨细 、 形状、 矿藏颗粒之间的衔接办法。 矿藏颗粒之间的衔接办法。一般矿藏晶粒愈细，愈细密， 岩石愈巩固， 岩石愈巩固，强度越大，凿爆越难。 从胶结物成份来看，硅质成分最巩固，铁质成份次之， 钙质和泥质成份最差。

  　　这些面都是岩层中岩石的弱面，使岩石具有 各向异性，在外载荷作用下，岩石简略首要沿着 这些弱面破碎。为防止卡钎和进步爆炸作用，炮 炮 孔有必要与弱面正交或斜交。 孔有必要与弱面正交或斜交

  　　§1-2 岩石的力学性质 ①脆性—岩石没有发生显着的永久变形就开端 损坏的性质，一般岩石呈脆性损坏。 ②塑性—与脆性相反，在损坏前有较显着的永久 变形，如泥页岩，高岭土矿，巷道底鼓。 ③弹性—在弹性变形规模内，当外载去掉后， 岩石康复原形的性质。岩石在弹性极限内呈弹 性，岩石可用与资料力学中各弹性常数相同表 示。

  　　动载的特色： ②岩石变形不均匀，质点运动速度不共同 即岩石中各质点不是以共同速度 运动，岩石不是均匀地变形，这是与 静载作用底子差异地点。

  　　岩石的强度是在必定条件或必定规模内，岩石能 接受必定外力的作用而不损坏的功能。它是以岩石恰在 损坏时应力巨细来表明的，R=P/A（Pa）即单位面积上 R=P/A Pa 所受的力。分动、静载强度。 强度特征：单向受力时，其抗压强度最大，抗剪强度次之， 强度特征：单向受力时，其抗压强度最大，抗剪强度次之， 抗拉强度最小。（ 抗拉强度最小。（抗剪强度只要抗压强度的1/8～1/12；抗拉强度只要

  　　强度运用：工程爆炸时，应使岩石处于受剪或受拉状况。 强度运用：工程爆炸时，应使岩石处于受剪或受拉状况。

  　　3、岩石的巩固性、硬度、磨蚀度等 、岩石的巩固性、硬度、 1）岩石的巩固性 ） 巩固性是指岩石对外界各种机械损坏的归纳 反抗才能。

  　　硬度是岩石外表反抗东西侵入的才能。与凿 岩性密切相关。凿岩时，比单向抗压强度更有意 义，指岩石外表被损坏的功能。

  　　4）凿岩性 ） 岩石被凿碎的难易程度：用每米炮眼 所耗费的钎头数，纯凿速，比能三目标表 示 5）爆炸性 ） 表明岩石被爆碎的难易程度：用单位 原岩的炸药耗费量和所需炮眼长度表明。

  　　1）挑选最佳办法和设备来破碎各种 不同的岩石，以到达最佳的经济作用和最 高的劳动出产率； 2）挑选合理的挖掘和保护办法，最 安全、可靠地保护不该损坏的岩石，以正 确有效地处理开挖中损坏与保护岩石这一 最基本的对立；

  　　是岩石的巩固性所归纳上述各特性趋于共同， 即硬度、强度、凿岩性、爆炸性是共同的。 硬度、强度、凿岩性、

  　　用巩固性系数f来大致归纳，作为分级的依据。 f=R/100，式中 R —岩石的单向抗压强度，pa；

  　　长处： ①可用试验办法很快确认岩石等级； ②办法简略易行； 缺陷： 经过抽象化的“巩固性”有时同岩石的详细 特点相去较远，有些岩石简略凿岩却难以爆炸， 另一些则相反。

  　　等级 巩固性程度 典型的岩石 1 2 3 4 5 6 最巩固、细致和有耐性的石英岩、玄武岩及其 它巩固岩石 很巩固花岗岩、石英斑岩、硅质片岩、较巩固 的砂岩和石灰岩 细密花岗岩、很巩固砂岩和石灰岩，石英质矿 脉等 巩固的石灰岩、砂岩、大理岩、不巩固的花岗 岩、黄铁矿 一般的砂岩、铁矿 砂质页岩、页岩质砂岩

  　　7 8 9 10 11 12 13 14 15 中等 中等 巩固的粘土质岩石、不巩固的砂岩和石灰岩 各种不巩固的页岩、细密的泥灰岩 脆弱的页岩，很软的石灰岩，白垩、岩盐、石 膏、冻土 碎石质土壤，破碎页岩、巩固的煤等 细密黏土，脆弱的烟煤、巩固的冲击层、黏土 质土壤 轻砂质黏土、黄土、砾石 腐植土、泥煤、轻砂质土壤、湿砂 4 3 2 1.5 1.0 0.8 0.6 0.5 0.3

  　　目标与出产实践共同，可在现场测定，有现 实含义，但失去了归纳性，测定杂乱，批改系数 多，没有广泛在我国推行。

  　　4 我国的分级 鉴于以上各种分级法的缺陷，我国岩 石分级作业近几年来一直在进行，总的观 点是统一性与特殊性相结合的准则（普氏、 苏氏）两个层次 依据岩石的可钻性、可爆性和稳定性 可钻性、 三种功能进行详细的分级。

  　　1）可钻性 现在进行的“可钻性分级”—运用便 携式岩石凿测器（图1-11）测定岩石的凿 碎比能和凿480次后钎刃磨钝的宽度，将 岩石分3类7级。

  　　矿山井巷掘进和矿石回采作业首要选用凿岩爆炸的办法。 矿山井巷掘进和矿石回采作业首要选用凿岩爆炸的办法。

  　　为爆炸岩石，有必要钻凿炮孔 炮孔，以便将炸药装入岩石 炮孔 内部，以进步爆炸作用。 浅眼是指炮眼长度小于5米，直径小于40～50mm的 浅眼 炮眼。在此规模外的炮眼称为中深孔 深孔 中深孔或深孔 中深孔 深孔。

  　　浅孔：孔深小于3～5m，孔径30～46mm； 中深孔：孔深5～15m，孔径50～70mm； 深孔：孔深15m，孔径90mm； 药室落矿：是在必定标准的硐室里，装上炸药，直接爆炸落矿的办法。

  　　凿岩设备： 风动凿岩机（浅孔）； 风动导轨式凿岩机；液压凿岩台车（中深孔）； 潜孔钻机（深孔）。

  　　本质是剪切损坏原理：结 合右图解说如下： （1）初次冲击，在孔 底构成凿痕A-A，钎头转到 B-B方位；

  　　（2）二次冲击，在构成B-B凿痕的一起， 剪碎了两个BOA规模内的岩石，这是依据 岩石抗剪强度比抗压强度小（1/8~1/12） 得多的原理； （3）当钎头滚动和冲击5-6次后，完成了 整个圆形面积的破碎，则构成了深度为h的 进尺，再重复以上的进程。凿岩机的规划 是按此作业原理进行规划的。

  　　1）冲击配气组织 使压气来回于活塞的两边，以到达 1600 ~ 2000次/分的冲击频率； 2）转钎组织 冲程时不转钎，回程时转钎； 3）排粉组织 水针、排水孔、吹扫风路；

  　　依据各种凿岩机运用倾角、孔径、孔深的不 同，分为： --手持式（Y30）； --气腿式（YT27）； --向上式（YSP-45)； --导轨式(YG40、YGZ90)。

  　　全体钎子：传递冲击能量丢失小，凿岩功率高；但修磨时转移作业 量大。 活动钎子：能够替换钎头，进步钎杆的使用率，钎头修磨时可削减 钎杆的转移量。

  　　岩石钎头是直接触摸破碎矿岩部分， 岩石钎头 要求形状结构合理，凿速高，耐磨，强度 高，寿命长，排粉性好，修磨便利，本钱 低，钎头一般由钎头体和合金片组成。

  　　1、钎头形状( 依据合金片摆放和形状分)： 1）片状：一字形（制造修补简略，易 卡钎）；十字形（不易卡钎，多用于中深 孔）；X形（炮孔呈圆形，用于中深孔）， 及其它形状：二字形，Y形，T形等。

  　　2、钎头结构 刃角α，刃角巨细与 ① 刃角 钻速、耐磨有关，刃角 小，转速高，但不耐磨， 用于软岩；关于硬岩， α取大值，但α有必要小 于岩石的天然破碎角 （110°），一般 α=100°～ 110° 。

  　　隙角β（图2-4），钎头体两边面的倾角， ② 隙角 β过大，易于磨损，过小，易于卡钎，对合 金片钎头β=3~5°。 钎刃的曲率半径R， ③ 钎刃的曲率半径 ，R确保合金片两头 不发生应力集中和曲折，R=120~180mm （图2-7）。

  　　3、钎头资料 、 1） 钎头体 要求耐冲击，抗 疲惫损坏，改用40Cr 钢或27~30Si，Mn， Mo，V钢制造，可减 少开裂，涨裤现象。

  　　2）硬质合金片 原料选用钨-钴合金制造，此合金功能 具有高硬度，高耐磨性、高抗压强度，又 有必定的耐性（钴），抗弯，抗拉强度高。 多用YG系列（还有YJ系列）,钴含量高， 耐性高，抗冲击和抗弯强度高，硬度和耐 磨性低，故有必要依据岩性选用商标，见表 2-2(P26)。此外，碳化钨的晶粒对合金片 功能也有影响。

  　　4、合金片形状 长片状（用于一字形钎头，用于硬 岩）；短片状（用于多刃钎头，适用于裂 隙发育岩石）；柱状（用于柱齿钎头，中 硬以下的岩石）。

  　　1、要求：抗冲击，抗曲折疲惫，具有一 定耐性，抗腐蚀，易加工，本钱低； 2、断面形状：六角形（内切圆直径22mm， 25.4mm，图2-10c），圆形（直径28,32mm, 图2-10b）水孔5~7mm； 3、原料：40MnMoV钢 ( 55SiMnMo钢 )； 运用的平均寿命为150-250m。

  　　4、钎尾：有钎肩、 凸台和无钎肩三种， 别离用于手持式、导 轨式，向上式（见图 2-10）。要求钎尾淬 火硬度小于活塞硬度， 钎尾端面平坦并与轴 线 浅眼凿岩

  　　用锥形衔接（仅用于 浅眼）锥顶角θ=3~7°；余 隙为6~8mm，图中 A=h=24mm。这种衔接加工、 运用简略，能量丢失小， 但θ角有必要严格控制。

  　　1、接杆式凿岩的本质 接杆式凿岩钻一般选用导轨式凿岩机。 随钻孔加深，不断地用1 1.2米长的短钎 随钻孔加深，不断地用1或1.2米长的短钎 杆接长，直至炮孔全深，现在多用YGZ杆接长，直至炮孔全深，现在多用YGZ90外反转式凿岩，钎头直径D=60~75mm. 90外反转式凿岩，钎头直径D=60~75mm.

  　　§2-2 深孔凿岩 （1）钎头：形状结 ）钎头：形状结 构与浅眼相同，但由 于弹跳加大，使钎头 简略违背炮孔中心， 故对钎头体宽度有一 定要求（加大刃厚， 图3-4），常用十字 形和带超前刃的钎头 (图3-2)，与钎杆用螺 2)，与钎杆用螺 纹而不必锥面衔接。

  　　a一字形钎头凿出的三角形炮孔；bY字形钎头凿出动军队 一字形钎头凿出的三角形炮孔；bY字形钎头凿出动军队 四角形炮孔； 四角形炮孔；c十字形钎头凿出的五角形炮孔

  　　（2）钎杆 用30~35SiMnMoV 钢，有内切圆为 25.4mm的六角形和直径为32mm 25.4mm的六角形和直径为32mm 的两种， 多用后者，用左旋螺纹。 （3）钎尾 用于和凿岩机衔接的最终一根钎杆 （图3 （图3-8）。钎尾较短，一般多用两翼（翼 状以传递力矩）。

  　　（4）衔接套管（图3-9） ）衔接套管（图3 钎杆与钎杆、钎杆与钎尾经过两头车 有内螺纹的衔接套管来衔接。衔接螺纹， 有内螺纹的衔接套管来衔接。衔接螺纹， 有锯齿形和波形两种，要求传递能量功率 高（锯齿），不易磨损（锯齿），拆开容 易（波形），这两种罗纹各有优缺陷，但

  　　随炮孔加深，接杆不断添加，当炮孔深度超越 15~20m后，因钎子组弹性及接头的能量丢失，接杆效 率显着下降。 潜孔式是将冲击器潜入孔内，紧跟钻头，然后极 大下降冲击能量丢失，钻杆只是传递轴压，扭矩和输 送风、水，联合的作用，冲击是接连的，反转是接连 的。在冲击-反转进程中，钻头剪切损坏岩石。

  　　1-反转供风组织； 反转供风组织； 2-推动组织； 推动组织； 3-钻杆； 钻杆； 4-冲击组织； 冲击组织； 5-钻头

  　　（2）潜孔钻机 由推动组织，反转供风组织，冲击机 推动组织，反转供风组织， 构和排粉设备，支承（井下）或行走（露 排粉设备， 天）组织等组成。各种钻机的技能标准见 天）组织等组成。各种钻机的技能标准见 表3-1。 井下矿孔径90~110mm, 井下矿孔径90~110mm,露天矿 200~250mm，多用200mm，水电部门用 200~250mm，多用200mm，水电部门用 100~150mm。 100~150mm。

  　　1）刃片钻头：适用于中小孔径的深孔。 刃片钻头：适用于中小孔径的深孔。 2）柱齿钻头：合金柱周边多、中心少，布 柱齿钻头：合金柱周边多、中心少，布 置合理。冲击能量使用合理，比刃片状耐磨。 3）分体式柱齿钻头：钻头的头部和尾部是 分体式柱齿钻头：钻头的头部和尾部是 用螺纹衔接的，当头部损坏后，可拆开换新， 节省钢材，缺陷是结构杂乱，能量传递功率 低。

  　　4）混合钻头：有柱、片状合金。用键 ）混合钻头：有柱、片状合金。用键 槽与冲击器直接衔接，不易发生疲惫破 坏。

  　　（2）钻杆 起传递扭矩，轴推力和传递风水作用， 传递扭矩， 井下用直径50或60薄壁钢管做成，两根钻 井下用直径50或60薄壁钢管做成，两根钻 杆之间用锥形螺纹直接衔接，而不必衔接 套管，每根长1m左右。 套管，每根长1m左右。 露天用主、副两根钻杆，可达17~18m 露天用主、副两根钻杆，可达17~18m 深度，有的也用一根中空、厚壁的无缝钢 管。它们之间用方形罗纹直接。

  　　（2）软岩 因h值的削减，以刮削破岩为主。上 值的削减，以刮削破岩为主。上 述计算是柱齿没有切入岩石时的状况，硬 岩中切入岩石较浅，实践h 岩中切入岩石较浅，实践h值与以上理论 的相差不大。而软岩中因切入深度大，实 际上r 际上r值的作用减小。 h值很小，所以冲击作用差，则宜用铣 齿钻头，当牙轮钻头滚动时，因为公转使 齿尖与岩面发生滑动，以刮削为主破岩。

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