第二章爆破工程

第三章爆破技术•主要内容：爆破基本原理炸药及药量计算爆破基本方法钻孔与起爆特种爆破技术爆破安全控制第一节爆破基本原理•一、爆破的基本概念•1、爆炸•2、爆破爆破漏斗演示•二、无限均匀介质中的爆炸•三个作用圈：•三、有限均匀介质中的爆破•1、自由面（临空面）•爆炸偶极子•2、爆破漏斗图示：各种爆破漏斗示意图（1）标准抛掷爆破：n=1，r=W。（2）加强抛掷爆破：n1，rW。（3）减弱抛掷爆破：0．75n1，rW。（4）松动爆破：0．33≤n≤0．75。（5)隐藏式爆破：临空面不能被破坏，只是药包周围岩石被炸碎，如药壶爆破。第二节炸药及药量计算•一、炸药的主要性能指标•1、威力•2、安定性•3、敏感度•4、最佳密度•5、氧平衡•6、殉爆距•7、稳定性•二、常用工程炸药的种类•分起爆药和主炸药•1、三硝基甲本（TNT）•2、胶质炸药•3、铵梯炸药•4、浆状炸药•5、乳化炸药•6、黑火药•三、药量计算•药包按形状不同有集中药包和延长药包两种。凡最长边不超过最短边4倍的药包，都属于集中药包，否则为延长药包。•药量计算公式：Q=f(n)kW3•注：•1、爆破作用指数函数•2、爆力换算系数e•3、临空面系数第三节爆破基本方法一、孔眼爆破包括浅孔爆破和深孔爆破两种二、洞室爆破一、孔眼爆破（炮孔布置原则，布孔的技术参数，药量计算，堵塞长度验算）根据孔径的大小和孔眼的深度可分为浅孔爆破法和深孔爆破法。浅孔爆破法：孔径小于等于75mm，孔深小于等于5m。适用于小规模爆破，适应性较强，有利于控制开挖面的形状和规格，使用的钻孔机具简单易操作；但生产效率低。深孔爆破法：孔径大于75mm，孔深大于5m。适用于大规模、高强度爆破，如料场和基坑的采挖。上述两种爆破方法可以起到互补的作用。（一）炮孔布置原则1.充分利用临空面；2.创造更多的临空面；3.可能的情况下，形成阶梯式开挖。（二）布孔的技术参数（WP、H、L、a、b）1.计算抵抗线长度WP(m)浅孔WP=KWd深孔式中，KW—岩石性质对抵抗线的影响系数，通常用15~30，岩性越软弱取值越大；d—炮孔直径，浅孔以m计，深孔以mm计；H—阶梯高度，m；D—岩石硬度影响系数，一般取0.46~0.56；h—阶梯高度系数，见表2-2。150dHDWp阶梯高度2.阶梯高度H(m)浅孔H=KHWP式中，KH为防止爆破顶面逸出的系数，通常采用1.2~2.0。深孔爆破的阶梯高度，主要根据总挖深、地层岩石情况以及挖掘机对掌子面的要求等因素综合考虑。炮孔深度3.炮孔深度L(m)浅孔（竖直钻孔）L=KLH深孔(竖直钻孔)L=H+DH式中，KL—岩性对孔深的影响系数；通常，对于坚硬岩石取KL=1.1~1.15,中等坚硬岩石取KL=1.0,松软硬岩石取KL=0.85~0.95。DH—超钻深度，m，DH=(0.12~0.3)WP炮孔间距4.炮孔间距a(m)浅孔a=KaWP深孔a=(0.7~1.4)WP式中，Ka—起爆方式对孔距的影响，对火花起爆，取Ka=1.0~1.5；对电气起爆，取Ka=1.2~2.0。炮孔排距5.炮孔排距b(m)孔眼爆破，无论浅孔、深孔，双排布孔呈等边三角形，多排呈梅花形。b=asin60o=0.87a(三)药量计算孔眼爆破的药量计算（群孔松动爆破）Q=0.33KV=0.33KHWPa•根据孔径及最小堵塞长度，进行复核，是否满足允许最大装药长度的要求，否则应调整参数。（四）堵塞长度验算炮孔的最小堵塞长度Lmin(m)浅孔深孔2/minLLPWLmin二、洞室爆破（导洞与药室、参数计算、洞室爆破施工要点）进行大规模的采料，则要开凿洞室，在洞室中装药进行爆破，该洞室即为药室，药室用平洞或竖井相连。在药室中装药后，将平洞或竖井堵塞。特点•优点一次爆破方量大，缩短工期单位钻孔工作量小，机械简单不受气候影响•缺点洞室开挖困难爆后岩石块体大爆破地震强度大（一）导洞与药室导洞与药室•在同样条件下，尽量用平洞；•平洞或竖井皆不宜太长；•有明显可利用的自由面时，则采用平行自由面的平洞进行条形布药。•集中装药的药室以立方体为好。（二）洞室参数计算1、洞室体积的计算：式中：V—药室体积，m3；C—炸药的装填系数；它与药室支护及装药方式有关；有支护，取1.5~1.8,无支护，取1.1~1.25；散装炸药取小值,袋装炸药取大值；Q—装药量，t；D—炸药密实度。DQCV2、药室间距与排距药室间距a(m)a=(1.1~1.2)WP药室排距b(m)b=(1.3~1.4)WP式中，WP—相邻药室的平均最小抵抗线长度，m。WP=(0.6~0.8)H（三）洞室爆破施工要点1.装药2.堵塞3.起爆系统四、改善爆破的方法和措施•1、合理利用和积极创建临空面•2、采用毫秒微差挤压技术•3、采用不耦合装药•4、分段装药•5、保证堵塞长度和堵塞质量第四节钻孔和起爆•一、钻孔机具•1、风钻•2、回转式钻机•3、冲击式钻机•4、潜孔钻•二、起爆器材与起爆方法•1、导火索起爆法•主要有导火线及火雷管。•导火线，用于起爆火雷管或点燃黑火药。用压缩黑火药作线芯，外包纱线并涂有防水剂。正常燃速为1cm／s，使用时应进行燃速试验，以保证安全。•火雷管，即普通雷管，在金属或纸质小管中，装有正、副起爆炸药。插入导火线即可点火引爆药包。一般分成l0号，工程上常用6～8号。•2、电力起爆法•包括电源及导电线、电雷管。•电源一般采用220／380V线路，也可使用干电池、蓄电池和放炮器等。导电线为橡胶或聚氯乙烯绝缘的导线。在闸刀至药包之间禁止使用裸线作起爆线。•电雷管有即发电雷管和延发电雷管二种。延发电雷管通常分为秒延和毫秒延二种电雷管。延发雷管与即发雷管的差别在于电气点火装置与正装药之间加了一段缓燃剂，用来延发雷管爆炸时间。国产的毫秒延发雷管分七段，每段间隔时间为ls。毫秒延发雷管采用特殊延发剂制成，其延发时间以毫秒计，一般微差时间为25～200ms。国产品有20段的毫秒延发电雷管。•3、导爆管起爆法•导爆管又称传爆管，是一种新型的非电起爆材料。在内径为3mm的塑料管内壁涂有薄层炸药，其传爆速度为2000m／s。•4、导爆索起爆法•导爆索又称传爆线，其索芯用高级烈性炸药(雷汞或泰安等)卷成，外涂红色或红白间色以与导火线区别，其传爆速度为6000m／s。第五节特种爆破技术•一、定向爆破•1、定向爆破原理•2、定向爆破筑坝•基本要求•药包布置•参数•设计步骤二、预裂爆破预裂爆破是一种控制边线的爆破，常用于基础开挖、深槽开挖等。除开挖区内按设计正常钻孔装药外，还沿设计开挖线周边钻一排孔并装药。起爆时，周边孔先爆，开挖区后爆。先爆的周边钻孔产生一条1-4cm的裂缝。后爆的开挖区爆破时，其冲击波的能量被周边缝所削弱，使周边缝外的区域少受或免受冲击。这样可使设计线上的边界开凿平整。预裂爆破成缝机理预裂爆破是一种不耦合的装药结构，其特征是药包和孔壁间有环状空隙。该环状空隙削减了冲击波的压力峰值，使炮孔周围产生径向裂纹，并使周边炮孔连线上的裂纹全部贯通成缝。预裂爆破施工技术要点1.预裂炮孔直径通常为50~200mm。浅孔爆破用小直径，深孔用大直径。不耦合系数为2～42.炮孔孔距与岩石特性、炸药性质有关。孔距通常为孔径的7~10倍。小孔径、岩石破碎则取小倍数。3.线状分散装药，孔底装药的密度较大。4.保证周边孔的钻孔质量。5.预裂孔的范围和深度要超出开挖区，并与内排孔保持一定距离。预裂爆破的质量控制1.预裂缝面的最小张开率；2.预裂缝面的残留半孔率；3.预裂缝的不平整度。三、光面爆破光面爆破是利用布置在设计开挖轮廓线上的光面爆破炮孔，将作为围岩保护层的“光爆层”爆除，从而获得一个平整的洞室开挖壁面的一种控制爆破方式。其他：水下岩塞爆破微差挤压爆破第六节爆破安全控制一、爆破安全防护措施1、严格规章制度，加强安全教育2、提高工艺水平，增加技术含量3、加强保护措施，防止飞石破坏二、安全控制距离爆破工程中产生的危险因素有飞石、爆破地震和爆破空气冲击波、有害气体扩散、殉爆安全距离。•三、瞎炮及其处理•1、瞎炮及其危害•通过引爆而未能爆炸的炮孔或药室，称为瞎炮。主要因爆炸器材失效、操作技术错误或起爆电流不足等引起。瞎炮不仅浪费财力，影响进度，而且严重威胁安全。•2、产生原因•材质差、断线或连接不良、设计有误。•3、瞎炮处理方法•(1)重新连线法•(2)浅孔瞎炮，0.5M内，用表面爆破法处理。0.5-2M内用低压水冲洗法。•(3)深孔瞎炮处理，可另钻新孔，引爆瞎炮。•【例】一埋置深度为2m的药包，爆破后得到底直径为5m的爆破漏斗。•求：(1)爆破作用指数，指出属何种类型的爆破?如果所爆岩石为流纹岩，爆破药量是多少?•(2)如果漏斗直径不变，要求实现减弱抛掷爆破，其深度如何调整?•解：(1)w＝2m，r＝D/2＝5/2=2.5m•所以n＝r/w＝2.5/2=1.251，属加强抛掷爆破。•查表1-3，流纹岩的单位耗药量k取1.5kg/m3，故装药量Q＝f(n)kw3=(0．4十0．6×1．253)×1．5×23＝18．86kg•(2)当n＝1时，r/w＝2.5/w=1，所以w＝2.5m•当n=0.75时，r/w＝2.5/w＝0.75，所以W=3.33m•故要实现减弱抛掷爆破时其埋置深度应调整为2.5m～3.33m之间。作业：一埋置深度为4m的药包，爆破后得到底直径为10m的爆破漏斗。求（1）爆破作业指数，指出属何种类型的爆破？如果炸药单耗为1.5kg/m3，爆破药量是多少？（2）如果漏斗直径不变，要求实现减弱抛掷爆破，其深度如何调整？阶梯爆破布孔示意图洞室爆破洞室布置示意图预裂爆破布孔和装药