露天台阶爆破培训1

宜昌市爆破从业人员培训露天台阶爆破主讲：姚金阶[e-mail]13972605661QQ:1134042402三峡大学水环学院工程力学系一引言二露天浅孔台阶爆破三露天深孔台阶爆破四大区毫秒爆破技术五预裂爆破六露天爆破安全技术一引言-现代工程爆破及分类1.1工程爆破的内涵20下半世纪以来，钻孔机具、爆破器材和计算机技术的发展为工程爆破现代化提供了坚实的物质基础，大大促进了工程爆破的迅猛发展，极大地拓宽了工程爆破的应用领域现代爆破技术的发展，完全有能力利用炸药的爆炸能量去代替大量机械或人力难以完成的工作。1.2现代工程爆破的主要内容现代工程爆破钻孔机具及施工技术爆破器材技术岩土爆破爆炸加工拆除爆破水下爆破地震勘探、油气井爆破医用微型爆破……地下井巷掘进爆破硐室爆破露天台阶爆破控制爆破药壶、裸露爆破1.3现代工程爆破主要特点现代爆破的基本方法是凿岩爆破法，包括深孔爆破和浅眼爆破，占整个爆破工程量的85%以上，爆破的主要特点：1高风险，涉及爆炸物品的特种行业2从业人员管理严格3涉及国民经济建设各个领域4技术进步快5与环境关系越来越密切6施工环节多而复杂1.4台阶爆破台阶爆破（benchblasting）也叫梯段爆破，指在事先修好的台阶上进行钻孔作业，装入柱状药包进行的爆破方式。它是现代爆破工程应用最广的爆破方式，露天矿开采、铁路公路路堑工程、水电工程、沟槽基坑开挖等规模开挖都离不开台阶爆破。由于台阶爆破可与装运机械匹配施工，机械化水平高，因此施工速度快、效率高、安全性好。台阶爆破中的毫秒延时爆破和预裂爆破是控制爆破的重要内容。2.1浅孔台阶爆破的含义台阶爆破中的台阶高度与施工机具和方法有所差异，如果台阶高度或钻孔深度低于5米称为低台阶爆破，亦即露天浅孔爆破。浅孔爆破的孔径划分没有统一的标准，一般认为不超过70~75mm孔径，本地工程浅孔爆破孔径一般为手风钻38~40mm孔径。二露天浅孔台阶爆破2.2浅孔爆破的适用范围露天浅孔爆破的施工地点一般比较凌乱复杂，因此首先要清除覆盖层，规划台阶高度和运输道路，然后根据原岩地形地貌，设计不同深度但孔底高程相近的浅孔，先爆出施工台阶和平台，然后按规划的台阶进行正规的台阶爆破，其爆破规模小，装药量少，所以低台阶爆破主要应用于场地平整、路堑开挖、沟槽开挖、基坑开挖、城镇石方开挖等。2.3浅孔台阶爆破的台阶要素浅孔台阶爆破的台阶要素如图所示：H－台阶高度L—钻孔深度h—超深l1—装药长度l2—堵塞长度b—排距（a—间距）B—台阶上部边线至前排炮孔的距离W—前排钻孔最小抵抗线W底—前排钻孔底盘抵抗线α—坡面倾角2.4钻孔方式钻孔分为垂直钻孔和倾斜钻孔两种方式，少数情况采用水平钻孔。倾斜钻孔倾角一般与坡面平行。垂直钻孔与倾斜钻孔的比较2.5布孔方式布孔方式有单排布孔和多排布孔两种方式，多排布孔又分为方形、矩形及三角形（又称菱形或梅花形）。多排布孔是与多排毫秒微差爆破技术紧密相连的。（a）单排布孔（b）方形布孔（c）矩形布孔（d）三角形布孔2.6路堑爆破的炮孔布置路堑爆破因受地形条件变化的影响，布孔方法与一般台阶爆破布孔有所不同，通常有两种布置方法：1半壁路堑开挖布孔方式半壁路堑开挖多采用纵向台阶法布孔，即平行线路方向钻孔，对于高边坡半壁路堑，应采用分层布孔。半壁路堑开挖布孔方式（a）倾斜孔（b）垂直孔2全路堑开挖布孔方式全路堑开挖由于开挖断面小，爆破易影响边坡的稳定性，因此一般多采用纵向浅孔（浅层）开挖，靠边的垂直孔深度控制在边坡线以内。2.7浅孔爆破参数设计1台阶高度按施工机械结合开挖高度选择，用手持式凿岩机时，一般选择1.5-3.0米，以达到较高的凿岩效率和合理的爆破参数。2孔径手持式凿岩机一般用一字型钻头，直径38-42mm，凿岩台车钻孔直径一般50-60mm，用英格索兰或阿特拉斯一类钻机，最小钻孔直径76mm。国内工程一般选手持式凿岩机，考虑钻头的磨损，直径为40mm。3钻孔倾角一般边坡斜度1：3~1：4时，倾角为70°4超钻深度对软岩及有水平节理的岩体，可不用超钻；硬岩超钻根据岩性、台阶高度靠经验法选定，在试爆中调整5钻孔深度由台阶高度、钻孔倾角及超钻深度计算确定。6炮孔最小抵抗线对前排炮孔，最小抵抗线指药柱中心到梯段面的距离，往后各排炮孔最小抵抗线均认为是排距。一般岩石的最小抵抗线取孔径的30~40倍。7底盘抵抗线指前排炮孔与理论底面交点至梯段面的距离，为保证不留根底，一般取孔径的40~50倍。8炮孔排距与炮孔最小抵抗线相等。9炮孔间距一般取排距的1~1.5倍，多取排距的1.25倍。10线装药密度当药卷直径为Φ32时，每米装药量为0.8Kg。11最小堵塞长度防止爆生气体逸出，有利于提高爆破效果。浅孔爆破：一般要求≮L/2堵塞必须密实紧固。12平均单位耗药量平均单位耗药量简称单耗，指单位体积岩石耗用的平均炸药量,常用Kg/方。平均单位耗药量是台阶爆破中的“第一参量”，首先应当对平均单耗有个基本量的概念，然后根据钻孔参数和装药关系参数的基本关系调整，去接近事先认定的平均单耗。试爆之后，根据爆堆分析，认定选定的单耗是大是小，钻孔及装药参数是否合适，下一次试爆时进行调整。决定平均单位耗药量的因素：岩石可爆性（难、中等、易）块度要求施工偏差孔径炸药性质夹制作用台阶高度浅孔爆破单耗初选孔深m每孔药量/kg单耗0.3-0.50.05-0.10.5-1.20.6-0.80.1-0.20.5-0.61.0-2.00.4-1.20.35-0.513微差起爆方法和起爆网路设计（参见四）3.1深孔台阶爆破的含义台阶高度或钻孔深度高于5米称为深孔台阶爆破。深孔爆破的孔径超过75mm。所以也可以定义为孔径超过75mm、孔深大于5米的台阶爆破。三露天深孔台阶爆破3.2深孔爆破的主要优点露天深孔台阶爆破使炸药比较均匀地分散在岩体内，可以提高延米爆破量，降低单耗和成本。深孔台阶爆破本身机械化程度较高，还能提供适合于机械挖运的破碎岩堆和方量。安全方面，深孔台阶爆破中装药部位与所爆岩体的位置关系比较清楚而且容易取得数据，爆破时振动强度、飞石距离、空气冲击波强度和破坏范围小且容易控制。深孔台阶爆破对路基和边坡的影响小，有利于场地安全。3.3深孔台阶爆破的台阶要素浅孔台阶爆破的台阶要素如图所示：H－台阶高度L—钻孔深度h—超深l1—装药长度l2—堵塞长度b—排距（a—间距）B—台阶上部边线至前排炮孔的距离W—前排钻孔最小抵抗线W底—前排钻孔底盘抵抗线α—坡面倾角3.4钻孔方式钻孔分为垂直钻孔和倾斜钻孔两种方式，少数情况采用水平钻孔。倾斜钻孔倾角一般与坡面平行。垂直钻孔与倾斜钻孔的比较3.5布孔方式布孔方式有单排布孔和多排布孔两种方式，多排布孔又分为方形、矩形及三角形（又称菱形或梅花形）。多排布孔是与多排毫秒微差爆破技术紧密相连的。（a）单排布孔（b）方形布孔（c）矩形布孔（d）三角形布孔3.7深孔爆破参数设计1台阶高度台阶高度是深孔台阶爆破的重要技术参数之一，关系到爆破效果和装运效率及机械安全。台阶高度过小，爆落方量少，钻孔成本高；台阶高度过大，不仅钻孔困难，而且爆破后堆积过高，对挖掘机安全作业不利。露天矿山生产规模一般取台阶高度为10~15米；铁路施工中，根据机械水平一般取8~12米较为合适。随着钻机及施工机械发展，有向高台阶发展的趋势。3.7深孔爆破参数设计2孔径在钻孔机械确定后，一般孔径的选择余地不大。进口液压钻机采用直径38mm的钻杆，钻头直径为76mm（3in）和89mm（3.5in）两种,对直径38mm的钻杆用76mm钻头能发挥钻机的最大效率。从经济效果看，孔径越大越好；从爆破效果看，孔径越小炸药分布越均匀，爆破效果越好。3.7深孔爆破参数设计2孔径对强风化、中风化岩石、覆盖层剥离可采用大钻头，钻头直径100~165mm;对中硬及坚硬岩石中以小钻头钻头直径75~100mm为宜。3钻孔倾角台阶的坡面角一般位于60~75°之间，若岩石坚硬，采用单排爆破或多排分段起爆，坡面角可大些；若岩石松软，多排孔同时起爆，坡面角宜缓些。坡面角太大爆破后容易出现大块，坡面角太小则易留根底。4底盘抵抗线指前排炮孔与理论底面交点至梯段面的距离。为避免残留根底和克服底盘的最大阻力，一般采用底盘抵抗线代替最小抵抗线，底盘抵抗线是影响深孔台阶爆破效果的重要参数。底盘抵抗线过大会造成残留根底多、大块率高、冲击作用大；底盘抵抗线过小则不仅浪费炸药，增大钻孔工作量，而且岩块易抛散和产生飞石振动等有害效应。4底盘抵抗线底盘抵抗线与炸药威力、岩石可爆性、破碎要求、孔径、台阶高度、坡面角等因素有关，很难理论确定，一般需依据具体条件，通过工程类比计算，在实践中不断调整确定。A根据钻孔作业安全条件确定：w=Hcotα+cc-炮孔至坡顶边线的安全距离，≥2.5-3.0m4底盘抵抗线B根据体积公式反推计算：w=d√7.85△tL/mqHC按台阶高度确定：w=0.6-0.9HD按钻孔直径确定：w=32~38d5炮孔间距与排距炮孔间距a指同排的相邻两个炮孔中心线之间的距离，排距b是指多排孔爆破时相邻两排炮孔间的距离，炮孔间距和排距反映了布孔情况。反映了布孔情况的参数还有炮孔密集系数m，m=a/w，即孔间距与最小抵抗线的比。由于w=b,也有m=a/b在露天深孔台阶爆破中，m是一个很重要的参数，一般取m=0.8-1.4当w及m确定后，可确定炮孔间距a=mw,排距b=w.大孔距爆破技术发展迅速，即在孔网面积不变的情况下，适当减少底盘抵抗线或排距而增大孔距，可以显著改善爆破效果，国内达到4-6，国外甚至到8.6炮孔超深炮孔超深可以克服底盘岩石的夹制作用，使爆破后不留根底，炮孔超深过大会造成钻孔和炸药浪费，破坏下一个台阶顶板，给下次钻孔造成困难；过小将产生根底，抬高底板标高，影响装运。炮孔超深值可按底盘抵抗线w的0.15-0.35倍考虑，也可按孔径的8-12倍计算超深与岩石的坚硬程度、炮孔直径、底盘抵抗线有关。7平均单位耗药量平均单位耗药量简称单耗，指单位体积岩石耗用的平均炸药量,常用Kg/方。平均单位耗药量是台阶爆破中的“第一参量”，首先应当对平均单耗有个基本量的概念，然后根据钻孔参数和装药关系参数的基本关系调整，去接近事先认定的平均单耗。试爆之后，根据爆堆分析，认定选定的单耗是大是小，钻孔及装药参数是否合适，下一次试爆时进行调整。决定平均单位耗药量的因素：岩石可爆性（难、中等、易）块度要求施工偏差孔径炸药性质夹制作用台阶高度自由面个数深孔爆破单耗初选岩石硬度246810单耗0.40.430.50.530.56岩石硬度12141618单耗0.60.640.670.78单孔装药量爆破单耗确定后，单孔装药量可按下式计算：第一排炮孔Q=qawH从第二排起，Q=kqabHk指受前面各排孔岩渣阻力的增加系数k=1.1-1.29微差起爆方法和起爆网路设计（参见四）四、大区毫秒微差爆破技术4.1微差爆破微差爆破又叫毫秒爆破（millisecondblasting），是利用毫秒雷管或其他毫秒延期起爆装置，实现装药按顺序起爆的方法。由于前后相邻段药包爆炸时间间隔极短，致使各药包造成的能量场相互发生影响而产生一系列良好的效果。一、微差爆破的优点•(1)可使爆破地震效应和空气冲击波以及飞石作用降低；•(2)可增大一次爆破量而减少爆破次数和提高大型设备的利用率；•(3)爆下的矿岩块度均匀，大块率低；•(4)爆堆比较集中，有利于提高铲装生产率。二、微差爆破作用原理以这个例图来说明：(1)先起爆的炮孔相当于单孔漏斗爆破。在压缩波和反射拉伸波以及爆破气体的作用下，在矿岩中形成破裂漏斗。漏斗内形成一些指向自由面的主裂隙和一些横向裂隙，生成较多的交叉裂隙，漏斗体外也出现一些细微裂隙。在这一阶段内，岩石还未明显移动，孔内的高温高压气体尚未消失。•(2)在先起爆炮孔的爆破作用未消失时，第二组微差延发的炮孔紧接着起爆。先起爆炮孔形成的众多裂隙为后起爆的炮孔提供了新的自由面，改善了爆破质量。•(3)第二段炮孔的爆破作用与第一段炮孔爆破后尚未消失的爆破作用的叠加，增强了应力波的作用，加强