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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:

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? 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:n>1,r>W。 (3)减弱抛掷爆破:0.75<n<1,r<W。 (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=KW d 深孔 Wp ? HD? d 150
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。

阶梯高度
2. 阶梯高度 H(m) 浅孔 H=KH WP
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= KL H 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 = Ka WP 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=a sin60o=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=0.33KHWP a
? 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
Lmin ? L / 2 Lmin ? WP

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
Q 1、洞室体积的计算:V ? C D

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。

2、药室间距与排距
药室间距 a (m)
药室排距 b(m)

a=(1.1~1.2) WP
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2~4 2. 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. 2. 3. 预裂缝面的最小张开率; 预裂缝面的残留半孔率; 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。0.52M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=1.25>1,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


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