爆破課件第06章

1、q深孔爆破(long-hole blasting)技術(shù)在改善破碎質(zhì)量、維護邊坡穩(wěn)定、提高裝運效率和經(jīng)濟效益等方面有極大的優(yōu)越性，隨著深孔鉆機等機械設(shè)備的不斷改進發(fā)展，在鐵路和公路路塹、礦山露天開采工程、水電閘壩的基坑開挖工程中，深孔爆破技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，深孔爆破技術(shù)在石方爆破工程中占有越來越重要的地位。l第一節(jié) 深孔爆破基本概念l第二節(jié) 設(shè)計計算l第三節(jié) 深孔爆破施工工藝l第四節(jié) 微差爆破與擠壓爆破l第五節(jié) 光面爆破和預(yù)裂爆破參數(shù)設(shè)計l第六節(jié)深孔爆破工程設(shè)計實例l第七節(jié) 藥壺法爆破l基本概念及特點基本概念及特點l臺階要素臺階要素 l鉆孔形式鉆孔形式 l布孔方式布孔方式l深孔深孔通常是指孔徑大

2、于75mm、深度在5m以上并采用深孔鉆機鉆成的炮孔。 l深孔爆破深孔爆破是指在事先修好的臺階(梯段)上進行鉆孔作業(yè)，并在鉆好的深孔中裝入延長藥包進行爆破。 q深孔爆破破碎質(zhì)量好，破碎塊度符合工程要求，基本上無不合規(guī)格的大塊，無根底，爆堆集中且具有一定的松散度，滿足鏟裝設(shè)備裝載的要求。同時提高延米爆破量，降低炸藥單耗，并在改善破碎質(zhì)量的前提下，使鉆孔、裝載、運輸和破碎等后續(xù)工序發(fā)揮高效率，并使工程的綜合成本達到最低。q深孔爆破的炸藥比較均勻地分散在巖體中，用藥量比較容易控制，與其它爆破方法相比，深孔爆破的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在石方的機械化施工和安全性兩個方面。在安全性方面，深孔爆破屬露天開挖，裝藥部位

3、與所爆巖體的位置關(guān)系很容易搞清楚和取得數(shù)據(jù)，加上每次爆破量比硐室爆破要小，爆破時振動強度、飛石距離、空氣沖擊波強度和破壞范圍小且容易控制。深孔爆破除了本身機械化程度較高，解決了其它爆破技術(shù)主要依靠人工或機械化程度不高的缺陷外，還能提供適合于機械挖運的破碎巖堆的塊度、大小、形狀，及滿足挖運進度要求的一次爆落方量；l深孔爆破通常是在一個事先修好的臺階上進行鉆孔作業(yè)，這個臺階也稱作梯段。臺階深孔爆破也稱作梯段深孔爆破。 l深孔爆破的孔網(wǎng)參數(shù)表示鉆孔在臺階中的位置，如圖6-1（a）所示。 L(b)(a)堵塞；2藥包圖臺階要素及鉆孔形式示意圖（a）垂直鉆孔；（b）傾斜鉆孔haL1ww212hHwcbH圖

4、中 H為臺階高度（m）， W1為前排鉆孔底盤抵抗線（m）， h為超深（或超鉆）深度（m）， L為鉆孔深度（m）， l1為堵塞長度（m），l2為裝藥長度（m）， 為臺階坡面角（度）， b為排距（m），a為鉆孔間距（m）， c為臺階上部邊線至前排孔口的距離（m）。l鉆孔一般分為垂直鉆孔和傾斜鉆孔兩種形式,如圖6-1所示。l垂直鉆孔和傾斜鉆孔的優(yōu)缺點比較如表6-1所示。從表中可以看出，傾斜鉆孔在爆破效果方面較垂直鉆孔有較多的優(yōu)點，但在鉆鑿過程中的操作比較復(fù)雜，在相同臺階高度情況下傾斜鉆孔比垂直鉆孔要長，而且裝藥時易堵孔，給裝藥工作帶來一定的困難。在實際工程中，垂直鉆孔的應(yīng)用較傾斜鉆孔要廣泛得多。鉆孔

5、形式優(yōu) 點缺 點垂直鉆孔（1）適用于各種地質(zhì)條件的鉆孔爆破（2）鉆垂直深孔的操作技術(shù)比傾斜孔簡單（3）鉆孔速度比較快（1）爆破后大塊率比較高，常留有根底（2）臺階頂部經(jīng)常發(fā)生裂縫，臺階面穩(wěn)固性比較差傾斜鉆孔（1）抵抗線比較小且均勻，爆破破碎的巖石不易產(chǎn)生大塊和殘根（2）易于控制爆堆的高度和寬度，有利于提高采裝效率（3）易于保持臺階坡面角和坡面的平整，減少凸懸部分和裂縫（4）鉆孔設(shè)備與臺階坡頂線之間的距離較大，人員與設(shè)備比較安全（1）鉆鑿傾斜深孔的技術(shù)操作比較復(fù)雜（2）鉆孔長度比垂直鉆孔長（3）裝藥過程中容易發(fā)生堵孔 l布孔方式有單排布孔（一字形布孔）及多排布孔兩種，多排布孔又分為方形、三角形（

6、或梅花形）三種，如圖6-2所示。l從能量均勻分布的觀點看，以等邊三角形布孔最為理想，方形或矩形多用于挖溝爆破。在相同條件下，與多排孔爆破相比較，單排孔爆破能取得較高的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。但為增大一次爆破方量，廣泛采用多排微差爆破技術(shù)，這樣不僅可以改善爆破質(zhì)量，而且可以增大爆破規(guī)模，以滿足大規(guī)模開挖的需要。aaaaaabaaaaaa（a）(b)(c)(d)（a）一字形；（b）三角形；（c）方格形；（d）梅花形； 圖6-2 深孔布置形式l為了達到良好的深孔爆破效果，必須合理確定臺階高度、網(wǎng)孔參數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu)、裝填長度、起爆方法、起爆順序和炸藥的單位消耗量等參數(shù)。在以上參數(shù)設(shè)計合理的情況下，可以達到技術(shù)經(jīng)濟

7、的合理性，從而達到高效、經(jīng)濟的目的。l鉆孔孔徑的選擇鉆孔孔徑的選擇 l臺階高度的確定臺階高度的確定l底盤抵抗線的確定底盤抵抗線的確定 l孔距與排距孔距與排距 l超鉆超鉆(subdrilling) l單孔裝藥量單孔裝藥量 l在鉆孔機械確定后，一般鉆孔孔徑的選擇余地不大。如目前使用較多的進口液壓鉆，采用38的鉆桿，使用的鉆頭直徑為3英寸（76mm）和3.5英寸（89mm）兩種，但對38的鉆桿，用3英寸的鉆頭鑿進能發(fā)揮鉆機的最大效率。l從爆破經(jīng)濟效果和裝藥施工來說，無疑鉆頭直徑越大越好，每米孔爆破方量按鉆孔直徑增加值的平方增加，孔徑越大，裝藥越方便，越不易發(fā)生堵孔現(xiàn)象。l而對爆破效果來講，無疑孔徑小

8、，炸藥在巖體中分布更均勻，效果更好。所以在強風(fēng)化或中風(fēng)化的巖石以及覆蓋層剝離時可采用大鉆頭（鉆頭直徑100165mm），而在中硬和堅硬巖石中鉆孔以小鉆頭（鉆頭直徑75100mm）為宜。 l臺階高度是深孔爆破的重要技術(shù)參數(shù)之一，其選取合理與否，直接影響到爆破的效果和碎石裝運效率以及挖掘機械的安全。 l給機械設(shè)備（挖掘機、自卸車等）創(chuàng)造高效率的工作條件；l保證輔助工作量最??；l能否達到最好的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)；l滿足安全工作的要求。l從國內(nèi)外資料看，普遍認(rèn)為臺階高度不宜過高。在采礦部門取1015m為宜； 在鐵路施工中，根據(jù)施工特點和采用鉆機及挖掘機械的技術(shù)水平，一般取812m較為合適。臺階高度還與鉆孔孔

9、徑有著密切的聯(lián)系，不同鉆孔孔徑有不同的臺階高度適用范圍。臺階高度過小，爆落方量少，鉆孔成本高；臺階高度過大，不僅鉆孔困難，而且爆破后堆積過高，對挖掘機安全作業(yè)不利。臺階的坡面角最好在6075之間。若巖石堅硬，采取單排爆破或多排分段起爆時，坡面角可大一些。如果巖石松軟，多炮孔同時起爆，坡面角宜緩一些，坡面角太大（75 ）或上部巖石堅硬，爆破后容易出現(xiàn)大塊；坡面角太小或下部巖石堅硬，易留根坎。l目前，隨著鉆機等施工機械的發(fā)展，國內(nèi)外已有向高臺階發(fā)展的趨勢。l底盤抵抗線底盤抵抗線是指由第一排裝藥孔中心到臺階坡腳的最短距離。l在露天深孔爆破中，為避免殘留根底和克服底盤的最大阻力，一般采用底盤抵抗線代替

10、最小抵抗線，底盤抵抗線是影響深孔爆破效果的重要參數(shù)。l過大的底盤抵抗線，會造成殘留根底多、大塊率高、沖擊作用大；過小則不僅浪費炸藥，增大鉆孔工作量，而且?guī)r塊易拋散和產(chǎn)生飛石、震動、噪聲等有害效應(yīng)。底盤抵抗線同炸藥威力、巖石可爆性、巖石破碎要求、鉆孔直徑和臺階高度以及坡面角等因素有關(guān)。l這些因素及其相互影響程度的復(fù)雜性，很難用一個數(shù)學(xué)公式表示，需依據(jù)具體條件，通過工程類比計算，在實踐中不斷調(diào)整底盤抵抗線，以便達到最佳的爆破效果。l根據(jù)鉆孔作業(yè)安全條件確定 式中 W1底盤抵抗線，m; H臺階高度，m； 臺階坡面角，一般為6075； c從深孔中心到坡頂邊線的安全距離，c2.53m。 cHctgW1l

11、按照體積法（即藥包重量與爆落巖石成正比）反推計算 HqmLdW85.71式中：d炮孔直徑，dm； 裝藥密度，kg/dm3； 裝藥長度系數(shù)，當(dāng)H10m時，0.6；當(dāng)H1015m時，0.5；H=1520m時，0.4；H20m時，0.35； q單位耗藥量，kg/m3； m炮孔密集系數(shù)，一般m0.81.2（當(dāng)巖石堅固系數(shù)f高，要求爆下的塊度小，臺階高度愈小時，可取較小m值，反之可取較大m值）。 L鉆孔深度，m。HW)9.06.0(1 巖石堅硬，系數(shù)取小值，反之，系數(shù)取大值。 kdW1k日本取k=40,國內(nèi)鐵路上建議取k=3238 ；d孔徑，mm。 巖石f值 臺階高度H（m） 13 36 68 1020

12、 7 0.600.700.851.0010 0.700.851.001.2515 0.851.001.251.5020 1.001.251.501.7525 1.251.501.752.00f0.82345681012141620q(kg/m3)0.400.430.460.500.530.560.600.640.670.70注：表中數(shù)據(jù)以2號巖石銨梯炸藥為準(zhǔn)。 HqaWQ1 a孔距，m； H臺階高度，m。 式中 q單位耗藥量，kg/m3；KqabHQ 式中： K為考慮受前面各排孔的巖碴阻力作用的裝藥量增加系數(shù)， 一般取1.11.2。 l臺階布置臺階布置 l深孔鉆鑿深孔鉆鑿 l裝藥結(jié)構(gòu)和裝藥裝藥

13、結(jié)構(gòu)和裝藥 l堵塞堵塞 l起爆網(wǎng)路與起爆起爆網(wǎng)路與起爆 l鐵路建設(shè)大部分是在一狹小的條形地帶施工，線路綿延于山區(qū)和丘陵地區(qū)，就土石方爆破工程來講，除個別站場的工程量較大外，一般工程數(shù)量都比較小而分散。l鐵路建設(shè)工程中深孔爆破的臺階布置形式與露天礦開采有所不同。根據(jù)臺階坡面走向與線路走向之間的關(guān)系，可以把深孔爆破的臺階布置方法分為以下兩種。l縱向臺階法 爆破施工形成的臺階坡面走向與線路走向平行時，稱為縱向臺階縱向臺階（圖6-3 ）。采用縱向臺階進行土石方施工的方法稱為縱向臺縱向臺階法。階法。 按縱向臺階法進行鉆孔爆破時的炮孔布置方法稱為縱向臺階布孔法?？v向臺階布孔法?？v向臺階布孔法適用于傍山半路

14、塹開挖。對于高邊坡的傍山路塹，應(yīng)分層布孔，按自上而下的順序進行鉆爆施工。施工時應(yīng)注意將邊坡改造成臺階陡坡形式，以便上層開挖后下層邊坡能進行光面或預(yù)裂爆破（圖6-4 ）。 圖6-3 縱向臺階法 預(yù) 裂 孔（ 臺 階 坡 面 ）軌 道臺階式邊坡地面線圖6-4 傍山高邊坡路塹橫向臺階分層布孔、為施工順序l橫向臺階法 爆破施工形成的臺階坡面走向與線路走向垂直時，稱為橫向臺階橫向臺階（圖6-5）。采用橫向臺階進行土石方施工的方法稱為橫向臺橫向臺階法。階法。 按橫向臺階法進行鉆孔爆破時的炮孔布置方法稱為橫向臺階布孔法。橫向臺階布孔法。橫向臺階布孔法適用于全斷面拉槽形式的路塹和站場開挖。對于全斷面拉槽形式的

15、站場開挖，為加快施工進度，可同時從山體兩側(cè)向中間進行深孔爆破作業(yè)，如圖6-5 (b)。 單線的深拉槽路塹開挖，由于線路狹窄，開挖工作面小，爆破容易破壞或影響邊坡的穩(wěn)定性，因此在采用橫向臺階法時，最好分層布孔，為便于施工和減少巖石的夾制作用，每層的臺階高度不宜過大，以68m為宜。在布置鉆孔時，對于上層邊孔可順著邊坡布置傾斜孔進行預(yù)裂爆破，而下層因受上部邊坡的限制，邊孔通常不能順邊坡鉆鑿傾斜孔。在這種情況下，可布置垂直孔進行松動爆破，但邊坡的垂直孔深度不能超過邊坡線（圖6-6）。如果下層邊坡采用預(yù)裂爆破，那么邊坡需要改造成臺階形式。 AA(a)BB(c)主 炮 孔預(yù) 裂 孔線 路 走 向線 路 走

16、 向臺 階 坡 面臺 階 坡 面主 炮 孔BB剖面預(yù) 裂 孔開挖推進方向地 面 線開挖推進方向AA 剖面主 炮 孔圖6-5 橫向臺階法l孔位布置 布孔應(yīng)從臺階邊緣開始，邊孔與臺階邊緣要保留一定距離，以保證鉆機安全工作?？孜粦?yīng)根據(jù)設(shè)計要求在工地測量確定，遇到孔位處于巖石破碎、節(jié)理發(fā)育或巖性變化較大的地方，可以調(diào)整孔位位置，但應(yīng)注意最小抵抗線、排距和孔距之間的關(guān)系。一般情況下，應(yīng)保證最小抵抗線（或排距）和孔距及它們的乘積在調(diào)整前后相差不超過10%。在周圍環(huán)境許可時，對前排孔最小抵抗線采取寧小勿大的原則，可以減少大塊率，并保證后幾排炮孔的爆破效果。l開挖工作面不平整時，選擇工作面的凸坡或緩坡處布孔，

17、以防止在這些地方因抵抗線過大而產(chǎn)生大塊。l在底盤抵抗線過大處要在坡腳布孔，或加大超深，以防止產(chǎn)生根坎和大塊。l地形復(fù)雜時，應(yīng)注意鉆孔整個長度上的抵抗線變化，特別要防止因抵抗線過小而出現(xiàn)飛石現(xiàn)象。l深孔爆破中使用的鉆孔機械主要有牙輪鉆機、潛孔鉆機、旋轉(zhuǎn)鉆機、鑿巖機和鉆車。在大型礦山中使用的鉆機大部分是孔徑大于200mm的潛孔鉆機和牙輪鉆機。在一般石方開挖和中小型礦山中使用的多是孔徑在200mm以下的輕型潛孔鉆機和液壓鉆機。l牙輪鉆機是一種效率高，機械化、自動化程度高，適應(yīng)各種硬度的巖石穿孔作業(yè)，技術(shù)先進的鉆機。它是大型礦山露天開挖的主要鉆孔機械，但由于其一次性投資高，影響了它的廣泛使用。l潛孔鉆

18、機是一種回轉(zhuǎn)加沖擊的鉆機，它的鉆桿前端裝有與鉆頭相連接的風(fēng)動（或液壓）沖擊器，鉆桿由回轉(zhuǎn)機構(gòu)帶動回轉(zhuǎn)。鑿巖時，沖擊器潛入孔底，壓縮空氣由鉆桿內(nèi)部送入沖擊器中，經(jīng)配氣裝置帶動錘體以高頻沖擊鉆頭，巖石在鉆頭的沖擊和回轉(zhuǎn)作用下被破碎成巖粉，再由壓縮空氣吹出孔外。與牙輪鉆機相比，潛孔鉆機具有靈活機動、設(shè)備重量較輕、投資小、成本低等特點，適合鐵路路塹深孔爆破使用。l表6-4列出了部分國產(chǎn)潛孔鉆機的主要技術(shù)性能參數(shù)。幾年來鐵路、公路以及其它大多數(shù)土石方工程中更多地采用了進口或合資工廠的鉆機設(shè)備。常見的有以下幾種 型號YQ-150AYQ-150BCLQ-80YQ-100YQ-100BYQ80鉆孔直徑（mm）

19、1501508510010010080鉆孔深度（m）17.51720向下17水平501220鉆孔角度與地面成45,6075,90向下與地面成0,45,6075,90向下任意向下任意90 鉆桿長度（m）961.51.232.132.8爬坡能力202020 行走方式履帶自行履帶自行履帶自行無履帶輪胎設(shè)備重量（kg）12000120004500400 860備注 全風(fēng)動可裝在拖拉機上 注：一次可推進二根桿3.0m 。 l阿特拉斯科普柯（ATLAS COPCO）公司（與我國天水等生產(chǎn)廠家有技術(shù)合作）的鉆機。國內(nèi)常見的有以下幾種：ROC 442PC 履帶式氣動鉆車，孔徑35mm102mm，配COP131

20、氣動鑿巖機，所有動力來自壓縮空氣，不帶發(fā)動機和電力裝置。ROC 460PC 風(fēng)動履帶式潛孔鉆車，孔徑85mm140mm，所有動力來自壓縮空氣，不帶發(fā)動機和電力裝置。ROC 742HC系列履帶式液壓露天鉆車，自帶發(fā)動機和空壓機，配COP1238或COP1838液壓鑿巖機，可選配駕駛室和自動接桿系統(tǒng)。l宣化英格索蘭（Ingsoland）礦山工程機械有限公司生產(chǎn)的鉆機。主要有：CM351 高風(fēng)壓露天潛孔鉆機，孔徑105mm165mm，工作風(fēng)壓1.05MPa2.46MPa，耗風(fēng)量17m3/min21m3/min，配用DH-4、DH6、DHD-340A、DHD-360型沖擊器，爬坡能力26。CM341

21、中風(fēng)壓露天潛孔鉆機，孔徑105mm114mm，工作風(fēng)壓0.7MPa1.2MPa，耗風(fēng)量20m3/min，配用DH-4、DHD-340A型沖擊器，爬坡能力25。CLQ80A 低風(fēng)壓露天潛孔鉆機，孔徑90mm120mm，工作風(fēng)壓0.5MPa0.7MPa，耗風(fēng)量17m3/min。 l芬蘭湯姆洛克（TAMROCK）CHA660、DHA660型履帶式液壓露天鉆車，鉆孔直徑76mm89mm。l本古河（FURUKAWA）HCR-C180R、HCR-260型履帶式液壓露天鉆車，鉆孔直徑76mm89mm。l堵孔的原因及預(yù)防堵孔的原因及預(yù)防 在深孔爆破，尤其是在臺階深孔爆破中，受上一臺階超鉆部分炸藥爆破的影響作用

22、，鉆孔作業(yè)常發(fā)生鉆孔被堵現(xiàn)象。 鉆孔被堵原因主要有巖體破碎導(dǎo)致孔壁在炮眼鉆好后塌落；巖粉順巖體內(nèi)貫通裂隙沉積到相鄰炮孔內(nèi)，造成鄰孔堵孔；鉆孔時造成喇叭形孔口，成孔后孔口塌落堵塞鉆孔；成孔后沒有及時封蓋孔口或封蓋無效，造成地面巖粉或石渣掉入孔中；雨水沖積造成孔內(nèi)泥土淤塞。l堵孔對爆破的影響鉆孔被堵導(dǎo)致一些炮孔深度發(fā)生變化，給裝藥帶來很大的困難，甚至造成炮孔報廢。若是炮孔被堵部分為孔底，則因裝不夠藥而造成爆后留根；或者由于炮孔被堵深淺不一，造成底盤高低不平；若局部炮孔全堵，將影響整體爆破效果。 l預(yù)防堵孔措施避免將孔口打成喇叭狀；巖石破碎易塌落時，要用泥漿固壁封縫；及時清除孔口巖碴及碎石；加工專用木塞封堵孔口或用木板將孔口封嚴(yán)；雨天用巖碴在孔口作一小圍堰，防止雨水灌入孔內(nèi)。12圖6-7 孔間交錯間隔裝藥結(jié)構(gòu) 1 砂土、巖粉， 2 炸藥l堵塞工作在完成裝藥工作后進行。堵塞長度與最小抵抗線、鉆孔直徑和爆區(qū)環(huán)境有關(guān)。當(dāng)不允許有飛石時，堵塞長度取鉆孔直徑的3035倍；允許有飛石時，取鉆孔直徑的2025倍。堵塞材料可用泥土或鉆孔時排出的巖粉，但其中不得混有大于30mm的巖塊和土塊。l堵塞時，不得將雷管的腳線、導(dǎo)爆索或?qū)П芾眠^緊，以防被堵塞材料損壞。堵塞過程要不斷檢查起爆線