第三章--爆破工程

1、第三章 爆破工程本章主要內(nèi)容爆破的根本原理炸藥及炸藥量計(jì)算爆破根本方法鉆孔與起爆特種爆破技術(shù)爆破平安控制學(xué)習(xí)的目的與教學(xué)要求應(yīng)用于水工建筑物根底、導(dǎo)流隧洞與地下廠房等的開挖、料場(chǎng)開采、定向爆破筑壩和建筑物撤除等。掌握爆破工程的根本方法、鉆爆開挖方法；理解爆破的根本概念和爆破材料的主要性能，了解定向爆破、預(yù)裂爆破、光面爆破的概念及技術(shù)要求。掌握爆破工程的施工特點(diǎn)和程序及施工的主要內(nèi)容；對(duì)爆破平安與防護(hù)計(jì)算能靈活應(yīng)用，對(duì)平安防護(hù)引起足夠重視。要嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)平安計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)。學(xué)習(xí)重點(diǎn)爆破作用指數(shù)概念及根據(jù)爆破作用指數(shù)對(duì)爆破進(jìn)展分類。淺孔、深孔爆破的炮孔布置和裝藥量計(jì)算；光面爆破、預(yù)裂爆破的應(yīng)用和區(qū)別；

2、主要參數(shù)的選用、確定和裝藥量的計(jì)算。第一節(jié) 爆破的根本概念一、爆破作用的概念一爆炸炸藥爆炸屬于化學(xué)反響。從廣義的角度來(lái)說(shuō)，能量在瞬間釋放的現(xiàn)象都可稱為爆炸。二爆破爆破是利用炸藥的爆炸能量對(duì)炸藥周圍的介質(zhì)，使其發(fā)生變形并進(jìn)展破壞。二、無(wú)限均勻介質(zhì)中的爆破1壓縮圈粉碎圈這是與球形藥包直接接觸的介質(zhì)。2拋擲圈緊貼著壓縮圈外面的介質(zhì)。3破壞圈松動(dòng)圈位于拋擲圈外。三、有限均勻介質(zhì)中的爆破一自由面半無(wú)限介質(zhì)的爆破是指藥包埋設(shè)深度不大，爆破作用受到臨空面的影響的爆破。在水利工程建立中的爆破多屬于這種爆破。在半無(wú)限介質(zhì)的爆破中，臨空面起到反射拉應(yīng)力作用和聚能作用。二爆破漏斗的概念爆破漏斗：當(dāng)爆破在有臨空面的半

3、無(wú)限介質(zhì)外表附近進(jìn)展時(shí)，假設(shè)藥包的爆破作用具有使局部破碎介質(zhì)具有拋向臨空面的能量時(shí)，往往形成一個(gè)倒立圓錐形的爆破坑，形如漏斗，稱為爆破漏斗。爆破漏斗的形狀多種多樣，隨著巖土性質(zhì)、炸藥的品種、性能及藥包大小及藥包埋置深度不同而變化。三爆破漏斗的幾何參數(shù)藥包中心O：最小抵抗線W：藥包中心到臨空面自由面的最短距離，即最小抵抗線長(zhǎng)度。爆破漏斗底部半徑r：指漏斗底圓半徑，是自由面中心到漏斗中心到漏斗邊緣的連線。爆破作用半徑：藥包中心至爆破漏斗底面邊緣的距離。拋擲距離：L自由面：自由面又稱為臨空面，是指爆破介質(zhì)與空氣或水的接觸面。同等條件下，臨空面越多，炸藥用量或小，爆破效果越好。二爆破作用指數(shù)與爆破漏斗

4、分類不同的爆破效果形成不同的爆破漏斗。漏斗的大小可用爆破指數(shù)表示，其值為：nr,最能反映爆破漏斗的幾何特征。標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破：當(dāng)n1,即rW時(shí)，漏斗的張開角度等于90，稱為標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破。 加強(qiáng)拋擲爆破：當(dāng)n1，即rW時(shí)，漏斗張開角度90，稱為加強(qiáng)拋擲爆破。減弱拋擲爆破：n1時(shí)，漏斗的張開角度90，稱為減弱拋擲爆破。松動(dòng)爆破：當(dāng)0.33n0.75時(shí)，無(wú)巖塊拋出，稱為松動(dòng)爆破，在自由面上可看見明顯的外部破壞松動(dòng)隆起，形成堆滿的漏斗，無(wú)巖塊拋擲，漏斗半徑范圍可見巖石破碎后的鼓脹現(xiàn)象。第二節(jié) 炸藥及藥量計(jì)算一、炸藥的主要性能指標(biāo)一炸藥的一般性能炸藥的主要性能有物理化學(xué)安定性、敏感性、穩(wěn)定性等。二炸藥的爆炸

5、性能1.威力:分別用爆力和猛度表示。炸藥藥包的爆炸引起相鄰藥包起爆的最大距離，稱為殉爆距離。爆速是炸藥爆炸時(shí),沖擊波自始至終在單位時(shí)間內(nèi)的傳播速度。炸藥爆炸分解時(shí)所產(chǎn)生的熱量叫爆熱。一般炸藥的爆熱約為6001500kcal/kg。爆炸產(chǎn)物所產(chǎn)生的最高溫度叫爆溫，通常可到達(dá)15004500。1零氧平衡：炸藥在爆炸分解時(shí)的氧化情況。如炸藥本身的含氧量恰好等于其中可燃物完全氧化時(shí)的需要量，炸藥爆炸后，生成二氧化碳和水，并放出大量的熱，這種情況就叫做零氧平衡。2負(fù)氧平衡：如含氧量缺乏，可燃物不能完全氧化，那么產(chǎn)生有毒的一氧化碳，這種情況稱負(fù)氧平衡。3正氧平衡：如含氧量過(guò)多，將放出的氮氧化成為有毒的二氧

6、化氮，這種情況稱正氧平衡。無(wú)論是正氧平衡還是負(fù)氧平衡，都會(huì)帶來(lái)兩大害處：一是使炸藥中的某些元素得不到充分利用，導(dǎo)致熱能量減少，炸藥威力降低，影響爆破效果；二是生成有毒氣體。二、常用炸藥的種類炸藥是一種相對(duì)穩(wěn)定的化合物或混合物。根據(jù)使用的性質(zhì)不同可分為起爆炸藥和工程炸藥主炸藥兩類。一 起爆炸藥的分類起爆炸藥是用以制造起爆材料的炸藥。其主要特點(diǎn)是敏感性高；爆速增加快，易由燃燒轉(zhuǎn)為爆轟；安定性好，特別是化學(xué)安定性好；有很好的松散性和壓縮性。1.雷汞Hg(CNO)250分解，160爆炸，對(duì)清晰度敏感。2氮化鉛Pb(N3)2反響比雷汞遲鈍，不溶于水。6H2O5N4安定性好，起爆能力強(qiáng)，相對(duì)平安價(jià)格廉價(jià)。

7、二 常用工程炸藥1. 三硝基甲笨(TNT梯恩梯炸藥)3銨梯炸藥6乳化炸藥二、藥包及裝藥量計(jì)算一藥包種類藥包是為爆破某一物體而在其中放置一定數(shù)量的炸藥。藥包種類：分為集中藥包和延長(zhǎng)藥包。假設(shè)藥包的長(zhǎng)邊和短邊的長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)和a，當(dāng)L/a4時(shí)，為集中藥包，爆破效率高，省炸藥和減少鉆孔工作量，但爆破巖石的塊度不夠均勻，多用于拋擲爆破；當(dāng)La4時(shí)，為延長(zhǎng)藥包，可均勻分布炸藥，破碎巖石的塊度較均勻，一般用于松動(dòng)爆破。二裝藥量計(jì)算裝藥量是工程爆破中的一個(gè)重要指標(biāo)，它既反映了爆破效果，也反映了經(jīng)濟(jì)效益。標(biāo)準(zhǔn)拋投藥包的藥量計(jì)算條件是：?jiǎn)蝹€(gè)球形集中藥包；爆破作用指數(shù)n=1；使用標(biāo)準(zhǔn)炸藥我國(guó)以2號(hào)巖石銨銻炸藥作為標(biāo)

8、準(zhǔn)炸藥，只有一個(gè)水平自由面。通常假定藥包的重量和標(biāo)準(zhǔn)拋投漏斗的體積成比例的關(guān)系，即：由此可得出標(biāo)準(zhǔn)拋投爆破漏斗的藥包重量計(jì)算公式，即：當(dāng)時(shí)，上式可改寫為： 第三節(jié) 爆破根本方法施工過(guò)程包括：布孔、鉆孔、清孔、裝藥、搗實(shí)、堵氣、引爆等幾道工序。爆破方法取決于工程規(guī)模、開挖強(qiáng)度和施工條件。淺孔爆破淺孔爆破法是指炮孔深度L一般小于5m、直徑為小于75mm深0.55m的圓柱形炮孔，裝延長(zhǎng)藥包進(jìn)展的爆破技術(shù)。淺孔爆破法是應(yīng)用最普遍的爆破技術(shù)。1淺孔爆破的應(yīng)用范圍淺孔爆破適用于各種地形和施工現(xiàn)場(chǎng)比擬狹窄的工作面上作業(yè)，應(yīng)用于地下工程開挖，露天工程的基坑、中小型料場(chǎng)開采，巨大石的改炮，水工建筑物薄層基巖以及

9、城市建筑物改造撤除的控制爆破。二、主要技術(shù)參數(shù)計(jì)算1最小抵抗線淺孔爆破最小抵抗線通常根據(jù)鉆孔直徑和巖石性質(zhì)確定，即：最小抵抗線也可按梯段高度計(jì)算：2臺(tái)階高度H3炮孔深度L堅(jiān)硬巖石：L=1.101.15Hm，應(yīng)超鉆；松軟巖石：L=0.850.95Hm，應(yīng)欠鉆；中等堅(jiān)硬巖石：L=Hm不超鉆、欠鉆。4孔距a與排距b孔、排距應(yīng)同時(shí)滿足以下要求：當(dāng)布置幾排炮孔時(shí)，炮孔布置成方形、三角形或梅花形，排距應(yīng)小于孔距，通常按：3裝藥量計(jì)算淺孔爆破藥量按延長(zhǎng)藥包計(jì)算，每孔裝藥長(zhǎng)度：每孔裝藥量為：二、深孔爆破深孔爆破是指炮孔深度L大于5米、直徑大于75毫米的爆破技術(shù)。一應(yīng)用范圍深孔爆破70年代廣泛應(yīng)用于水利水電露天

10、開挖、地下工程的擴(kuò)大開挖或豎井開挖的爆破、大型工程深基坑開挖、大型采石場(chǎng)開采，大型劈坡開挖。二炮孔布置型式炮孔布置根本型式深孔爆破的炮孔可以布置成垂直孔和傾斜孔兩種型式。炮孔的布置通?？煞譃閱闻趴缀投嗯趴變煞N。三深孔爆破參數(shù) 孔爆破設(shè)計(jì)參數(shù)有：臺(tái)階高度、鉆孔直徑、底盤板抵抗線、孔距、排距、堵塞長(zhǎng)度、超鉆深度及裝藥量等。炮孔直徑d鉆孔直徑由采用的鉆機(jī)鉆頭和擴(kuò)大孔徑程度來(lái)確定，即 mm為防止爆后產(chǎn)生殘埂和簡(jiǎn)化計(jì)算，在深孔爆破中，不用最小抵抗線，而是采用底盤抵抗線。孔距a通常用底盤抵抗線W1與鄰接系數(shù)m的乘積來(lái)計(jì)算： a = m m當(dāng)排距布置成等邊三角形或梅花形布置時(shí)，排距與孔距的關(guān)系為： b =

11、a sin604超鉆深度h與孔長(zhǎng)L超鉆深度是指炮孔深度超出臺(tái)階高度以下的一段孔深。垂直孔： h =0.150.35傾斜孔： h =0.30.55.堵塞長(zhǎng)度L1L1(0.70.75 )W1四裝藥量計(jì)算前排炮孔的單孔藥量按下式計(jì)算：垂直孔 傾斜孔 三、洞室爆破洞室爆破也稱為大爆破。它是先在山體內(nèi)開挖導(dǎo)洞，在藥室內(nèi)裝入大量的炸藥組成的集中藥包，一次可以爆破大量石方。一導(dǎo)洞與藥室布置導(dǎo)洞有平洞及豎井兩種形式。集中布藥。二洞室爆破施工1裝藥2堵塞3起爆系統(tǒng)四、提高深孔爆破效果的技術(shù)措施1合理利用臨空面，積極創(chuàng)造臨空面2及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)第四節(jié) 鉆孔與起爆 一、鉆孔機(jī)具1風(fēng)鉆2回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)3沖擊式鉆機(jī)4潛孔鉆

12、機(jī)二、起爆器材及起爆方法炸藥的根本起爆方法有四種：火花起爆、電力起爆、導(dǎo)爆管起爆、導(dǎo)爆管起爆和聯(lián)合起爆。不同的起爆方法，要求不同的起爆材料，常用的起爆材料有導(dǎo)火索、火雷管、電雷管、導(dǎo)爆索、導(dǎo)爆管等。起爆器材雷管 雷管是用來(lái)起爆炸藥或?qū)П鞯?。按起爆方式一般常用的有火雷管、電雷管。?dǎo)火線2.導(dǎo)電線 3導(dǎo)爆索 三、起爆方法 一火花起爆二電力起爆電雷管起爆法電力起爆是電源通過(guò)電線輸送電能激發(fā)雷管，繼而起爆炸藥的方法。網(wǎng)路連接方式：串聯(lián)法、并聯(lián)法、混聯(lián)法。電力起爆平安可靠，可遠(yuǎn)距離操作，能引爆數(shù)量較大的藥包群。 (三)導(dǎo)爆索起爆導(dǎo)爆索起爆平安可靠，費(fèi)用較高。主要用于深孔爆破和控制爆破。導(dǎo)爆管起爆導(dǎo)爆管

13、起爆法是一種非電起爆方法。第五節(jié) 特種爆破技術(shù)一、定向爆破定向爆破筑壩是利用陡峻的岸坡布藥，定向松動(dòng)崩塌或拋擲爆落巖石至預(yù)定位置，攔斷河道，然后通過(guò)人工修整到達(dá)壩的設(shè)計(jì)輪廓的筑壩技術(shù)。 (1)地形條件:地形上要求河谷狹窄，岸坡陡峻通常在40以上，山高山厚應(yīng)為設(shè)計(jì)壩高的兩倍以上。 (2)地質(zhì)條件:地質(zhì)上要求爆區(qū)巖性均勻、強(qiáng)度高、風(fēng)化弱、構(gòu)造簡(jiǎn)單、覆蓋層薄、地下水位低、滲水量小,泄水和導(dǎo)流建筑物的進(jìn)出口應(yīng)在堆積范圍以外并滿足防止爆破震動(dòng)影響的平安要求。3水工布置條件:水工上對(duì)壩體有嚴(yán)格防滲要求的多采用斜墻防滲。4施工要求：爆前完成導(dǎo)流建筑物、布藥岸的交通、藥室的施工及引爆系統(tǒng)敷設(shè)。2藥包布置1藥包

14、布置在平安前提下，盡量提高拋擲上壩方量。減少人工加高培厚的工作量，且方便施工。2可一岸布藥，或兩岸布藥。兩岸布置一岸為主爆區(qū)；另一岸為副爆區(qū)。3藥包位于正常高水位以上大于垂直破壞半徑，藥包與壩肩的水平距離應(yīng)大于水平破壞半徑。4藥包布置應(yīng)盡量利用天然凹岸。3技術(shù)參數(shù)1定向爆破多用加強(qiáng)拋擲爆破，爆破作用指數(shù)n采用1.01.75，岸坡陡、河谷窄取小值，反之，取大值。3藥包的水平間距a和層距或垂直間距b應(yīng)滿足4藥量計(jì)算集中藥包：W25m，W25m，4定向爆破筑壩設(shè)計(jì)步驟(1)收集有關(guān)情況和資料；(2)結(jié)合工程具體技術(shù)要求，規(guī)劃和布置好藥包；(3)參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算。二、預(yù)裂爆破一根本概念所謂預(yù)裂爆破，

15、就是首先爆破布置在設(shè)計(jì)輪廓線上的周邊孔深孔藥包，形成一條沿設(shè)計(jì)輪廓線貫穿裂縫即先炸開一條寬度厘米的裂縫面，在它的“屏蔽下，進(jìn)展主體開挖部位的爆破，到達(dá)保存輪廓線以外保存巖體不受破壞的目的。二預(yù)裂爆破的機(jī)理爆破孔的孔壁與藥包之間，存有環(huán)狀的間隙。這個(gè)存在的間隙有兩個(gè)作用：一是可削減爆壓峰值；二是為炮孔的孔與孔之間提供了聚能空穴。由于巖石的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度，所以，削減后的爆壓峰值，不會(huì)使炮孔孔壁產(chǎn)生明顯的壓縮破壞，只有產(chǎn)生的切向拉力使炮孔四周形成徑向裂紋。切向拉力和孔與孔之間的聚能作用一起，在孔與孔之間的連線上產(chǎn)生應(yīng)力集中，首先使孔間連線上的拉力強(qiáng)化，從而使裂縫開展，茲后的高壓氣體進(jìn)一步使這

16、一裂縫開展，形成“氣刃劈裂作用，使這一連線上的裂紋全部貫穿，這就成為預(yù)裂爆破。三預(yù)裂面的質(zhì)量控制要求為了使預(yù)裂縫對(duì)保存巖體充分起到屏蔽作用，預(yù)裂面的質(zhì)量控制應(yīng)滿足以下要求：預(yù)裂縫寬度足夠。一般不小于14cm教材要求裂縫在地外表對(duì)松軟巖石，要大于2cm，較堅(jiān)硬巖石要大于0.6cm。預(yù)留面孔壁不出現(xiàn)嚴(yán)重震裂現(xiàn)象。預(yù)裂面上的不平整度不大于15cm。1.5m。預(yù)裂孔端孔位置應(yīng)超過(guò)主爆破孔端孔710m。預(yù)裂孔與主爆破孔的孔距應(yīng)保持適當(dāng)距離一般16m。預(yù)裂孔孔口要用小于10mm的礫石填塞。預(yù)裂爆破可用傳爆線或者毫秒雷管起爆，起爆時(shí)差應(yīng)控制在10m/s以內(nèi)。三、光面爆破光面爆破是一種用于洞挖地下作業(yè)的控制爆

17、破。施工方法是：沿著設(shè)計(jì)開挖線布置小孔徑，密間距的周邊炮孔，進(jìn)展減弱的不偶合線裝藥，先爆破主體部位的巖石，再同時(shí)起爆光面孔藥包，將主爆破孔與光面孔之間留下的保護(hù)層也叫光爆層炸掉。從而形成一個(gè)比擬平整的周邊外表，即光面。影響光爆效果的主要因素有：炮孔直徑D、炮孔間距a、裝藥量及裝藥集中度、最小抵抗線、周邊孔密集程度、巖石物理性質(zhì)及地質(zhì)構(gòu)造、炸藥品種及特性、藥包構(gòu)造、起爆技術(shù)、施工條件等。1炮孔直徑D。常用孔徑D=3545mm。 2最小抵抗距 =720D (m)3光爆層厚度W與周邊孔密集系數(shù)m。光爆層是周邊孔與主爆區(qū)最邊一排炮孔之間的那層巖石， A與W的比值稱為炮孔密集系數(shù)m。4光面爆破孔間距a5

18、線裝藥量6周邊孔的深度和角度。四、水下巖塞爆破巖塞爆破是一種水下控制爆破，施工時(shí)，先從隧洞出口逆水流向開挖，待掌子面到達(dá)水庫(kù)庫(kù)底或湖底附近，預(yù)留一定厚度的巖塞，當(dāng)隧洞和進(jìn)口閘門井全部完建后，再一次將巖塞炸除，形成進(jìn)水口，使隧洞與水庫(kù)通。一巖塞布置及爆石渣處理巖塞布置巖塞布置應(yīng)根據(jù)隧洞的使用要求、地形、地質(zhì)等因素確定，宜選擇在覆蓋層薄、巖石堅(jiān)硬完整且層面與進(jìn)口交有大的部位，特別應(yīng)避開節(jié)理、裂隙、構(gòu)造發(fā)育的地段。巖塞的開口尺寸應(yīng)滿足進(jìn)水流量的要求。巖塞厚度一般為巖塞底部直徑的11.5倍，太厚難以一次爆通，太薄不平安。爆破后的巖渣處理聚集渣爆破：爆前在洞內(nèi)正對(duì)巖塞的下方挖一個(gè)容積與巖塞體積相當(dāng)?shù)募樱尡涞氖缶植繏伻肟觾?nèi)，且保證運(yùn)行期中坑內(nèi)石渣不被帶走。主要是水電站工程中采用。泄渣爆破：對(duì)于灌溉、供水、防洪隧洞取水口巖塞爆破，爆破時(shí)閘門開啟，借助高速水流將石渣沖出洞口。二巖塞爆破設(shè)計(jì)巖塞爆破屬水下爆破，用藥量計(jì)算應(yīng)考慮靜水壓力的阻抗，比常規(guī)拋擲爆破藥量增加20%30%。起爆方式：起爆網(wǎng)路采用復(fù)式并串并，或增補(bǔ)一套傳爆線，起爆體可放在塑料袋中，封口涂上黃油，炸藥和雷管也需進(jìn)展防水處理。五、微差擠壓爆破微差擠壓爆破：在大規(guī)模的深孔爆破中，將炮孔以毫秒級(jí)的時(shí)間間隔，分組進(jìn)展順序起爆的方法。即在臺(tái)階正面未清完爆渣條件下進(jìn)展的微差爆破稱，擠壓爆破加快施工進(jìn)度和增加塊