露天臺(tái)階爆破培訓(xùn)1課件

1、宜昌市爆破從業(yè)人員培訓(xùn) 露天臺(tái)階爆破主講：姚金Q:1134042402三峽大學(xué)水環(huán)學(xué)院工程力學(xué)系一 引言二 露天淺孔臺(tái)階爆破三 露天深孔臺(tái)階爆破四 大區(qū)毫秒爆破技術(shù)五 預(yù)裂爆破六 露天爆破安全技術(shù)一 引言-現(xiàn)代工程爆破及分類(lèi)1.1工程爆破的內(nèi)涵 20下半世紀(jì)以來(lái)，鉆孔機(jī)具、爆破器材和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為工程爆破現(xiàn)代化提供了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)，大大促進(jìn)了工程爆破的迅猛發(fā)展，極大地拓寬了工程爆破的應(yīng)用領(lǐng)域 現(xiàn)代爆破技術(shù)的發(fā)展，完全有能力利用炸藥的爆炸能量去代替大量機(jī)械或人力難以完成的工作。1.2 現(xiàn)代工程爆破的主要內(nèi)容 現(xiàn)代工程爆破鉆孔機(jī)具及施工技術(shù)爆破器材技術(shù)巖土爆破爆炸加工

2、拆除爆破水下爆破地震勘探、油氣井爆破醫(yī)用微型爆破地下井巷掘進(jìn)爆破硐室爆破露天臺(tái)階爆破控制爆破藥壺、裸露爆破1.3現(xiàn)代工程爆破主要特點(diǎn) 現(xiàn)代爆破的基本方法是鑿巖爆破法，包括深孔爆破和淺眼爆破，占整個(gè)爆破工程量的85%以上，爆破的主要特點(diǎn)：1高風(fēng)險(xiǎn)，涉及爆炸物品的特種行業(yè)2從業(yè)人員管理嚴(yán)格3涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)各個(gè)領(lǐng)域4技術(shù)進(jìn)步快5與環(huán)境關(guān)系越來(lái)越密切6施工環(huán)節(jié)多而復(fù)雜1.4臺(tái)階爆破 臺(tái)階爆破（bench blasting）也叫梯段爆破，指在事先修好的臺(tái)階上進(jìn)行鉆孔作業(yè)，裝入柱狀藥包進(jìn)行的爆破方式。它是現(xiàn)代爆破工程應(yīng)用最廣的爆破方式，露天礦開(kāi)采、鐵路公路路塹工程、水電工程、溝槽基坑開(kāi)挖等規(guī)模開(kāi)挖都離不

3、開(kāi)臺(tái)階爆破。 由于臺(tái)階爆破可與裝運(yùn)機(jī)械匹配施工，機(jī)械化水平高，因此施工速度快、效率高、安全性好。 臺(tái)階爆破中的毫秒延時(shí)爆破和預(yù)裂爆破是控制爆破的重要內(nèi)容。2.1淺孔臺(tái)階爆破的含義 臺(tái)階爆破中的臺(tái)階高度與施工機(jī)具和方法有所差異，如果臺(tái)階高度或鉆孔深度低于5米稱(chēng)為低臺(tái)階爆破，亦即露天淺孔爆破。淺孔爆破的孔徑劃分沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，一般認(rèn)為不超過(guò)7075mm孔徑，本地工程淺孔爆破孔徑一般為手風(fēng)鉆3840mm孔徑。二 露天淺孔臺(tái)階爆破2.2淺孔爆破的適用范圍 露天淺孔爆破的施工地點(diǎn)一般比較凌亂復(fù)雜，因此首先要清除覆蓋層，規(guī)劃臺(tái)階高度和運(yùn)輸?shù)缆罚缓蟾鶕?jù)原巖地形地貌，設(shè)計(jì)不同深度但孔底高程相近的淺孔，先爆出

4、施工臺(tái)階和平臺(tái)，然后按規(guī)劃的臺(tái)階進(jìn)行正規(guī)的臺(tái)階爆破，其爆破規(guī)模小，裝藥量少，所以低臺(tái)階爆破主要應(yīng)用于場(chǎng)地平整、路塹開(kāi)挖、溝槽開(kāi)挖、基坑開(kāi)挖、城鎮(zhèn)石方開(kāi)挖等。2.3 淺孔臺(tái)階爆破的臺(tái)階要素 淺孔臺(tái)階爆破的臺(tái)階要素如圖所示：H臺(tái)階高度L鉆孔深度h超深l1裝藥長(zhǎng)度l2堵塞長(zhǎng)度b排距（a間距）B臺(tái)階上部邊線(xiàn)至前排炮孔的距離W前排鉆孔最小抵抗線(xiàn)W底前排鉆孔底盤(pán)抵抗線(xiàn)坡面傾角2.4鉆孔方式 鉆孔分為垂直鉆孔和傾斜鉆孔兩種方式，少數(shù)情況采用水平鉆孔。傾斜鉆孔傾角一般與坡面平行。垂直鉆孔與傾斜鉆孔的比較2.5布孔方式 布孔方式有單排布孔和多排布孔兩種方式，多排布孔又分為方形、矩形及三角形（又稱(chēng)菱形或梅花形）。

5、多排布孔是與多排毫秒微差爆破技術(shù)緊密相連的。 （a）單排布孔 （b）方形布孔 （c）矩形布孔 （d）三角形布孔 2.6路塹爆破的炮孔布置 路塹爆破因受地形條件變化的影響，布孔方法與一般臺(tái)階爆破布孔有所不同，通常有兩種布置方法： 1半壁路塹開(kāi)挖布孔方式 半壁路塹開(kāi)挖多采用縱向臺(tái)階法布孔，即平行線(xiàn)路方向鉆孔，對(duì)于高邊坡半壁路塹，應(yīng)采用分層布孔。 半壁路塹開(kāi)挖布孔方式 （a）傾斜孔 （b）垂直孔2全路塹開(kāi)挖布孔方式 全路塹開(kāi)挖由于開(kāi)挖斷面小，爆破易影響邊坡的穩(wěn)定性，因此一般多采用縱向淺孔（淺層）開(kāi)挖，靠邊的垂直孔深度控制在邊坡線(xiàn)以?xún)?nèi)。2.7淺孔爆破參數(shù)設(shè)計(jì)1臺(tái)階高度 按施工機(jī)械結(jié)合開(kāi)挖高度選擇，用手

6、持式鑿巖機(jī)時(shí)，一般選擇1.5-3.0米，以達(dá)到較高的鑿巖效率和合理的爆破參數(shù)。2孔徑 手持式鑿巖機(jī)一般用一字型鉆頭，直徑38-42mm，鑿巖臺(tái)車(chē)鉆孔直徑一般50-60mm，用英格索蘭或阿特拉斯一類(lèi)鉆機(jī)，最小鉆孔直徑76mm。國(guó)內(nèi)工程一般選手持式鑿巖機(jī)，考慮鉆頭的磨損，直徑為40mm。3鉆孔傾角 一般邊坡斜度1：31：4時(shí)，傾角為704超鉆深度 對(duì)軟巖及有水平節(jié)理的巖體，可不用超鉆；硬巖超鉆根據(jù)巖性、臺(tái)階高度靠經(jīng)驗(yàn)法選定，在試爆中調(diào)整5鉆孔深度 由臺(tái)階高度、鉆孔傾角及超鉆深度計(jì)算確定。6炮孔最小抵抗線(xiàn) 對(duì)前排炮孔，最小抵抗線(xiàn)指藥柱中心到梯段面的距離，往后各排炮孔最小抵抗線(xiàn)均認(rèn)為是排距。 一般巖石

7、的最小抵抗線(xiàn)取孔徑的3040倍。7底盤(pán)抵抗線(xiàn) 指前排炮孔與理論底面交點(diǎn)至梯段面的距離，為保證不留根底，一般取孔徑的4050倍。8炮孔排距 與炮孔最小抵抗線(xiàn)相等。9炮孔間距 一般取排距的11.5倍，多取排距的1.25倍。10線(xiàn)裝藥密度 當(dāng)藥卷直徑為32時(shí)，每米裝藥量為0.8Kg。11最小堵塞長(zhǎng)度 防止爆生氣體逸出，有利于提高爆破效果。淺孔爆破：一般要求 L/2 堵塞必須密實(shí)緊固。12平均單位耗藥量 平均單位耗藥量簡(jiǎn)稱(chēng)單耗，指單位體積巖石耗用的平均炸藥量,常用 Kg/方。 平均單位耗藥量是臺(tái)階爆破中的“第一參量”，首先應(yīng)當(dāng)對(duì)平均單耗有個(gè)基本量的概念，然后根據(jù)鉆孔參數(shù)和裝藥關(guān)系參數(shù)的基本關(guān)系調(diào)整，去

8、接近事先認(rèn)定的平均單耗。 試爆之后，根據(jù)爆堆分析，認(rèn)定選定的單耗是大是小，鉆孔及裝藥參數(shù)是否合適，下一次試爆時(shí)進(jìn)行調(diào)整。決定平均單位耗藥量的因素：巖石可爆性（難、中等、易）塊度要求施工偏差孔徑炸藥性質(zhì)夾制作用臺(tái)階高度淺孔爆破單耗初選孔深m每孔藥量/kg單耗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網(wǎng)路設(shè)計(jì)（參見(jiàn)四）3.1深孔臺(tái)階爆破的含義 臺(tái)階高度或鉆孔深度高于5米稱(chēng)為深孔臺(tái)階爆破。深孔爆破的孔徑超過(guò)75mm。所以也可以定義為孔徑超過(guò)75mm、孔深大于5米的臺(tái)階爆破。三 露天深孔臺(tái)階

9、爆破3.2深孔爆破的主要優(yōu)點(diǎn) 露天深孔臺(tái)階爆破使炸藥比較均勻地分散在巖體內(nèi)，可以提高延米爆破量，降低單耗和成本。 深孔臺(tái)階爆破本身機(jī)械化程度較高，還能提供適合于機(jī)械挖運(yùn)的破碎巖堆和方量。 安全方面，深孔臺(tái)階爆破中裝藥部位與所爆巖體的位置關(guān)系比較清楚而且容易取得數(shù)據(jù)，爆破時(shí)振動(dòng)強(qiáng)度、飛石距離、空氣沖擊波強(qiáng)度和破壞范圍小且容易控制。 深孔臺(tái)階爆破對(duì)路基和邊坡的影響小，有利于場(chǎng)地安全。3.3 深孔臺(tái)階爆破的臺(tái)階要素 淺孔臺(tái)階爆破的臺(tái)階要素如圖所示：H臺(tái)階高度L鉆孔深度h超深l1裝藥長(zhǎng)度l2堵塞長(zhǎng)度b排距（a間距）B臺(tái)階上部邊線(xiàn)至前排炮孔的距離W前排鉆孔最小抵抗線(xiàn)W底前排鉆孔底盤(pán)抵抗線(xiàn)坡面傾角3.4鉆

10、孔方式 鉆孔分為垂直鉆孔和傾斜鉆孔兩種方式，少數(shù)情況采用水平鉆孔。傾斜鉆孔傾角一般與坡面平行。垂直鉆孔與傾斜鉆孔的比較3.5布孔方式 布孔方式有單排布孔和多排布孔兩種方式，多排布孔又分為方形、矩形及三角形（又稱(chēng)菱形或梅花形）。多排布孔是與多排毫秒微差爆破技術(shù)緊密相連的。 （a）單排布孔 （b）方形布孔 （c）矩形布孔 （d）三角形布孔 3.7深孔爆破參數(shù)設(shè)計(jì)1臺(tái)階高度 臺(tái)階高度是深孔臺(tái)階爆破的重要技術(shù)參數(shù)之一，關(guān)系到爆破效果和裝運(yùn)效率及機(jī)械安全。 臺(tái)階高度過(guò)小，爆落方量少，鉆孔成本高；臺(tái)階高度過(guò)大，不僅鉆孔困難，而且爆破后堆積過(guò)高，對(duì)挖掘機(jī)安全作業(yè)不利。 露天礦山生產(chǎn)規(guī)模一般取臺(tái)階高度為101

11、5米； 鐵路施工中，根據(jù)機(jī)械水平一般取812米較為合適。 隨著鉆機(jī)及施工機(jī)械發(fā)展，有向高臺(tái)階發(fā)展的趨勢(shì)。3.7深孔爆破參數(shù)設(shè)計(jì)2孔徑 在鉆孔機(jī)械確定后，一般孔徑的選擇余地不大。進(jìn)口液壓鉆機(jī)采用直徑38mm的鉆桿，鉆頭直徑為76mm（3in）和89mm （3.5in）兩種,對(duì)直徑38mm的鉆桿用76mm鉆頭能發(fā)揮鉆機(jī)的最大效率。 從經(jīng)濟(jì)效果看，孔徑越大越好；從爆破效果看，孔徑越小炸藥分布越均勻，爆破效果越好。3.7深孔爆破參數(shù)設(shè)計(jì)2孔徑 對(duì)強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化巖石、覆蓋層剝離可采用大鉆頭，鉆頭直徑100165mm; 對(duì)中硬及堅(jiān)硬巖石中以小鉆頭鉆頭直徑75100mm為宜。3鉆孔傾角 臺(tái)階的坡面角一般位于

12、6075之間，若巖石堅(jiān)硬，采用單排爆破或多排分段起爆，坡面角可大些；若巖石松軟，多排孔同時(shí)起爆，坡面角宜緩些。 坡面角太大爆破后容易出現(xiàn)大塊，坡面角太小則易留根底。4底盤(pán)抵抗線(xiàn) 指前排炮孔與理論底面交點(diǎn)至梯段面的距離。為避免殘留根底和克服底盤(pán)的最大阻力，一般采用底盤(pán)抵抗線(xiàn)代替最小抵抗線(xiàn)，底盤(pán)抵抗線(xiàn)是影響深孔臺(tái)階爆破效果的重要參數(shù)。 底盤(pán)抵抗線(xiàn)過(guò)大會(huì)造成殘留根底多、大塊率高、沖擊作用大； 底盤(pán)抵抗線(xiàn)過(guò)小則不僅浪費(fèi)炸藥，增大鉆孔工作量，而且?guī)r塊易拋散和產(chǎn)生飛石振動(dòng)等有害效應(yīng)。4底盤(pán)抵抗線(xiàn) 底盤(pán)抵抗線(xiàn)與炸藥威力、巖石可爆性、破碎要求、孔徑、臺(tái)階高度、坡面角等因素有關(guān)，很難理論確定，一般需依據(jù)具體條件

13、，通過(guò)工程類(lèi)比計(jì)算，在實(shí)踐中不斷調(diào)整確定。A根據(jù)鉆孔作業(yè)安全條件確定： w=Hcot+c c-炮孔至坡頂邊線(xiàn)的安全距離，2.5-3.0m4底盤(pán)抵抗線(xiàn) B根據(jù)體積公式反推計(jì)算： w=d7.85tL/mqH C 按臺(tái)階高度確定： w=0.6-0.9H D按鉆孔直徑確定： w=3238d5炮孔間距與排距 炮孔間距a指同排的相鄰兩個(gè)炮孔中心線(xiàn)之間的距離，排距b是指多排孔爆破時(shí)相鄰兩排炮孔間的距離，炮孔間距和排距反映了布孔情況。反映了布孔情況的參數(shù)還有炮孔密集系數(shù)m，m=a/w，即孔間距與最小抵抗線(xiàn)的比。由于w=b,也有m=a/ b在露天深孔臺(tái)階爆破中，m是一個(gè)很重要的參數(shù)，一般取m=0.8-1.4當(dāng)w

14、及m確定后，可確定炮孔間距a=mw,排距b=w. 大孔距爆破技術(shù)發(fā)展迅速，即在孔網(wǎng)面積不變的情況下，適當(dāng)減少底盤(pán)抵抗線(xiàn)或排距而增大孔距，可以顯著改善爆破效果，國(guó)內(nèi)達(dá)到4-6，國(guó)外甚至到8.6炮孔超深 炮孔超深可以克服底盤(pán)巖石的夾制作用，使爆破后不留根底， 炮孔超深過(guò)大會(huì)造成鉆孔和炸藥浪費(fèi)，破壞下一個(gè)臺(tái)階頂板，給下次鉆孔造成困難；過(guò)小將產(chǎn)生根底，抬高底板標(biāo)高，影響裝運(yùn)。 炮孔超深值可按底盤(pán)抵抗線(xiàn)w的0.15-0.35倍考慮，也可按孔徑的8-12倍計(jì)算超深與巖石的堅(jiān)硬程度、炮孔直徑、底盤(pán)抵抗線(xiàn)有關(guān)。7平均單位耗藥量 平均單位耗藥量簡(jiǎn)稱(chēng)單耗，指單位體積巖石耗用的平均炸藥量,常用 Kg/方。 平均單位

15、耗藥量是臺(tái)階爆破中的“第一參量”，首先應(yīng)當(dāng)對(duì)平均單耗有個(gè)基本量的概念，然后根據(jù)鉆孔參數(shù)和裝藥關(guān)系參數(shù)的基本關(guān)系調(diào)整，去接近事先認(rèn)定的平均單耗。 試爆之后，根據(jù)爆堆分析，認(rèn)定選定的單耗是大是小，鉆孔及裝藥參數(shù)是否合適，下一次試爆時(shí)進(jìn)行調(diào)整。決定平均單位耗藥量的因素：巖石可爆性（難、中等、易）塊度要求施工偏差孔徑炸藥性質(zhì)夾制作用臺(tái)階高度自由面?zhèn)€數(shù)深孔爆破單耗初選巖石硬度246810單耗0.40.430.50.530.56巖石硬度12141618單耗0.60.640.670.78 單孔裝藥量 爆破單耗確定后，單孔裝藥量可按下式計(jì)算：第一排炮孔Q=qawH 從第二排起， Q=kqabH k指受前面各排

16、孔巖渣阻力的增加系數(shù) k=1.1-1.29 微差起爆方法和起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)（參見(jiàn)四） 四、大區(qū)毫秒微差爆破技術(shù)4.1 微差爆破 微差爆破又叫毫秒爆破（millisecond blasting），是利用毫秒雷管或其他毫秒延期起爆裝置，實(shí)現(xiàn)裝藥按順序起爆的方法。由于前后相鄰段藥包爆炸時(shí)間間隔極短，致使各藥包造成的能量場(chǎng)相互發(fā)生影響而產(chǎn)生一系列良好的效果。 一、微差爆破的優(yōu)點(diǎn) (1)可使爆破地震效應(yīng)和空氣沖擊波以及飛石作用降低； (2)可增大一次爆破量而減少爆破次數(shù)和提高大型設(shè)備的利用率； (3)爆下的礦巖塊度均勻，大塊率低； (4)爆堆比較集中，有利于提高鏟裝生產(chǎn)率。二、微差爆破作用原理 以這個(gè)例圖來(lái)

17、說(shuō)明：理論分析(1)先起爆的炮孔相當(dāng)于單孔漏斗爆破。在壓縮波和反射拉伸波以及爆破氣體的作用下，在礦巖中形成破裂漏斗。漏斗內(nèi)形成一些指向自由面的主裂隙和一些橫向裂隙，生成較多的交叉裂隙，漏斗體外也出現(xiàn)一些細(xì)微裂隙。在這一階段內(nèi)，巖石還未明顯移動(dòng)，孔內(nèi)的高溫高壓氣體尚未消失。(2)在先起爆炮孔的爆破作用未消失時(shí)，第二組微差延發(fā)的炮孔緊接著起爆。先起爆炮孔形成的眾多裂隙為后起爆的炮孔提供了新的自由面，改善了爆破質(zhì)量。 (3)第二段炮孔的爆破作用與第一段炮孔爆破后尚未消失的爆破作用的疊加，增強(qiáng)了應(yīng)力波的作用，加強(qiáng)了破碎效果。 (4)前段炮孔爆破破碎礦巖拋起還未回落時(shí)，因后段炮孔爆破條件優(yōu)越而使其破碎巖

18、塊拋擲速度快，使前后段破碎巖石在拋擲途中碰撞，進(jìn)一步破碎，同時(shí)消耗了部分動(dòng)能，降低了飛石危害，并可使爆堆比較集中。 (5)由于炮孔間間隔起爆，同段藥量相對(duì)較少，并且前后段藥包爆破形成的地震波分散且相互干擾而降低了爆破地震危害。經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)定，微差爆破 的地震效應(yīng)要比一般爆破的少1/32/3。 三、微差間隔時(shí)間的確定 確定合理的微差間隔時(shí)間和準(zhǔn)確地控制它，是關(guān)系到爆破效果的重要問(wèn)題。但目前還沒(méi)有很精確的計(jì)算方法，只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。 根據(jù)實(shí)地爆破觀測(cè)研究的結(jié)果，從起爆到礦巖被破壞和發(fā)生位移的時(shí)間，大約是應(yīng)力波傳到自由面所需時(shí)間的510倍。很顯然，微差間隔時(shí)間應(yīng)在這個(gè)范圍內(nèi)，但也不能太小。四、控制微差

19、間隔時(shí)間的方法 1.毫秒延期電雷管， 2.導(dǎo)爆索起爆時(shí)，用毫秒延期繼爆管 ， 3.導(dǎo)爆管起爆時(shí)，用微差雷管， 4.用孔外微差起爆器。微差的方式：孔間微差，排間微差，孔內(nèi)微差等。因此，巖石的破壞和移動(dòng)時(shí)間同最小抵抗線(xiàn)(或底盤(pán)抵抗線(xiàn))的大小成正比，即微差間隔時(shí)間可為： t = Kw ms K系數(shù)，在露天臺(tái)階爆破條件下，K值為25，礦巖波阻抗較大時(shí)，取值可小一些。 實(shí)際工作中采用的 t=1575ms，但多用1530ms。 排間微差間隔時(shí)間可取的略長(zhǎng)一點(diǎn)。 五、預(yù)裂爆破/光面爆破 5.1 概述所謂預(yù)裂爆破，就是在正式爆破前，預(yù)先沿著設(shè)計(jì)的輪廓線(xiàn)爆破出一條一定寬度的裂縫，以保護(hù)保留區(qū)的巖體少受爆破的破壞。它與光面爆破一樣，都是周邊控制爆破。采用預(yù)裂爆破能比較有效地控制爆破震動(dòng)的范圍，預(yù)先爆出的裂縫，能較大程度地衰減正式爆破時(shí)產(chǎn)生的地震波，即能起到保護(hù)圍巖穩(wěn)定不受或少受破壞。炸藥在炮孔中爆炸時(shí)，減輕對(duì)孔壁壓力的措施與光面爆破一樣：采用低猛度、低爆速、低密度的炸藥；采用不偶合的裝藥結(jié)構(gòu)，即采用小直徑藥卷。5.2爆破參數(shù)1孔徑與孔距一般情況下，預(yù)裂孔