初級(jí)爆破工程師培訓(xùn)教學(xué)課件土巖爆破技術(shù)(2光面爆破與預(yù)裂爆破)

1、顧月兵 副教授工程兵工程學(xué)院精確爆破技術(shù)研究中心專題:土巖爆破技術(shù)預(yù)裂爆破與光面爆破預(yù)裂爆破：沿開(kāi)挖邊界布置密集炮孔，采取不耦合裝藥或裝填低威力炸藥，在主爆區(qū)之前起爆，從而在爆區(qū)與保留區(qū)之間形成預(yù)裂縫，以減弱主爆區(qū)爆破時(shí)對(duì)保留巖體的破壞并形成平整輪廓面的爆破作業(yè)，稱為預(yù)裂爆破。光面爆破：沿開(kāi)挖邊界布置密集炮孔，采取不耦合裝藥或裝填低威力的炸藥，在主爆區(qū)之后起爆，以形成平整輪廓面的爆破作業(yè)，稱為光面爆破。內(nèi)容： 1、預(yù)裂爆破及光面爆破作用原理 2、預(yù)裂爆破及光面爆破及其施工技術(shù) 3、預(yù)裂爆破及光面爆破相關(guān)施工技能訓(xùn)練 （1）理解預(yù)裂爆破和光面爆破作用機(jī)理； （2）熟悉預(yù)裂爆破和光面爆破炸藥的選用

2、及裝藥結(jié)構(gòu)的形式； （3）了解預(yù)裂爆破和光面爆破的施工方法及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。目的要求：課程教學(xué)內(nèi)容的難點(diǎn)與重點(diǎn)重點(diǎn)：預(yù)裂爆破和光面爆破作用機(jī)理；預(yù)裂爆破和光面爆破參數(shù)確定方法；預(yù)裂爆破和光面爆破炸藥的選用及裝藥結(jié)構(gòu)的形式；光面爆破的施工方法。難點(diǎn)：預(yù)裂爆破和光面爆破作用機(jī)理；預(yù)裂爆破和光面爆破參數(shù)確定方法。 預(yù)裂爆破和光面爆破是20世紀(jì)50年代開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的一種現(xiàn)代爆破技術(shù)，屬于定向成縫成面的特種控制爆破技術(shù)范疇。巷道掘進(jìn)采用的光面爆破2 預(yù)裂爆破與光面爆破 因具有明顯的優(yōu)越性，所以自它問(wèn)世以來(lái)，在一些重要的開(kāi)挖工程中迅速得到推廣應(yīng)用，其規(guī)模也日益擴(kuò)大。路塹邊坡的預(yù)裂爆破 目前可以做到

3、一次預(yù)裂深度達(dá)38m以上，預(yù)裂面積已達(dá)數(shù)千m2。其理論和技術(shù)日趨完善，并在若干領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 路塹邊坡的光面爆破問(wèn)題： 預(yù)裂、光面爆破是兩種在固體介質(zhì)中應(yīng)用的控制爆破技術(shù)。這兩種爆破技術(shù)有何相同和不同之處？2.1 預(yù)裂、光面爆破作用機(jī)理 2.1.1 作用機(jī)理 2.1.1.1 應(yīng)力波疊加理論 在兩波交會(huì)處，應(yīng)力波合力的方向垂直于連心線，而且方向相背，促使巖體向外移動(dòng)，產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，如圖（1）所示。 當(dāng)合成應(yīng)力超過(guò)巖石的動(dòng)態(tài)抗拉強(qiáng)度時(shí)，便會(huì)在兩炮孔的中間點(diǎn)首先產(chǎn)生裂縫，然后，沿著連心線向兩炮孔方向發(fā)展，最后形成一條斷裂面。 AB炮孔炮孔TTTT 應(yīng)力波疊加示意圖rr2.1.1.2 以高壓氣體為

4、主要作用的理論 以日本山口梅太郎等人為代表提出，預(yù)裂縫的形成主要是爆炸高壓氣體的作用。 他們也承認(rèn)應(yīng)力波的作用，但認(rèn)為這種作用是微小的，裂縫的形成主要是爆炸生成的高壓氣體準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力所致。該理論強(qiáng)調(diào)不耦合裝藥條件下的緩沖作用。 由于空氣間隙的存在，使得作用于孔壁的沖擊波峰值壓力大大地減小。2.1.1.3 應(yīng)力波與高壓氣體共同作用理論 科特(H. K.Kotter)等人提出了裂縫面的形成是應(yīng)力波和爆炸氣體壓力共同作用的結(jié)果的理論。認(rèn)為應(yīng)力波的主要作用是在炮孔周圍產(chǎn)生一些初始的徑向裂縫，繼之，在爆炸高壓氣體準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力的作用下，使徑向裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展。 當(dāng)相鄰的兩個(gè)炮孔爆炸時(shí)，不論是同時(shí)起爆，或是存在著

5、不同程度的時(shí)差，由于應(yīng)力集中的緣故，沿炮孔的連心線方向首先出現(xiàn)裂縫，并且發(fā)展也最快。在爆炸氣體壓力的作用下，由于最長(zhǎng)的徑向裂隙擴(kuò)展所需的能量最小，所以該處的裂縫將首先得到擴(kuò)展。 因此，連心線方向也就成為裂縫繼續(xù)擴(kuò)展的最優(yōu)方向，而其它方向的裂縫發(fā)展甚微。從而保證了裂縫沿著連心線將巖體裂開(kāi)。這種解釋比較符合實(shí)際情況。 2.1.2 相鄰兩炮孔起爆時(shí)差對(duì)成縫機(jī)理的影響 如前所述，要使得預(yù)裂爆破或光面爆破中的所有炮孔都同時(shí)起爆，實(shí)際上是很難做到的。 此外，從一些實(shí)際的預(yù)裂或光面爆破工程中也發(fā)現(xiàn)，即便是各孔間的起爆時(shí)差較大，例如采用毫秒分段起爆時(shí)，照樣也能獲得良好的預(yù)裂效果。 對(duì)此現(xiàn)實(shí)，就有必要來(lái)分析一下

6、不同的起爆時(shí)差在預(yù)裂縫形成過(guò)程中的作用情況。 大致上，可以把相鄰炮孔起爆可能出現(xiàn)的時(shí)間差，歸納為四種典型的狀況： （1）起爆時(shí)差大，當(dāng)A炮孔爆破的壓力已減弱到可以忽略不計(jì)時(shí)，B炮孔才起爆； （2）A炮孔產(chǎn)生的爆炸應(yīng)力波波峰已掠過(guò)B炮孔后，B炮孔才開(kāi)始起爆，但此時(shí)A炮孔爆炸高壓氣體所形成的準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力場(chǎng)并未消失，仍在繼續(xù)起作用； AB準(zhǔn)靜應(yīng)力準(zhǔn)靜應(yīng)力動(dòng)應(yīng)力動(dòng)應(yīng)力動(dòng)應(yīng)力第一狀態(tài)第二狀態(tài)第三狀態(tài)第四狀態(tài) 相鄰炮孔起爆時(shí)差的四種典型情況 （3）A炮孔的爆炸應(yīng)力波波峰到達(dá)B炮孔的瞬間，B炮孔起爆； （4）A、B兩炮孔同時(shí)起爆。 AB準(zhǔn)靜應(yīng)力準(zhǔn)靜應(yīng)力動(dòng)應(yīng)力動(dòng)應(yīng)力動(dòng)應(yīng)力第一狀態(tài)第二狀態(tài)第三狀態(tài)第四狀態(tài) 相鄰炮

7、孔起爆時(shí)差的四種典型情況2.1.2.1 相鄰炮孔起爆時(shí)差較大的情況 此問(wèn)題的極端情況是：兩個(gè)炮孔起爆的時(shí)間間隔很長(zhǎng)，A炮孔的爆炸應(yīng)力場(chǎng)（動(dòng)應(yīng)力和準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力）幾乎完全消失后，B炮孔才起爆。 此時(shí)，如果兩炮孔的間距比較大，則可以認(rèn)為是兩個(gè)炮孔的單獨(dú)爆破，互相不產(chǎn)生影響。 因此，在這種時(shí)差條件下不能形成預(yù)裂縫面。 如果兩炮孔相距很近，則當(dāng)A炮孔爆炸時(shí)，B炮孔可視為空孔，使得A炮孔的爆炸動(dòng)、靜應(yīng)力向AB連心線方向集中，在A、B孔壁處達(dá)到極大值，并從該處首先出現(xiàn)開(kāi)裂，不論該裂縫是否貫通，當(dāng)B炮孔爆破時(shí)，將首先沿著此裂縫擴(kuò)展，從而在兩孔的連心線方向上形成一條裂縫面。 2.1.2.2 相鄰炮孔起爆時(shí)間差較小

8、的情況 逐步縮短相鄰兩炮孔的起爆時(shí)差，就可以出現(xiàn)第二種典型情況，亦即B炮孔起爆時(shí)，A炮孔的應(yīng)力波波峰已掠過(guò)B炮孔，但高壓氣體的準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力場(chǎng)并未消失。 此時(shí)，對(duì)于A炮孔來(lái)說(shuō)，當(dāng)它爆炸時(shí)，孔壁四周裂隙的形成，并未受到B炮孔爆炸的影響，至少其初始階段是這樣，只是由于B炮孔的空孔效應(yīng)，可能在AB連心線方向上出現(xiàn)較長(zhǎng)的裂紋，或者在B孔的孔壁上出現(xiàn)初始的裂紋。AB準(zhǔn)靜應(yīng)力準(zhǔn)靜應(yīng)力動(dòng)應(yīng)力動(dòng)應(yīng)力動(dòng)應(yīng)力第一狀態(tài)第二狀態(tài)第三狀態(tài)第四狀態(tài) 相鄰炮孔起爆時(shí)差的四種典型情況 待到B炮孔爆炸時(shí)，由于A炮孔效應(yīng)，可能在AB連心線方向上出現(xiàn)較長(zhǎng)的裂紋，或者在B孔的孔壁上出現(xiàn)初始的裂紋。 待到B炮孔爆炸時(shí)，由于A炮孔產(chǎn)生的準(zhǔn)靜

9、態(tài)應(yīng)力場(chǎng)在B炮孔周圍的應(yīng)力集中，將協(xié)助B炮孔的爆炸應(yīng)力波在連心線方向形成裂縫。 BTTrr A炮孔準(zhǔn)靜應(yīng)力對(duì)B炮孔的作用2.1.2.3 相鄰炮孔起爆時(shí)差極小情況 如果相鄰炮孔的起爆時(shí)差再進(jìn)一步縮短，使得在A炮孔的應(yīng)力波波峰通過(guò)B炮孔的瞬間，B炮孔起爆。 此時(shí)，沿B炮孔的、點(diǎn)，A炮孔爆炸產(chǎn)生的動(dòng)拉應(yīng)力集中與B炮孔的動(dòng)拉應(yīng)力相疊加，達(dá)到了最大的拉應(yīng)力值，顯然，此時(shí)點(diǎn)正處于拉裂成縫的最佳時(shí)刻，動(dòng)應(yīng)力波波峰過(guò)后，A、B孔的高壓氣體準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力的疊加，也與上述一樣達(dá)到極大值。 這種形式的預(yù)裂爆破，無(wú)論是在能量利用還是在成縫方面，都是非常理想的，可以獲得很好的預(yù)裂效果。 但是，在生產(chǎn)實(shí)踐中，這樣的條件是難以

10、實(shí)現(xiàn)的，只能是盡量接近它，以便獲得更好的爆破效果。 2.1.2.4 相鄰炮孔同時(shí)起爆的情況 A、B兩孔的起爆時(shí)間差等于零，或者雖有時(shí)間差，但其值極小，小于A孔應(yīng)力波傳播至B孔的時(shí)間。 此時(shí)，兩孔的爆破應(yīng)力波在孔間的中點(diǎn)相遇，或者在偏于B孔一側(cè)相遇，在相遇處產(chǎn)生應(yīng)力波的疊加。 如果兩炮孔間距比較大，由于應(yīng)力波傳播過(guò)程的衰減，在相遇疊加后的切向拉應(yīng)力并不大，仍小于巖體的抗拉強(qiáng)度，此處也并不會(huì)首先產(chǎn)生裂縫。 此時(shí)，成縫的原因仍是在B孔壁的軸線處，由于受到A孔的準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力集中與B孔動(dòng)應(yīng)力的共同作用，首先產(chǎn)生連心線方向的裂紋，且在B孔高壓氣體的作用下，迅速貫通成縫。 如果孔距較小，疊加后的動(dòng)應(yīng)力值超過(guò)了

11、巖體的抗拉強(qiáng)度，則在相遇處會(huì)首先出現(xiàn)裂縫，此時(shí)，往往不是一條而是數(shù)條接近平行的小裂縫。 但是由于此開(kāi)裂點(diǎn)沒(méi)有高壓氣體的楔入，裂縫發(fā)展緩慢，最后仍需靠B孔點(diǎn)處的裂縫和中間開(kāi)裂點(diǎn)共同擴(kuò)展，才能貫通成縫。 2.2 預(yù)裂爆破設(shè)計(jì)與施工 預(yù)裂爆破的設(shè)計(jì)與施工，首先要了解爆破的主要特點(diǎn)，然后緊緊圍繞如何形成預(yù)期的貫通裂縫開(kāi)展工作。 預(yù)裂爆破的主要特點(diǎn)是： （1）貫通的隙裂可以將開(kāi)挖區(qū)和保留區(qū)分開(kāi)，使爆炸應(yīng)力波在裂隙面產(chǎn)生反射，減輕爆震強(qiáng)度，或者說(shuō)因裂隙的存在，可放寬對(duì)開(kāi)挖區(qū)爆破規(guī)模的限制，提高工效。 （2）切斷爆破裂隙延伸途徑，減少對(duì)保留區(qū)巖體的破壞影響，利于邊坡穩(wěn)定。 （3）保證邊坡壁面平整，減少超、欠

12、挖量和整修工作量，利于后期作業(yè)，節(jié)省投資。2.2.1 爆破參數(shù)設(shè)計(jì) 影響預(yù)裂爆破效果的因素很多，計(jì)有鉆孔直徑、孔距、裝藥量、爆體的物理力學(xué)性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、炸藥品種、裝藥結(jié)構(gòu)以及施工因素等等，凡此種種又都是相互影響的。 想要完全從理論上說(shuō)清楚它們之間的關(guān)系是困難的，就目前的狀況來(lái)說(shuō)，對(duì)預(yù)裂爆破的理論研究還很欠缺，設(shè)計(jì)計(jì)算方法也很不完善，多半須要通過(guò)實(shí)地的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，才能獲得較為滿意的效果。 預(yù)裂爆破參數(shù)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，就是根據(jù)工地的巖石種類、地質(zhì)構(gòu)造情況以及施工機(jī)具等條件，恰當(dāng)?shù)卮_定鉆孔直徑、炮孔距離、裝藥量以及裝藥結(jié)構(gòu)等。 在預(yù)裂爆破中，巖體的構(gòu)造特性對(duì)爆破效果的影響將要比其它爆破工程更為明顯，這是

13、一個(gè)非常值得重視的問(wèn)題。 例如，在成層的巖石中，裂縫較易于沿著本身的層理方向裂開(kāi)，如果預(yù)裂縫正好位于層理的垂直方向，那么成縫就要困難得多，這就需要從炮孔間距、裝藥量等各個(gè)方面予以調(diào)整，選出合適的參數(shù)，才能獲得預(yù)期的效果。 2.2.1.1 線裝藥量（QL）和孔距（a） QL和a是預(yù)裂爆破兩個(gè)主要參數(shù)，確定的方法大致有三種：理論計(jì)算法；經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算法和經(jīng)驗(yàn)類比法。 （1）理論公式 多數(shù)理論公式是從孔壁巖石所受壓應(yīng)力小于抗壓強(qiáng)度，而孔間巖石所受拉應(yīng)力大于巖石抗拉強(qiáng)度為出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)用爆破力學(xué)理論推導(dǎo)出相應(yīng)的計(jì)算公式。 美D.霍爾姆斯公式：以P0表示炸藥爆炸的初始峰壓，Vs表示單個(gè)藥卷的炸藥體積，VC表示

14、兩藥卷間炮孔的體積，則孔壁所受的壓力Pb可由下式算出： 式中，D炮孔直徑，m；d藥卷直徑，m；h藥卷長(zhǎng)度，m；H藥卷中心間距，m。 為了不壓壞孔壁巖石，孔壁壓力Pb應(yīng)不大于巖石動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度。而巖石的動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度應(yīng)為靜抗壓強(qiáng)度r 乘以大于1的動(dòng)荷載系數(shù)，即 由此得出： 或 這時(shí)，兩孔間應(yīng)力波產(chǎn)生的切向（即環(huán)向）拉應(yīng)力可由下式表達(dá)，即 式中，p應(yīng)力波引起的環(huán)向拉應(yīng)力，Pa；Ed巖石動(dòng)態(tài)彈性模量，Pa； P應(yīng)力波引起的環(huán)向拉應(yīng)變；巖石波松比；a孔距， 巖石吸收常數(shù)； Pd巖石動(dòng)態(tài)抗拉強(qiáng)度，Pa 。前蘇聯(lián)A. A.費(fèi)先柯和B.C.艾里斯托夫公式： 即以預(yù)裂孔同時(shí)起爆為基礎(chǔ)，根據(jù)爆炸應(yīng)力波的動(dòng)力作用（沖

15、擊波作用于剛性壁障壓力急劇增大）推導(dǎo)的公式。為保證形成理想的預(yù)裂面，且孔壁不受破壞或少受破壞，必須滿足下面的力學(xué)方程： 式中， r預(yù)裂孔壁受到的最大徑向壓應(yīng)力，kPa； T預(yù)裂孔連心線上巖體受到的最大切向壓應(yīng)力，kPa； R巖石的極限抗壓強(qiáng)度，kPa； P巖石的極限抗拉強(qiáng)度，kPa。 根據(jù)沖擊波對(duì)障礙物作用理論，可以寫(xiě)出： P=25QQL/0 式中， P沖擊波壓力，kPa； Q炸藥爆熱，kJ/kg； QL預(yù)裂孔內(nèi)的線裝藥密度，g/mL； 0炸藥密度，g/mL。 該式是在炸藥密度為1.0g/mL的條件下得出的。若炸藥密度為1.51.6g/mL, 則該式為： P=58QQL/0。 當(dāng)空氣沖擊波碰到

16、剛性障礙物時(shí)，壓力增長(zhǎng)系數(shù)為 n=2+6P/（P+7） 為使孔壁不壓碎，必須滿足：nP=R 將上兩式代入，得 ：據(jù)此，可求得最佳線裝藥密度為： 另一個(gè)主要參數(shù)是a，可根據(jù)連心線中點(diǎn)TcP這一條件進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)相鄰兩孔連心線上的切向拉應(yīng)力超過(guò)巖石的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，那么，形成裂隙將是可能的。 拉應(yīng)力值依賴于沖擊波的壓應(yīng)力，根據(jù)軸向?qū)ΨQ應(yīng)力波的理論，由柱面波產(chǎn)生的最大壓應(yīng)力與最大拉應(yīng)力的關(guān)系為： 式中， 巖體內(nèi)某一點(diǎn)的切向拉應(yīng)力，kPa； 巖體內(nèi)某一點(diǎn)的徑向壓應(yīng)力，kPa； 泊桑比。 爆破時(shí)巖層中的壓應(yīng)力隨距離的增大而降低： 式中，R巖體內(nèi)某一點(diǎn)至藥包中心的距離，cm；r炮孔半徑， cm； k衰減指數(shù)

17、，一般可取k=1.5。 兩孔同時(shí)起爆，連心線中點(diǎn)的拉應(yīng)力為單孔的兩倍，則 據(jù)此可求出炮孔間距a的計(jì)算式為 當(dāng)炮孔內(nèi)的裝藥滿足計(jì)算的最優(yōu)線裝藥密度時(shí)，炮孔間距計(jì)算式： 中國(guó)王中黔斷裂力學(xué)公式： 根據(jù)爆炸力學(xué)計(jì)算，預(yù)裂孔壁壓pb可由下式表達(dá)： （105Pa） 式中參數(shù)含義同前，其中，D的單位為cm，QL的單位為g/m。 將壓力Pb視為準(zhǔn)靜態(tài)壓力，則巖石中長(zhǎng)度為S（單位為cm）的裂縫失穩(wěn)擴(kuò)展條件可由下式表達(dá)： （105Pa） 名稱花崗巖砂巖大理巖石英巖石灰?guī)rKIC60.464.92746.365.768457044各式中，K1c為巖石斷裂強(qiáng)度，可采用下表所列的數(shù)據(jù)；S為巖石初始裂縫長(zhǎng)度，在0.025

18、0.0025cm之間。 幾種巖石的K1c值（單位105Pa/cm3/2） 由上述兩式，可得到使裂縫擴(kuò)展的臨界線裝藥密度QLC，即 為使每個(gè)預(yù)裂孔的初始裂隙能擴(kuò)展到0.5倍孔距，則線裝藥密度應(yīng)為 式中E=a/D為預(yù)裂孔間距系數(shù)。當(dāng)E=812時(shí)，QL是QLC的2.463.05倍。 （g/m） （g/m） （2）經(jīng)驗(yàn)公式 預(yù)裂爆破的影響因素既多又復(fù)雜，很難從理論上得出一個(gè)完整無(wú)缺的解，有不少爆破工作者根據(jù)各自積累的經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)幾個(gè)最主要的影響因素，歸納了一些經(jīng)驗(yàn)公式。 這些公式基本上是以爆破區(qū)巖石性質(zhì)（）、炸藥密度（0）、不耦合系數(shù)（）、炮孔間距（a）、炮孔直徑（D）或炮孔半徑（r）來(lái)確定線裝藥量的。

19、主要有以下公式： 炮孔藥量與預(yù)裂面積成正比的公式： （kg/m） 式中，巖石極限抗壓強(qiáng)度，MPa，適用于 ； a炮孔間距，m，適用于a=0.451.2m。 根據(jù)巖石強(qiáng)度和炮孔半徑的計(jì)算公式 （以40%耐凍膠質(zhì)炸藥為標(biāo)準(zhǔn)）： （kg/m） 式中，巖石極限抗壓強(qiáng)度，MPa，適用于 ； r炮孔半徑，m，適用于r=D/2=(0.046/20.17/2)m。長(zhǎng)辦長(zhǎng)江科學(xué)院提出的公式（根據(jù)巖石抗壓強(qiáng)度和孔距計(jì)算）： （kg/m） “七五”最新成果公式： （kg/m） 式中，a孔距，m；其它符號(hào)意義同前。 葛洲壩工程局提出的公式（根據(jù)巖石抗壓強(qiáng)度和炮孔直徑計(jì)算）： （kg/m） 式中，D炮孔直徑，m；其它符

20、號(hào)意義同前。 武漢水利水電學(xué)院提出的公式（根據(jù)巖石抗壓強(qiáng)度、孔距和炮孔半徑計(jì)算）： （kg/m） 符號(hào)意義同前。 根據(jù)孔徑和裝藥不耦合系數(shù)的計(jì)算公式： （kg/m） 式中，D炮孔直徑，m；不耦合系數(shù)；0炸藥密度，kg/m3。 堅(jiān)硬巖石的線裝藥量： （kg/m） 式中，K巖石的脆性系數(shù)，為巖石抗拉強(qiáng)度P與抗壓強(qiáng)度的比值，即 ； 其它符號(hào)含義同前。 關(guān)于線裝藥密度QL的討論 A、用實(shí)測(cè)聲波速度確定線藥密度。 右圖是李家峽水電站工程壩肩開(kāi)挖預(yù)裂爆破的初步試驗(yàn)結(jié)果。 其中，線裝藥密度QL值是對(duì)應(yīng)于孔距a=1.0m的情況，若a1.0m，則QL值應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整。 由于試驗(yàn)資料較少，所以尚難得出準(zhǔn)確結(jié)論，但它

21、的確指出了一條解決問(wèn)題的途徑。 0.60.40.2 2.5 3.5 4.5 5.5QL(kg/m)cP(km/s)波速cP與線裝藥密度QL的關(guān)系B、用鉆孔速度確定線藥密度QL。 （3）經(jīng)驗(yàn)類比法現(xiàn)將國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者推薦的數(shù)據(jù)（表2、表3）列舉如下，謹(jǐn)供參考。 孔 徑D (mm)線裝藥密度QL (kg/m)裝藥類別孔 距a (m)孔間距系數(shù)E30Gurit0.250.50817370.12Gurit0.300.50813.5440.17Gurit0.300.50711500.25Gurit0.450.70914620.35Nabit 22mm0.550.80913750.50Nabit 25mm0

22、.600.90812870.70硝化甘油25mm0.701.00811.51000.90硝化甘油29mm0.801.208121251.40Nabit 40mm1.001.508121502.00Nabit 50mm1.201.808122003.00硝化甘油52mm1.502.107.510.5 表2 預(yù)裂爆破經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)（U.蘭格福斯） 預(yù)裂爆破類 型孔 徑D (mm)孔 距a (m)線裝藥密度QL (kg/m)適 應(yīng) 范 圍一般預(yù)裂爆破800.71.50.41.0非建基面的預(yù)裂爆破，目的是控制主爆區(qū)爆破的后沖和盡量減少爆破振動(dòng)的影響。1001.01.80.71.41251.22.10.91.

23、71501.52.51.12.0精確預(yù)裂爆破320.30.50.150.25對(duì)預(yù)裂爆破質(zhì)量要求高的工程，如水工、城建、碼頭等建基面及重要的永久邊坡的預(yù)裂爆破。420.40.60.150.3500.50.80.20.35800.61.00.250.51000.71.20.30.7 表3 馬鞍山礦院建議的預(yù)裂爆破參數(shù) 2.2.1.2 頂部裝藥量與底部裝藥量 （1）頂部裝藥量(QL2) 頂部線裝藥密度QL2常在下列范圍內(nèi)選用，即 QL2=（0.51.0）QL （2）底部裝藥量(QL1) 我國(guó)近幾年的工程經(jīng)驗(yàn)表明，在814m的深孔中，巖石完整時(shí)（普氏堅(jiān)固性系數(shù)f8），底部1米的線裝藥密度QL1為： Q

24、L1=2.5QL 當(dāng)巖石較破碎時(shí)（普氏堅(jiān)固性系數(shù)f68）為: QL1=2.0QL 建議者孔底裝藥增加值費(fèi)先柯（前蘇聯(lián)）設(shè)計(jì)線裝藥密度的（35）倍，即QL1=（35）QL古斯塔索夫（瑞典）炮孔深度 （m）底部裝藥增量（kg）2.02.04.04.06.06.010.00.050.100.200.30葛洲壩工程炮孔深度 （m）底部1米裝藥增量（kg）10.0線裝藥密度QL（12）倍線裝藥密度QL（23）倍線裝藥密度QL（35）倍 表4 國(guó)內(nèi)外建議的孔底裝藥增加值 2.2.1.3 孔深、孔徑和不耦合系數(shù) （1）孔深（L） （2）孔徑 (D) （3）不耦合系數(shù)（ ） 合適的不耦合系數(shù)可用下列經(jīng)驗(yàn)公式確

25、定： 式中，巖石極限抗壓強(qiáng)度，105Pa。 實(shí)踐證明，一般情況下，合理取值范圍為=24，即D=（24）d。 2.2.1.4 孔間距系數(shù)（E） 孔間距系數(shù)E為孔距a與孔徑D的比值，即 E=a/D 孔距a與孔間距系數(shù)E是預(yù)裂爆破的重要參數(shù)。若僅從提高施工效率來(lái)講，選取較大的孔距可以減少預(yù)裂孔鉆孔數(shù)量，但這將使單孔藥量增加，不能保證預(yù)裂壁面的平整和保留基巖的完整。理論研究與工程實(shí)踐均證明，采用小孔距、分散裝藥的辦法，其預(yù)裂爆破效果比較好。2.2.1.5 孔口填塞長(zhǎng)度（L2） 孔口填塞的長(zhǎng)度與密實(shí)度，應(yīng)該以能夠在地表產(chǎn)生預(yù)裂縫、又不使地表巖石產(chǎn)生漏斗為原則，通常由現(xiàn)場(chǎng)單孔及排孔試驗(yàn)確定。一般地，填塞長(zhǎng)

26、度L2=0.61.5m，孔徑小、巖石完整時(shí)取小值，否則取大值。 2.2.1.6 緩沖孔參數(shù) （1）最小抵抗線WH：即緩沖孔至最后一排梯段孔的距離，由下式確定： WH=2b/3 式中，b為梯段爆破孔排距。 （2）孔距（aH）： aH=a/2 式中，a為梯段爆破孔孔距。 （3）單耗（qH）： qH=（0.81.0）q 式中，q為梯段爆破孔單耗 。（4）單孔藥量（QH） QH=qH aH WH H 式中，H為梯段（臺(tái)階）高度。 （5）裝藥結(jié)構(gòu) 藥卷采用不耦合裝藥，為防止發(fā)生空氣間隙效應(yīng)，用導(dǎo)爆索貫穿全孔的裝藥、非電豪秒延期雷管引爆。 孔口填塞長(zhǎng)度等于或略小于梯段爆破孔填塞長(zhǎng)度。 2.2.1.7 預(yù)裂

27、縫的超深（ ）和超寬（ ）（1）預(yù)裂縫的超深h，可按下式考慮： 式中， 預(yù)裂縫的深度，它包括預(yù)裂孔下的開(kāi)裂深度； L主爆孔深度。 （2）預(yù)裂縫的超寬，可按下式考慮： 式中，S預(yù)裂縫的總寬度；B主爆孔布置的總寬度。 通常，垂直的破壞半徑為藥柱直徑的1020倍，即： 20）d 水平破壞半徑為藥柱直徑的50100倍，即： 100）d 式中，Rv垂直破壞半徑，m； Rh水平破壞半徑，m； d炮孔內(nèi)的藥柱直徑，m。 2.2.1.8 預(yù)裂爆破起爆時(shí)差 24513MS2傳爆方向 1 預(yù)裂孔；2導(dǎo)爆索干線；3導(dǎo)爆索支線；4塑料導(dǎo)爆管；5第二段非電毫秒延期雷管 預(yù)裂孔分段起爆示意圖 2.2.2 炸藥選用與裝藥結(jié)

28、構(gòu) 2.2.2.1 炸藥選用 （1）預(yù)裂爆破對(duì)炸藥的要求 低威力、低爆速。 較小的臨界直徑。 抗水性能好。 性能穩(wěn)定、傳爆性良好。 便于裝填。 （2）預(yù)裂爆破用炸藥 可采用一般工業(yè)炸藥。2.2.2.2 裝藥結(jié)構(gòu) （1）連續(xù)裝藥 膠質(zhì)炸藥切條。 拉長(zhǎng)炸藥卷。 水下預(yù)裂爆破裝藥。 （2）串狀間隔裝藥（3）空氣層間隔裝藥 （4）藥卷的放置 炮 泥填塞栓空氣層炸 藥 空氣層裝藥結(jié)構(gòu)2.2.3 預(yù)裂爆破的施工 2.2.3.1 施工準(zhǔn)備 2.2.3.2 鉆孔 2.2.3.3 藥包加工 2.2.3.4 裝藥、堵塞和起爆2.2.4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與質(zhì)量評(píng)價(jià) 2.2.4.1 預(yù)裂爆破質(zhì)量評(píng)價(jià) （1）初步的評(píng)價(jià)表面觀察

29、，主要包括下列內(nèi)容： 爆破后應(yīng)形成一條連續(xù)的、基本上沿著鉆孔連心線方向的裂縫，且預(yù)裂縫要達(dá)到一定的寬度。 預(yù)裂縫頂部的巖體無(wú)破壞； 在有條件的地方，應(yīng)當(dāng)采用聲波探測(cè)、孔內(nèi)電視等手段，檢查預(yù)裂縫的狀況。（2）最終評(píng)價(jià) 預(yù)裂面的不平整度，即實(shí)際的開(kāi)挖輪廓與設(shè)計(jì)開(kāi)挖線的差值，一般要求不超過(guò)15cm。 預(yù)裂面上的半孔率，好的預(yù)裂面，鉆孔的痕跡可保留8090%以上。 預(yù)裂面上的巖體完整，不應(yīng)出現(xiàn)明顯的爆破裂隙，特別是要檢查藥卷所在位置處的破壞情況。 2.2.4.2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 2.3 光面爆破設(shè)計(jì)與施工2.3.1 概述 光面爆破的主要特點(diǎn)是： （1）爆破后巖壁平整，光面孔的保存率（半孔率）不少于50%（一

30、般應(yīng)達(dá)到9095%以上，巖體越完整、越堅(jiān)硬半孔率越高）。 殘留孔壁痕跡清晰可見(jiàn)，巖壁不平度（指與設(shè)計(jì)開(kāi)挖輪廓的差距）在坑道中為512cm，露天坡面為15cm。 減少了超挖、欠挖以及因此而帶來(lái)的許多麻煩，節(jié)省了挖掘、回填、支護(hù)的工程量和費(fèi)用。 （2）圍巖不受明顯破壞，為坑道、峒室及其它開(kāi)挖工程的維護(hù)和使用創(chuàng)造了良好條件。 （3）提高施工的安全性。 （4）減少巖壁上應(yīng)力集中現(xiàn)象，在地下深部坑道能防止或減輕巖爆危害，明顯降低和限制地震效應(yīng)以及飛石、空氣沖擊波的危害作用。 2.3.2 光面爆破參數(shù)確定 2.3.2.1 光爆層厚度（最小抵抗線） 所謂光爆層，就是指周邊炮孔（光爆孔）與最外層主爆孔（或臨空

31、面）之間的巖石層，其厚度就是周邊孔（光爆孔）的最小抵抗線，用y表示。 2.3.2.2 周邊孔（光爆孔） 間距 x=（1016）D 式中，D為炮孔直徑?？缍刃〉墓靶尾课?，取小值，反之取大值。 2.3.2.3 密集系數(shù) 周邊孔間距x與最小抵抗線y的比值m稱為周邊孔的密集系數(shù)，即m=x/y。 它是表示x與y之關(guān)系的一個(gè)參數(shù)，對(duì)爆破效果影響很大。見(jiàn)右圖。巖埂abc a b ca b cxxxyyy（a）（b）（c）（a）m=2；（b）m=1；（c）m1 不同m值對(duì)爆破效果的影響2.3.2.4 線裝藥密度 光面爆破線裝藥密度QL可用下式估算： 式中，B光面爆破炮孔孔口填塞系數(shù)，一般取1.0；K依巖石性質(zhì)

32、而定的介質(zhì)系數(shù)，一般軟巖為0.50.7，中硬巖石為0.750.95， 硬巖為1.01.5； m炮孔密集系數(shù)；K1依炮孔密度而定的系數(shù)，一般為0.5，每加深1.0m增加0.2 ； y光爆層厚度，m。（kg/m） 7.3.2.5 光面爆破經(jīng)驗(yàn)參數(shù) 常用的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)見(jiàn)下表。 巖石性質(zhì)密集系數(shù)m=x/y孔距（m）光爆層厚度（m）單位耗藥量（kg/m3）線裝藥密度（kg/m）f=810堅(jiān)硬巖石0.91.00.91.00.450.500.80.120.17f=68堅(jiān)硬巖石0.81.00.91.00.450.500.60.80.100.15f46堅(jiān)硬巖石0.30.90.91.00.400.450.40.60.070.12表2 光面