爆破工藝第五講課件

水工工藝基礎(chǔ)第五講水工工藝基礎(chǔ)第五講1模塊Ⅰ爆破工藝基礎(chǔ)第三章爆破方法

3.1深孔梯段爆破

所謂深孔，通常是指孔徑在75mm以上，深度超過(guò)５m的炮孔。深孔梯段爆破是指在天然或人工形成的臺(tái)階狀地形上進(jìn)行的深孔爆破，具有兩個(gè)或兩個(gè)以上自由面，可獲得較好的爆破效果。在水工建筑物基礎(chǔ)開(kāi)挖和筑壩石料開(kāi)采施工中，廣泛采用深孔梯段爆破方法。模塊Ⅰ爆破工藝基礎(chǔ)2

3.1.1深孔梯段爆破的基本概念

１.梯段要素梯段要素的確定與機(jī)械設(shè)備情況、地質(zhì)地形條件、爆破材料性能和施工技術(shù)水平等因素有關(guān)。3.1.1深孔梯段爆破的基本概念3

２.鉆孔形式深孔梯段爆破鉆孔形式一般分為垂直孔和傾斜孔兩種。２.鉆孔形式4

３.布孔方式

布孔方式有單排布孔及多排布孔兩種。多排布孔又分方型、矩形及三角形（或稱(chēng)梅花形）三種。３.布孔方式53.1.2爆破參數(shù)

1.孔網(wǎng)參數(shù)

１）孔徑孔徑主要由鉆機(jī)類(lèi)型來(lái)確定，而鉆機(jī)類(lèi)型主要根據(jù)地質(zhì)地形條件、巖體特性、開(kāi)挖方式、爆破規(guī)模和施工進(jìn)度等選用。水利水電工程—般不宜采用直徑大于150ｍｍ的鉆頭鉆孔。

２）梯段高度梯段高度主要根據(jù)巖石開(kāi)挖高度、地質(zhì)條件、巖體特性、施工進(jìn)度、鉆孔和挖掘機(jī)械性能等因素確定。水電工程中爆破采用的梯段高度多為8～15m，也有采用15～20ｍ高梯段的。3.1.2爆破參數(shù)6

３）超深與孔深超深是指炮孔超出梯段底盤(pán)標(biāo)高的那一段孔深，其作用是克服梯段底部巖石的夾制作用，使爆破后不殘留巖石根底。超深值的大小，主要處決于巖石的可爆性、抵抗線(xiàn)的大小、炮孔底部裝藥結(jié)構(gòu)和要爆破炮孔的排數(shù)等。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，超深可用下式估算：

h＝（0.15～0.35）Ｗ1

超深值也可用孔徑的倍數(shù)確定，一般可取：

h=(８～12)d３）超深與孔深7孔深由梯段高度和超深確定，垂直孔的孔深計(jì)算公式為：

Ｌ垂直＝Ｈ＋h

傾斜孔的孔深計(jì)算公式為：

Ｌ傾斜＝Ｈ/Sinα＋h４）底盤(pán)抵抗線(xiàn)

底盤(pán)抵抗線(xiàn)的大小同炸藥威力、巖石爆破性質(zhì)、巖石塊度要求、鉆孔直徑、梯段高度和坡面角等因素有關(guān)，一般可用經(jīng)驗(yàn)公式估算：

Ｗ１＝（20～50）d還需根據(jù)滿(mǎn)足鉆機(jī)安全作業(yè)的條件校核，即：

Ｂ＝Ｗ1Ｈctga≥2.5m孔深由梯段高度和超深確定，垂直孔的孔深計(jì)算公8

５）孔距與排距孔距a是指同一排深孔中相鄰兩孔中心線(xiàn)間的距離。對(duì)于單排孔或多排孔中的第一排孔而言，其孔距與底盤(pán)抵抗線(xiàn)有關(guān)，可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

ａ１＝ｍ1×Ｗ排距是指多排孔爆破時(shí)相鄰兩排孔之間的垂直距離。采用矩形或方形布孔時(shí)，排距即是前后排兩個(gè)炮孔之間的距離；采用三角形布孔時(shí)，排距是后排孔到前排兩個(gè)炮孔中心連線(xiàn)的垂直距離?？拙嗯c排距之比是炮孔密集系數(shù)，即：

m=a／b多排孔爆破炮孔密集系數(shù)m一般應(yīng)大于1.0，在寬孔距爆破中可達(dá)２～５。５）孔距與排距9

２.裝藥參數(shù)

１）炸藥單耗炸藥單耗是爆破破碎單位體積的巖石所需炸藥量，影響炸藥單耗的主要因素有：巖石的可爆性、炸藥種類(lèi)、塊度要求等。

炸藥單耗可根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)或類(lèi)似工程參數(shù)選取，也可根據(jù)巖石的堅(jiān)固系數(shù)按下式計(jì)算：

ｑ＝0.4＋0.02（f-2）

２）每孔裝藥量單排孔爆破或多排孔爆破第一排孔的每孔裝藥量按下式計(jì)算：

Ｑ＝ｑａ１Ｗ１Ｈ

２.裝藥參數(shù)10多排孔爆破時(shí)，從第二排孔起以后各排孔的每孔裝藥量按下式計(jì)算：

Ｑ＝ＫｑａｂＨ

３）單段藥量控制在建筑物或防護(hù)目標(biāo)附近進(jìn)行爆破時(shí)，需對(duì)單段藥量（或稱(chēng)單響藥量）進(jìn)行控制。規(guī)范規(guī)定梯段爆破的最大段藥量不得大于500kg，臨近設(shè)計(jì)建基面和設(shè)計(jì)邊坡時(shí)，不得大于300kg。

４）堵塞長(zhǎng)度堵塞長(zhǎng)度是炮孔裝藥后剩余部分用堵塞物所充填的長(zhǎng)度，堵塞長(zhǎng)度可按下式確定：Ｌ２＝（0.7~0.8）Ｗ１

多排孔爆破時(shí)，從第二排孔起以后各排孔的每孔裝113.1.3微差爆破微差爆破是在深孔孔間、深孔排間或深孔孔內(nèi)以毫秒級(jí)的時(shí)間間隔，按一定順序起爆的一種爆破方法，因此微差爆破又稱(chēng)毫秒爆破。

１.微差爆破作用原理由于微差爆破相鄰炮孔起爆的間隔時(shí)間很短，在爆破過(guò)程中存在著復(fù)雜的相互作用。其主要作用原理是，先爆孔為相鄰的后爆孔增加了新的自由面，改善了爆破作用條件；應(yīng)力波的相互疊加作用和巖塊之間的碰撞作用，增強(qiáng)了破碎效果，并相應(yīng)提高了炸藥能量利用率；由于地震波的能量在時(shí)間和空間上都得到分散，使地震波的強(qiáng)度大大降低。3.1.3微差爆破12

２.多排孔微差爆破起爆方案

１）排間微差起爆

這種起爆方案施工簡(jiǎn)便，能使爆破后的巖石從工作面移動(dòng)得較遠(yuǎn)，爆堆比較整齊，但常常產(chǎn)生大塊，地震效應(yīng)仍然較強(qiáng)。２）對(duì)角微差起爆

該方案施工較復(fù)雜，與排間微差起爆方案相比，多了一個(gè)臨空面，因而破碎質(zhì)量大為改善，減震效果明顯。３）“Ｖ”型微差起爆

該方案加強(qiáng)了巖塊的碰撞和擠壓，破碎質(zhì)量好，爆堆集中，地震效應(yīng)明顯降低。２.多排孔微差爆破起爆方案133.1.4

爆破施工工藝１.炮孔檢查裝藥前必須檢查炮孔的孔位、深度、傾角是否符合設(shè)計(jì)要求，孔內(nèi)有無(wú)堵塞、孔壁是否有掉塊，以及孔內(nèi)有無(wú)積水及積水程度如何?？卓谥?chē)乃槭㈦s物應(yīng)清除干凈。

２.裝藥

１）裝藥結(jié)構(gòu)在深孔梯段爆破中為改善爆破效果和降低爆破振動(dòng)效應(yīng)可采取不同的裝藥結(jié)構(gòu)。按裝藥種類(lèi)的不同可分為：?jiǎn)我谎b藥結(jié)構(gòu)和組合裝藥結(jié)構(gòu)；按裝藥形式可分為：連續(xù)裝藥和分段（間隔）裝藥結(jié)構(gòu)，偶合和不偶合裝藥結(jié)構(gòu)。

3.1.4爆破施工工藝14單一連續(xù)的裝藥結(jié)構(gòu)，操作方便、工藝簡(jiǎn)單。對(duì)需克服底盤(pán)夾制作用較大的炮孔，或者沿孔底至孔口方向抵抗線(xiàn)由大變小的炮孔，宜采用組合裝藥結(jié)構(gòu)。在預(yù)裂爆破和光面爆破中常采用不偶合裝藥結(jié)構(gòu)。2）起爆藥包的位置當(dāng)把起爆藥包放置在孔底，并將雷管的聚能穴朝向孔口和被起爆的藥卷時(shí)，就是所謂的“反向起爆”。當(dāng)把起爆藥包放置于靠近孔口的第一或第二個(gè)藥包，并將雷管的聚能穴朝向孔底時(shí)，這就是所謂的“正向起爆”。當(dāng)把起爆藥包放置在炮孔的中部位置時(shí)，通常稱(chēng)之為“雙向起爆”。若在每個(gè)炮孔中放置兩個(gè)以上的起爆藥包，稱(chēng)之為“多點(diǎn)起爆”。單一連續(xù)的裝藥結(jié)構(gòu)，操作方便、工藝簡(jiǎn)單。對(duì)需15

在深孔梯段爆破中，宜多采用反向或多點(diǎn)起爆，這是因?yàn)榉聪蚱鸨怏w被約束的時(shí)間較長(zhǎng)，因而它作功或破碎巖石的時(shí)間也較長(zhǎng)；爆破能量能得到較充分的應(yīng)用。

在裝藥過(guò)程中，不可用猛力去搗實(shí)起爆藥包，以防發(fā)生早爆事故或?qū)⒗坠苣_線(xiàn)及導(dǎo)爆管拉斷而造成拒爆。問(wèn)題:裝藥時(shí)為什么不能用鐵棒搗實(shí)炸藥包?在深孔梯段爆破中，宜多采用反向或多點(diǎn)起爆，這16

３.堵塞炮孔裝藥后，孔口未裝藥部分應(yīng)該進(jìn)行堵塞，嚴(yán)禁不堵塞而進(jìn)行爆破。常用的堵塞材料有砂、粘土、巖粉等，一般可就地取材，采用鉆孔的巖屑，禁止使用石塊或易燃材料。

４.爆破網(wǎng)路的連接與起爆深孔爆破應(yīng)采用電起爆網(wǎng)路、導(dǎo)爆索——繼爆管起爆網(wǎng)路和導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路，嚴(yán)禁使用火花起爆法。網(wǎng)路連接完畢后，要有專(zhuān)人警戒，以防意外。起爆網(wǎng)路經(jīng)檢查確認(rèn)完好，才準(zhǔn)起爆。３.堵塞17

3.2露天淺孔爆破凡是孔徑不超過(guò)75mm，長(zhǎng)度不超過(guò)5m的炮孔都稱(chēng)為淺孔。淺孔爆破—種傳統(tǒng)的爆破方法，在目前的水電工程爆破施工中，仍然有很重要的作用。如水工建筑物基礎(chǔ)開(kāi)挖、保護(hù)層開(kāi)挖、平臺(tái)修整、高邊坡清理、地下洞室開(kāi)挖等，都可采用淺孔爆破法。

３.２.１淺孔梯段爆破

淺孔梯段爆破與深孔梯段爆破兩者在原理、布孔方式和爆破參數(shù)選擇等方面基本上是相同的，最根本的區(qū)別就是炮孔直徑和炮孔深度不同。主要缺點(diǎn)是：機(jī)械化程度不高，勞動(dòng)強(qiáng)度比較大，生產(chǎn)效率低，爆破作業(yè)頻繁等。

3.2露天18

３.２.２保護(hù)層開(kāi)挖爆破

保護(hù)層開(kāi)挖爆破是水利水電工程所特有的爆破項(xiàng)目。所謂保護(hù)層，是指在進(jìn)行水工建筑物基礎(chǔ)開(kāi)挖施工時(shí)，為防止上部梯段爆破造成水平建基面巖體的破壞，而預(yù)留的一定厚度的巖體。預(yù)留保護(hù)層的厚度，與地質(zhì)條件、巖體特性、爆破方法、爆破規(guī)模、爆破材料性能和炮孔直徑等因素有關(guān)。一般取梯段爆破炮孔底部裝藥直徑的２５～４０倍。３.２.２保護(hù)層開(kāi)挖爆破19

1．分層爆破法

第一層：炮孔不得穿入距水平建基面1.5m的范圍，炮孔裝藥直徑不應(yīng)大于40mm，最大段起爆藥量不大于300kg。

第二層：對(duì)節(jié)理裂隙不發(fā)育、較發(fā)育和堅(jiān)硬、中等堅(jiān)硬的巖體，炮孔不得穿入水平建基面0.5m的范圍；對(duì)節(jié)理裂隙極發(fā)育和軟弱的巖體，炮孔不得穿入距水平建基面0.7m的范圍。炮孔裝藥直徑不應(yīng)大于32mm。

第三層：對(duì)節(jié)理裂隙不發(fā)育、較發(fā)育、發(fā)育和堅(jiān)硬、中等堅(jiān)硬巖體，炮孔不得穿過(guò)水平建基面；對(duì)節(jié)理裂隙極發(fā)育和軟弱巖體，炮孔不得穿入距水平建基面0.2m的范圍，剩余0.2m厚的巖體應(yīng)進(jìn)行撬挖。1．分層爆破法20

分層爆破法的主要缺點(diǎn)：重復(fù)清基工程量大，工期長(zhǎng)，耗費(fèi)高，且爆破質(zhì)量難以保證。

2．保護(hù)層一次爆破法所謂保護(hù)層一次爆破法，是指在進(jìn)行巖基開(kāi)挖時(shí)，將預(yù)留保護(hù)層一次爆除的方法。根據(jù)施工方式的不同，又分為水平光爆一次爆除保護(hù)層法和孔底設(shè)柔性墊層一次爆除保護(hù)層法。分層爆破法的主要缺點(diǎn)：重復(fù)清基工程量大，工21施工規(guī)范規(guī)定，保護(hù)層一次爆破法應(yīng)符合下列原則：１）應(yīng)采用梯段爆破法；２）炮孔不得穿過(guò)水平建基面，只能鉆至水平建基面，目的是為了一次能開(kāi)挖到水平建基面；３）炮孔底應(yīng)設(shè)置用柔性材料充堆或由空氣充任的墊層段。墊層段可以緩沖炸藥爆炸產(chǎn)生的沖擊波和高溫高壓氣體對(duì)水平建基面巖體的作用。柔性材料可用鋸末發(fā)泡材料等作成，空氣也能起到緩沖作用。

施工規(guī)范規(guī)定，保護(hù)層一次爆破法應(yīng)符合下列原22３．無(wú)保護(hù)層一次爆破法無(wú)保護(hù)層一次爆破法是指在巖基開(kāi)挖施工中，不預(yù)留保護(hù)層，一次爆破開(kāi)挖至建基面的爆破方法。施工規(guī)范規(guī)定，無(wú)保護(hù)層一次爆破法應(yīng)符合下列原則：１）水平建基面開(kāi)挖應(yīng)采用預(yù)裂爆破方法；２）基礎(chǔ)巖石開(kāi)挖，應(yīng)采用梯段爆破法；３）梯段炮孔底與水平預(yù)裂面應(yīng)有一定距離。梯段炮孔底與水平預(yù)裂面有一定距離，進(jìn)一步縮小了梯段爆破對(duì)水平建基面的巖體的不利影響。３．無(wú)保護(hù)層一次爆破法23

３.２.３巖塊二次破碎爆破在水電工程爆破施工中的一個(gè)重要問(wèn)題就是要控制大塊率。所謂大塊，是指尺寸超過(guò)了運(yùn)輸、鏟裝等設(shè)備所要求塊度的巖塊；露天爆破一般指最大邊長(zhǎng)大于800～1000mm的巖石塊。處理大塊問(wèn)題常用二次破碎爆破法，主要有淺孔爆破法和裸露爆破法。淺孔爆破就是直接在大塊巖石上鉆孔放炮的方法。其特點(diǎn)是：有兩個(gè)以上的自由面；破碎效果一般只要求震裂震破；炸藥單耗低。

３.２.３巖塊二次破碎爆破24

工程案例康揚(yáng)水電站工程基礎(chǔ)開(kāi)挖

康揚(yáng)水電站是黃河上游，位于青海尖扎縣與化隆縣的干流上。在李家峽水電站與龍羊峽水電站之間。樞紐主要由右岸灘地發(fā)電廠(chǎng)房、灘地泄洪閘、混凝土重力壩、左岸及河床粘土斜墻壩等建筑物組成，水庫(kù)正常蓄水位高程2033.00m時(shí)，總庫(kù)容2880萬(wàn)m3，電站設(shè)計(jì)水頭18.7m，總裝機(jī)容量283.5MW，多年平均發(fā)電量9.92億kW·h，年利用小時(shí)數(shù)3500h。工程主要任務(wù)是發(fā)電。工程案例25

康揚(yáng)水電站的地基是屬粘土巖，它比一般的巖石要松軟，但是比泥土要堅(jiān)硬。壩址區(qū)兩岸不對(duì)稱(chēng)，左岸地面開(kāi)闊緩傾，自然坡度1°～3°，右岸為Ⅰ～Ⅱ級(jí)階地河床漫灘。壩址區(qū)出露地層主要有上第三系貴德組（N2g）河湖相沉積粘土巖和碎屑巖（巖性以粘土質(zhì)粉砂巖為主）及第四系沖洪基層（Qal+pl）。巖體固結(jié)程度低，成巖作用差，具有強(qiáng)度低、抗風(fēng)化能力差、軟化系數(shù)小、遇水易膨脹、崩解、失水易干縮、開(kāi)裂等特性。所以一般采取鋼筋網(wǎng)混凝土噴護(hù)的方式來(lái)保護(hù)粘土巖的風(fēng)化，壩底與邊坡都用鋼筋混凝土來(lái)澆筑?？祿P(yáng)水電站的地基是26爆破工藝第五講課件27壩區(qū)地下水埋藏類(lèi)型主要為第四系沖積層中孔隙型潛水和第三系地層中淺部卸荷基巖隙潛水。第四系沖積層孔隙型潛水為壩區(qū)主要地下水類(lèi)型（來(lái)源為大氣降雨和灌溉），左岸含水層厚度3m～10m，右岸含水層厚度為2m～5m，浸潤(rùn)線(xiàn)與基巖頂板形態(tài)基本一致?；鶐r裂隙水主要分布在淺部風(fēng)化帶和卸荷帶內(nèi)，開(kāi)挖初期滲出或溢出。應(yīng)該及時(shí)做好抽水和排水工作，以免影響邊坡和基底的施工。

壩區(qū)地下水埋藏類(lèi)型主要為第四系沖積層中孔隙型潛水和第28爆破工藝第五講課件29爆破工藝第五講課件30

粘土巖開(kāi)挖粘土巖開(kāi)挖采用鉆爆開(kāi)挖方法與機(jī)械直接開(kāi)挖方法相結(jié)合，預(yù)留保護(hù)層，以大面梯段爆破和邊坡預(yù)裂爆破開(kāi)挖為主，局部采用D9L推土機(jī)松土器松土后進(jìn)行挖裝作業(yè)。開(kāi)挖爆破參數(shù)由生產(chǎn)性試驗(yàn)得出。

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⑴大面開(kāi)挖大面開(kāi)挖采用梯段爆破方式進(jìn)行施工，梯段高度3.0m，采用大間距、小排距的爆破方法，毫秒微差爆破技術(shù)，起爆材料采用火雷管、導(dǎo)爆索，非電毫秒雷管?？變?nèi)連續(xù)裝藥，炸藥選用2#巖石硝銨炸藥，有水孔內(nèi)采用乳化炸藥。造孔設(shè)備采用ROC742HC鉆機(jī)、YQ—100B鉆機(jī)及手持式麻花鉆,單耗0.26kg/m3，最大單響藥量不大于100kg，鉆機(jī)無(wú)法施工的部位采用手持式麻花鉆鉆孔進(jìn)行淺孔爆破。大面梯段開(kāi)挖時(shí)水平建基面予留3m厚保護(hù)層。⑴大面開(kāi)挖32爆破工藝第五講課件33

⑵邊坡開(kāi)挖邊坡開(kāi)挖采用預(yù)裂爆破或光面爆破，并預(yù)留1.0m厚保護(hù)層，手持式麻花鉆及100B鉆機(jī)造孔，孔徑φ45mm和φ90mm，孔距0.5m和0.7m，裝藥時(shí)采用竹片綁扎，導(dǎo)爆索串聯(lián)φ32mm乳化藥卷間隔裝藥，最大單響藥量不大于30kg。⑵邊坡開(kāi)挖34爆破工藝第五講課件35圖3-3

爆破工藝第五講課件36

⑶保護(hù)層開(kāi)挖水平建基面保護(hù)層厚3m,采用手持式麻花鉆造孔，孔徑為φ45mm，爆破孔間排距1.5m×1.2m，孔深2m-1.5m，炸藥根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采用乳化炸藥或2#巖石硝銨炸藥，藥卷直徑φ32mm。為減小爆破對(duì)邊坡及建基面的破壞，爆破采用火炮或毫秒延期非電微差起爆網(wǎng)絡(luò)。并且建基面留30～50cm厚人工撬挖層，在建基面澆筑之前人工挖除。邊坡保護(hù)層開(kāi)挖采用工撬挖的方式，并要保證在倉(cāng)號(hào)澆筑之前4～8h內(nèi)將撬挖層剝除，以便及時(shí)覆蓋混凝土。

37爆破工藝第五講課件38爆破工藝第五講課件39粘土巖防護(hù)：

粘土巖具有強(qiáng)度低、抗風(fēng)化能力差、軟化系數(shù)小、遇水易膨脹、崩解、失水易干縮、開(kāi)裂等特性。因此，要在施工中做好基巖面的保護(hù)工作。新挖基巖面的保護(hù)措施

⑴做好抽排水工作，防止粘土巖遇水軟化，及時(shí)排出新鮮基巖面上的雨水及滲水。

⑵為防止基巖面失水崩解要及時(shí)作好防曬、防風(fēng)的工作，及時(shí)用防雨布覆蓋出露的基巖面。粘土巖防護(hù)：40爆破工藝第五講課件41讀一讀：

一、前景廣闊的寬孔距爆破技術(shù)寬孔距爆破技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展較快的一種深孔爆破技術(shù)，適用于大面積、大方量的巖石開(kāi)挖爆破。寬孔距爆破的孔距比常規(guī)爆破孔距大1.3～3.0倍，抵抗線(xiàn)比常規(guī)爆破塊度均勻，大塊率低，減少了殘留根底，炸藥單耗低單位鉆孔量小、爆破能量利用充分。其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)明顯優(yōu)于常規(guī)孔距爆破。例１、江西東津水電站大孔距爆破開(kāi)采面板壩石料東津電站的水庫(kù)大壩是江西省第一座大型鋼筋混凝土面板堆石壩。大壩所需的部分填筑料采用寬孔距爆破獲取。寬孔距爆破的平均孔距7.2m，抵抗線(xiàn)3.2ｍ，密集系數(shù)為2.25。讀一讀：一、前景廣闊的寬孔距爆破42

寬孔距爆破不僅為大壩提供了極配合格的填筑料，而且比常規(guī)爆破每ｍ炮孔爆破方量提高82.5％，每ｍ３巖石減少鉆孔46％，降低炸藥單耗32％，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益是顯而易見(jiàn)的。

例２、湖北黃麥嶺磷礦工程礦體覆蓋層大面積開(kāi)挖該工程于１９９２年１０月至１９９３年元月，采用大孔距爆破技術(shù)爆破巖石累計(jì)達(dá)２４萬(wàn)ｍ３。寬孔距爆破的密集系數(shù)m＝２，孔距×排距有６×３m和７×3.5m兩種。大塊率僅為１％左右，比常規(guī)爆破降低３８％，爆破后沖擊影響范圍降低60.8％。此外，鉆孔進(jìn)尺減少了42％，炸藥單耗降低了約30％，雷管、傳爆線(xiàn)的用量也隨鉆孔的減少而減少?？傊?，采用寬孔距爆破極大地提高了爆破效果，并使爆破工程的成本大大降低。寬孔距爆破不僅為大壩提供了極配合格的填筑料，43水工工藝基礎(chǔ)第五講水工工藝基礎(chǔ)第五講44模塊Ⅰ爆破工藝基礎(chǔ)第三章爆破方法

3.1深孔梯段爆破

所謂深孔，通常是指孔徑在75mm以上，深度超過(guò)５m的炮孔。深孔梯段爆破是指在天然或人工形成的臺(tái)階狀地形上進(jìn)行的深孔爆破，具有兩個(gè)或兩個(gè)以上自由面，可獲得較好的爆破效果。在水工建筑物基礎(chǔ)開(kāi)挖和筑壩石料開(kāi)采施工中，廣泛采用深孔梯段爆破方法。模塊Ⅰ爆破工藝基礎(chǔ)45

3.1.1深孔梯段爆破的基本概念

１.梯段要素梯段要素的確定與機(jī)械設(shè)備情況、地質(zhì)地形條件、爆破材料性能和施工技術(shù)水平等因素有關(guān)。3.1.1深孔梯段爆破的基本概念46

２.鉆孔形式深孔梯段爆破鉆孔形式一般分為垂直孔和傾斜孔兩種。２.鉆孔形式47

３.布孔方式

布孔方式有單排布孔及多排布孔兩種。多排布孔又分方型、矩形及三角形（或稱(chēng)梅花形）三種。３.布孔方式483.1.2爆破參數(shù)

1.孔網(wǎng)參數(shù)

１）孔徑孔徑主要由鉆機(jī)類(lèi)型來(lái)確定，而鉆機(jī)類(lèi)型主要根據(jù)地質(zhì)地形條件、巖體特性、開(kāi)挖方式、爆破規(guī)模和施工進(jìn)度等選用。水利水電工程—般不宜采用直徑大于150ｍｍ的鉆頭鉆孔。

２）梯段高度梯段高度主要根據(jù)巖石開(kāi)挖高度、地質(zhì)條件、巖體特性、施工進(jìn)度、鉆孔和挖掘機(jī)械性能等因素確定。水電工程中爆破采用的梯段高度多為8～15m，也有采用15～20ｍ高梯段的。3.1.2爆破參數(shù)49

３）超深與孔深超深是指炮孔超出梯段底盤(pán)標(biāo)高的那一段孔深，其作用是克服梯段底部巖石的夾制作用，使爆破后不殘留巖石根底。超深值的大小，主要處決于巖石的可爆性、抵抗線(xiàn)的大小、炮孔底部裝藥結(jié)構(gòu)和要爆破炮孔的排數(shù)等。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，超深可用下式估算：

h＝（0.15～0.35）Ｗ1

超深值也可用孔徑的倍數(shù)確定，一般可?。?/p>

h=(８～12)d３）超深與孔深50孔深由梯段高度和超深確定，垂直孔的孔深計(jì)算公式為：

Ｌ垂直＝Ｈ＋h

傾斜孔的孔深計(jì)算公式為：

Ｌ傾斜＝Ｈ/Sinα＋h４）底盤(pán)抵抗線(xiàn)

底盤(pán)抵抗線(xiàn)的大小同炸藥威力、巖石爆破性質(zhì)、巖石塊度要求、鉆孔直徑、梯段高度和坡面角等因素有關(guān)，一般可用經(jīng)驗(yàn)公式估算：

Ｗ１＝（20～50）d還需根據(jù)滿(mǎn)足鉆機(jī)安全作業(yè)的條件校核，即：

Ｂ＝Ｗ1Ｈctga≥2.5m孔深由梯段高度和超深確定，垂直孔的孔深計(jì)算公51

５）孔距與排距孔距a是指同一排深孔中相鄰兩孔中心線(xiàn)間的距離。對(duì)于單排孔或多排孔中的第一排孔而言，其孔距與底盤(pán)抵抗線(xiàn)有關(guān)，可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

ａ１＝ｍ1×Ｗ排距是指多排孔爆破時(shí)相鄰兩排孔之間的垂直距離。采用矩形或方形布孔時(shí)，排距即是前后排兩個(gè)炮孔之間的距離；采用三角形布孔時(shí)，排距是后排孔到前排兩個(gè)炮孔中心連線(xiàn)的垂直距離?？拙嗯c排距之比是炮孔密集系數(shù)，即：

m=a／b多排孔爆破炮孔密集系數(shù)m一般應(yīng)大于1.0，在寬孔距爆破中可達(dá)２～５。５）孔距與排距52

２.裝藥參數(shù)

１）炸藥單耗炸藥單耗是爆破破碎單位體積的巖石所需炸藥量，影響炸藥單耗的主要因素有：巖石的可爆性、炸藥種類(lèi)、塊度要求等。

炸藥單耗可根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)或類(lèi)似工程參數(shù)選取，也可根據(jù)巖石的堅(jiān)固系數(shù)按下式計(jì)算：

ｑ＝0.4＋0.02（f-2）

２）每孔裝藥量單排孔爆破或多排孔爆破第一排孔的每孔裝藥量按下式計(jì)算：

Ｑ＝ｑａ１Ｗ１Ｈ

２.裝藥參數(shù)53多排孔爆破時(shí)，從第二排孔起以后各排孔的每孔裝藥量按下式計(jì)算：

Ｑ＝ＫｑａｂＨ

３）單段藥量控制在建筑物或防護(hù)目標(biāo)附近進(jìn)行爆破時(shí)，需對(duì)單段藥量（或稱(chēng)單響藥量）進(jìn)行控制。規(guī)范規(guī)定梯段爆破的最大段藥量不得大于500kg，臨近設(shè)計(jì)建基面和設(shè)計(jì)邊坡時(shí)，不得大于300kg。

４）堵塞長(zhǎng)度堵塞長(zhǎng)度是炮孔裝藥后剩余部分用堵塞物所充填的長(zhǎng)度，堵塞長(zhǎng)度可按下式確定：Ｌ２＝（0.7~0.8）Ｗ１

多排孔爆破時(shí)，從第二排孔起以后各排孔的每孔裝543.1.3微差爆破微差爆破是在深孔孔間、深孔排間或深孔孔內(nèi)以毫秒級(jí)的時(shí)間間隔，按一定順序起爆的一種爆破方法，因此微差爆破又稱(chēng)毫秒爆破。

１.微差爆破作用原理由于微差爆破相鄰炮孔起爆的間隔時(shí)間很短，在爆破過(guò)程中存在著復(fù)雜的相互作用。其主要作用原理是，先爆孔為相鄰的后爆孔增加了新的自由面，改善了爆破作用條件；應(yīng)力波的相互疊加作用和巖塊之間的碰撞作用，增強(qiáng)了破碎效果，并相應(yīng)提高了炸藥能量利用率；由于地震波的能量在時(shí)間和空間上都得到分散，使地震波的強(qiáng)度大大降低。3.1.3微差爆破55

２.多排孔微差爆破起爆方案

１）排間微差起爆

這種起爆方案施工簡(jiǎn)便，能使爆破后的巖石從工作面移動(dòng)得較遠(yuǎn)，爆堆比較整齊，但常常產(chǎn)生大塊，地震效應(yīng)仍然較強(qiáng)。２）對(duì)角微差起爆

該方案施工較復(fù)雜，與排間微差起爆方案相比，多了一個(gè)臨空面，因而破碎質(zhì)量大為改善，減震效果明顯。３）“Ｖ”型微差起爆

該方案加強(qiáng)了巖塊的碰撞和擠壓，破碎質(zhì)量好，爆堆集中，地震效應(yīng)明顯降低。２.多排孔微差爆破起爆方案563.1.4

爆破施工工藝１.炮孔檢查裝藥前必須檢查炮孔的孔位、深度、傾角是否符合設(shè)計(jì)要求，孔內(nèi)有無(wú)堵塞、孔壁是否有掉塊，以及孔內(nèi)有無(wú)積水及積水程度如何?？卓谥?chē)乃槭?、雜物應(yīng)清除干凈。

２.裝藥

１）裝藥結(jié)構(gòu)在深孔梯段爆破中為改善爆破效果和降低爆破振動(dòng)效應(yīng)可采取不同的裝藥結(jié)構(gòu)。按裝藥種類(lèi)的不同可分為：?jiǎn)我谎b藥結(jié)構(gòu)和組合裝藥結(jié)構(gòu)；按裝藥形式可分為：連續(xù)裝藥和分段（間隔）裝藥結(jié)構(gòu)，偶合和不偶合裝藥結(jié)構(gòu)。

3.1.4爆破施工工藝57單一連續(xù)的裝藥結(jié)構(gòu)，操作方便、工藝簡(jiǎn)單。對(duì)需克服底盤(pán)夾制作用較大的炮孔，或者沿孔底至孔口方向抵抗線(xiàn)由大變小的炮孔，宜采用組合裝藥結(jié)構(gòu)。在預(yù)裂爆破和光面爆破中常采用不偶合裝藥結(jié)構(gòu)。2）起爆藥包的位置當(dāng)把起爆藥包放置在孔底，并將雷管的聚能穴朝向孔口和被起爆的藥卷時(shí)，就是所謂的“反向起爆”。當(dāng)把起爆藥包放置于靠近孔口的第一或第二個(gè)藥包，并將雷管的聚能穴朝向孔底時(shí)，這就是所謂的“正向起爆”。當(dāng)把起爆藥包放置在炮孔的中部位置時(shí)，通常稱(chēng)之為“雙向起爆”。若在每個(gè)炮孔中放置兩個(gè)以上的起爆藥包，稱(chēng)之為“多點(diǎn)起爆”。單一連續(xù)的裝藥結(jié)構(gòu)，操作方便、工藝簡(jiǎn)單。對(duì)需58

在深孔梯段爆破中，宜多采用反向或多點(diǎn)起爆，這是因?yàn)榉聪蚱鸨怏w被約束的時(shí)間較長(zhǎng)，因而它作功或破碎巖石的時(shí)間也較長(zhǎng)；爆破能量能得到較充分的應(yīng)用。

在裝藥過(guò)程中，不可用猛力去搗實(shí)起爆藥包，以防發(fā)生早爆事故或?qū)⒗坠苣_線(xiàn)及導(dǎo)爆管拉斷而造成拒爆。問(wèn)題:裝藥時(shí)為什么不能用鐵棒搗實(shí)炸藥包?在深孔梯段爆破中，宜多采用反向或多點(diǎn)起爆，這59

３.堵塞炮孔裝藥后，孔口未裝藥部分應(yīng)該進(jìn)行堵塞，嚴(yán)禁不堵塞而進(jìn)行爆破。常用的堵塞材料有砂、粘土、巖粉等，一般可就地取材，采用鉆孔的巖屑，禁止使用石塊或易燃材料。

４.爆破網(wǎng)路的連接與起爆深孔爆破應(yīng)采用電起爆網(wǎng)路、導(dǎo)爆索——繼爆管起爆網(wǎng)路和導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路，嚴(yán)禁使用火花起爆法。網(wǎng)路連接完畢后，要有專(zhuān)人警戒，以防意外。起爆網(wǎng)路經(jīng)檢查確認(rèn)完好，才準(zhǔn)起爆。３.堵塞60

3.2露天淺孔爆破凡是孔徑不超過(guò)75mm，長(zhǎng)度不超過(guò)5m的炮孔都稱(chēng)為淺孔。淺孔爆破—種傳統(tǒng)的爆破方法，在目前的水電工程爆破施工中，仍然有很重要的作用。如水工建筑物基礎(chǔ)開(kāi)挖、保護(hù)層開(kāi)挖、平臺(tái)修整、高邊坡清理、地下洞室開(kāi)挖等，都可采用淺孔爆破法。

３.２.１淺孔梯段爆破

淺孔梯段爆破與深孔梯段爆破兩者在原理、布孔方式和爆破參數(shù)選擇等方面基本上是相同的，最根本的區(qū)別就是炮孔直徑和炮孔深度不同。主要缺點(diǎn)是：機(jī)械化程度不高，勞動(dòng)強(qiáng)度比較大，生產(chǎn)效率低，爆破作業(yè)頻繁等。

3.2露天61

３.２.２保護(hù)層開(kāi)挖爆破

保護(hù)層開(kāi)挖爆破是水利水電工程所特有的爆破項(xiàng)目。所謂保護(hù)層，是指在進(jìn)行水工建筑物基礎(chǔ)開(kāi)挖施工時(shí)，為防止上部梯段爆破造成水平建基面巖體的破壞，而預(yù)留的一定厚度的巖體。預(yù)留保護(hù)層的厚度，與地質(zhì)條件、巖體特性、爆破方法、爆破規(guī)模、爆破材料性能和炮孔直徑等因素有關(guān)。一般取梯段爆破炮孔底部裝藥直徑的２５～４０倍。３.２.２保護(hù)層開(kāi)挖爆破62

1．分層爆破法

第一層：炮孔不得穿入距水平建基面1.5m的范圍，炮孔裝藥直徑不應(yīng)大于40mm，最大段起爆藥量不大于300kg。

第二層：對(duì)節(jié)理裂隙不發(fā)育、較發(fā)育和堅(jiān)硬、中等堅(jiān)硬的巖體，炮孔不得穿入水平建基面0.5m的范圍；對(duì)節(jié)理裂隙極發(fā)育和軟弱的巖體，炮孔不得穿入距水平建基面0.7m的范圍。炮孔裝藥直徑不應(yīng)大于32mm。

第三層：對(duì)節(jié)理裂隙不發(fā)育、較發(fā)育、發(fā)育和堅(jiān)硬、中等堅(jiān)硬巖體，炮孔不得穿過(guò)水平建基面；對(duì)節(jié)理裂隙極發(fā)育和軟弱巖體，炮孔不得穿入距水平建基面0.2m的范圍，剩余0.2m厚的巖體應(yīng)進(jìn)行撬挖。1．分層爆破法63

分層爆破法的主要缺點(diǎn)：重復(fù)清基工程量大，工期長(zhǎng)，耗費(fèi)高，且爆破質(zhì)量難以保證。

2．保護(hù)層一次爆破法所謂保護(hù)層一次爆破法，是指在進(jìn)行巖基開(kāi)挖時(shí)，將預(yù)留保護(hù)層一次爆除的方法。根據(jù)施工方式的不同，又分為水平光爆一次爆除保護(hù)層法和孔底設(shè)柔性墊層一次爆除保護(hù)層法。分層爆破法的主要缺點(diǎn)：重復(fù)清基工程量大，工64施工規(guī)范規(guī)定，保護(hù)層一次爆破法應(yīng)符合下列原則：１）應(yīng)采用梯段爆破法；２）炮孔不得穿過(guò)水平建基面，只能鉆至水平建基面，目的是為了一次能開(kāi)挖到水平建基面；３）炮孔底應(yīng)設(shè)置用柔性材料充堆或由空氣充任的墊層段。墊層段可以緩沖炸藥爆炸產(chǎn)生的沖擊波和高溫高壓氣體對(duì)水平建基面巖體的作用。柔性材料可用鋸末發(fā)泡材料等作成，空氣也能起到緩沖作用。

施工規(guī)范規(guī)定，保護(hù)層一次爆破法應(yīng)符合下列原65３．無(wú)保護(hù)層一次爆破法無(wú)保護(hù)層一次爆破法是指在巖基開(kāi)挖施工中，不預(yù)留保護(hù)層，一次爆破開(kāi)挖至建基面的爆破方法。施工規(guī)范規(guī)定，無(wú)保護(hù)層一次爆破法應(yīng)符合下列原則：１）水平建基面開(kāi)挖應(yīng)采用預(yù)裂爆破方法；２）基礎(chǔ)巖石開(kāi)挖，應(yīng)采用梯段爆破法；３）梯段炮孔底與水平預(yù)裂面應(yīng)有一定距離。梯段炮孔底與水平預(yù)裂面有一定距離，進(jìn)一步縮小了梯段爆破對(duì)水平建基面的巖體的不利影響。３．無(wú)保護(hù)層一次爆破法66

３.２.３巖塊二次破碎爆破在水電工程爆破施工中的一個(gè)重要問(wèn)題就是要控制大塊率。所謂大塊，是指尺寸超過(guò)了運(yùn)輸、鏟裝等設(shè)備所要求塊度的巖塊；露天爆破一般指最大邊長(zhǎng)大于800～1000mm的巖石塊。處理大塊問(wèn)題常用二次破碎爆破法，主要有淺孔爆破法和裸露爆破法。淺孔爆破就是直接在大塊巖石上鉆孔放炮的方法。其特點(diǎn)是：有兩個(gè)以上的自由面；破碎效果一般只要求震裂震破；炸藥單耗低。

３.２.３巖塊二次破碎爆破67

工程案例康揚(yáng)水電站工程基礎(chǔ)開(kāi)挖

康揚(yáng)水電站是黃河上游，位于青海尖扎縣與化隆縣的干流上。在李家峽水電站與龍羊峽水電站之間。樞紐主要由右岸灘地發(fā)電廠(chǎng)房、灘地泄洪閘、混凝土重力壩、左岸及河床粘土斜墻壩等建筑物組成，水庫(kù)正常蓄水位高程2033.00m時(shí)，總庫(kù)容2880萬(wàn)m3，電站設(shè)計(jì)水頭18.7m，總裝機(jī)容量283.5MW，多年平均發(fā)電量9.92億kW·h，年利用小時(shí)數(shù)3500h。工程主要任務(wù)是發(fā)電。工程案例68

康揚(yáng)水電站的地基是屬粘土巖，它比一般的巖石要松軟，但是比泥土要堅(jiān)硬。壩址區(qū)兩岸不對(duì)稱(chēng)，左岸地面開(kāi)闊緩傾，自然坡度1°～3°，右岸為Ⅰ～Ⅱ級(jí)階地河床漫灘。壩址區(qū)出露地層主要有上第三系貴德組（N2g）河湖相沉積粘土巖和碎屑巖（巖性以粘土質(zhì)粉砂巖為主）及第四系沖洪基層（Qal+pl）。巖體固結(jié)程度低，成巖作用差，具有強(qiáng)度低、抗風(fēng)化能力差、軟化系數(shù)小、遇水易膨脹、崩解、失水易干縮、開(kāi)裂等特性。所以一般采取鋼筋網(wǎng)混凝土噴護(hù)的方式來(lái)保護(hù)粘土巖的風(fēng)化，壩底與邊坡都用鋼筋混凝土來(lái)澆筑?？祿P(yáng)水電站的地基是69爆破工藝第五講課件70壩區(qū)地下水埋藏類(lèi)型主要為第四系沖積層中孔隙型潛水和第三系地層中淺部卸荷基巖隙潛水。第四系沖積層孔隙型潛水為壩區(qū)主要地下水類(lèi)型（來(lái)源為大氣降雨和灌溉），左岸含水層厚度3m～10m，右岸含水層厚度為2m～5m，浸潤(rùn)線(xiàn)與基巖頂板形態(tài)基本一致。基巖裂隙水主要分布在淺部風(fēng)化帶和卸荷帶內(nèi)，開(kāi)挖初期滲出或溢出。應(yīng)該及時(shí)做好抽水和排水工作，以免影響邊坡和基底的施工。

壩區(qū)地下水埋藏類(lèi)型主要為第四系沖積層中孔隙型潛水和第71爆破工藝第五講課件72爆破工藝第五講課件73

粘土巖開(kāi)挖粘土巖開(kāi)挖采用鉆爆開(kāi)挖方法與機(jī)械直接開(kāi)挖方法相結(jié)合，預(yù)留保護(hù)層，以大面梯段爆破和邊坡預(yù)裂爆破開(kāi)挖為主，局部采用D9L推土機(jī)松土器松土后進(jìn)行挖裝作業(yè)。開(kāi)挖爆破參數(shù)由生產(chǎn)性試驗(yàn)得出。

74

⑴大面開(kāi)挖大面開(kāi)挖采用梯段爆破方式進(jìn)行施工，梯段高度3.0m，采用大間距、小排距的爆破方法，毫秒微差爆破技術(shù)，起爆材料采用火雷管、導(dǎo)爆索，非電毫秒雷管。孔內(nèi)連續(xù)裝藥，炸藥選用2#巖石硝銨炸藥，有水孔內(nèi)采用乳化炸藥。造孔設(shè)備采