工程爆破簡介

工程爆破目錄CONTENTS一、爆破理論二、爆破材料三、爆破破壞原理四、隧道爆破1爆破理論一、爆破理論按引起爆炸原因不同，大致可以將其歸納為以下三類：1．物理爆炸

在爆炸前后，物質(zhì)的化學(xué)成份不變，僅只發(fā)生物態(tài)的變化，稱為物理爆炸。例如鍋爐爆炸，是由于內(nèi)部蒸汽壓力超過容器的極限強(qiáng)度，但爆炸前后蒸汽的成份仍然是H2O，只不過由高壓變成低壓罷了。2．化學(xué)爆炸

在爆炸前后，不僅有物理狀態(tài)的改變，而且物質(zhì)的化學(xué)成份也發(fā)生變化，稱為化學(xué)爆炸。例如按適當(dāng)比例混合的氫與氧，點(diǎn)火爆炸生成水就是一種化學(xué)爆炸。又如礦山爆破所引起的巖石破裂、位移和氣浪等，都是由于炸藥獲得一定的起爆能量后，迅速發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，放出足夠熱能，形成高溫、高壓氣體并對外界膨脹做功的緣故，這也是一種化學(xué)爆炸。

在工程爆破中，應(yīng)用最廣泛的是化學(xué)爆炸，而且主要是利用其破壞作用。3．核爆炸

由于核裂變（如U235的裂變）或核聚變（如氘、氚、鋰的聚變）反應(yīng)而放出的能量，使裂變或聚變產(chǎn)物形成高溫高壓的蒸汽而迅速膨脹做功，造成巨大的破壞作用，相當(dāng)于萬噸～千萬噸TNT爆炸能量【TNT爆炸能量的解釋】。這種由于核裂變或聚變釋放出巨大的能量所引起的爆炸現(xiàn)象，叫做核爆炸。一、爆破理論凡是形成化學(xué)爆炸必須同時具備以下四個條件：1．反應(yīng)過程中放出大量的熱2．反應(yīng)過程必須高速進(jìn)行3．變化過程應(yīng)能產(chǎn)生大量的氣體產(chǎn)物4．變化過程能自動進(jìn)行傳播

炸藥能量表物

質(zhì)

名

稱單位質(zhì)量物質(zhì)的熱量(J/Kg)單位體積物質(zhì)的熱量(J/Kg)炸藥梯恩梯硝化甘油黑索金4222620753596772（ρ=1.6g/cm3）9948（ρ=1.6g/cm3）8569（ρ=1.6g/cm3）燃料碳氧混合物（完全燃燒）氫氧混合物（完全燃燒）89451350117.17.1一、爆破理論炸藥的起爆和傳爆炸藥是一種相對穩(wěn)定的平衡系統(tǒng)，要使其發(fā)生爆炸變化必須要由外界施加一定的能量，通常將外界施加給炸藥某一局部而引起炸藥爆炸的能量稱為起爆能，而引起炸藥發(fā)生爆炸的過程稱為起爆。引起炸藥爆炸的原因可以歸納為兩方面：從內(nèi)因看，是由于炸藥分子結(jié)構(gòu)的不同所引起的，也就是說，炸藥本身的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)決定著該炸藥對外界作用的選擇能力。吸收外界作用能量比較強(qiáng)，分子結(jié)構(gòu)比較脆弱的炸藥就容易起爆，否則就比較困難。所謂外因系指起爆能，是起爆能導(dǎo)致了炸藥分子結(jié)構(gòu)的破壞。由于外部作用形式不同，工業(yè)炸藥的起爆能有以下三種形式：熱能

機(jī)械能

爆炸能一、爆破理論爆轟波及炸藥爆轟過程

炸藥一旦起爆以后，就在炸藥的某一局部首先發(fā)生爆炸化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量高溫、高壓、高速流動的氣體產(chǎn)物流并釋放出大量熱能。該高速氣流猶如前述的加速運(yùn)動的活塞一樣，強(qiáng)烈沖擊壓縮臨近層的炸藥，使在臨近層中產(chǎn)生沖擊波，并引起該層炸藥壓力，溫度和密度產(chǎn)生突躍式的升高，而迅速發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成大量爆炸產(chǎn)物，并放出大量熱能。局部炸藥爆轟所釋放的熱能補(bǔ)充到?jīng)_擊波中去，以維持沖擊波的穩(wěn)定的速度向前傳播，繼續(xù)沖擊壓縮下一層炸藥，有引起下層炸藥的化學(xué)反應(yīng)，新釋放出的熱能又補(bǔ)充到?jīng)_擊波中去，以維持它的定速傳播，這樣一層一層的傳播下去，就完成了炸藥的爆轟過程。

這種伴隨化學(xué)反應(yīng)，在炸藥中傳播的沖擊波叫做爆轟波。爆轟波乃是后面帶有一個高速化學(xué)反應(yīng)區(qū)的強(qiáng)沖擊波，爆轟過程就是爆轟波在炸藥中的傳播過程。沖擊波頭和化學(xué)反應(yīng)區(qū)的傳播速度是相同的。2爆破材料二、爆破材料炸藥的分類◆按工業(yè)炸藥的使用條件分類

第一類：煤礦用炸藥，又稱安全炸藥，是準(zhǔn)許在一切地下和露天爆破工程中使用的炸藥，包括有沼氣和礦塵危險的礦山。

第二類：準(zhǔn)許在地下和露天爆破工程中使用的炸藥，但不包括有沼氣和礦塵危險的礦山。

第三類：只準(zhǔn)許在露天爆破工程中使用的炸藥。

第一類和第二類炸藥每千克炸藥爆炸時所產(chǎn)生的有毒氣體不能超過安全規(guī)程所允許的量。同時，第一類炸藥爆炸時還必需保證不會引起瓦斯礦塵爆炸?！舭垂I(yè)炸藥的主要化學(xué)成分分類1．硝銨類炸藥。以硝酸銨為其主要成份，加上適量的可燃劑、敏化劑及其附加劑的混合炸藥均屬此類。這是目前國內(nèi)工程爆破中用量最大，品種最多的一大類混合炸藥。2．硝化甘油類炸藥。以硝化甘油或硝化甘油與硝化乙二醇混合物為主要爆炸組分的混合炸藥均屬此類。3．芳香族硝基化合物類炸藥。凡是苯及其同系物，如甲苯、二甲苯的硝基化合物以及苯胺、苯酚和萘的硝基化合物均屬此類，如TNT等。4．其它工業(yè)炸藥。指不屬于以上三類的工業(yè)炸藥。例如黑火藥和雷管起爆藥等。二、爆破材料工業(yè)雷管電雷管可分為瞬發(fā)和延期電雷管，延期電雷管又可分為秒延期和毫秒延期電雷管。1．瞬發(fā)電雷管瞬發(fā)電雷管通電即刻爆炸，其結(jié)構(gòu)如圖所示。a－直插式b－藥頭式1－腳線；2－密封塞；3－橋絲；4－起爆藥；5－引火頭；6－加強(qiáng)帽；7－加強(qiáng)藥；8－管殼。2．秒延期電雷管通以足夠電流后經(jīng)一段延期時間才爆炸的電雷管叫延期電雷管。延期時間為1/2秒、1秒或2秒的電雷管叫秒延期電雷管。它的結(jié)構(gòu)與瞬發(fā)式相近，不同之處在于前者引火頭與起爆藥間裝有精制導(dǎo)火索做的延期藥。用導(dǎo)火索長度控制時間或令長度一定，調(diào)整黑火藥組成配比及加工工藝，改變?nèi)妓龠_(dá)到不同延時。二、爆破材料二、爆破材料3．毫秒延期電雷管它通電后爆炸的延期時間以ms數(shù)量級計(jì)數(shù)，毫秒電雷管是實(shí)現(xiàn)微差爆破的關(guān)鍵材料，而微差爆破的工程爆破的精華！沒有微差爆破，巖土爆破、拆除爆破甚至不可能實(shí)現(xiàn)。它的組成基本與秒延期電雷管相同，不同點(diǎn)在于延期裝置。毫秒電雷管延期裝置是延期藥，采用硅鐵（還原劑）和鉛丹（氧化劑）的混合物，并加入適量硫化銻調(diào)節(jié)反應(yīng)速度。毫秒電雷管中還裝有延期內(nèi)管，作用是固定和保護(hù)延期藥，并作為延期藥反應(yīng)時氣體生成物的容納室，以保證延期時間壓力比較平穩(wěn)。4．電子雷管和其它電雷管電子雷管精度2ms，200ms內(nèi)微差時間可調(diào)，可現(xiàn)場編碼調(diào)整微差時間，是今后雷管的發(fā)展方向。

普通電雷管遇到較大雜散電流就會有可能發(fā)生早爆事故。此外，雷電、射頻電或靜電也是引起電雷管起爆系統(tǒng)發(fā)生意外爆炸的根源，針對這種情況，國內(nèi)外都有人研制了需用特殊能源起爆的特種電雷管，如超聲波雷管、次聲波雷管、高頻感應(yīng)電雷管。此外還有抗雜毫秒電雷管。國內(nèi)新研制的BJ－1型安全電雷管、無起爆藥雷管。針對非電起爆系統(tǒng)的非電毫秒雷管。3爆破破壞原理三、爆破破壞原理巖石爆破破壞機(jī)理的幾種假說爆轟氣體膨脹推力破壞理論

這種理論認(rèn)為，巖石主要是由于爆炸氣體產(chǎn)生的推力造成的剪切作用而破壞的。爆炸氣體的推力，用來克服介質(zhì)的阻力，使巖石發(fā)生移動，并在阻力最小的方向質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動速度最大，在偏離這一方向的巖石位移速度逐漸減小，從而使巖石受到剪切作用。應(yīng)力波反射破壞理論

這種理論認(rèn)為，爆破時巖石的破壞主要是由于自由面上應(yīng)力波反射轉(zhuǎn)變成的拉伸波造成的。當(dāng)炸藥爆炸產(chǎn)生的高溫高壓氣體以沖擊波的形式向巖石中傳播能量時會衰減為應(yīng)力波，當(dāng)應(yīng)力波傳播到巖石自由表面時，就反射成拉伸波，而巖石的抗拉強(qiáng)度比其抗壓、抗剪強(qiáng)度小，故容易破壞。三、爆破破壞原理爆破的內(nèi)部作用

當(dāng)藥包在無限介質(zhì)中爆炸時，它在巖體中激發(fā)出的沖擊波的強(qiáng)度隨傳播距離的增加而迅速衰減，因此對巖石的作用效果也隨之變化。將爆破后的巖石沿藥包中心線剖開，就可看出，巖石的破壞特征隨著離藥包中心的距離而發(fā)生變化，可大致分為三個區(qū)域：1．粉碎區(qū)炸藥爆炸以后，形成強(qiáng)烈沖擊波和大量高溫高壓的氣體，其壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了炮孔壁的極限抗壓強(qiáng)度，使孔壁巖石受到粉碎性破壞，而形成粉碎區(qū)。粉碎區(qū)半徑r1一般不超過炮孔半徑的幾倍。

2．破裂區(qū)炸藥爆炸能量經(jīng)過壓碎區(qū)后急劇下降，其應(yīng)力波低于巖石抗壓強(qiáng)度，已不能直接引起巖石的壓碎破壞。但徑向壓縮作用會引起切向拉伸應(yīng)力使巖石內(nèi)形成徑向裂隙，壓縮應(yīng)變能釋放產(chǎn)生徑向拉伸應(yīng)力，從而使巖石內(nèi)形成環(huán)向裂隙。徑向與環(huán)向裂隙交錯形成了破裂區(qū)。3．震動區(qū)

由于爆生氣體和爆炸應(yīng)力波經(jīng)過破裂區(qū)時作功，波頭壓力衰減變得比較平緩，不足以對巖石生成破壞，應(yīng)力波能量只能引起巖石質(zhì)點(diǎn)發(fā)生彈性振動。在震動區(qū)，由于地震波，特別是瑞利波、勒夫波等表面波的作用，有可能引起建筑物，結(jié)構(gòu)物的破壞。三、爆破破壞原理裝藥的內(nèi)部作用分析1－藥包；2－粉碎區(qū)；3－破裂區(qū)；4－震動區(qū)徑向和環(huán)狀裂隙形成示意圖三、爆破破壞原理當(dāng)裝藥接近自由面，即埋在半空間介質(zhì)中時，藥包爆炸后除產(chǎn)生內(nèi)部破壞作用外，還在介質(zhì)表面產(chǎn)生破壞作用，可形成爆破漏斗。1．產(chǎn)生外部作用的機(jī)理：由于藥包在巖體中爆炸后壓縮波向四周傳播，當(dāng)壓應(yīng)力波到達(dá)自由表面時，部分或全部反射回來形成同傳播方向相反的拉伸應(yīng)力波，此拉應(yīng)力波使巖石拉斷造成表面巖石與母體分離，這種現(xiàn)象叫做片落。當(dāng)反射拉伸應(yīng)力波已經(jīng)衰減到不足以引起片落時，它還能使原先存在于徑向裂隙梢上的應(yīng)力場得到加強(qiáng)，故裂隙繼續(xù)向前延伸，于是環(huán)向和徑向裂隙將巖體切成碎塊。由于爆炸作用能量分布不均，加之天然巖體本身存在不規(guī)則的節(jié)理和裂隙，使實(shí)際爆破后的巖塊形狀各異，大小不等。2．爆破漏斗：爆破漏斗的形成是由于炸藥爆炸后，爆炸波由中心向四周傳播，其通過的地方介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生徑向向外的運(yùn)動，同時爆炸波從自由面反射為拉伸波，在所到之處的巖石內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力，其值雖小，但通常巖石拉伸強(qiáng)度為抗壓強(qiáng)度的0.10~0.15倍，因此，反射拉伸波引起的拉伸破壞區(qū)很大，在爆生氣體的作用下將巖土裂隙擴(kuò)展與破壞，井將巖上碎塊推向臨空面，形成倒立圓錐形破壞區(qū)，即為爆破漏斗。三、爆破破壞原理4井巷、隧道爆破四、隧道爆破井巷掘進(jìn)爆破4.1.1巷道工作面的炮眼分類與作用⑴炮眼分類如圖是巷道掘進(jìn)時的各種炮眼布置圖。⑵不同炮眼的作用掏槽眼：首先起爆造成一個適當(dāng)大小的空洞，槽眼應(yīng)比其它炮眼加深150～200mm，裝藥量增加15～20%輔助眼：擴(kuò)大和延伸掏槽范圍。輔助眼距離：0.4～0.8m，相當(dāng)于臺階淺孔爆破炮孔孔距。周邊眼：巷道拱頂和兩側(cè)邊墻輪廓線上的炮眼，對控制巷道斷面規(guī)格形狀起主要作用。周邊眼眼距：0.5～1m，但光面爆破眼距可達(dá)0.4m，底眼取小值向外稍斜，孔底超出輪廓線100～200mm.對于平巷，等周邊眼又可分為頂、底、幫眼。四、隧道爆破掏槽眼的布置傾斜眼掏槽（斜眼掏槽）：掏槽眼與工作面斜交。

分類：●單向掏槽：掏槽眼排成一行，并朝一個方向傾斜。又可分為頂部、底部、側(cè)向、扇形掏槽。它是根據(jù)工作面不同巖層條件，選擇薄弱部位布眼?！皴F形掏槽：由數(shù)個共同向中心傾斜的炮眼組成，眼底趨于集中，但互相不貫通。爆破后形成錐形槽?！裥ㄐ翁筒郏和ǔＳ脙膳畔鄬ΨQ的傾斜炮眼組成，爆后形成楔形槽，根據(jù)巖層層理不同，可分為水平和垂直楔形兩類。四、隧道爆破直眼掏槽：①特點(diǎn)：若干個彼此距離很近，垂直于開挖面的互相平行的炮眼組成，其中有的眼不裝藥，為裝藥眼爆破創(chuàng)造自由面（全孔裝藥爆破時沒有膨脹空間），保證掏槽眼范圍內(nèi)的巖石被破碎。是否有空孔是從爆破設(shè)計(jì)圖中判斷是否直眼掏槽的依據(jù)

●縫形掏槽（龜裂掏槽）：各眼上軸線相互平行，且處于一個平面內(nèi)，隔眼裝藥，掏槽眼數(shù)目與巷道斷面大小、巖石堅(jiān)固性系數(shù)成正比?！裢靶翁筒郏ń侵翁筒郏禾筒垩郯磶缀涡螤畈贾茫昭壑睆娇膳c裝藥眼相同，也可用?！衤菪筒郏貉b藥眼圍繞中心眼布置在一條螺旋線上，從距空眼最近的裝藥眼開始按順序起爆，逐步擴(kuò)大槽洞。四、隧道爆破

隧道掘進(jìn)爆破鐵路、公路、水工隧道，斷面大（從60～400m2,一般在80至90m2之間），服務(wù)年限長，施工中交叉作業(yè)復(fù)雜，在掘進(jìn)爆破工藝上，雖類同于斷面巷道，但也有獨(dú)特之處。開挖方法（1）全斷面開挖法：（2）臺階開挖法：（3）導(dǎo)峒（坑）開挖法：四、隧道爆破

四、隧道爆破

隧道爆破掏槽技術(shù)目前隧道爆破中斜眼、直眼掏槽均在使用，（1）斜眼掏槽：目前應(yīng)用是最廣泛的掏槽方式。在中硬以上巖層中運(yùn)用較果較明顯，一