爆破工程地質(zhì)學時

會計學1爆破工程地質(zhì)學時(4)巖石的碎脹性碎脹性是指巖石破碎后，總體積增加的性質(zhì)。碎脹性常用碎脹系數(shù)或松散系數(shù)K，則。采掘工程中，選用裝載、運輸、提升等設備容器時，必須考慮碎脹系數(shù)；巖石爆破所需膨脹空間與巖石碎脹系數(shù)有關?！?爆破工程地質(zhì)第1頁/共31頁(4)巖石的波阻抗巖石密度與縱波在巖石中傳播速度的乘積。即波阻抗表示巖石對應力波傳播的阻尼作用，一般波阻抗越大，鑿爆越困難；波阻抗對爆破能量在巖體中的傳播效率有直接影響，當炸藥的波阻值與巖石的波阻抗值相接近（相匹配）時，爆破傳給巖石的能量就多，在巖石中所引起的應變值就越大，獲得的爆破效果就越好?！?爆破工程地質(zhì)第2頁/共31頁2.巖石的靜力學性質(zhì)靜載—載荷不隨時間變化或隨時間變化不大。(1)巖石的彈性、塑性及脆性彈性：在彈性變形范圍內(nèi)，當外載去掉后，巖石恢復原形的性質(zhì)。這種性質(zhì)的變形稱為彈性變形。巖石在彈性極限內(nèi)呈彈性，巖石可用與材料力學中各彈性常數(shù)一樣表示。塑性：載荷去掉后，巖石形狀大小不能完全恢復而產(chǎn)生殘余(永久)變形的性質(zhì)，這種性質(zhì)的變形稱為塑性變形。如泥頁巖，高嶺土礦，巷道底鼓。

§4爆破工程地質(zhì)第3頁/共31頁脆性：在外載荷作用下，巖石沒有產(chǎn)生顯著的永久變形(塑性變形)就開始破壞的性質(zhì)，一般巖石呈脆性破壞。注：與脆性相反，塑性巖石在破壞前有較明顯的永久變形。(2)巖石的強度和硬度強度：指巖石抵抗外力破壞的能力。硬度：指巖石抵抗工具侵入的能力?！?爆破工程地質(zhì)第4頁/共31頁3.巖石的動力學性質(zhì)動載：載荷隨時間而變化。它不是一個常數(shù)，而是時間的函數(shù)。動載特點：a.其大小與加載速度有關，不是一個定數(shù)；b.抗壓強度比靜載大得多，而抗拉強度與靜載相近?！?爆破工程地質(zhì)第5頁/共31頁1.炸藥爆炸的載荷性質(zhì)炸藥爆炸產(chǎn)生的載荷屬沖擊載荷。2.巖石在爆炸沖擊載荷作用下的力學反應爆炸沖擊載荷作用下，巖石中產(chǎn)生(爆炸)應力波。爆炸應力波在巖石中傳播時，巖石既產(chǎn)生運動，又產(chǎn)生變形甚至破壞。§4爆破工程地質(zhì)第6頁/共31頁§4.2巖石分級一、巖石分級的意義(1)選擇最佳方法和設備來破碎各種不同的巖石，以達到最佳的經(jīng)濟效果和最高的勞動生產(chǎn)率；(2)選擇合理的開采和維護方法，最安全、可靠地保護不應破壞的巖石，以正確有效地處理采礦中破壞與維護巖石這一最基本的矛盾?！?爆破工程地質(zhì)第7頁/共31頁二、巖石分級方法1.普氏分級法(按巖石堅固性分類)(1)基本觀點

巖石的堅固性是鑿巖性、爆破性及采掘性等的綜合，也是巖石物理力學性質(zhì)的概括體現(xiàn)，即巖石硬度、強度、鑿巖性、爆破性是一致的。(2)分級方法用普氏堅固性系數(shù)f來大致概括，作為分級的根據(jù)。共分10級,詳見P89，表4-1?！?爆破工程地質(zhì)第8頁/共31頁(3)該分級方法的評價強調(diào)了一致性，忽視了各巖石特性的特殊性和差異性，因此有一定的誤差，顯得有些片面和籠統(tǒng)，如難鑿的巖石不一定難爆，但簡單易行，易于推廣。多年來在各類礦山流行使用?！?爆破工程地質(zhì)第9頁/共31頁2.蘇氏分級法(1)基本觀點與普氏分級法的基本觀點相反，強調(diào)個性、差異性。(2)分級方法用生產(chǎn)現(xiàn)場實測的數(shù)據(jù)，按照鑿巖性和爆破性的四個指標分類，將巖石分為16個等級。(3)評價指標與生產(chǎn)實際一致，可在現(xiàn)場測定，有現(xiàn)實意義，但失去了概括性，測定復雜，修正系數(shù)多，沒有廣泛在我國推廣?！?爆破工程地質(zhì)第10頁/共31頁3.哈努卡耶夫巖石分級方法分級依據(jù)：巖石波阻抗。巖石波阻抗值小者易爆，大都難爆。根據(jù)巖石波阻抗值的大小可將巖石分為5級。4.以能量消耗為準則的利文斯頓爆破漏斗巖石分級方法

(1)基本觀點能量準則是研究巖石破壞的根本準則。

(2)分級方法

根據(jù)爆破漏斗的體積大小和巖塊的組成來分級?！?爆破工程地質(zhì)第11頁/共31頁5.我國巖石分級

概念上用普氏分級，但普氏系數(shù)f值的確定并無統(tǒng)一一標準。東北工學院（現(xiàn)為東北大學）建議根據(jù)巖石的可鉆性、爆破性和穩(wěn)定性分別進行分級。

東北工學院巖石可爆性分級：

分級依據(jù)：可爆性指數(shù)F

根據(jù)可爆性指數(shù)F，可將巖石分為5個等級?！?爆破工程地質(zhì)第12頁/共31頁評價：(1)具有可行性;(2)塊度測定工作的勞動強度大，并有一定的隨機性；(3)求算指數(shù)的計算式不夠簡便?！?爆破工程地質(zhì)第13頁/共31頁§4.3地質(zhì)條件對爆破作用的影響一、巖石性質(zhì)對爆破作用的影響主要影響：炸藥單耗、孔網(wǎng)參數(shù)、爆破松散系數(shù)、爆破地震強度計算系數(shù)等很多爆破設計參數(shù)和安全計算系數(shù)。二、巖體結(jié)構(gòu)對爆破作用的影響1.結(jié)構(gòu)面對爆破作用的影響結(jié)構(gòu)面：是指發(fā)育于巖體中，具有一定方向和延伸性的各種地質(zhì)界面，如斷層、節(jié)理、層理及不整合面等?！?爆破工程地質(zhì)第14頁/共31頁結(jié)構(gòu)面對爆破有如下影響作用：(1)應力集中作用結(jié)構(gòu)面尖端產(chǎn)生應力集中,使巖體從結(jié)構(gòu)面處先開裂。(2)應力波反射拉伸作用壓應力波遇結(jié)構(gòu)面反射為拉應力波,產(chǎn)生反射拉伸裂隙.(3)能量隔離與吸收作用應力波通過張開裂隙或軟弱帶時，引起應力波反射以及軟弱帶內(nèi)的介質(zhì)產(chǎn)生壓縮變形，對爆破能量起到了一定程度的隔離或吸收作用?！?爆破工程地質(zhì)第15頁/共31頁(4)能量泄漏作用軟弱帶或軟弱面與地表或溶洞貫通，炸藥爆炸的部分能量將以“沖炮”或其他形式向臨空面或溶洞泄出，使爆破效果明顯降低。(5)高壓氣楔作用高溫、高壓爆轟氣體侵入巖體結(jié)構(gòu)面，對巖體產(chǎn)生氣楔劈裂破壞作用，使結(jié)構(gòu)面進一步擴展。

§4爆破工程地質(zhì)第16頁/共31頁2.巖體結(jié)構(gòu)面對爆破作用的影響主要取決于結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)、產(chǎn)狀與藥包位置的關系。(1)結(jié)構(gòu)面對爆破塊度的影響。爆破碎塊大小首先取決于原生裂隙面，其次為爆破作用形成的新鮮破裂面（次生破裂面）。結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度對塊度分布有控制性影響，原生裂隙越多，塊度愈大。第17頁/共31頁(2)斷層對爆破效果的影響①斷層通過藥包位置。對爆破不利，容易引起沖炮或爆轟氣體泄漏，降低爆破威力，影響爆破效果?！?爆破工程地質(zhì)第18頁/共31頁②斷層與最小抵抗線相交斷層遠離藥包，影響小，反之則大；斷層與最小抵抗線的交角大，影響??；反之則大?！?爆破工程地質(zhì)第19頁/共31頁③斷層切割爆破漏斗影響爆破漏斗體積的大?。壕嗨幇h影響小，反之則大?！?爆破工程地質(zhì)第20頁/共31頁④斷層在爆破漏斗范圍以外對爆破影響較??；如果斷層在邊坡體內(nèi)，爆破后將嚴重影響邊坡的穩(wěn)定性。斷層爆后斷裂面，斜坡裂縫§4爆破工程地質(zhì)第21頁/共31頁另外，當山體較薄，出露于山體后面的斷層，或側(cè)向有深切山溝，出露于沖溝附近的斷層，都有可能引起最小抵抗線方向的改變。斷層的存在，可能改變拋擲方向。I為可能改變的拋擲方向?！?爆破工程地質(zhì)第22頁/共31頁⑤處理斷層對爆破作用影響的措施a.在斷層兩側(cè)布置藥包；b.避免最小抵抗線與斷層平行，最好是互相垂直，可防止弱面突出；c.用多藥包齊爆，有時可以減弱斷層的影響?！?爆破工程地質(zhì)第23頁/共31頁(3)層理對爆破效果的影響層理面對爆破的影響，主要取決于層理面的產(chǎn)狀與最小抵抗線方向的關系。①平行：不改變拋擲方向，將減少爆破方量，爆破漏斗呈方形坑，巖塊拋擲距離比預計的要遠；爆后常出現(xiàn)欠挖，容易留根底，還有可能順層發(fā)生沖炮。§4爆破工程地質(zhì)第24頁/共31頁②垂直：不改變拋擲方向，將擴大爆破漏斗，增加方量?！?爆破工程地質(zhì)第25頁/共31頁③斜交：爆破拋擲方向?qū)⑹艿接绊?，爆破方量多?shù)是減少，少數(shù)也可能增加；一般來說爆破方量在鈍角一側(cè)會增大，銳角一側(cè)會縮小?！?爆破工程地質(zhì)第26頁/共31頁(4)節(jié)理裂隙對爆破效果的影響巖體僅受1組節(jié)理切割時，對爆破的影響與層理的影響相似。當兩組X型交割時，W方向為其鈍角等分線時，爆破方量可能增大；W方向為其銳角等分線時，爆破方量可能減少，但兩者均不改變拋擲方向?！?爆破工程地質(zhì)第27頁/共31頁說明：當巖體受到多組發(fā)育節(jié)理交割時，其情況與上述有所不同。由于巖體被切割成碎塊，所以各節(jié)理都不能起主導作用，這時巖體接近于均質(zhì)巖體。因此對W方向、爆破漏斗形狀及爆破方量，基本上都不產(chǎn)生不利影響，但要適當減少炸藥單耗。第28頁/共31頁(5)溶洞或老硐對爆破效果的影響影響：改變W方向；降低爆破威力造成破碎不均勻，影響爆破效果；嚴重時會引起沖炮，造成安全事故。沖炮§4爆破工程地質(zhì)第29頁/共3