爆破工程之五巖石中的爆破作用原理

第五章巖石中的爆破作用原理

第一節(jié)巖石破碎機(jī)理的幾種觀點(diǎn)炸藥在巖石中爆破時(shí)所釋出的能量只有少部分用于破碎巖石，而大部分能量都消耗在產(chǎn)生空氣沖擊波、地震波、噪聲和飛石等有害效應(yīng)方面，炸藥在巖石中爆破時(shí)它的能量利用率很低（有人認(rèn)為只有15~20%），大部分能量都白白浪費(fèi)掉了。迄今為止，人們對(duì)巖石的爆破作用過(guò)程仍然了解得不透徹，不同而形成三種假說(shuō)。一、爆轟氣體膨脹壓力作用破壞論這派觀點(diǎn)是從靜力學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，認(rèn)為藥包爆炸后，產(chǎn)生大量高溫高壓的氣體，這種氣體膨脹時(shí)所產(chǎn)生推力，作用在藥包周圍的巖壁上，引起巖石質(zhì)點(diǎn)的徑向位移，由于作用力的不等引起的不同的徑向位移，導(dǎo)致在巖石中形成剪切應(yīng)力，當(dāng)這種剪切應(yīng)力超過(guò)巖石的極限抗剪強(qiáng)度時(shí)就會(huì)引起巖石的破裂，當(dāng)爆轟氣體的膨脹推力足夠大時(shí)，還會(huì)引起自由面附近的巖石隆起、鼓開(kāi)并沿徑向方向推出，這派觀點(diǎn)完全否認(rèn)沖擊波的作用。二、應(yīng)力波反射拉伸破壞論這派觀點(diǎn)從爆轟的動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)。認(rèn)為藥包爆破時(shí)，強(qiáng)大的沖擊波沖擊和壓縮周圍的巖石，在巖石中激發(fā)成強(qiáng)烈的壓縮應(yīng)力波。當(dāng)這種應(yīng)力波傳到自由面時(shí)，從自由面反射而成拉伸應(yīng)力波，當(dāng)這種波的強(qiáng)度超過(guò)巖石的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，從自由面開(kāi)始向爆源方向產(chǎn)生拉伸片裂破壞作用。這派觀點(diǎn)完全否認(rèn)了爆轟氣體膨脹的推力作用。三、沖擊波和爆轟氣體膨脹壓力共同作用的觀點(diǎn)這派觀點(diǎn)認(rèn)為爆破時(shí)巖石的破壞是沖擊波和爆轟氣體膨脹壓力共同作用的結(jié)果。

四、巖體爆破的損傷力學(xué)觀點(diǎn)

長(zhǎng)期以來(lái)，在巖體爆破機(jī)理研究中主要圍繞爆破主動(dòng)力問(wèn)題展開(kāi)，對(duì)于巖體破壞準(zhǔn)則仍沿用巖體靜力學(xué)方法，采用拉應(yīng)力破壞理論、莫爾破壞理論等。這種簡(jiǎn)化處理可用于解決不含地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的巖石破裂問(wèn)題。大量的調(diào)查統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，巖體爆破過(guò)程中80％以上的破裂面是沿巖體中的各種原生結(jié)構(gòu)面（節(jié)理、層理等）產(chǎn)生，因而近年來(lái)在巖體爆破理論研究中又引入了損傷力學(xué)方法，提出了巖體爆破機(jī)理的損傷力學(xué)觀點(diǎn)。該觀點(diǎn)視巖體裂隙為初始損傷，各種結(jié)構(gòu)弱面和微缺陷為潛在的損傷發(fā)展源，認(rèn)為巖體破裂是損傷積累所致。當(dāng)巖體損傷變量達(dá)到某一臨界值時(shí)，巖體產(chǎn)生破裂。利用巖體爆破的損傷力學(xué)方法，目前基本上可以實(shí)現(xiàn)爆破范圍的計(jì)算機(jī)模擬。該理論在爆破動(dòng)力問(wèn)題上，直接采用爆轟沖擊荷載作用于巖壁的狀態(tài)方程，利用動(dòng)力有限元方法計(jì)算爆區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)。其實(shí)質(zhì)是認(rèn)為巖體爆破動(dòng)力是爆炸應(yīng)力波和爆轟氣體的膨脹作用，兩者相輔相成，不可或缺。第二節(jié)沖擊載荷的特征和應(yīng)力波

一、沖擊載荷的特征沖擊載荷是一種動(dòng)載荷，特點(diǎn)是加載的速度快和作用的時(shí)間短。將物體受沖擊載荷作用下的情況和一般靜載荷相比，它是以特殊形態(tài)反應(yīng)出來(lái)的，其主要特征如下：1.在沖擊載荷作用下，承受載荷作用的物體的自重非常重要。沖擊載荷作用下所產(chǎn)生力的大小，作用的持續(xù)時(shí)間和力的分布狀態(tài)等等，主要取決于加載體和受載體之間的相互作用。2.在沖擊載荷作用下，在承載體中誘發(fā)出的應(yīng)力是局部性的，在承載體內(nèi)部產(chǎn)生了明顯的應(yīng)力不均勻性。3.在沖擊載荷作用下，承載體的反應(yīng)是動(dòng)態(tài)的。二、應(yīng)力波物體若受到爆炸或其他沖擊載荷作用時(shí)，在物體的內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生過(guò)渡性的擾動(dòng)現(xiàn)象，這種現(xiàn)象叫做波動(dòng)。物體內(nèi)的應(yīng)力是以波動(dòng)方式傳播的，這種波動(dòng)方式的應(yīng)力叫做應(yīng)力波，對(duì)爆破來(lái)說(shuō)這種應(yīng)力波是由爆炸沖擊加載產(chǎn)生的，所以叫做爆炸應(yīng)力波。（一）應(yīng)應(yīng)力波的的傳播傳播的大大致過(guò)程程：炸藥藥在巖體體中爆炸炸引起的的瞬時(shí)巨巨大壓力力，壓壓力以極極高的速速度沖擊擊藥包四四周的巖巖石，在在巖石中中激發(fā)出出傳播速速度比聲聲速還大大的沖擊擊波（或或叫爆炸炸應(yīng)力波波）。在在離藥包包稍遠(yuǎn)的的地點(diǎn)，，由于波波的衰減減，這些些非彈性性過(guò)程終終止，而而開(kāi)始出出現(xiàn)彈性性效應(yīng)，，衰減后后的沖擊擊波已變變成只能能引起巖巖石質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)振動(dòng)而而不能引引起巖石石破裂的的彈性擾擾動(dòng)，這這種彈性性擾動(dòng)以以彈性應(yīng)應(yīng)力波或或地震波波的形式式向外傳傳播應(yīng)力波按按其傳播播的途徑徑不同可可以分為兩大大類：一類是是在巖體體內(nèi)部傳傳播的，，叫做體積波；一類是是沿著巖巖體內(nèi)、、外表面面?zhèn)鞑サ牡慕凶霰砻娌?。體積波按按波的傳傳播方向向和傳播播途中介介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)擾動(dòng)方方向的關(guān)關(guān)系又可可分為縱縱波和橫橫波兩種種?？v波又叫壓縮縮波，它它的特點(diǎn)點(diǎn)是波的的傳播方方向和傳傳播途中中介質(zhì)質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)運(yùn)動(dòng)方向向是一致致的，這這種波在在傳播過(guò)過(guò)程中會(huì)會(huì)引起物物體產(chǎn)生生壓縮和和拉伸變變形。橫波又叫剪切切波，它它的特點(diǎn)點(diǎn)是波的的傳播方方向和傳傳播途中中介質(zhì)質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)運(yùn)動(dòng)方向向相垂直直。在傳傳播過(guò)程程中它會(huì)會(huì)引起物物體產(chǎn)生生剪切變變形。表面波可可分為瑞利波和勒夫波兩類。瑞瑞利波的的傳播方方式與縱縱波相似似，會(huì)引引起物體體產(chǎn)生壓壓縮和拉拉伸變形形。勒夫夫波與橫橫波相似似，會(huì)引引起物體體產(chǎn)生剪剪切變形形。爆破破時(shí)體積積波特別別是縱波波能使巖巖石產(chǎn)生生壓縮和和拉伸變變形，是是爆破時(shí)時(shí)造成巖巖石破裂裂的重要要原因。。（二）應(yīng)力波的的反射應(yīng)力波和其他波波動(dòng)一樣，如果果在它的傳播過(guò)過(guò)程中遇到巖石石中的層理面、、節(jié)理面、斷層層面和自由面，，或者在傳播過(guò)過(guò)程中介質(zhì)性質(zhì)質(zhì)發(fā)生了變化時(shí)時(shí)，那么應(yīng)力波波的一部分會(huì)從從交界面反射回回來(lái)，另外一部部分應(yīng)力波則透透射過(guò)交界面進(jìn)進(jìn)入第二種介質(zhì)質(zhì)，應(yīng)力波的反反射因其入射的的角度不同有兩兩種不同的反射射情況，一種是是應(yīng)力波呈垂直直入射，另一種種是應(yīng)力波呈傾傾斜入射。1.應(yīng)力波垂直入射射圖5—4表示入射的一種種三角形波從自自由面反射的過(guò)過(guò)程。設(shè)入射的的應(yīng)力波是壓縮縮應(yīng)力波，從左左向右傳播，如如圖中的a所示。波在到達(dá)達(dá)自由面以前，，隨著波的前進(jìn)進(jìn)，介質(zhì)承受壓壓縮應(yīng)力的作用用。當(dāng)波到達(dá)自自由面時(shí)立即發(fā)發(fā)生反射。圖中中的b表示三角波正在在反射過(guò)程中，，圖中的c表示波的反射過(guò)過(guò)程已經(jīng)結(jié)束。。反射前后的波波峰應(yīng)力值和波波形完全一樣，，但極性完全相相反，由反射前前的壓縮波變?yōu)闉榉瓷浜蟮睦焐觳?，由原介質(zhì)質(zhì)中返回，隨著著反射波的前進(jìn)進(jìn)，介質(zhì)從原來(lái)來(lái)的壓縮應(yīng)力下下被解除的同時(shí)時(shí)，而承受拉伸伸應(yīng)力。2．應(yīng)力波傾斜入入射應(yīng)力波呈傾斜向向自由面入射時(shí)時(shí)，情況非常復(fù)復(fù)雜。入射波不不管是縱波還是是橫波，經(jīng)過(guò)自自由面反射以后后，都要再度生生成縱波和橫波波這兩種波來(lái)。。第三節(jié)爆破破時(shí)巖體中的應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)一、應(yīng)力波在巖巖體中傳播時(shí)引引起的應(yīng)力狀態(tài)態(tài)當(dāng)藥包爆轟時(shí)的的爆轟波傳到藥藥包與巖石的接接觸面時(shí)，一部部分爆轟波會(huì)反反射回來(lái)，一部部分爆轟波則以以猛烈沖擊的方方式透射入巖體體中，在巖體內(nèi)內(nèi)激發(fā)出一種波波峰壓力很高的的脈沖應(yīng)力波，，這種脈沖應(yīng)力力波叫做爆炸應(yīng)力波或巖體中的沖擊波。（一）巖體中沖沖擊波的傳播規(guī)規(guī)律沖擊波的初始波波峰壓力就是爆爆轟波給予巖石石的最初壓力，，其值的大小取取決于炸藥的性質(zhì)、巖石的性質(zhì)和炸藥與巖石的耦耦合情況。波阻抗越大的巖巖石，在炮孔壁壁上產(chǎn)生的壓力力也越大，如表5—1所示。給予巖石的初始始峰壓越大，則則巖石的變形也也越大，破碎越越厲害，消耗能能量也越多。因因此，在工程爆破中必必須根據(jù)工程的的要求來(lái)合理地地控制巖體中的的初始峰壓值。沖擊波在巖體內(nèi)內(nèi)傳播過(guò)程中，，它的強(qiáng)度隨著著距爆源距離的的增加而衰減。。根據(jù)波的性質(zhì)、、形狀和作用性性質(zhì)的不同，可可將沖擊波的傳傳播過(guò)程大致分分為三個(gè)作用區(qū)區(qū)，如圖5—5所示。沖擊波作用區(qū)、壓縮應(yīng)力波作用用區(qū)、彈性振動(dòng)區(qū)。沖擊波在傳播過(guò)過(guò)程中衰減的一般規(guī)律律是：在沖擊波作用區(qū)區(qū)，應(yīng)力衰減大大致與傳播距離離的三次方成正正比。在壓縮應(yīng)應(yīng)力波作用區(qū)，，應(yīng)力衰減大致致與傳播距離的的平方成正比；；在地震波作用用區(qū)，應(yīng)力的衰衰減大致與傳播播距離成線性關(guān)關(guān)系。此外，球球形藥包產(chǎn)生的的沖擊波，其衰衰減速度比柱形形藥包快。沖擊擊波在松軟或多多裂隙巖石中傳傳播比在均質(zhì)、、致密的整體巖巖石中衰減要快快。沖擊波在巖巖體中傳播時(shí)，，其波陣面上的的壓力衰減規(guī)律律可以用下列經(jīng)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)表示示：（5—1）式中——離藥包的距離為為r處的沖擊波波峰峰壓力，kPa；——沖擊波初始的波波峰壓力，kPa；——距藥包的距離，，m；——藥包的半徑，m；——指數(shù)，，，沖擊波作用區(qū)區(qū)取“+”，壓縮應(yīng)力波作作用區(qū)取“-”；——巖石的泊松比。。（二）應(yīng)力波在巖巖體中引起的應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)爆炸應(yīng)力波在巖巖體中引起的應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)不但隨隨時(shí)間不同而變變化，而且隨離離藥包的遠(yuǎn)近而而變化，表現(xiàn)為為動(dòng)的應(yīng)力狀態(tài)態(tài)。在爆炸應(yīng)力波作作用的大部分范范圍內(nèi)，它是以以壓縮應(yīng)力波的的方式傳播的，，其引起的巖石石應(yīng)力狀態(tài)可以以近似地采用彈彈性理論來(lái)研究究和解析。爆炸應(yīng)力波從爆爆源向自由面傾傾斜入射時(shí)，在在自由面附近巖巖石中某點(diǎn)的應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)是復(fù)雜雜的，由爆源向向四周巖體中發(fā)發(fā)射的應(yīng)力波主主要是縱波。如圖5—6所示，設(shè)自由面面方向?yàn)闄M軸，，最小抵抗線方方向?yàn)樨Q軸，O點(diǎn)為炸藥包中心心（即爆源），，巖體中任一點(diǎn)點(diǎn)A的應(yīng)力為三者的的合成，由合成成應(yīng)力引起的三三個(gè)主應(yīng)力為，，，，。。當(dāng)拉伸主應(yīng)力出出現(xiàn)現(xiàn)極大值時(shí)，自自由面附近巖體體中各點(diǎn)的主應(yīng)應(yīng)力和和的的方向向如圖5—7所示。自由面對(duì)應(yīng)力極極大值的變化產(chǎn)產(chǎn)生很大的影響響：一般來(lái)說(shuō)在在自由面附近所所產(chǎn)生的壓縮主主應(yīng)力極大值比比無(wú)自由面時(shí)所所產(chǎn)生的要小；；拉伸主應(yīng)力極極大值則正好與與此相反，它比比無(wú)自由面時(shí)所所產(chǎn)生的要大，，爆源離自由面面越近，拉伸主主應(yīng)力的增長(zhǎng)越越顯著，這意味味著自由面附近近的巖石是處于于比較容易破壞壞的拉伸應(yīng)力狀狀態(tài)下這充分說(shuō)說(shuō)明自由面對(duì)爆爆破效果的提高高起著重要的作作用。二、爆轟氣體壓壓力作用下巖體體中的應(yīng)力狀態(tài)態(tài)藥包爆破時(shí)，在在藥室容積沒(méi)有有發(fā)生變化以前前，爆轟氣體壓壓力可以視為是是恒定的。由它它引起的應(yīng)力狀狀態(tài)是均勻的，，它與時(shí)間無(wú)關(guān)關(guān)，只決定于該該點(diǎn)的位置，表表現(xiàn)為靜的應(yīng)力力狀態(tài)。當(dāng)在巖體中密封封的集中藥包爆爆轟時(shí)，由于藥藥室周壁巖石被被高壓沖擊波壓壓縮和粉碎，藥藥室容積被擴(kuò)大大，被密封在此此容積中的爆轟轟氣體以準(zhǔn)靜態(tài)態(tài)壓力的方式作作用在巖壁上，，在巖體中各點(diǎn)點(diǎn)的主應(yīng)力和和的的作用用方向如圖5—8所示，該應(yīng)力分分布狀態(tài)與圖5—7中的應(yīng)力分布狀狀態(tài)極為相似。。第四節(jié)單單個(gè)藥包的爆破破作用

一、單單個(gè)集中藥包的的爆破作用（（一）爆破的內(nèi)內(nèi)部作用當(dāng)藥包在巖體中中的埋置深度很很大，其爆破作作用達(dá)不到自由由面，即在無(wú)限限介質(zhì)中的爆破破，這種情況下下的爆破作用叫叫做爆破的內(nèi)部作用用。這種情況如圖5—9所示。按照巖石石的破壞特征，，大致可將它分分為三個(gè)區(qū)域。。1.壓碎區(qū)(壓縮區(qū))這個(gè)區(qū)是指直接接與藥包接觸的的巖石。在沖擊載荷作用用下呈現(xiàn)明顯脆脆性的堅(jiān)硬巖石石，則被壓碎；；對(duì)于可壓縮性性比較大的軟巖巖（如塑性巖石石、土壤和頁(yè)巖巖等）則被壓縮縮成壓縮空洞，，并且在空洞表表層形成堅(jiān)實(shí)的的壓實(shí)層。因此此，壓碎區(qū)又叫叫壓縮區(qū)。壓碎區(qū)的半徑很很小，一般約為為藥包半徑的2~3倍。破壞范圍雖雖然不大，但破破碎程度大，炸炸藥消耗能量多多。2.破裂區(qū)(破壞區(qū))當(dāng)沖擊波通過(guò)壓壓碎區(qū)以后，隨隨著沖擊波傳播播范圍的擴(kuò)大而而導(dǎo)致單位面積積上的能流密度度降低，壓縮波波（即壓縮應(yīng)力力波），其強(qiáng)度度已低于巖石的的動(dòng)抗壓強(qiáng)度，，所以不能直接接壓碎巖石。但但是，它可使壓壓碎區(qū)外層的巖巖石遭到強(qiáng)烈的的徑向壓縮，使使巖石的質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)產(chǎn)生徑向位移，，因而導(dǎo)致外圍圍巖石層中產(chǎn)生生徑向擴(kuò)張和切切向拉伸應(yīng)變，，如圖5—10所示。如果這種種切向拉伸應(yīng)變變超過(guò)了巖石的的動(dòng)抗拉強(qiáng)度的的話，那么在外外圍的巖石層中中就會(huì)產(chǎn)生徑向向裂隙。這種裂裂隙以（0.15~0.4）倍壓縮應(yīng)力波波的傳播速度向向前延伸。當(dāng)切切向拉伸應(yīng)力小小到低于巖石的的動(dòng)抗拉強(qiáng)度時(shí)時(shí)，裂隙便停止止向前發(fā)展。另另外在沖擊波擴(kuò)擴(kuò)大藥室時(shí)，壓壓力下降了的爆爆轟氣體也同時(shí)時(shí)作用在藥室四四周的巖石上，，在藥室四周的的巖石中形成一一個(gè)準(zhǔn)靜應(yīng)力場(chǎng)場(chǎng)。當(dāng)壓縮應(yīng)力波通通過(guò)破裂區(qū)時(shí)，，巖石受到強(qiáng)烈烈的壓縮，儲(chǔ)蓄蓄了一部分彈性性變形能，當(dāng)應(yīng)應(yīng)力波通過(guò)后，，巖石中的應(yīng)力力釋放，便會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生與壓縮應(yīng)力力波作用方向相相反的向心拉伸伸應(yīng)力。使巖石石粒點(diǎn)產(chǎn)生反向向的徑向移動(dòng)，，當(dāng)徑向拉伸應(yīng)應(yīng)力超過(guò)巖石的的動(dòng)抗拉強(qiáng)度時(shí)時(shí)，在巖石中便便會(huì)出現(xiàn)周向的的裂隙。圖5—11是徑向裂隙和周周向裂隙的形成成原理示意圖。。徑向裂隙和周周向裂隙的相互互交錯(cuò)，將該區(qū)區(qū)中的巖石割裂裂成塊，如圖5—11所示。此區(qū)域叫叫做破裂區(qū)（或或破壞區(qū)）。3.彈性震動(dòng)區(qū)破裂區(qū)以外的巖巖體中，由于應(yīng)應(yīng)力波引起的應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)和爆轟轟氣體壓力建立立起的準(zhǔn)靜應(yīng)力力場(chǎng)均不足以使使巖石破壞，只只能引起巖石質(zhì)質(zhì)點(diǎn)作彈性振動(dòng)動(dòng)，直到彈性振振動(dòng)波的能量被被巖石完全吸收收為止，這個(gè)區(qū)區(qū)域叫彈性震動(dòng)動(dòng)區(qū)或地震區(qū)。。震動(dòng)區(qū)半徑可按按下式估算：（二）爆破的外外部作用當(dāng)藥包在巖體中中埋置很淺，即即爆破作用能達(dá)達(dá)到自由面，即即在半無(wú)限介質(zhì)質(zhì)中的爆破，這這種情況的爆破破叫做爆破的外部作用。當(dāng)將集中藥包埋埋置在靠近地表表的巖石中時(shí)，，那么藥包爆破破后，除了產(chǎn)生生內(nèi)部的破壞作作用以外，還會(huì)會(huì)在地表產(chǎn)生破破壞作用，造成成地表附近的巖巖石破壞。1.由應(yīng)力波的合成成引起的破壞自由面附近巖石石中的爆破破碎碎機(jī)理，可根據(jù)據(jù)入射波和反射射波疊加結(jié)果所所產(chǎn)生的應(yīng)力狀狀態(tài)（圖5—12）來(lái)判斷。由拉拉伸應(yīng)力引起的的裂隙，是以最最小抵抗線為中中心呈放射狀的的分布，如圖5—12b所示。2.由霍布金遜效應(yīng)應(yīng)引起的破壞根據(jù)應(yīng)力波的反反射原理，當(dāng)藥藥包爆炸以后的的壓縮應(yīng)力波到到達(dá)自由面時(shí)，，便從自由面反反射回來(lái)，變成成性質(zhì)和方向完完全相反的拉伸伸應(yīng)力波，這種種效應(yīng)叫霍布金遜效應(yīng)。假定從爆源向自自由面方向傳播播的壓縮應(yīng)力波波是鋸齒形三角角形波。那么可可用圖5—13來(lái)說(shuō)明霍布金遜遜效應(yīng)的破壞機(jī)機(jī)理。3.由反射拉伸波引引起徑向裂隙的的延伸從自由面反射回回巖體中的拉伸伸波，即使它的的強(qiáng)度不足以產(chǎn)產(chǎn)生片裂，但是是反射拉伸波同同徑向裂隙梢處處的應(yīng)力場(chǎng)相互互疊加，可使徑徑向裂隙大大地地向前延伸。裂隙延伸的情況況與反射應(yīng)力波波傳播的方向和和裂隙方向的交交角θ的有關(guān)。如圖5—14所示。相反地，反射波波在其切向上是是壓縮應(yīng)力狀態(tài)態(tài)，反而會(huì)使已已經(jīng)張開(kāi)的裂隙隙重新閉合。（三）爆破漏斗斗當(dāng)藥包爆破產(chǎn)生生外部作用時(shí)，，除了將巖石破破壞以外，還會(huì)會(huì)將一部分破碎碎了的巖石拋擲擲，在地表形成成一個(gè)漏斗形的的坑，這個(gè)坑叫叫做爆破漏斗。。見(jiàn)圖5—15。爆破漏斗是工程程爆破中一些重重要參數(shù)計(jì)算的的基礎(chǔ)，它是由由下列一些要素素構(gòu)成的（圖5—16）。自由面——被爆破的巖石與與空氣接觸的面面叫做自由面，，又叫臨空面。。如圖5—16中的AB面。在長(zhǎng)期的爆爆破實(shí)踐中，人人們總結(jié)了一條條簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)，，即自由面多，，爆破效果好。。從圖5—17中就很容易說(shuō)明明這個(gè)問(wèn)題。最小抵抗線W——自藥包中心到自自由面的最短距距離，即表示爆爆破時(shí)巖石阻力力最小的方向。。因此，最小抵抵抗線是爆破作作用和巖石移動(dòng)動(dòng)的主導(dǎo)方向。。爆破漏斗半徑r——即爆破漏斗的底底圓半徑。爆破作用半徑R——也叫做破裂半徑徑，即白藥包中中心到爆破漏斗斗底圓圓周上任任一點(diǎn)的距離。。爆破漏斗深度D——自爆破漏斗尖頂頂至自由面的最最短距離。爆破漏斗的可見(jiàn)見(jiàn)深度h——自爆破漏斗中巖巖堆表面最低洼洼點(diǎn)到自由面最最短距離。爆破漏斗張開(kāi)角角θ——即爆破漏斗的頂頂角。除了上述構(gòu)成爆爆破漏斗的一些些要素以外，在在爆破工程中還還有一個(gè)經(jīng)常用用到的重要指數(shù)數(shù)，即爆破作用用指數(shù)n，它是爆破漏斗斗半徑r和最小抵抗線W的比值，可以用用下式表示：在工程爆破中常常常根據(jù)爆破作作用指數(shù)n值的不同，將爆爆破作用分為五五種。1.標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破漏漏斗（圖5—18a）這種爆破破漏斗的漏斗半半徑r與最小抵抗線W相等，即爆破作作用指數(shù)漏斗的的張開(kāi)角θ=90°。形成標(biāo)準(zhǔn)拋擲擲爆破漏斗的藥藥包叫做標(biāo)準(zhǔn)拋拋擲爆破藥包。。2.加強(qiáng)拋擲爆破漏漏斗（圖5—18b）這種爆破破漏斗的漏斗半半徑r大于最小抵抗線線W，即爆破作用指指數(shù)n＞l.0，漏斗張開(kāi)角θ＞90°，形成加強(qiáng)拋擲擲爆破漏斗的藥藥包叫做加強(qiáng)拋拋擲爆破藥包。。3.減弱拋擲爆破（又叫加強(qiáng)松動(dòng)動(dòng)爆破）漏斗（（圖5—18c）這種爆破破漏斗的漏斗半半徑r小于最小抵抗線線W，即爆破作用指指數(shù)l＞n＞0.75，漏斗張開(kāi)角θ＜90°。形成減弱拋擲擲爆破漏斗的藥藥包叫做減弱拋拋擲爆破或加強(qiáng)強(qiáng)松動(dòng)爆破藥包包。4.松動(dòng)爆破漏斗（圖5—18d）藥包爆破破后只使巖石破破裂，幾乎沒(méi)有有拋擲作用，從從外表看，不形形成可見(jiàn)的爆破破漏斗。此時(shí)的的爆破作用指數(shù)數(shù)，n小于但接近于0.75。松動(dòng)爆破時(shí)采采用的裝藥量一一般較小，因此此爆破時(shí)所產(chǎn)生生的振動(dòng)較小，，碎石飛散的距距離也較小。這這樣，有利于提提高裝巖的效率率和爆破的安全全性。因此，在在井下和露天的的礦石回采作業(yè)業(yè)和巷道的掘進(jìn)進(jìn)作業(yè)中，常常常采用這種爆破破。5.壓縮（壓碎）爆爆破（圖5—18e）壓縮爆破破的特點(diǎn)是藥包包爆破時(shí)，只將將它周圍的巖石石壓縮（或壓碎碎）形成空洞，，而爆破的作用用達(dá)不到自由面面。這種爆破在在藥壺爆破中常常常被采用。二、單個(gè)延長(zhǎng)藥藥包的爆破作用用延長(zhǎng)藥包是在工工程爆破中應(yīng)用用最廣泛的藥包包。如炮眼爆破破法和深孔爆破破法中使用的柱柱狀藥包以及硐硐室爆破法中使使用的條形藥包包都屬于延長(zhǎng)藥藥包。延長(zhǎng)藥包是相對(duì)對(duì)集中藥包而言言的，當(dāng)藥包的的長(zhǎng)度和它的橫橫截面的直徑（（對(duì)圓柱形藥包包）或邊長(zhǎng)（對(duì)對(duì)方柱形藥包））之比值φ大于某一值時(shí)，，叫做延長(zhǎng)藥包包。φ值大小的規(guī)定目目前尚未統(tǒng)一，，有些人主張φ≥6～8時(shí)屬延長(zhǎng)藥包，，而另些人則主主張φ≥15～20屬延長(zhǎng)藥包。延長(zhǎng)藥包和集中中藥包在爆破破破碎機(jī)理方面沒(méi)沒(méi)有多大差別，，但是兩者在巖巖石中爆破后的的應(yīng)力波傳播時(shí)時(shí)的衰減規(guī)律、、應(yīng)力波的參數(shù)數(shù)以及應(yīng)力的分分布和爆破后的的漏斗形狀及體體積卻有明顯的的差別。第五節(jié)成成組藥包爆破作作用特征

一、、單排成組藥包包速攝影記錄表明明，當(dāng)兩個(gè)或兩兩個(gè)以上藥包單單排同時(shí)爆破時(shí)時(shí)，在最初幾微微秒時(shí)間內(nèi)，應(yīng)應(yīng)力波以同心球球狀各自從起爆爆點(diǎn)向外傳播。。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間間后，相鄰兩藥藥包爆破引起的的應(yīng)力波相遇，，并產(chǎn)生相互疊疊加，沿炮眼聯(lián)聯(lián)心線的壓應(yīng)力力相互抵消，而而兩藥包的拉應(yīng)應(yīng)力合成，如果果炮眼相距較近近，合成拉應(yīng)力力值超過(guò)巖石抗抗拉強(qiáng)度，則沿沿炮眼聯(lián)心線將將會(huì)產(chǎn)生徑向裂裂隙，將兩炮眼眼連通。隨后，爆轟氣體體會(huì)很快沿裂隙隙逸散，使其它它方向上的徑向向裂隙得不到足足夠的發(fā)展，從從而降低了巖石石的破碎程度。。因此，，實(shí)際際爆破破中應(yīng)應(yīng)適當(dāng)當(dāng)增大大眼距距，并并相應(yīng)應(yīng)減小小最小小抵抗抗線，，使應(yīng)應(yīng)力降降低區(qū)區(qū)位于于自由由面之之外，，這樣樣可以以減少少大塊塊的產(chǎn)產(chǎn)生。。但是是，眼眼距也也不能能太大大，因因應(yīng)力力隨眼眼距增增大而而減小小，巖巖石將將得不不到充充分的的破碎碎，而而在兩兩炮眼眼間會(huì)會(huì)留下下巖柱柱。二、多多排成成組藥藥包多排成成組藥藥包齊齊發(fā)爆爆破所所產(chǎn)生生的應(yīng)應(yīng)力波波相互互作用用情況況比單單排時(shí)時(shí)更加加復(fù)雜雜。藥藥包爆爆破引引起的的應(yīng)力力波的的相互互疊加加作用用，造造成了了極高高的應(yīng)應(yīng)力狀狀態(tài)，，并且且延長(zhǎng)長(zhǎng)了應(yīng)應(yīng)力波波的作作用時(shí)時(shí)間，，因而而使破破碎效效果大大為改改善。。然而而在另另一方方面，，多排排成組組藥包包齊發(fā)發(fā)爆破破時(shí)，，只有有第一一排炮炮眼爆爆破具具有較較優(yōu)越越的自自由面面條件件，而而后排排炮眼眼爆破破所受受的夾夾制作作用大大，爆爆破的的能量量消耗耗大，，爆破破效率率不高高。在在實(shí)際際中很很少采采用多多排成成組炮炮眼的的齊發(fā)發(fā)爆破破。采采用微微差起起爆技技術(shù)將將會(huì)獲獲得較較好的的爆破破效果果。第六節(jié)節(jié)裝裝藥量量計(jì)算算原理理裝藥量量是工工程爆爆破中中一個(gè)個(gè)最重重要的的參量量。裝裝藥量量確定定得正正確與與否直直接關(guān)關(guān)系到到爆破破效果果和經(jīng)經(jīng)濟(jì)效效益。。盡管這這個(gè)參參量是是如此此重要要，但但是一一直到到現(xiàn)在在尚沒(méi)沒(méi)有一一個(gè)比比較精精確的的理論論計(jì)算算公式式。長(zhǎng)期以以來(lái)人人們一一直沿沿用著著在生生產(chǎn)實(shí)實(shí)踐中中積累累的經(jīng)經(jīng)驗(yàn)而而建立立起來(lái)來(lái)的經(jīng)經(jīng)驗(yàn)公公式。。一、體體積法法則至今比比較廣廣泛應(yīng)應(yīng)用的的經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)公式式是伏伏奧班班的體體積公公式，，其原原理是是，在在一定定的炸炸藥和和巖石石條件件下，，爆落落的巖巖石體體積與與裝藥藥量的的大小小成正正比。。體積積公式式的形形式為為：（5—10）式中Q———裝藥量量，kg；q———單位體體積巖巖石的的炸藥藥消耗耗量，，kg／m3；V———被爆破破的巖巖石體體積，，m。二、相相似原原理根據(jù)布布若伯伯格的的相似似原理理，在在某一一特定定的均均質(zhì)巖巖石中中，采采用性性質(zhì)和和形狀狀相同同的炸炸藥包包進(jìn)行行爆破破漏斗斗試驗(yàn)驗(yàn)時(shí)，，欲獲獲得大大小和和形狀狀都相相似的的爆破破漏斗斗（圖圖5—22），那那么裝裝藥量量和爆爆破漏漏斗尺尺寸間間存在在下面面的關(guān)關(guān)系：：（5—11）三、集集中藥藥包的的計(jì)算算形狀接接近于于球狀狀或立立方體體的藥藥包叫叫集中中藥包包。采采用集集中藥藥包進(jìn)進(jìn)行單單自由由面單單藥包包爆破破時(shí)，，其裝裝藥量量的計(jì)計(jì)算是是利用用體積積公式式的計(jì)計(jì)算原原理。。各種不不同爆爆破作作用的的裝藥藥量的的計(jì)算算通式式可用用下式式來(lái)表表示：：Q=q標(biāo)·W3（5—15）式中——爆破作作用指指數(shù)函函數(shù)。。對(duì)于標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)拋拋擲爆爆破f(n)=1.0；加強(qiáng)強(qiáng)拋擲擲爆破破f(n)＞1；減弱弱拋擲擲爆破破f(n)＜1。關(guān)于f(n)的計(jì)算算方法法，各各個(gè)研研究者者提出出了不不同的的計(jì)算算公式式，而而應(yīng)用用比較較廣泛泛的是是前蘇蘇聯(lián)學(xué)學(xué)者鮑鮑列斯斯闊夫夫提出出的計(jì)計(jì)算公公式，，該式式為：：f(n)=0.4+0.6n3（5—16）綜上所所述，，裝藥藥量計(jì)計(jì)算的的原理理是，，裝藥藥量的的多少少取決決于要要求爆爆破的的巖石石體積積、爆爆破漏漏斗形形狀和和巖石石性質(zhì)質(zhì)等因因素。。但是是，對(duì)對(duì)于爆爆破質(zhì)質(zhì)量問(wèn)問(wèn)題，，尤其其是隨隨著采采礦工工作的的需要要和工工程技技術(shù)的的發(fā)展展，對(duì)對(duì)爆破破巖石石塊度度的較較高要要求等等，都都沒(méi)能能準(zhǔn)前前述計(jì)計(jì)算式式中得得到反反映。。雖然然如此此，體體積公公式還還一直直沿用用至今今。四、延長(zhǎng)長(zhǎng)藥包的的計(jì)算當(dāng)采用延延長(zhǎng)藥包包進(jìn)行爆爆破時(shí)，，其裝藥藥量的計(jì)計(jì)算原理理與集中中藥包相相同，也也是根據(jù)據(jù)體積公公式來(lái)計(jì)計(jì)算。因因?yàn)樵诠すこ瘫破浦?，很很少采用用單自由由面和單單藥包的的爆破，，一般都都是多自自由面下下的多炮炮孔爆破破，因此此爆破漏漏斗不只只是一個(gè)個(gè)，而是是由多個(gè)個(gè)爆破漏漏斗連通通成一個(gè)個(gè)，所以以計(jì)算漏漏斗體積積時(shí)，是是計(jì)算一一次多孔孔同時(shí)爆爆破所破破壞的巖巖石總體體積，巖巖石的總總體積取取決于一一次爆破破的孔數(shù)數(shù)和所選選有的有有關(guān)爆破破參數(shù).第七節(jié)影影響爆破破作用的的因素在工程爆爆破中，，為了達(dá)達(dá)到預(yù)期期的爆破破目的和和不斷改改善爆破破效果，，必需在在通曉爆爆破作用用原理的的基礎(chǔ)上上，全面面和正確確地分析析影響爆爆破作用用的各方方面因素素。影響響爆破作作用的因因素很多多，但可可大體歸歸納為：：炸藥因因素；巖巖石因素素；炸藥藥與巖石石的相關(guān)關(guān)因素和和爆破條條件與爆爆破技術(shù)術(shù)有關(guān)的的因素。。一、炸藥藥因素影響爆破破作用的的炸藥性性能有：：炸藥的的密度、、爆速、、爆轟壓壓力、爆爆炸壓力力、爆轟轟氣體產(chǎn)產(chǎn)物的體體積、炸炸藥的波波阻抗以以及炸藥藥的能量量利用率率等等，，其中一一些因素素已在前前面的有有關(guān)節(jié)中中論述過(guò)過(guò)，下面面只對(duì)尚尚未論及及的因素素作補(bǔ)充充分析。。（一）爆爆轟壓力力爆轟壓力力是指炸炸藥爆轟轟時(shí)在爆爆轟波波波陣面中中的C—J面上所測(cè)測(cè)得的壓壓力。當(dāng)爆轟波波傳播到到炮孔壁壁面上時(shí)時(shí)，在孔孔壁的巖巖體中會(huì)會(huì)激發(fā)成成強(qiáng)烈的的沖擊波波，這種種沖擊波波在巖體體中傳播播會(huì)引起起巖石粉粉碎和破破裂，它它為整個(gè)個(gè)巖石破破碎創(chuàng)造造了先決決條件。。一般來(lái)來(lái)說(shuō)，爆爆轟壓力力越高，，在巖石石中激發(fā)發(fā)的沖擊擊波的初初始峰值值壓力和和引起的的應(yīng)力以以及應(yīng)變變也越大大，越有有利于巖巖石的破破裂（預(yù)預(yù)裂），，尤其是是對(duì)于爆爆破堅(jiān)韌韌致密的的巖石來(lái)來(lái)說(shuō)更是是如此。。但是并并不是對(duì)對(duì)所有巖巖石來(lái)說(shuō)說(shuō)爆轟壓壓力越高高越好，，對(duì)某些些巖石來(lái)來(lái)說(shuō)爆轟轟壓力過(guò)過(guò)高將會(huì)會(huì)造成炮炮孔周圍圍巖石的的過(guò)度粉粉碎，白白白浪費(fèi)費(fèi)了能量量，另外外爆轟壓壓力越高高，沖擊擊波對(duì)巖巖石的作作用時(shí)間間越短，，沖擊波波的能量量利用率率低而且且造成巖巖石破碎碎不均勻勻。因此此，必需需根據(jù)巖巖石的性性質(zhì)和工工程的要要求來(lái)合合理選配配炸藥的的品種。。（二）爆爆炸壓力力（又叫叫爆壓或或炮孔壓壓力）爆炸壓力力是炸藥藥在完成成化學(xué)爆爆炸反應(yīng)應(yīng)以后，，爆轟氣氣體產(chǎn)物物膨脹作作用在炮炮孔壁上上的壓力力。它是對(duì)破破碎效果果起決定定性作用用的因素素。在爆爆破破碎碎過(guò)程中中爆壓對(duì)對(duì)巖石起起脹裂、、推移和和拋擲作作用。一一般來(lái)說(shuō)說(shuō)，爆壓壓越高，，說(shuō)明爆爆轟氣體體產(chǎn)物中中含有的的能量越越大，對(duì)對(duì)巖石的的脹裂、、推移和和拋擲的的作用愈愈強(qiáng)烈。。圖5—23表示炮孔孔中的藥藥包起爆爆以后，，炮孔內(nèi)內(nèi)的壓力力隨時(shí)間間變化的的曲線。。爆炸壓力力的大小小取決于于炸藥的的爆熱、、爆溫和和爆轟氣氣體的體體積。而而爆炸壓壓力作用用的時(shí)間間除與炸炸藥本身身的性能能有關(guān)以以外，還還與爆破破時(shí)炮泥泥的堵塞塞質(zhì)量有有關(guān)。（三）炸炸藥爆炸炸能量利利用率炸藥在巖巖體中爆爆炸時(shí)所所釋出的的能量，，是通過(guò)過(guò)爆炸應(yīng)應(yīng)力波和和爆轟氣氣體膨脹脹壓力的的方式傳傳遞給巖巖石，使使巖石產(chǎn)產(chǎn)生破碎碎。真正用于于破碎巖巖石的能能量只占占炸藥釋釋出能量量的極小小部分。。大部分分能量都都消耗在在作無(wú)用用功上。。如果不考考慮炸藥藥爆炸時(shí)時(shí)的熱化化學(xué)損失失，那么么炸藥爆爆炸時(shí)的的能量分分配包括括：（（1）克服巖巖體中的的凝聚力力使巖體體粉碎和和破裂；；（2）克服巖巖體中的的凝聚力力和摩擦擦力使爆爆破范圍圍內(nèi)的巖巖石從母母巖體中中分離出出來(lái)；（（3）將破碎碎后巖塊塊推移和和拋擲；；（4）形成爆爆破地震震波、空空氣沖擊擊波、噪噪聲和飛飛石。在工程爆爆破中，，造成巖巖石的過(guò)過(guò)度粉碎碎，產(chǎn)生生強(qiáng)烈的的拋擲，，形成強(qiáng)強(qiáng)大爆破破地震波波、空氣氣沖擊波波、噪聲聲和飛石石均屬無(wú)無(wú)益消耗耗的爆炸炸功。根據(jù)爆破破工程的的要求，，采取有有效措施施來(lái)提高高炸藥爆爆炸能量量的利用用率。例例如，根根據(jù)巖石石性質(zhì)來(lái)來(lái)合理選選擇炸藥藥的品種種，合理理確定爆爆破參數(shù)數(shù)，選擇擇合理的的裝藥結(jié)結(jié)構(gòu)和藥藥包的起起爆順序序，以及及保證堵堵塞質(zhì)量量等等，，都可以以提高炸炸藥在巖巖體中爆爆炸時(shí)的的能量利利用率。。二、炸藥藥與巖石石的相關(guān)關(guān)因素（一）炸炸藥波阻阻抗同巖巖石波阻阻抗間的的匹配炸藥的波波阻抗值值與巖石石的波阻阻抗值越越接近時(shí)時(shí)，巖石石的應(yīng)變變值也增增大。為了獲得得較好的的爆破效效果，就就應(yīng)當(dāng)選選用波阻阻抗值與與巖石的的接近的的炸藥。。我們可以以通過(guò)提提高裝藥藥密度來(lái)來(lái)提高炸炸藥的波波阻抗值值。(二)藥包與孔孔壁的耦耦合藥包與與炮孔孔壁面面完全全接觸觸叫做做耦合。如果藥藥包與與炮孔孔壁面面不完完全接接觸則則叫做做不耦合合。藥包包與孔孔壁的的不耦耦合程程度常常用不不耦合合系數(shù)數(shù)De來(lái)表示示，即即炮孔孔直徑徑db與藥包包直徑徑de的比值值：（5—20）從式中中看出出，當(dāng)當(dāng)De=1，藥包包與孔孔壁完完全耦耦合；；當(dāng)De>1時(shí)，藥藥包與與孔壁壁不耦耦合。。根據(jù)不不耦合合系數(shù)數(shù)對(duì)巖巖體中中應(yīng)力力與應(yīng)應(yīng)變的的影響響：實(shí)實(shí)驗(yàn)證證明，，當(dāng)改改變不不耦合合系數(shù)數(shù)時(shí)，，巖體體中應(yīng)應(yīng)力和和應(yīng)變變將產(chǎn)產(chǎn)生變變化：：1.不耦合合系數(shù)數(shù)對(duì)應(yīng)應(yīng)變的的影響響隨著不不耦合合系數(shù)數(shù)的增增大，，孔壁壁巖體體中的的相對(duì)對(duì)應(yīng)變變幅值值也逐逐漸下下降。。2.不耦合合系數(shù)數(shù)對(duì)切切向最最大應(yīng)應(yīng)力的的影響響隨著不不耦合合系數(shù)數(shù)的增增大，，測(cè)得得孔壁壁上的的切向向最大大應(yīng)力力值成成指數(shù)數(shù)函數(shù)數(shù)下降降。當(dāng)De=2.5時(shí)，作用用在孔孔壁上上的壓壓力主主要是是爆轟轟氣體體產(chǎn)物物的膨膨脹壓壓力。。從上述述試驗(yàn)驗(yàn)的結(jié)結(jié)果同同樣也也可以以看出出，當(dāng)當(dāng)De＞1時(shí)，藥藥包爆爆炸時(shí)時(shí)的爆爆轟波波對(duì)孔孔壁的的沖擊擊效應(yīng)應(yīng)減緩緩?？卓妆谏仙系淖钭畲笄星邢驊?yīng)應(yīng)力急急劇下下降。。這對(duì)對(duì)爆破破堅(jiān)硬硬致密密的巖巖石來(lái)來(lái)說(shuō)，，是極極端不不利的的。但但是對(duì)對(duì)光面面預(yù)裂裂以及及其他他需控控制孔孔壁巖巖石過(guò)過(guò)度粉粉碎的的爆破破來(lái)說(shuō)說(shuō)，常常常要要借助助增大大不耦耦合系系數(shù)來(lái)來(lái)控制制爆轟轟波對(duì)對(duì)孔壁壁的沖沖擊作作用。。三、爆爆破因因素（（一一）自自由面面的影影響自由面面小和和自由由面的的個(gè)數(shù)數(shù)少，，爆破破作用用受到到的夾夾制作作用大大，爆爆破困困難，，單位位炸藥藥消耗耗量增增高。。自由面面的位位置對(duì)對(duì)爆破破作用用也產(chǎn)產(chǎn)生影影響。。炮孔孔中的的裝藥藥在自自由面面上的的投影影面積積愈大大，愈愈有利利于爆爆炸應(yīng)應(yīng)力波波的反反射，，對(duì)巖巖石的的破壞壞愈有有利。。當(dāng)其它它條件件一樣樣時(shí)，，若自自由面面位于于裝藥藥的下下方時(shí)時(shí)，由由于在在這種種條件件下有有巖石石本身身重力力的作作用所所以爆爆破效效果比比較好好，反反之，，則爆爆破效效果就就要差差一些些。（二））堵塞塞的影影響堵塞就就是將將裝炸炸藥的的藥室室（如如炮眼眼、深深孔以以及硐硐室等等）與與大氣氣的通通道用用固體體或液液體材材料堵堵死，，即將將炸藥藥密封封在巖巖體中中。堵塞的的作用用是為為了在在巖石石爆破破破碎碎之前前，阻阻止高高壓的的爆轟轟氣體體過(guò)早早地泄泄漏到到大氣氣中，，這樣樣能延延長(zhǎng)高高壓爆爆轟氣氣體對(duì)對(duì)巖石石的加加壓作作用，，提高高爆炸炸能量量的利利用率率。（三））起爆爆藥包包的位位置根據(jù)起起爆藥藥包在在炮孔孔中裝裝置的的位置置不同同，有有三種種不同同的起起爆方方式：：一種種是起起爆藥藥包裝裝于孔孔底，，雷管管的聚聚能穴穴朝向向孔口口，叫叫做反向起起爆；第二二種是是起爆爆藥包包裝于于靠近近孔口口的附附近，，雷管管聚能能穴朝朝向孔孔底，，稱為為正向起起爆；第三三種是是將起起爆藥藥包放放在整整個(gè)藥藥裝的的中間間，聚聚能穴穴朝向向孔底底，稱稱為中間（（或雙雙向））起爆爆。實(shí)踐證證明，，反向向起爆爆能提提高炮炮孔利利用率率，減減小巖巖石的的塊度度，降降低炸炸藥消消耗量量和改改善爆爆破作作業(yè)的的安全全條件件。反反向起起爆取取得較較好效效果的的原因因可以以解釋釋如下下：（1）提高高了爆爆炸應(yīng)應(yīng)力波波的作作用。。（2）增長(zhǎng)長(zhǎng)了應(yīng)應(yīng)力波波的動(dòng)動(dòng)壓和和爆轟轟氣體體靜壓壓的作作用時(shí)時(shí)間。。（3）增大大了孔孔底的的爆破破作用用。應(yīng)當(dāng)指指出，，當(dāng)孔孔太深深而又又采用用威力力較小小的硝硝銨類類炸藥藥時(shí)，，若采采用單單起爆爆藥包包起爆爆，那那么不不論是是采用用正向向起爆爆法還還是反反向起起爆法法，都都有可可能因因溝槽槽效應(yīng)應(yīng)而引引起某某些藥藥包的的拒爆爆。此此時(shí)，，若將將起爆爆藥包包裝置置在整整個(gè)藥藥柱的的中間間，有有可能能保證證全藥藥柱的的傳爆爆。第八節(jié)利利文斯頓爆破漏漏斗理論50年代美國(guó)利文斯斯頓（C.W.Livingston）提出了以能量量平衡為原則的的爆破漏斗理論論，該理論引進(jìn)進(jìn)了能量因素，，用巖石變形能能系數(shù)的大小來(lái)來(lái)評(píng)價(jià)炸藥的性性能，對(duì)比巖性性和鑒定巖石的的可爆性，從而而作為巖石可爆爆分級(jí)的依據(jù)。。利氏研究爆破破漏斗時(shí)，著重重研究了爆破漏漏斗的最大和最最小體積時(shí)的有有關(guān)參數(shù)，因此此為爆破參數(shù)優(yōu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了了依據(jù)。一、爆爆破能能量變變化時(shí)時(shí)對(duì)巖巖石變變形破破壞的的影響響利氏在在研究究了大大量爆爆破漏漏斗的的試驗(yàn)驗(yàn)資料料以后后認(rèn)為為：一一次爆爆破所所傳給給巖石石的能能量大大小和和傳遞遞的速速度，，取決決于巖巖石的的性質(zhì)質(zhì)、炸炸藥的的性質(zhì)質(zhì)和裝裝藥量量。假假若將將炸藥藥包埋埋置在在很深深的地地方爆爆炸，，那么么炸藥藥釋放放出的的絕大大部分分的能能量傳傳給了了巖石石。當(dāng)當(dāng)將炸炸藥逐逐漸移移向地地表附附近爆爆炸時(shí)時(shí)，傳傳給巖巖石的的能量量比例例將相相對(duì)減減少，，而傳傳給大大氣的的能量量比例例將逐逐漸增增多。。另外外，從從傳給給地表表附近近巖石石的爆爆破能能量觀觀點(diǎn)看看來(lái)，，藥包包埋置置深度度不變變而增增加藥藥包的的重量量；或或者藥藥包重重量不不變而而僅僅僅改變變藥包包埋置置深度度，二二者的的結(jié)果果是一一致的的。利利氏在在這兩兩種條條件下下進(jìn)行行了一一系列列試驗(yàn)驗(yàn)，根根據(jù)試試驗(yàn)結(jié)結(jié)果，，它將將巖石石的破破壞變變形狀狀態(tài)分分為四四種范范疇。。（一））彈性性變形形范疇疇當(dāng)將一一個(gè)集集中藥藥包埋埋置在在地表表以下下很深深的地地方爆爆炸時(shí)時(shí)，在在這種種條件件下的的爆破破一般般稱為為約束束爆破破或內(nèi)內(nèi)部作作用的的爆破破。當(dāng)當(dāng)藥包包Q由深處處向地地面移移動(dòng)時(shí)時(shí)，傳傳給地地表附附近巖巖石的的能量量隨之之增加加，當(dāng)當(dāng)增加加到一一定程程度時(shí)時(shí)，地地表巖巖石開(kāi)開(kāi)始破破壞。。此時(shí)時(shí)的藥藥包埋埋置深深度叫叫做“臨界界深度度”。。到達(dá)臨臨界深深度時(shí)時(shí)，地地表附附近巖巖石所所能傳傳遞能能量達(dá)達(dá)到最最大值值。如如當(dāng)巖巖石傳傳遞的的能量量一定定時(shí)，，則能能量傳傳遞速速度是是最大大值。。超過(guò)過(guò)此值值后，，巖石石將不不能傳傳遞能能量而而產(chǎn)生生破壞壞現(xiàn)象象。在在此值值以下下，巖巖石只只產(chǎn)生生彈性性變形形而不不破壞壞。利氏將將臨界界深度度作為為彈性性變形形范疇疇的上上限，，由于于巖石石的性性質(zhì)不不同，，在一一定重重量的的藥包包Q下，其其臨界界深度度可以以表示示為：：（5—21）式中的的Eb為變形形能系系數(shù)，，其物物理意意義是是在一一定藥藥量Q爆破時(shí)時(shí)，地地表開(kāi)開(kāi)始破破裂時(shí)時(shí)巖石石可能能吸收收的最最大能能量。。超過(guò)過(guò)此值值，巖巖石將將由彈彈性變變形轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)闉槠屏蚜?。Eb的大小小是衡衡量各各種巖巖石爆爆破難難易的的一個(gè)個(gè)指標(biāo)標(biāo)。（二））沖擊擊破壞壞范疇疇當(dāng)藥包包上移移超過(guò)過(guò)臨界界深度度時(shí)，，地表表巖石石的片片裂(或隆起起)作用將將逐漸漸增大大其深深度和和寬度度，進(jìn)進(jìn)而形形成爆爆破漏漏斗。。漏斗斗體積積V隨著藥藥包上上移則則逐漸漸增大大。當(dāng)當(dāng)V達(dá)到最最大值值時(shí)，，即為為沖擊擊波破破壞范范圍的的上限限。此此時(shí)藥藥包的的能量量得到到最大大限度度的利利用，，這時(shí)時(shí)的藥藥包埋埋置深深度叫叫做最最佳深深度。。與與之之比叫叫做最最佳深深度比比。。（三））粉碎碎破壞壞范疇疇當(dāng)藥包包Q繼續(xù)向向地表表上移移時(shí)，，地表表附近近的巖巖石將將發(fā)生生粉碎碎，漏漏斗體體積將將逐漸漸減小小，巖巖石塊塊度逐逐漸變變細(xì)，，巖塊塊拋移移的距距離和和空氣氣沖擊擊波所所造成成的聲聲響將將逐漸漸增大大。炸炸藥能能量很很大一一部分分浪費(fèi)費(fèi)在巖巖石的的粉碎碎、拋拋移和和聲響響上。。粉碎碎破壞壞的下下限為為最佳佳深度度，其其上限限為傳傳給空空氣的的能量量超過(guò)過(guò)了傳傳給巖巖石的的能量量。這這時(shí)的的藥包包埋置置深度度叫做做“過(guò)過(guò)度深深度””。（四）