第三章 爆破工程

第三章爆破工程第一頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四一、無限均勻介質(zhì)中的爆破作用工程中的介質(zhì)總是有限的和不均勻的。為了研究方便，假設(shè)爆破作用的介質(zhì)是無限的和均勻的。在這種理想介質(zhì)中的爆破作用是：沖擊波以藥包中心為球心，呈同心球向四周傳播。距球心越近，作用介質(zhì)的壓力越大，距球心越遠(yuǎn)，由于介質(zhì)的阻尼，使作用于介質(zhì)的壓力波逐漸衰減，直至全部消失。假如沿球心切割一平面，可將爆破作用的影響范圍劃分為如下幾個(gè)部分：第二頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四第一節(jié)爆破基本原理1、在外力激發(fā)下，可以發(fā)生化學(xué)爆炸的單質(zhì)或混合物，叫炸藥。2、炸藥爆炸是化學(xué)爆炸。在某中起爆能的作用下，炸藥瞬時(shí)內(nèi)（約萬分之一秒內(nèi)）發(fā)生化學(xué)分解，產(chǎn)生高溫（幾千度）、高壓（數(shù)萬幾十萬個(gè)大氣壓）的氣體，對(duì)相鄰的介質(zhì)產(chǎn)生極大的沖擊壓力，以波的形式向四周傳播。若傳播介質(zhì)為空氣，稱為空氣波；若傳播介質(zhì)為巖土，則稱地震波，也叫固體沖擊波。第三頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四

1、壓縮圈（粉碎圈）：最靠近藥包的介質(zhì)，受到膨脹壓力最大，介質(zhì)若為塑性體，會(huì)被壓縮成一個(gè)球形空腔；介質(zhì)若為脆性體，會(huì)被壓縮的粉碎。因此爆破影響的這個(gè)范圍稱為壓縮圈或粉碎圈。相應(yīng)的半徑叫壓縮半徑。2、拋擲圈：壓縮圈外具有拋擲勢(shì)能的介質(zhì)。這部分介質(zhì)當(dāng)具有逸出的臨空面，常發(fā)生拋擲。這個(gè)范圍稱為拋擲圈。相應(yīng)的半徑叫拋擲半徑。3、松動(dòng)圈：拋擲圈外圍的一部分介質(zhì)，爆破的作用只能使其產(chǎn)生破裂松動(dòng)。因此這一范圍稱為松動(dòng)圈。相應(yīng)的半徑叫松動(dòng)半徑。4、震動(dòng)圈：松動(dòng)圈以外的介質(zhì)，隨著沖擊波的進(jìn)一步衰減，只能使這部分介質(zhì)產(chǎn)生震動(dòng)，故稱為震動(dòng)圈。相應(yīng)的半徑叫震動(dòng)半徑。各圈半徑的大小與炸藥的特性、藥包結(jié)構(gòu)、爆破方式、介質(zhì)的特性等密切相關(guān)。第四頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、有限介質(zhì)中的爆破作用爆破作用受到臨空面的影響，即爆破作用半徑能達(dá)到臨空面的爆破，稱為有限介質(zhì)中的爆破作用。工程中多屬于這種爆破。有限介質(zhì)中的爆破形成爆破漏斗。第五頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四爆破漏斗的概念及形成如炸藥的埋置深度小于爆破作用半徑，就是有限介質(zhì)爆破。當(dāng)藥包的爆破作用具有使部分介質(zhì)直接飛逸出臨空面的能量時(shí)，往往形成一個(gè)倒立圓堆形的爆破坑，這個(gè)坑稱為爆破漏斗第六頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四爆破漏斗的幾何特性參數(shù)1、藥包中心到臨空面的最短距離稱為最小抵抗線長(zhǎng)度W；爆破漏斗底半徑r；爆破作用半徑R；可見爆破漏斗坑深度P；爆破拋擲距離L；爆破作用指數(shù)n=r/W。2、爆破作用指數(shù)n是爆破設(shè)計(jì)中最重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，n值大，爆破漏斗呈寬淺式，n值小，爆破漏斗呈窄深式，甚至不出現(xiàn)爆破漏斗。因此可以用n值大小對(duì)爆破進(jìn)行分類。第七頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四爆破分類1、當(dāng)n=1即r=W時(shí)，稱為標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破；2、當(dāng)n＞1即r＞W(wǎng)時(shí),稱為加強(qiáng)拋擲爆破；3、當(dāng)0.75＜n＜1即r＜W時(shí)，稱為減弱拋擲爆破；4、當(dāng)0.33＜n≤0.75時(shí)，稱為松動(dòng)爆破。5、不因爆破使臨空面產(chǎn)生破壞的爆破，叫隱藏式爆破，也叫內(nèi)部爆破，可用于炸脹藥壺。6、相應(yīng)于以上各類爆破的藥包分別叫：標(biāo)準(zhǔn)拋擲藥包、加強(qiáng)拋擲藥包、減弱拋擲藥包、松動(dòng)藥包。第八頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四可見漏斗深度計(jì)算拋擲爆破將部分介質(zhì)拋出，其中部分介質(zhì)又回落到爆破漏斗坑中，回落后的可見漏斗深度為：P=CW(2n－1)式中C—介質(zhì)系數(shù)，對(duì)于巖石，C=0.33；對(duì)于粘土：C=0.4。拋擲堆積距藥包中心的最大距離（一般簡(jiǎn)稱拋距）為：L=5nW第九頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四三、炸藥和裝藥量計(jì)算1、性能指標(biāo)：(1)威力：爆力和猛度的合稱。爆力是破壞能力；猛度粉碎能力。(2)安定性：保持炸藥物理和化學(xué)性質(zhì)不變的能力。(3)敏感度：在外力作用下發(fā)生爆炸的難易程度。(4)最佳密度：能獲得最大爆破效果的密度。(5)氧平衡：含氧量和爆破需氧量的關(guān)系。有零氧平衡、正氧平衡、負(fù)氧平衡三種情況。(6)殉爆：一個(gè)藥包爆炸引起附近藥包爆炸的現(xiàn)象。能連續(xù)三次殉爆的最大距離稱殉爆距。第十頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四2、工程炸藥的類型

(1)起爆炸藥：制造起爆材料的炸藥，特點(diǎn)是爆力和猛度高，對(duì)沖擊、摩擦、火焰敏感性強(qiáng)，化學(xué)安定性大。如：雷汞，氮化鉛，二硝基重氮酚等。(2)單質(zhì)猛性炸藥：是制造起爆材料的炸藥，爆力和猛度都很高。它還可以作為提高混合猛性炸藥敏感度的敏化材料，這類炸藥如梯恩梯、硝化甘油等。(3)混合猛性炸藥：是按一定比例將爆炸性和非爆炸性可燃物混合制成的。是應(yīng)用最廣的工程炸藥。這類炸藥主要有：硝酸銨類炸藥（銨梯、銨油、漿狀、乳化油等炸藥的總稱）。

第十一頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四3、裝藥量計(jì)算爆破效果和所用成本都于藥包大?。ㄑb藥多少）相關(guān)，藥包的類型不同，爆破效果不同。按形狀藥包分為集中藥包和延長(zhǎng)藥包。當(dāng)L/a≤4時(shí)為集中藥包；當(dāng)L/a＞4時(shí)為延長(zhǎng)藥包。對(duì)于大爆破，采用洞室裝藥，常用集中系數(shù)φ來區(qū)分藥包類型。實(shí)際工程要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件，吸取成功經(jīng)驗(yàn)，選擇符合實(shí)際情況的計(jì)算方法。第十二頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四爆破設(shè)計(jì)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)情況的標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破的單位用藥量K值可查爆破手冊(cè)獲得。標(biāo)準(zhǔn)情況是指標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破、標(biāo)準(zhǔn)炸藥（國(guó)內(nèi)以2號(hào)巖石銨梯炸藥為標(biāo)準(zhǔn)炸藥，其爆力值為320cm3）、爆破在一個(gè)臨空面的標(biāo)準(zhǔn)情況下進(jìn)行的。隨著臨空面的增多，單位耗藥量隨之減少，有兩個(gè)臨空面時(shí)為0.83K，有三個(gè)臨空面時(shí)為0.67K。第十三頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四課本裝藥量計(jì)算，只是以單個(gè)水平自由面、單個(gè)集中藥包為前提條件的，未能反映對(duì)爆破質(zhì)量、巖石破碎程度、爆破均勻程度提出要求。但實(shí)際工程爆破中要復(fù)雜的多，因此，要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件，吸取成功經(jīng)驗(yàn)，選擇符合實(shí)際情況的計(jì)算方法。第十四頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四第二節(jié)起爆方法和起爆材料一、炸藥起爆有關(guān)概念：1、起爆：利用外力使藥包爆炸的過程叫炸藥起爆。2、起爆方法：常用火雷管起爆、電雷管起爆、導(dǎo)爆索起爆、導(dǎo)爆管起爆、聯(lián)合起爆等方法。3、起爆器材：一是點(diǎn)火器材，如火雷管、電雷管；二是傳爆器材，如導(dǎo)火索、傳爆線、傳爆管等。第十五頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、起爆方法1、火雷管起爆法：這是利用點(diǎn)燃的導(dǎo)火索產(chǎn)生的火焰先使雷管爆炸，進(jìn)而引起藥包爆炸的起爆方法。2、電雷管起爆法：利用雷管通電從而起爆，進(jìn)而引起藥包爆炸的起爆方法。安全性大，可以準(zhǔn)確控制起爆時(shí)間；技術(shù)要求高。3、導(dǎo)爆索起爆法：先用雷管引爆導(dǎo)爆索，再有導(dǎo)爆索網(wǎng)路引爆炸藥。4、導(dǎo)爆管起爆法：導(dǎo)爆管用起爆槍或者雷管起爆，導(dǎo)爆管只傳遞爆轟波，將導(dǎo)爆管的末端與普通雷管相配合，引起藥包爆炸。5、聯(lián)合起爆法第十六頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四三、起爆器材1、火雷管：由管殼、起爆炸藥、加強(qiáng)帽三部分組成。2、導(dǎo)火索：以黑火藥為藥芯，借藥芯燃燒傳遞火焰，引爆火雷管。3、即發(fā)電雷管：在通電后的瞬時(shí)立即發(fā)生爆炸的電雷管。4、延發(fā)電雷管：通電后能延長(zhǎng)一段時(shí)間才會(huì)爆炸的電雷管。5、導(dǎo)爆索：以黑索金等單質(zhì)炸藥為藥芯，端部用雷管起爆后，便通過自身的爆炸性能引爆整個(gè)網(wǎng)路的藥包。6、導(dǎo)爆管：是一根薄塑料軟管，內(nèi)壁涂有一薄層單質(zhì)炸藥。用起爆槍或者雷管起爆，末端與普通雷管相配合，引起藥包爆炸。第十七頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四第三節(jié)爆破的基本方法在各種工程建設(shè)中爆破工程采用的爆破基本方法有：淺孔爆破法、深孔爆破法、藥壺爆破法、洞室爆破法等。第十八頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四一、淺孔爆破法：1、對(duì)于炮孔孔徑小于75mm，孔深小于5m的爆破叫淺孔爆破。2、淺孔爆破使用的打孔簡(jiǎn)單，操作方便，但生產(chǎn)效率低，鉆孔工作量大，因此，不適合規(guī)模大的工程爆破。主要適用于：淺層開挖（如渠道、路塹、小型料場(chǎng)、基坑的保護(hù)層開挖等）；堅(jiān)硬土質(zhì)的預(yù)松（以便人工開挖或其它不適宜開挖硬質(zhì)土的機(jī)械開挖）；復(fù)雜地形的石方爆破（不便于大型機(jī)械開挖作業(yè)的）；舊建筑物拆除；地下工程爆破開挖等。第十九頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四3、淺孔爆破的炮孔布置原則：合理布置炮孔，應(yīng)充分利用自然臨空面，或者創(chuàng)造更多的臨空面以提高爆破效果。要盡量防止炮孔方向與最小抵抗線方向一致。避免爆破時(shí)首先將炮孔的堵塞物沖出，形成沖天炮（爆破效果很差的空炮）。不論是基坑開挖，還是渠道開挖，一般總是先開除先鋒槽，形成階梯。這樣，不僅增加了臨空面，同時(shí)，便于組織鉆孔、裝藥、爆破、出渣各道工序的平行流水作業(yè)。第二十頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四4、主要參數(shù)：最小抵抗線長(zhǎng)度W：W=(15～30)倍炮孔直徑階梯高度H：H=（1.2～2.0）W炮孔深度h：堅(jiān)硬巖石（1.1～1.15）H、松軟巖石（0.85～0.95）H、中等巖石h=H炮孔的間距a：火雷管起爆（1.2～2.0）W；電雷管起爆（0.8～2.0）W；炮孔的排距b：b=（0.8～1.2）W爆破孔布置：平面上雙排的，要呈等邊三角形布孔，多排的，要呈梅花形布孔，以提高爆破效果。第二十一頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四裝藥要求：1、淺孔松動(dòng)爆破的裝藥量計(jì)算為：Q=0.33Kabh（kg）2、裝藥長(zhǎng)度一般為孔深的1/3～1/2；3、雷管置于自上部算起裝藥全長(zhǎng)的1/3～1/2處；4、孔口段要用炮泥堵塞。第二十二頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、深孔爆破法1、炮孔孔深大于5m，孔徑大于75mm的爆破，稱為深孔爆破。2、深孔多用回轉(zhuǎn)鉆機(jī)、潛孔鉆機(jī)等各類專用鉆機(jī)造孔，一般孔徑150—225mm，階梯高度為8—16m。3、與淺孔法比較，深孔法單位耗藥量少，單位爆破落巖體所耗鉆孔工作量小，一次爆破方量多，生產(chǎn)率高。4、深孔爆破法主要適用于：大型工程的深基坑開挖；大型采石場(chǎng)的松動(dòng)爆破；大型劈坡開挖等。5、深孔爆破炮孔可以垂直或者傾斜布置。傾斜布置的炮孔與坡面平行，爆破后的巖石破碎均勻；留下的殘埂少；爆破后的坡面較平整；鉆孔施工較為安全。第二十三頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四6、炮孔布置的主要參數(shù)：臺(tái)階高度H：要滿足總體布置要求，也要考慮鏟運(yùn)機(jī)械的配置。當(dāng)使用3～4m3的電鏟裝渣時(shí)，臺(tái)階高度12～15m；當(dāng)使用1～2m3的電鏟時(shí)，臺(tái)階高度以10～12m。鉆孔直徑d：根據(jù)造孔的鉆機(jī)確定，根據(jù)巖石堅(jiān)硬程度會(huì)擴(kuò)大1.06～1.4倍。抵抗線Wp：深孔爆破不采用最小抵抗線?？拙郺與排距b：

堵塞長(zhǎng)度L：

超鉆深度h：

藥包重量Q：

第二十四頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四三、洞室爆破第二十五頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四第二十六頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四四、改善爆破效果的方法與措施1、充分利用和創(chuàng)造臨空面；2、采用毫秒微差擠壓爆破：創(chuàng)造臨空面；3、采用不耦合裝藥，提高爆破效果：藥包周圍有空隙，降低爆破峰壓；4、分段裝藥爆破：增長(zhǎng)爆壓作用時(shí)間；5、保證堵塞長(zhǎng)度和堵塞質(zhì)量；第二十七頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四第四節(jié)特種爆破技術(shù)

根據(jù)爆破的基本規(guī)律，為了解決工程的特殊要求（如定向要求、切割要求、減震要求等）需要采取特殊的爆破方法，如定向爆破、預(yù)裂爆破、光面爆破等。這些特殊爆破的應(yīng)用，促進(jìn)了爆破技術(shù)的發(fā)展。

第二十八頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四一、定向爆破1、定向爆破原理：爆破工程中，由于臨空面的作用，介質(zhì)流主要沿藥包中心至臨空面的最短距離，即沿最小抵抗線方向拋射。定向爆破應(yīng)盡量利用天然地形，或利用輔助藥包創(chuàng)造臨空面，以滿足工程定向拋擲的要求。2、作用：定向爆破可以用于截流、筑壩、開渠、移山填谷等。第二十九頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、預(yù)裂爆破1、基本概念：預(yù)裂爆破是一種用于大劈坡爆破，或者用于開挖深槽的控制設(shè)計(jì)邊線爆破。它的特點(diǎn)是，在開挖區(qū)爆破之前，根據(jù)巖石特性，沿設(shè)計(jì)開挖線先炸出一條裂縫面。這個(gè)裂縫面可將爆破開挖區(qū)傳來得沖擊波的能量削減70%，從而可以減輕對(duì)保留區(qū)的震動(dòng)影響，以切斷爆破區(qū)裂縫向保留區(qū)的擴(kuò)展，保證設(shè)計(jì)邊坡的平整性和穩(wěn)定性。第三十頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四2、基本機(jī)理：預(yù)裂爆破是一種不偶合裝藥結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生的切向拉力使炮孔四周形成徑向裂紋，切向拉力和孔與孔之間的聚能作用一起，在孔與孔之間的連線上產(chǎn)生應(yīng)力集中，首先使孔間連線（包括連線上的裂紋）上的拉力強(qiáng)化，從而使裂縫發(fā)展，而后的高壓氣體進(jìn)一步使這一裂縫開展，形成“氣刃”劈裂作用，使這一連線上的裂紋全部貫通。這就成為預(yù)裂爆破。第三十一頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四3、預(yù)裂爆破設(shè)計(jì)：炮孔直徑：50～200mm。炮孔間距：8～12倍孔徑。炮孔裝藥量：一般200～400g/m?？椎自黾?～4倍。不偶合系數(shù)：炮孔裝藥的不偶合程度常用不偶合系數(shù)表示，一般取Dd=2～5。Dd=r/rdrd—藥卷直徑，mm。第三十二頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四4、預(yù)裂面的質(zhì)量控制要求：為了使預(yù)裂縫對(duì)保留巖體充分起到屏蔽作用，預(yù)裂面的質(zhì)量控制應(yīng)滿足下列要求：預(yù)裂縫寬度足夠。一般不小于0.5～1cm。預(yù)留面孔壁不出現(xiàn)嚴(yán)重震裂現(xiàn)象。預(yù)裂面上的不平整度不大于15cm。預(yù)裂孔的深度要大于主爆破孔的深度大1.0～1.5m。預(yù)裂孔端孔位置應(yīng)超過主爆破孔端孔7～10m。預(yù)裂孔與主爆破孔的孔距應(yīng)保持適當(dāng)距離一般1～6m。預(yù)裂孔孔口要用小于10mm的礫石填塞。預(yù)裂爆破可用傳爆線或者毫秒雷管起爆，起爆時(shí)差應(yīng)控制在10m/s以內(nèi)。第三十三頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四5、說明：實(shí)現(xiàn)預(yù)裂爆破的3個(gè)關(guān)鍵問題：加密布孔、減弱裝藥、同時(shí)起爆。不偶合裝藥的概念：炮孔的直徑與藥卷的直徑完全一致稱為偶合連續(xù)裝藥，相反，不偶合連續(xù)裝藥是指炮孔直徑大于藥卷直徑的裝藥情況。線裝藥密度：炮孔單位長(zhǎng)度的裝藥量稱為線裝藥密度。裝藥對(duì)預(yù)裂爆破效果的影響：藥包結(jié)構(gòu)對(duì)預(yù)裂爆破效果有很大影響。線炸藥密度要符合設(shè)計(jì)要求，不偶合系數(shù)值符合規(guī)定值。炮孔底部裝藥量要增加。第三十四頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四三、光面爆破1、光面爆破施工的基本方法：光面爆破是一種用于洞挖作業(yè)的控制爆破。施工方法是：沿著設(shè)計(jì)開挖線布置小孔徑，密間距的周邊炮孔，進(jìn)行減弱的不偶合線裝藥，先爆破主體部位的巖石，再同時(shí)起爆光面孔藥包，將主爆破孔與光面孔之間留下的保護(hù)層（也叫光爆層）炸掉。從而形成一個(gè)比較平整的周邊表面，即光面。它的作用和預(yù)裂爆破的成縫機(jī)理相似。（有何區(qū)別？）第三十五頁(yè)，共四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四2、光面爆破的起爆程序：先掏槽，次崩落，后周邊。3、光面爆破的起爆材料：為了確保光面能夠同時(shí)起爆，光面孔一般采用段毫秒雷管起爆。4、光面爆破的特點(diǎn)：與常規(guī)爆破方法比較，光面爆破的鉆孔長(zhǎng)度和炸藥用量都較大