露天爆破技術(shù)（4課時(shí)）概要課件

7露天爆破

7.1孤石爆破

露天爆破有孤石爆破、臺階爆破和硐室爆破等。

一、裸露藥包法

1.定義

裸露藥包法又稱糊爆法，即在孤石的一個(gè)面上放置炸藥，再覆蓋一定量炮泥進(jìn)行的爆破。9/20/202317露天爆破7.1孤石爆破8/6/2023119/20/20232圖7-1孤石爆破(a)裸露藥包(b)淺眼爆破法1—炮泥；2—炸藥；3—孤石

8/6/20232圖7-1孤石爆破22.優(yōu)缺點(diǎn)

（1）優(yōu)點(diǎn)

不需鉆眼、方法簡單方便、施工速度快。（2）缺點(diǎn)

藥量消耗大、產(chǎn)生的空氣沖擊波作用強(qiáng)、警戒范圍大。9/20/202332.優(yōu)缺點(diǎn)8/6/202333二、淺眼鉆爆法

1.定義在孤石的適當(dāng)位置鉆鑿小直徑炮孔，裝入少量炸藥進(jìn)行爆破的方法。

2.優(yōu)缺點(diǎn)（1）優(yōu)點(diǎn)藥量消耗小、空氣沖擊波及噪音小、警戒范圍小、安全可靠。（2）缺點(diǎn)在松散的炮堆上鉆眼不安全；有的地方鉆眼不方便；施工速度慢等。9/20/20234二、淺眼鉆爆法8/6/2023447.2臺階爆破一、臺階要素及布孔方式

1.臺階要素（1）定義

臺階爆破：是在一個(gè)事先修好的臺階上進(jìn)行，且每個(gè)臺階至少有一個(gè)水平和一個(gè)傾斜的自由面，在水平面上進(jìn)行爆破作業(yè)、巖石朝著傾斜自由面方向崩落、形成新的傾斜自由面的爆破。9/20/202357.2臺階爆破8/6/202355（2）分類臺階爆破分為淺孔爆破（孔徑不超過50mm、孔深不超過5m）和深孔爆破兩類。（3）深孔爆破的臺階要素1）臺階高度（H）；2）底盤抵抗線（）；3）鉆孔深度（L）；4）鉆孔超深（h）；9/20/20236（2）分類8/6/202366

5）堵塞長度（）；6）裝藥長度；7）鉆孔間距（）；8）鉆孔排距（）；9）安全距離（）；10）臺階坡面角（）；（4）各要素之間的關(guān)系及布孔方式如圖7-2。

9/20/202375）堵塞長度（）；8/6/2023779/20/20238圖7-2露天深孔爆破（a）垂直深孔；（b）傾斜深孔；（c）擴(kuò)孔H—臺階高度；W—最小抵抗線；Wd一底盤抵抗線；h—超深；a—孔距；K擴(kuò)孔；b—排距；l—堵塞高度；c—安全距離；d—炮孔直徑；8/6/20238圖7-2露天深孔爆破8（5）深孔爆破的主要優(yōu)點(diǎn)1）鉆孔機(jī)械化程度高；2）施工速度快；3）工程質(zhì)量高，破碎塊度均勻，對巖基和邊坡的破壞??；4）炸藥單耗小，降低工程成本；5）爆破危害容易控制。9/20/20239（5）深孔爆破的主要優(yōu)點(diǎn)8/6/2023992.布孔方式

（1）鉆孔形式垂直鉆孔傾斜鉆孔優(yōu)點(diǎn)1.鉆孔角易控制，誤差?。?.施工方便，不塌孔，鉆速快；3.各種地質(zhì)條件均可用。1.鉆孔角難以控制，誤差大；2.爆破后沖和拉裂范圍較小，臺階坡面平整和穩(wěn)定。3.抵抗線比較一致，能量分布較均勻，爆破塊度易控制，不易產(chǎn)生根底；缺點(diǎn)1.抵抗線變化大，能量不均，易產(chǎn)生大塊和根底；2.爆破后沖和臺階拉裂范圍大。1.施工技術(shù)要求高，易發(fā)生塌孔、卡鉆事故；2.鉆孔速度較慢。表7-1垂直鉆孔與傾斜鉆孔比較

9/20/2023102.布孔方式垂直鉆孔傾斜鉆孔優(yōu)1.鉆孔角易控制，誤差?。?0（2）布孔方式9/20/202311炮孔布置方式a）單排布孔；b）正方形布孔；c）矩形布孔；d）三角形布孔（2）布孔方式8/6/202311炮孔布置方式11二、臺階爆破參數(shù)的確定1.炮孔直徑（D）的確定（1）淺眼爆破

炮孔直徑一般為38～50mm左右，其炮孔深度也一般小于5m。

（2）深孔爆破根據(jù)爆破規(guī)模和年爆破工作總量來確定穿孔設(shè)備，穿孔機(jī)械設(shè)備又確定了炮孔直徑。

9/20/202312二、臺階爆破參數(shù)的確定8/6/20231212

在我國一般按下列方式選擇：爆破規(guī)模穿孔機(jī)械設(shè)備炮孔直徑大型礦牙輪鉆機(jī)250～310mm中小型礦潛孔鉆機(jī)100～200mm一般土石方潛孔鉆機(jī)76～170㎜9/20/202313在我國一般按下列方式選擇：8/6/202313132.臺階高度（H）的確定

（1）基本要求

1）給機(jī)械設(shè)備創(chuàng)造高效率的工作條件；2）保證輔助工作量最小；3）達(dá)到最好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)；4）滿足安全工作要求。（2）露天礦山一般取10～15m；一般巖土施工，取8～12m；

9/20/2023142.臺階高度（H）的確定8/6/202314143.底盤抵抗線的確定

（1）底盤抵抗線確定的相關(guān)因素

1）炸藥威力；2）巖石可爆性；3）巖石破碎要求；4）鉆孔直徑；5）臺階高度；6）坡面角。

9/20/2023153.底盤抵抗線的確定8/6/20231515（2）確定的計(jì)算式1）根據(jù)作業(yè)安全條件2）按體積藥量公式反推計(jì)算3）按鉆孔直徑9/20/202316（7-3）

（7-2）

（7-1）

（2）確定的計(jì)算式8/6/202316（7-3）（7-2）164.孔距、排距

不論是矩形布孔還是梅花形布孔，其孔距與抵抗線（或排距）的之比稱為炮孔密集系數(shù)，一般用m表示即

當(dāng)最小抵抗線W和a確定后，孔距和排距可按下式計(jì)算：9/20/202317

（7-4）

4.孔距、排距8/6/202317（7-4）175.超深和孔深（1）超深是指鉆孔超出臺階底盤標(biāo)高的那一段孔深，其作用是克服臺階底部阻力，避免或減少根底，以形成平整的底部。（2）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般為9/20/202318（7-5）5.超深和孔深8/6/202318（7-5）18（3）炮孔深度

1）炮孔深度是臺階高度與炮孔超深之和；2）施工中，炮孔深度要考慮巖粉不能排完的情況。9/20/202319（3）炮孔深度8/6/202319196.孔邊距的確定孔邊距是指從深孔孔中心到坡頂邊線的距離，它的大小與巖石性質(zhì)有關(guān)，對穿孔設(shè)備的安全影響較大，并且對垂直孔爆破的底盤抵抗線密切聯(lián)系。

一般取9/20/2023206.孔邊距的確定8/6/202320207.單位炸藥消耗量的確定

（1）考慮的因素

1）巖石的可爆性；2）炸藥的威力；3）巖石破碎的塊度要求；4）爆堆拋擲程度要求；5）被爆巖體的自由面情況。

（2）確定方法查表法、工程類比法、爆破試驗(yàn)法。9/20/2023217.單位炸藥消耗量的確定8/6/20232121三、臺階爆破的施工技術(shù)1.鉆孔（1）按照設(shè)計(jì)圖定出孔位，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)深度和傾角鉆孔；（2）孔口不要打成喇叭狀；（3）隨時(shí)將孔口巖渣和碎石清除干凈并整平，結(jié)束后應(yīng)及時(shí)將巖粉吹除干凈；（4）鉆孔誤差不大于孔深的1%；（5）用孔蓋將孔口封好，并用塑料布覆蓋。

9/20/202322三、臺階爆破的施工技術(shù)8/6/202322222.裝藥（1）無論是人工裝藥還是機(jī)械裝藥，都必須嚴(yán)格控制每個(gè)孔的裝藥量；（2）裝藥過程中發(fā)現(xiàn)堵塞時(shí)，在未裝入雷管或起爆藥柱等敏感的爆破器材以前，可用木制長干處理，嚴(yán)禁用鉆具處理裝藥堵塞的鉆孔；（3）當(dāng)?shù)妆P夾制作用較大時(shí)，宜采用組合裝藥結(jié)構(gòu)；（4）當(dāng)炮孔穿過強(qiáng)度懸殊的軟、硬巖層或大破碎帶、貫通大氣的寬裂縫時(shí)，則宜采用間隔裝藥結(jié)構(gòu)。9/20/2023232.裝藥8/6/202323233.填塞長度及填塞（1）填塞長度或（2）填塞要求

1）填塞料要求國內(nèi)多用鉆屑，國外則建議用粒徑4～9mm的砂和礫石。

2）填塞必須按設(shè)計(jì)施工，確保填塞長度和質(zhì)量。（7-6）

9/20/2023243.填塞長度及填塞（7-6）8/6/202324247.4巖土爆破的控制技術(shù)一、微差爆破1.概述（1）定義

微差爆破是指相鄰炮孔或藥包群之間，利用毫秒延期雷管或其他毫秒延期起爆裝置，實(shí)現(xiàn)炮眼按預(yù)定順序且起爆時(shí)間間隔為毫秒計(jì)的延期爆破方法。9/20/2023257.4巖土爆破的控制技術(shù)8/6/20232525（2）毫秒微差爆破的優(yōu)點(diǎn)

1）降低了巖石的塊度，提高了巖石的破碎質(zhì)量；2）減小了拋擲距離，爆堆集中，提高鏟裝運(yùn)的生產(chǎn)效率；3）有效降低爆破的震動(dòng)、空氣沖擊波和飛石的危害；4）實(shí)現(xiàn)全斷面一次爆破，縮短了放炮和通風(fēng)時(shí)間，提高掘進(jìn)速度和大型設(shè)備的利用率，并有利于工人健康。9/20/202326（2）毫秒微差爆破的優(yōu)點(diǎn)8/6/20232626（3）實(shí)現(xiàn)毫秒爆破的方法

1）毫秒電雷管起爆系統(tǒng)；2）導(dǎo)爆索和繼爆管起爆系統(tǒng)；3）毫秒導(dǎo)爆管雷管系統(tǒng)；4）微差起爆器。9/20/202327（3）實(shí)現(xiàn)毫秒爆破的方法8/6/202327272.微差爆破的破巖機(jī)理（1）殘余應(yīng)力假設(shè)

先起爆的炮眼在巖體內(nèi)產(chǎn)生了一個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力場；后起爆的炮眼在先起爆的炮眼所產(chǎn)生的靜態(tài)應(yīng)力場尚未消失之前起爆，就可利用先起爆炮眼在巖體內(nèi)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力來改善巖石的破碎質(zhì)量。

9/20/2023282.微差爆破的破巖機(jī)理8/6/20232828（2）自由面假設(shè)先起爆的炮眼在巖體內(nèi)產(chǎn)生了一定寬度的裂縫和爆破漏斗；新形成的爆破漏斗側(cè)邊以及漏斗體外的細(xì)微裂縫成為后起爆炮孔爆破的新自由面，使其最小抵抗線和爆破作用方向都已經(jīng)改變，減輕了爆破阻力和夾制作用，增強(qiáng)了破碎巖石的作用。9/20/202329（2）自由面假設(shè)8/6/20232929（3）應(yīng)力波干涉假設(shè)

若相鄰兩裝藥間隔若干毫秒爆炸，先起爆的裝藥在巖體內(nèi)形成的應(yīng)力場尚未消失，而后起爆裝藥又立即起爆，使兩者所產(chǎn)生的應(yīng)力波相互疊加，增強(qiáng)了應(yīng)力波的作用，加強(qiáng)了破碎效果。9/20/202330（3）應(yīng)力波干涉假設(shè)8/6/20233030（4）巖塊碰撞假設(shè)

先起爆的炮眼崩起的巖石拋離巖體尚未回落時(shí)，后起爆爆下的巖石也朝剛形成的新自由面方向飛散，使爆下的巖塊在運(yùn)動(dòng)過程中發(fā)生相互碰撞，利用其動(dòng)能再次發(fā)生破碎，提高了破碎質(zhì)量，減小拋擲距離，增加了爆破的安全性。9/20/202331（4）巖塊碰撞假設(shè)8/6/202331313.微差爆破間隔時(shí)間按應(yīng)力波干涉假設(shè)，波克羅夫斯基給出能增強(qiáng)破碎效果的合理間隔延期時(shí)間為

蘭格福斯總結(jié)瑞典應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，提出以下能達(dá)到最優(yōu)破碎的合理延期時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)公式

9/20/202332（7-23）

（7-24）

3.微差爆破間隔時(shí)間8/6/202332（7-23）（7-324.微差爆破的安全性

（1）在有瓦斯和煤塵爆炸危險(xiǎn)的工作面進(jìn)行爆破時(shí)，若以一次爆破而言瞬發(fā)爆破最安全；（2）但是對于爆破工程量較大，使用瞬發(fā)爆破必須分次放炮才能滿足要求時(shí)，其危險(xiǎn)性就大大增加了。（3）采用微差爆破時(shí)，由于延期時(shí)間是以毫秒計(jì)，只要總延期時(shí)間控制在一定范圍以內(nèi)，巖（煤）體里的瓦斯還沒有完全釋放出來，爆破工作已經(jīng)實(shí)施完畢，達(dá)到安全爆破的目的；9/20/2023334.微差爆破的安全性8/6/20233333（4）各國對毫秒爆破的總延期時(shí)間規(guī)定

1）英國規(guī)定總延期時(shí)間不得超過100毫秒；2）前蘇聯(lián)規(guī)定總延期時(shí)間為135毫秒以內(nèi)；3）德國、波蘭、美國、日本、法國、捷克等采煤大國都控制在100毫秒以內(nèi)；4）比利時(shí)和荷蘭控制在75毫秒以內(nèi)；5）我國規(guī)定總延期時(shí)間不得超過130毫秒。

9/20/202334（4）各國對毫秒爆破的總延期時(shí)間規(guī)定8/6/20233434二、光面爆破1.概述（1）定義

光面爆破：沿開挖邊界布置密集平行炮孔，采用不耦合裝藥或裝填低威力炸藥，在主爆區(qū)爆破之后起爆，以形成平整輪廓面的爆破作業(yè)。（2）光面爆破的優(yōu)點(diǎn)

1）能減少超挖量，特別是松軟巖層中；

9/20/202335二、光面爆破8/6/20233535

2）爆破后成形規(guī)整，提高開挖面的整度和質(zhì)量；3）爆破后圍巖產(chǎn)生的爆震裂縫大量減少，提高了邊坡或井巷圍巖的穩(wěn)定性和自乘能力，減少了支護(hù)工作量和材料消耗；4）能加快開挖工作的速度，降低成本，保證了施工和工程的安全。9/20/2023362）爆破后成形規(guī)整，提高開挖面的整度和質(zhì)量；8/6/2362.光面爆破作用機(jī)理（1）應(yīng)力波疊加原理當(dāng)兩個(gè)相鄰炮孔中的炸藥同時(shí)起爆時(shí)，沿半徑方向傳播的應(yīng)力波，在兩孔連線的中點(diǎn)相會(huì)，并產(chǎn)生干擾，其合力垂直于兩個(gè)爆破孔軸線的連接面，方向向外，使連接面成為受拉面，且沿此面斷裂。9/20/202337圖7-11應(yīng)力波疊加作用示意圖2.光面爆破作用機(jī)理8/6/202337圖7-11應(yīng)力波疊37（2）應(yīng)力波干擾理論的不足

1）該理論要求相鄰兩孔應(yīng)同時(shí)起爆，以保證應(yīng)力波在兩孔連線中點(diǎn)產(chǎn)生疊加；2）根據(jù)該理論應(yīng)力波疊加后，相鄰兩孔中點(diǎn)產(chǎn)生的拉應(yīng)力成倍增加，裂縫因此從中點(diǎn)首先產(chǎn)生，并向兩孔方向發(fā)展。9/20/202338（2）應(yīng)力波干擾理論的不足8/6/20233838（3）應(yīng)力波與爆轟氣體共同作用原理

貫穿裂縫的形成是基于各裝藥爆炸所激起的應(yīng)力波先在各炮眼壁上產(chǎn)生初始裂縫，然后在爆生氣體準(zhǔn)靜態(tài)壓力作用下，沿初始裂縫產(chǎn)生“氣楔作用”，使裂縫沿連心線進(jìn)一步擴(kuò)展，最終形成貫穿裂縫。9/20/202339（3）應(yīng)力波與爆轟氣體共同作用原理8/6/202339393.光面爆破參數(shù)（1）炮孔裝藥量的計(jì)算

1）不耦合系數(shù)不藕合裝藥條件下，炮眼壁上產(chǎn)生的沖擊壓力令，可求得裝藥不藕和系數(shù)9/20/202340（7-25）

（7-26）

3.光面爆破參數(shù)8/6/202340（7-25）（7-26402）裝藥系數(shù)空氣柱間隔裝藥作用于炮孔壁上的壓力為若忽略炮泥長度，則，為炮孔長度。令，由上式可求得

（7-27）（7-28）

9/20/2023412）裝藥系數(shù)（7-27）（7-28）8/6/20234141炮孔裝藥線密度為（2）炮眼間距

在不藕合裝藥的前提下，光面爆破應(yīng)滿足炮眼內(nèi)靜壓力小于爆破巖體的極限動(dòng)抗壓強(qiáng)度，而大于巖體的極限動(dòng)抗拉強(qiáng)度的條件，即則（7-29）

（7-30）

9/20/202342炮孔裝藥線密度為（7-29）（7-30）8/6/242（3）鄰近系數(shù)

1）鄰近系數(shù)即炮孔間距與最小抵抗線的比值；2）實(shí)踐表明，當(dāng)m=0.8～1.0時(shí)，爆破后的光面效果較好，硬巖中取大值，軟巖中取小值。（4）最小抵抗線

光面爆破的最小抵抗線是指周邊眼至鄰近崩落眼的垂直距離，也叫光爆層厚度。一般取9/20/202343（3）鄰近系數(shù)8/6/20234343（5）起爆時(shí)間間隔

1）周邊眼同時(shí)起爆時(shí)，貫穿裂縫發(fā)育最好，形成的光面平整；微差起爆次之；秒延期起爆最差。2）一般來說，周邊眼間的起爆時(shí)差應(yīng)控制在30～40ms內(nèi)，就能達(dá)到比較好的光面爆破效果。9/20/202344（5）起爆時(shí)間間隔8/6/20234444三、預(yù)裂爆破1.概述（1）定義

預(yù)裂爆破是沿著設(shè)計(jì)輪廓線，打一排減小孔間距的平行炮孔，減小裝藥量，采用不耦合裝藥，在開挖區(qū)主爆破孔爆破前，將這些輪廓線上的炮孔首先起爆，沿設(shè)計(jì)輪廓線先形成平整的預(yù)裂縫的爆破技術(shù)。9/20/202345三、預(yù)裂爆破8/6/20234545（2）預(yù)裂縫的作用

1）能在一定范圍內(nèi)，減小主爆破孔組的爆破地震效應(yīng)；2）阻止主爆破孔組的爆震裂縫的發(fā)展，提高巖體邊坡的穩(wěn)定。9/20/202346（2）預(yù)裂縫的作用8/6/202346462.預(yù)裂爆破和光面爆破的區(qū)別（1）預(yù)裂爆破是在主爆區(qū)爆破之前進(jìn)行，光面爆破則在其后進(jìn)行；（2）預(yù)裂爆破是在一個(gè)自由面條件下爆破，夾制作用大，對圍巖的損傷大，光面爆破則在二個(gè)自由面條件下爆破，夾制作用小，對圍巖的損傷小；（3）預(yù)裂爆破的目的是減小主炮孔爆破時(shí)對圍巖的傷害，光面爆破的目的則是減小周邊孔對圍巖的傷害。9/20/2023472.預(yù)裂爆破和光面爆破的區(qū)別8/6/202347473.預(yù)裂爆破參數(shù)

（1）炮眼直徑

小直徑鉆孔對圍巖破壞范圍小，預(yù)裂縫容易控制，易于取得較好效果。所以國外采用小孔徑預(yù)裂爆破較多，國內(nèi)深孔預(yù)裂爆破的孔徑為60～120mm。9/20/2023483.預(yù)裂爆破參數(shù)8/6/20234848

（2）炮孔間距

在實(shí)際工程中，一般采用的孔距為孔徑的8～12倍，最高為17倍。

（3）預(yù)裂孔與緩沖孔的排距

預(yù)裂孔與緩沖孔的排距應(yīng)避免裂縫朝緩沖孔貫通，所以排距>預(yù)