爆破工艺第五讲

会计学1爆破工艺第五讲

3.1.1深孔梯段爆破的基本概念

１.梯段要素梯段要素的确定与机械设备情况、地质地形条件、爆破材料性能和施工技术水平等因素有关。第1页/共42页

２.钻孔形式深孔梯段爆破钻孔形式一般分为垂直孔和倾斜孔两种。第2页/共42页

３.布孔方式

布孔方式有单排布孔及多排布孔两种。多排布孔又分方型、矩形及三角形（或称梅花形）三种。第3页/共42页3.1.2爆破参数

1.孔网参数

１）孔径孔径主要由钻机类型来确定，而钻机类型主要根据地质地形条件、岩体特性、开挖方式、爆破规模和施工进度等选用。水利水电工程—般不宜采用直径大于150ｍｍ的钻头钻孔。

２）梯段高度梯段高度主要根据岩石开挖高度、地质条件、岩体特性、施工进度、钻孔和挖掘机械性能等因素确定。水电工程中爆破采用的梯段高度多为8～15m，也有采用15～20ｍ高梯段的。第4页/共42页

３）超深与孔深超深是指炮孔超出梯段底盘标高的那一段孔深，其作用是克服梯段底部岩石的夹制作用，使爆破后不残留岩石根底。超深值的大小，主要处决于岩石的可爆性、抵抗线的大小、炮孔底部装药结构和要爆破炮孔的排数等。根据实践经验，超深可用下式估算：

h＝（0.15～0.35）Ｗ1

超深值也可用孔径的倍数确定，一般可取：

h=(８～12)d第5页/共42页孔深由梯段高度和超深确定，垂直孔的孔深计算公式为：

Ｌ垂直＝Ｈ＋h

倾斜孔的孔深计算公式为：

Ｌ倾斜＝Ｈ/Sinα＋h４）底盘抵抗线

底盘抵抗线的大小同炸药威力、岩石爆破性质、岩石块度要求、钻孔直径、梯段高度和坡面角等因素有关，一般可用经验公式估算：

Ｗ１＝（20～50）d还需根据满足钻机安全作业的条件校核，即：

Ｂ＝Ｗ1Ｈctga≥2.5m第6页/共42页

５）孔距与排距孔距a是指同一排深孔中相邻两孔中心线间的距离。对于单排孔或多排孔中的第一排孔而言，其孔距与底盘抵抗线有关，可用经验公式计算：

ａ１＝ｍ1×Ｗ排距是指多排孔爆破时相邻两排孔之间的垂直距离。采用矩形或方形布孔时，排距即是前后排两个炮孔之间的距离；采用三角形布孔时，排距是后排孔到前排两个炮孔中心连线的垂直距离。孔距与排距之比是炮孔密集系数，即：

m=a／b多排孔爆破炮孔密集系数m一般应大于1.0，在宽孔距爆破中可达２～５。第7页/共42页

２.装药参数

１）炸药单耗炸药单耗是爆破破碎单位体积的岩石所需炸药量，影响炸药单耗的主要因素有：岩石的可爆性、炸药种类、块度要求等。

炸药单耗可根据工程经验或类似工程参数选取，也可根据岩石的坚固系数按下式计算：

ｑ＝0.4＋0.02（f-2）

２）每孔装药量单排孔爆破或多排孔爆破第一排孔的每孔装药量按下式计算：

Ｑ＝ｑａ１Ｗ１Ｈ

第8页/共42页多排孔爆破时，从第二排孔起以后各排孔的每孔装药量按下式计算：

Ｑ＝ＫｑａｂＨ

３）单段药量控制在建筑物或防护目标附近进行爆破时，需对单段药量（或称单响药量）进行控制。规范规定梯段爆破的最大段药量不得大于500kg，临近设计建基面和设计边坡时，不得大于300kg。

４）堵塞长度堵塞长度是炮孔装药后剩余部分用堵塞物所充填的长度，堵塞长度可按下式确定：Ｌ２＝（0.7~0.8）Ｗ１

第9页/共42页3.1.3微差爆破微差爆破是在深孔孔间、深孔排间或深孔孔内以毫秒级的时间间隔，按一定顺序起爆的一种爆破方法，因此微差爆破又称毫秒爆破。

１.微差爆破作用原理由于微差爆破相邻炮孔起爆的间隔时间很短，在爆破过程中存在着复杂的相互作用。其主要作用原理是，先爆孔为相邻的后爆孔增加了新的自由面，改善了爆破作用条件；应力波的相互叠加作用和岩块之间的碰撞作用，增强了破碎效果，并相应提高了炸药能量利用率；由于地震波的能量在时间和空间上都得到分散，使地震波的强度大大降低。第10页/共42页

２.多排孔微差爆破起爆方案

１）排间微差起爆

这种起爆方案施工简便，能使爆破后的岩石从工作面移动得较远，爆堆比较整齐，但常常产生大块，地震效应仍然较强。２）对角微差起爆

该方案施工较复杂，与排间微差起爆方案相比，多了一个临空面，因而破碎质量大为改善，减震效果明显。３）“Ｖ”型微差起爆

该方案加强了岩块的碰撞和挤压，破碎质量好，爆堆集中，地震效应明显降低。第11页/共42页3.1.4

爆破施工工艺１.炮孔检查装药前必须检查炮孔的孔位、深度、倾角是否符合设计要求，孔内有无堵塞、孔壁是否有掉块，以及孔内有无积水及积水程度如何。孔口周围的碎石、杂物应清除干净。

２.装药

１）装药结构在深孔梯段爆破中为改善爆破效果和降低爆破振动效应可采取不同的装药结构。按装药种类的不同可分为：单一装药结构和组合装药结构；按装药形式可分为：连续装药和分段（间隔）装药结构，偶合和不偶合装药结构。

第12页/共42页单一连续的装药结构，操作方便、工艺简单。对需克服底盘夹制作用较大的炮孔，或者沿孔底至孔口方向抵抗线由大变小的炮孔，宜采用组合装药结构。在预裂爆破和光面爆破中常采用不偶合装药结构。2）起爆药包的位置当把起爆药包放置在孔底，并将雷管的聚能穴朝向孔口和被起爆的药卷时，就是所谓的“反向起爆”。当把起爆药包放置于靠近孔口的第一或第二个药包，并将雷管的聚能穴朝向孔底时，这就是所谓的“正向起爆”。当把起爆药包放置在炮孔的中部位置时，通常称之为“双向起爆”。若在每个炮孔中放置两个以上的起爆药包，称之为“多点起爆”。第13页/共42页

在深孔梯段爆破中，宜多采用反向或多点起爆，这是因为反向起爆爆炸气体被约束的时间较长，因而它作功或破碎岩石的时间也较长；爆破能量能得到较充分的应用。

在装药过程中，不可用猛力去捣实起爆药包，以防发生早爆事故或将雷管脚线及导爆管拉断而造成拒爆。问题:装药时为什么不能用铁棒捣实炸药包?第14页/共42页

３.堵塞炮孔装药后，孔口未装药部分应该进行堵塞，严禁不堵塞而进行爆破。常用的堵塞材料有砂、粘土、岩粉等，一般可就地取材，采用钻孔的岩屑，禁止使用石块或易燃材料。

４.爆破网路的连接与起爆深孔爆破应采用电起爆网路、导爆索——继爆管起爆网路和导爆管起爆网路，严禁使用火花起爆法。网路连接完毕后，要有专人警戒，以防意外。起爆网路经检查确认完好，才准起爆。第15页/共42页

3.2露天浅孔爆破凡是孔径不超过75mm，长度不超过5m的炮孔都称为浅孔。浅孔爆破—种传统的爆破方法，在目前的水电工程爆破施工中，仍然有很重要的作用。如水工建筑物基础开挖、保护层开挖、平台修整、高边坡清理、地下洞室开挖等，都可采用浅孔爆破法。

３.２.１浅孔梯段爆破

浅孔梯段爆破与深孔梯段爆破两者在原理、布孔方式和爆破参数选择等方面基本上是相同的，最根本的区别就是炮孔直径和炮孔深度不同。主要缺点是：机械化程度不高，劳动强度比较大，生产效率低，爆破作业频繁等。

第16页/共42页

３.２.２保护层开挖爆破

保护层开挖爆破是水利水电工程所特有的爆破项目。所谓保护层，是指在进行水工建筑物基础开挖施工时，为防止上部梯段爆破造成水平建基面岩体的破坏，而预留的一定厚度的岩体。预留保护层的厚度，与地质条件、岩体特性、爆破方法、爆破规模、爆破材料性能和炮孔直径等因素有关。一般取梯段爆破炮孔底部装药直径的２５～４０倍。第17页/共42页

1．分层爆破法

第一层：炮孔不得穿入距水平建基面1.5m的范围，炮孔装药直径不应大于40mm，最大段起爆药量不大于300kg。

第二层：对节理裂隙不发育、较发育和坚硬、中等坚硬的岩体，炮孔不得穿入水平建基面0.5m的范围；对节理裂隙极发育和软弱的岩体，炮孔不得穿入距水平建基面0.7m的范围。炮孔装药直径不应大于32mm。

第三层：对节理裂隙不发育、较发育、发育和坚硬、中等坚硬岩体，炮孔不得穿过水平建基面；对节理裂隙极发育和软弱岩体，炮孔不得穿入距水平建基面0.2m的范围，剩余0.2m厚的岩体应进行撬挖。第18页/共42页

分层爆破法的主要缺点：重复清基工程量大，工期长，耗费高，且爆破质量难以保证。

2．保护层一次爆破法所谓保护层一次爆破法，是指在进行岩基开挖时，将预留保护层一次爆除的方法。根据施工方式的不同，又分为水平光爆一次爆除保护层法和孔底设柔性垫层一次爆除保护层法。第19页/共42页施工规范规定，保护层一次爆破法应符合下列原则：１）应采用梯段爆破法；２）炮孔不得穿过水平建基面，只能钻至水平建基面，目的是为了一次能开挖到水平建基面；３）炮孔底应设置用柔性材料充堆或由空气充任的垫层段。垫层段可以缓冲炸药爆炸产生的冲击波和高温高压气体对水平建基面岩体的作用。柔性材料可用锯末发泡材料等作成，空气也能起到缓冲作用。

第20页/共42页３．无保护层一次爆破法无保护层一次爆破法是指在岩基开挖施工中，不预留保护层，一次爆破开挖至建基面的爆破方法。施工规范规定，无保护层一次爆破法应符合下列原则：１）水平建基面开挖应采用预裂爆破方法；２）基础岩石开挖，应采用梯段爆破法；３）梯段炮孔底与水平预裂面应有一定距离。梯段炮孔底与水平预裂面有一定距离，进一步缩小了梯段爆破对水平建基面的岩体的不利影响。第21页/共42页

３.２.３岩块二次破碎爆破在水电工程爆破施工中的一个重要问题就是要控制大块率。所谓大块，是指尺寸超过了运输、铲装等设备所要求块度的岩块；露天爆破一般指最大边长大于800～1000mm的岩石块。处理大块问题常用二次破碎爆破法，主要有浅孔爆破法和裸露爆破法。浅孔爆破就是直接在大块岩石上钻孔放炮的方法。其特点是：有两个以上的自由面；破碎效果一般只要求震裂震破；炸药单耗低。

第22页/共42页

工程案例康扬水电站工程基础开挖

康扬水电站是黄河上游，位于青海尖扎县与化隆县的干流上。在李家峡水电站与龙羊峡水电站之间。枢纽主要由右岸滩地发电厂房、滩地泄洪闸、混凝土重力坝、左岸及河床粘土斜墙坝等建筑物组成，水库正常蓄水位高程2033.00m时，总库容2880万m3，电站设计水头18.7m，总装机容量283.5MW，多年平均发电量9.92亿kW·h，年利用小时数3500h。工程主要任务是发电。第23页/共42页

康扬水电站的地基是属粘土岩，它比一般的岩石要松软，但是比泥土要坚硬。坝址区两岸不对称，左岸地面开阔缓倾，自然坡度1°～3°，右岸为Ⅰ～Ⅱ级阶地河床漫滩。坝址区出露地层主要有上第三系贵德组（N2g）河湖相沉积粘土岩和碎屑岩（岩性以粘土质粉砂岩为主）及第四系冲洪基层（Qal+pl）。岩体固结程度低，成岩作用差，具有强度低、抗风化能力差、软化系数小、遇水易膨胀、崩解、失水易干缩、开裂等特性。所以一般采取钢筋网混凝土喷护的方式来保护粘土岩的风化，坝底与边坡都用钢筋混凝土来浇筑。第24页/共42页第25页/共42页坝区地下水埋藏类型主要为第四系冲积层中孔隙型潜水和第三系地层中浅部卸荷基岩隙潜水。第四系冲积层孔隙型潜水为坝区主要地下水类型（来源为大气降雨和灌溉），左岸含水层厚度3m～10m，右岸含水层厚度为2m～5m，浸润线与基岩顶板形态基本一致。基岩裂隙水主要分布在浅部风化带和卸荷带内，开挖初期渗出或溢出。应该及时做好抽水和排水工作，以免影响边坡和基底的施工。

第26页/共42页第27页/共42页第28页/共42页

粘土岩开挖粘土岩开挖采用钻爆开挖方法与机械直接开挖方法相结合，预留保护层，以大面梯段爆破和边坡预裂爆破开挖为主，局部采用D9L推土机松土器松土后进行挖装作业。开挖爆破参数由生产性试验得出。第29页/共42页

⑴大面开挖大面开挖采用梯段爆破方式进行施工，梯段高度3.0m，采用大间距、小排距的爆破方法，毫秒微差爆破技术，起爆材料采用火雷管、导爆索，非电毫秒雷管。孔内连续装药，炸药选用2#岩石硝铵炸药，有水孔内采用乳化炸药。造孔设备采用ROC742HC钻机、YQ—100B钻机及手持式麻花钻,单耗0.26kg/m3，最大单响药量不大于100kg，钻机无法施工的部位采用手持式麻花钻钻孔进行浅孔爆破。大面梯段开挖时水平建基面予留3m厚保护层。第30页/共42页第31页/共42页

⑵边坡开挖边坡开挖采用预裂爆破或光面爆破，并预留1.0m厚保护层，手持式麻花钻及100B钻机造孔，孔径φ45mm和φ90mm，孔距0.5m和0.7m，装药时采用竹片绑扎，导爆索串联φ32mm乳化药卷间隔装药，最大单响药量不大于30kg。第32页/共42页第33页/共42页图3-3

第34页/共42页

⑶保护层开挖水平建基面保护层厚3m,采用手持式麻花钻造孔，孔径为φ45mm，爆破孔间排距1.5m×1.2m，孔深2m-1.5m，炸药根据现场情况采用乳化炸药或2#岩石硝铵炸药，药卷直径φ32mm。为减小爆破对边坡及建基面的破坏，爆破采用火炮或毫秒延期非电微差起爆网络。并且建基面留30～50cm厚人工撬挖层，在建基面浇筑之前人工挖除。边坡保护层开挖采用工撬挖的方式，并要保证在仓号浇筑之前4～8h内将撬挖层剥除，以便及时覆盖混凝土。

第35页/共42页第36页/共42页第37页/共42页粘土岩防护：

粘土岩具有强度低、抗风化能力差、软化系数小、遇水易膨胀、崩解、失水易干缩、开裂等特性。因此，要在施工中做好基岩面的保护工作。新挖基