第二章爆破工程-2010

第二章爆破工程爆破

利用炸药爆炸的能量破坏介质的原有形态达到预定的工程目的爆破技术的应用广泛应用于各种开挖施工岩石基础开挖地下洞室开挖石料场开采建筑物拆除第一节爆破器材与起爆方法爆破器材炸药起爆器材雷管、导火索是其中的两种炸药炸药雷管导火索一、炸药和起爆器材

(一)炸药1.炸药的性能指标(1)威力(2)敏感度(3)氧平衡(4)安定性(5)殉爆距离(6)最佳密度课后阅读教材了解(5)殉爆距离药包的爆炸引起相邻药包起爆的最大距离小于殉爆距离大于殉爆距离2.常用的工业炸药(1)TNT(三硝基甲苯)(2)胶质炸药(硝化甘油炸药)(3)铵梯炸药(4)铵油炸药(5)浆状炸药(6)乳化炸药课后阅读教材了解水电工程中最常用的炸药2号岩石铵梯炸药我国药量计算的标准炸药爆力为320ml猛度为12mm殉爆距离5cm临界直径18-20mm直径为32-35mm最佳密度时的药卷爆速约3600m/s贮存有效期6个月(二)起爆器材1.火雷管2.导火索3.电雷管4.导爆索5.导爆管6.导爆雷管作用：引爆炸药引爆器材间互相引爆传递爆轰波1.火雷管用什么引爆：导火索作用：引爆炸药引爆导爆管引爆导爆索起爆方式即发聚能穴副起爆药正起爆药加强帽帽孔雷管外壳导火索2.导火索用什么引燃（起爆）：火花作用：引爆火雷管棉线缠绕黑火药纸条沥青防水层纸条3.电雷管用什么引爆电流作用引爆炸药起爆方式即发起爆秒延迟毫秒延迟即发电雷管延时电雷管外壳脚线密封胶点火桥丝加强帽帽孔正起爆药副起爆药聚能穴缓燃剂+-即发电雷管起爆+-延时电雷管起爆4.导爆索用什么引爆各种雷管作用引爆炸药--软雷管传递爆轰波组成非电起爆网络爆速大于6500m/s起爆方式即发起爆防水包装防水层纸条黑索金雷管导火索导爆索胶布缠绕5.导爆管用什么引爆：各种雷管、导爆枪、导爆索作用：引爆导爆雷管传递爆轰波组成非电起爆网络爆速大于1600～2000m/s3mm聚乙烯塑料软管奥克托金或黑索金导爆枪导爆管导爆索雷管爆轰波传递1.4mm6.导爆雷管用什么引爆导爆管作用引爆炸药起爆方式即发起爆毫秒延迟外壳延迟药消爆室卡痕导爆管卡口塞聚能穴正起爆药副起爆药二、起爆方法和起爆网路1.起爆方法

电力起爆电雷管→炸药非电起爆火花起爆导火索→火雷管→炸药导爆管起爆导爆管→导爆雷管→炸药导爆索起爆各种雷管→导爆索→炸药齐发起爆导爆索炸药绑扎2.起爆网路爆破时把起爆器材联结在一起，形成的网路例外：火花起爆不成网路为什么需要起爆网路与节日放鞭炮类似工程爆破的药包在空间上分散布置相互之间超过殉爆距离不允许多次点火起爆，只能一次点火全部起爆起爆顺序和间隔时间有严格要求起爆网路的作用一次点火起爆所有药包控制药包的起爆顺序和间隔时间达到预定的爆破效果，控制爆破震动起爆网路分类电力起爆网路齐发起爆网路延迟起爆网路非电起爆网路导爆索起爆网路导爆管起爆网路混合起爆网路齐发起爆网路延迟起爆网路其他起爆网路双复式交叉起爆网路孔间微差顺序起爆网路（1）电力起爆网路准爆性可以检查用于准爆性要求高的场合没有起爆后网路超前破坏电流同时到达所有雷管没有爆轰波传递过程，非接力起爆可进行齐爆或延迟起爆（采用延迟雷管）容易受外电场的干扰需要起爆设备和布置起爆电力线路网路设计需要复杂的电路计算消耗有色金属，成本高电力起爆网路的基本形式串连法并联法串并联法并串连法并串并联法延迟起爆网路的主要组网方法起爆器网路干线药包起爆器网路干线药包起爆器网路干线药包起爆器网路干线药包起爆器网路干线药包网路支线接通点源起爆(2)导爆管起爆网路从起爆网路连接和爆轰波传递路线来分1.簇并联网路2.并并联网路3.串并联网路4.分段并串联网路导爆管导爆雷管导爆管炮孔（导爆雷管＋药包）激发源导爆管导爆雷管导爆管炮孔（导爆雷管＋药包）激发源激发源激发爆轰波依次向前传递，到达所有药包接力起爆不受外电场干扰，比较安全准爆性无法检查灵活多样，组网方便价格适中水电施工中最主要的起爆网路导爆管起爆网路特点

(3)导爆索起爆网路

雷管用量少，安全性高网路成本高准爆性无法检查传爆速度快，网路齐爆性好主要用于光面爆破和预裂爆破等齐爆性要求高的部位一般和导爆管网路结合组成混合网路药卷起爆雷管主干索支索混合网路导爆管、导爆索混合使用导爆索用于光面爆破孔或预裂爆破孔导爆雷管导爆管网络导爆索网络非电起爆网路特点准爆性不可以检查起爆后可能产生网路超前破坏接力起爆起爆过程是爆轰波传递过程网路超前破坏先爆炸的药包破坏爆轰波尚未传到的部分网路可进行齐爆或延迟起爆主要是进行延迟起爆利用导爆雷管的延迟特性分若干段，1段为即发，以后各段延迟不同的毫秒数参考具体生产厂家的产品参数或手册(4)延迟起爆网路具备延迟起爆功能的导爆管网路或混合网路基本型式孔内延迟网路孔外延迟网路孔内外延迟网路1111111222333444导爆雷管段数1段即发2～5段延迟不同毫秒炮孔分组同组用同段雷管ⅣⅢⅡⅠ孔内延迟网路激发导爆管炮孔(导爆雷管＋药包)导爆雷管1345111111111111孔外延迟网路激发2222555555555555孔内外延迟网路激发延迟起爆网路特点

起爆方式：炮孔分组起爆同组齐发起爆瞬间起爆药量网路中同一时刻齐发起爆的所有药包药量总和组间延迟起爆延迟单位：毫秒目的按设计的分组、顺序、间隔时间起爆药包增强爆破效果控制震动强度(5)其他起爆网路

导爆管毫秒雷管双复式交叉接力网路目的在于达到极高的准保率孔间微差顺序起爆网路炮孔不分组，按排、列顺序微差起爆深孔台阶爆破控制破碎块度控制震动损伤范围基础保护层开挖导爆管导爆雷管炮孔(导爆雷管＋药包)复式网路交叉网络双复式交叉网路临空面临空面12345678开挖作业面临空面第二节爆破的基本原理及药量计算一、爆破机理无限介质药包r冲击波粉碎周边介质2~3r8~10r弹性振动区粉碎区超高温超高压爆生气体应力波压缩介质介质环向拉伸产生径向裂隙尖劈作用扩展裂隙应力波通过应力释放介质向内反弹，环向拉伸产生环向裂隙破碎区爆生气体串通高压爆生气体充填产生爆炸冲击波冲击波衰减为应力波应力波衰减为地震波爆生气体进入半无限介质二、爆破漏斗

半无限体表面，有临空面爆破形成爆破漏斗药包爆破作用指数：n=r/w临空面rrw最小抵抗线漏斗底半径爆破分类n=1 标准抛掷爆破n＞1 加强抛掷爆破0.75≤n＜1 减弱抛掷爆破n＜0.75 松动爆破Wrrn=1rrwn＞1rrw0.75≤n＜1rrwn≤

0.75水电工程爆破多为松动爆破三、药包种类和装药量计算的基本方法药包种类集中药包延长药包水电工程多为钻孔爆破，为延长药包aLL/a＞4延长药包L/a≤4集中药包La钻孔爆破药量计算Q＝qVV爆落的方量，m3q单位耗药量，kg/m3一般给出标准炸药值非标准炸药需要进行换算参考教材和相关手册第三节爆破的基本方法一、钻孔爆破二、洞室爆破三、预裂爆破和光面爆破浅孔爆破孔径小于75mm，孔深小于5m中小型规模的开挖深孔爆破孔径大于75mm，孔深超过5m大规模、高强度开挖一、钻孔爆破钻孔爆破的工作面布置形成台阶式开挖作业面又称：阶梯式爆破或称：梯段爆破阶梯工作面+延迟网络分段爆破阶梯式开挖作业面临空面炮孔先锋槽本图为利用岸坡地形布置阶梯式工作面平面地形开先锋槽创造阶梯式工作面钻孔机具小型潜孔钻手风钻钻孔机具多以压缩空气（压风）为动力（风动）为什么需要设固定式、移动式空压机供风（一）浅孔爆破1.炮孔布置参数长度方向分段宽度方向布3～4排炮孔炮孔一般采用梅花型布置需要确定的参数：LHaaabW连续装药段炮孔堵塞段炮孔参数的确定(1)最小抵抗线 W＝KwdKw为岩质系数，一般取15~30，坚硬岩石取小值，松软岩石取大值(2)台阶高度 H＝(1.2~2.0)W(3)炮孔深度 L＝(0.85~1.15)H(4)孔距和排距 a=(1.0~2.0)W b=(0.8~1.0)W(5)堵塞长度 L1≥0.5Lab排距bwL堵塞段连续装药dHL1剖面图平面图梅花形布孔2.装药量计算

单孔药量Q＝qaWHq－浅孔台阶爆破单耗，0.2~0.6kg/m3a－炮孔间距W－最小抵抗线H－台阶高度aWH实际为单孔爆落岩石体积3.起爆网路123122334455一般采用导爆管起爆网路，进行微差延迟起爆梯段爆破常用的微差延迟起爆方法排间微差V形起爆炮孔数量很少，可采用火花起爆火花起爆是相同孔径中爆破振动最小的起爆方式振动大小完全由炮孔直径决定钻孔机具大型自行式潜孔钻多为风动，或以柴油为动力(二)深孔爆破钻孔方式垂直孔倾斜孔倾斜孔优点大于缺点，常用1.炮孔布置参数(1)台阶高度 H6~16m(2)钻孔直径 d主爆孔≤150mm,轮廓孔≤110mm

(3)底盘抵抗线 Wd=HDηd/150D岩石硬度影响系数，0.46～0.56η台阶高度影响系数，查表2-1确定(4)超钻深度 △H＝(0.15～0.35)Wd(5)孔长 L＝（H+△H）/sinαα为钻孔倾斜角(6）孔距a和排距b a=(1.0~2.0)Wd b=(0.8～1.0)Wd(7)堵塞长度L1 L1≥0.75Wd L1＝(20～30)d L1＝(0.2～0.4)LdL△HbL1WdHabHbWd2.装药量计算前排炮孔的单孔药量Q＝qaWdH后排炮孔的单孔药量Q＝qabHq深孔台阶爆破单耗软岩 0.15~0.3kg/m3中硬岩 0.3~0.45kg/m3硬岩 0.45~0.6kg/m3ab对爆破效果的基本要求岩块均匀，大块率低台阶面平整，不留残埂较高的钻孔延米爆落量较低的炸药单耗

3.改善深孔爆破效果的技术措施(1)合理利用或创造人工自由面(2)改善装药结构分段装药混合装药空气间隔装药(3)优化起爆网路(4)采用微差挤压爆破爆破工作面前留有渣堆的微差爆破(5)保证堵塞长度和堵塞质量二、洞室爆破自行看书了解三、预裂爆破和光面爆破预裂爆破轮廓孔先爆形成预裂面再爆主炮孔光面爆破先爆主炮孔后爆轮廓孔形成光爆面预裂爆破和光面爆破齐爆性要求高所有预裂孔或光爆孔同一瞬时起爆一般采用导爆索网络起爆预裂孔主炮孔预裂面光爆孔光爆面崩落孔主炮孔应用部位广泛应用于坝基边坡开挖地下洞室开挖(一)成缝机理耦合装药封堵不耦合装药封堵药包药包一般的炮孔预裂、光爆炮孔空气隔层削减孔壁受到的爆炸压力，不产生压缩破坏但使炮孔四周产生径向裂纹孔间的聚能作用，在连线上产生应力集中，初始裂纹进一步发展高压爆生气体产生气刃劈裂作用，使孔间连线上的裂纹贯通成缝环状空气隔层(二)质量控制标准(1)开挖壁面岩石的完整性半孔率（炮孔痕迹总长与炮孔总长的百分比率）节理裂隙极发育的岩体 10%～50%节理裂隙中等发育 50%～80%节理裂隙不发育者 80%以上围岩壁面不应有明显的爆生裂隙(2)围岩壁面不平整度（起伏差）允许值为±15cm(3)在临空面上，预裂缝宽度一般不宜小于1cm质量控制的重点爆破参数钻孔精度(三)参数设计1·预裂爆破参数(1)孔径d明挖 70~105mm隧洞开挖 40~90mm大型地下厂房 50~110mm(2)孔距 a 7~12倍的孔径d(3)装药不偶合系数d/r

2~5(4)线装药密度Qx经验公式估算，参考有关手册一般200一500g/m孔底段加大到2~5倍。孔径d孔距a药卷直径r不耦合系数=r/d2.光面爆破参数(1)光爆层厚度W 10~20倍炮孔直径(2)孔距a (0.75~0.90)W(3)钻孔直径 同预裂爆破(4)装药不偶合系数 同预裂爆破(4)线装药密度 Qx=qaW

q为松动爆破单耗，kg/m3awd崩落孔光爆孔药卷直径r不耦合系数=d/r要求药卷置于炮孔中心中心定位器竹片绑扎（四）装药结构与起爆LLdL0L1L2导爆索封堵段药卷炮孔L孔长L1堵塞长度L2装药长度L0均匀装药段长度Ld孔底加强段长度第四节水利水电工程中的岩石开挖爆破技术一、水工建筑物岩石基础的开挖遵循自上而下分层开挖的原则广泛运用深孔台阶爆破方法设计边坡轮廓面采用预裂爆破或光面爆破在建基面以上一定范围预留保护层原地面设计开挖轮廓岸坡开挖河床开挖水平建基面保护层开挖预裂爆破马道1·基础保护层以上的岩体开挖设计开挖边坡基础保护层以上岩体保护层岸坡开挖主要采用以毫秒爆破技术为主的深孔台阶爆破方法常用爆破方式齐发爆破微差爆破微差顺序爆破微差挤压爆破小抵抗线宽孔距爆破控制指标主体建筑物部位的钻孔直径≤110mm最大一段起爆药量≤500kg建基面保护层河床开挖基础保护层以上岩体2.水平建基面上保护层开挖

保护层厚度H由梯段爆破孔底以下的破坏深度爆破试验确定类比法：25～40倍梯段炮孔底部装药直径开挖规范规定分三层开挖第一层H~1.5m,d≤40mm,单响药量≤300kg,炮孔不过层底线第二层1.5~0.5（软弱岩石0.7）m,d≤32mm,炮孔倾角≤60。,单孔起爆,炮孔不过层底线第三层软弱岩石0.7~0.2m,同第二层，留0.2m人工撬挖其他岩石0.5~0m,同第二层,炮孔不过层底线Hd炮孔Hd炮孔保护层开挖轮廓第一