第7章硐室爆破

§7硐室爆破§7.1硐室爆破的特点及类型一、何为硐室爆破？硐室爆破是指采用集中或条形硐室装药，爆破开挖岩土的作业。

由于一次用药量和爆破规模较大，故又称大爆破。大爆破是指硐室爆破或一次用药量较大的深孔爆破。§7硐室爆破二、硐室爆破的特点及适用条件1.硐室爆破的特点(1)工期短，爆破方量大，有利于加快工程进度；(2)施工机具简单、轻便，工效高；(3)凿岩工程量较少，相应的设备、工具、材料和劳动力消耗也少；(4)采用抛掷爆破时，可减少大量的岩土装运量；(5)地质、地形和气候等条件对爆破的影响较小；(6)施工条件较差，劳动强度高；(7)单位炸药消耗量和大块率较高；§7硐室爆破(8)一次爆破药量较多，爆破震动作用较强，飞石较远，对边坡及附近建（构）筑物的影响较大；(9)施工组织工作比较复杂。2.硐室爆破的应用主要作用：松动岩石、定向抛掷岩土。应用：修筑堤坝，开挖河渠，路堑；平整场地，剥离岩土，修筑尾矿坝，等等。§7硐室爆破说明：一次用药量大于3000t的硐室爆破应由业务主管部门组织专家论证其必要性，其等级按A级管理。装药量小于200kg的小硐室爆破归入蛇穴爆破。资料来源：《爆破安全规程GB6722-2003》。§6露天爆破技术爆破工程类别爆破工程按药量与环境分级ABCD硐室爆破1000≤Q≤3000300≤Q＜100050≤Q＜3000.2≤Q＜503.硐室爆破的类型(分类)(1)按总装药量分类(2)按药包形状和布置形式分类①集中药包爆破：药包长边≤4倍最短边②条形药包爆破：药包长边＞4倍最短边③混合药包爆破。(3)按爆破目的（或爆破作用指数）分类①松动爆破：爆后松动、破碎，不抛掷；②崩塌爆破：爆后松动、破碎，重力作用下塌落；③抛掷爆破：破碎岩石，抛掷部分或全部岩石；a.定向抛掷爆破b.扬弃爆破:平坦或坡度小于30度的地形抛掷岩石§6露天爆破技术§7.2硐室爆破的基本原理一、抛掷方向控制原理抛掷爆破：破碎岩石，抛掷（部分或全部）岩石。§6露天爆破技术移挖作填定向爆破1.最小抵抗线W原理(1)W方向：爆破介质抵抗力最弱岩石表面首先在W方向上向外隆起，形成鼓包破碎向外抛散§6露天爆破技术(2)W方向：岩石的运动初速度最大抛掷最远；(3)W方向：抛掷形成堆积体,堆积的分布对称于W的水平投影。综合以上分析：W方向是岩石破碎、抛掷和堆积的主导方向，即最小抵抗线W原理。根据W原理：①集中抛掷堆积，应利用或选择凹形地形,合理布置药包。§6露天爆破技术根据W原理：②地形条件不利，可利用辅助药包及起爆顺序来控制爆破的抛掷方向。如下左图a.采用不同起爆顺序起爆等量药包，在平地实现单侧抛掷爆破，如下右图。§6露天爆破技术Q1先爆，Q2后爆b.W相等，在平地实现双侧抛掷爆破，如下图。§6露天爆破技术Q1和Q2同时起爆C.在斜坡地形实现抛掷爆破，如下图；改变药包O1和O2的位置（即改变起爆顺序），可使图a的抛掷距离大于图b。§6露天爆破技术2.单药包多向爆破作用原理在多自由面山头爆破时，可以调整W的大小和方向来控制爆破的抛掷作用。(1)工程要求:A、B两侧等量等距抛掷，如下图。§7硐室爆破WA与WB的关系：WA=WB(2)工程要求:A侧抛掷、B侧加强松动,如下图所示。WA与WB的关系：§7硐室爆破(3)工程要求：A侧抛掷、B侧松动，如下图所示。WA与WB的关系：(4)工程要求:A侧抛掷、B侧岩石不破坏,如下图所示.WA与WB的关系：3.重力作用原理在陡峭而狭窄的山谷中，若实施定向爆破时，可以不用抛掷爆破，布置松动药包将山谷上部岩石炸开后，靠重力作用使爆松后的岩石滚落到沟底，形成堆积，这种设计方法称为崩塌爆破。4.群药包作用原理§6露天爆破技术二、抛体堆积原量抛体：爆破后被抛出爆破漏斗之外的岩土体。1.抛体的质心运动基本原理(1)抛体质心运动轨迹如右图所示。(2)抛体质心初速度抛掷距离主要与抛速、抛角等因素有关。§7硐室爆破S-抛体起、落点间的水平距离,m抛体质心运动轨迹2.抛体堆积断面的三角形分布原理单层、单排药包抛掷爆破后，抛体堆积的断面形状呈近似的三角形分布，如图a）所示;多排、多层或群药包的抛体堆积，是多个抛体堆积三角形叠加的结果，如图b）所示。堆积三角形的各个尺寸，与地形条件、药包位置、布药方案及布药参数等因素有关。改变某些因素，可以获得不同的堆积效果。§7硐室爆破2.堆积体与抛体的体积平衡原理根据此原理，可以计算堆积体的体积、堆高及抛掷率。§7硐室爆破§7.3硐室爆破设计一、设计原则和所需资料请同学们自学。二、确定爆破方案(1)爆破规模(2)爆破类型(3)药包形式§7硐室爆破三、布药设计1.药包布置原则(1)布置双向作用药包；有条件布置条形药包的地方，可布置条形药包或部分布置条形药包；当地形变化较大或地质构造复杂时，应布置集中药包。(2)边缘药包最小抵抗线控制在6～10m为宜；(3)药包应布置在坚硬岩层中;药包应对称布置在地质构造两侧，或采用分集药包。§7硐室爆破(4)药包的分层W/H≥0.6～0.9时，布置单层药包，如图a、b所示；W/H＜0.5～0.6时，布置双层或多层药包(崩塌爆破除外)，层之间采用间隔爆破，如图C所示。§6露天爆破技术(5)开沟爆破、双壁路堑爆破和大面积的上向爆破，不宜布置两层或多层药包。(6)一般情况下，不宜布置多排多层药包，因其内层、下排药包的夹制作用较大，影响爆破效果。

§7硐室爆破(7)有必要时在主药包之外应布置辅助药包如：单排药包布置在山脊地形时,当药包破裂半径R与山脊交点至药包所在水平面的距离h＞7m时,为避免在山坡底部留下岩坎,应在山坡与主药室之间布设辅助药包,如下图所示。§6露天爆破技术2.药包布置方法药包布置就是确定药包的空间位置及其相互关系。(1)集中药包布置①先布置主药包②辅助药包③药包调整：校核药包位置是否合理,布药是否均匀,以便进一步调整。§7硐室爆破(2)条形药包布置①先做出若干个垂直等高线的剖面图；②在剖面图上确定药包中心，使各剖面同排同层药包的W相等。③将各剖面的药包中心投到平面图上，将各投影点连接成直线或折线，即条形药包的中心线。(3)混合药包布置§7硐室爆破四、爆破参数设计1.药包布置设参数(1)最小抵抗线W5m≤W≤50m,常取8～30m。

边缘药包最小抵抗线控制在6～10m为宜。(2)爆破作用指数n①按确定的爆破类型选取n值多面临空地形的抛掷爆破：n=1.0～1.25加强松动爆破：n=0.7～0.8陡壁地形的抛掷爆破：n=0.8～1.0加强松动爆破：n=0.65～0.75§7硐室爆破②按抛掷百分率Ｅ%选取n值当平坦地形爆破时，按下式选取n值当地面坡度为40°～45°时，可参考下表选取n值。§7硐室爆破抛掷百分率Ｅ(%)47.55052.55557.560n值0.750.80.850.90.951.0n值与抛掷百分率Ｅ的关系

③根据地形坡度α选取n值

例如，斜坡地形单侧抛掷爆破且抛掷率约为60%时，可按下表选取n值。④根据抵抗线Ｗ值选取n值例如，地面坡度为40°～45°的两面或多面临空地形，布置单排双侧作用药包，要求爆破堆高度在15m以下时，可参考Ｐ176表7-3选取n值。§7硐室爆破坡度α15°~30°30°~45°45°~60°60°~70°n值1.75~2.01.5~1.751.25~1.51.0~1.25n值与地面坡度α的关系

⑤根据药包的位置或作用确定n值(多层多排药包爆破时)§6露天爆破技术主药包n为辅助药包的1.25倍；后排药包n为前排药包的1.25倍；上层药包n为下层药包的1.1倍（上下层同时起爆）；同排药包同时起爆时，n值相等。(3)药包间距a①集中药包间距a§7硐室爆破②条形药包间距aa.端头相邻的条形药包同时起爆时，其端头间距

b.端头相邻的条形药包微差起爆时，端头间距

秒差起爆时，端头间距:C.条形药包端头和相邻的集中药包间距

§7硐室爆破(4)药包层间距a′(5)排距b§7硐室爆破(6)不逸出半径在定向抛掷爆破中为避免对其它临空面造成破坏，引起边坡和山头破坏、失稳，可采用不逸出半径来进行控制。不逸出半径：药包中心至非抛掷方向上地面的最短距离。§6露天爆破技术①对于突出地形，要求一个方向可以抛掷，另一个方向不许抛出但可以破坏时，§6露天爆破技术②药包的两端若为冲沟时，为保证抛掷方向不向冲沟逸出，药包中心至冲沟表面的最短距离应大于Re。③对于山后深沟或山间较陡的地形，为保证爆破时抛掷方向不向山后薄弱地带冲出，药包中心至后冲沟表面的最短距离应大于Re。2.炸药单耗和药量计算(1)标准抛掷爆破单位炸药消耗量k对特定的岩石，k值是常数，可采用查表、工程类比、现场试爆等方法选取k值。详见P178表7-4。(2)药量计算①松动爆破药量计算a.集中药包b.条形药包§7硐室爆破说明：e—炸药换算系数：等于标准炸药的爆力（猛度）与所用炸药的爆力（猛度）之比，即，§7硐室爆破岩石硬度不大（尤其是松动爆破），常用eb来进行药量换算;对于坚硬岩石,常用eb和em的平均值来换算。上述公式是以2＃岩石露天铵梯炸药为标准炸药，其猛度为10mm，爆力280ml。②加强松动爆破及抛掷爆破的药量计算a.集中药包：当0.75≤n≤2.5，5＜W≤25m时：

当W＞25m时，需考虑重力影响进行修正:b.条形药包：§7硐室爆破③分集药包装药量计算分集药包是一种能提高炸药能量利用率的爆破方法，它是将原集中药包(母药包)的药量分别装在两个相距很近，中间一般由横向导洞联系着的子药包构成，爆破时两个子药包必须同时起爆。子药包的药量按最小抵抗线的比例分配:§6露天爆破技术五、爆破漏斗参数计算1.压缩圈半径Ry(1)集中药包:(2)条形药包：§7硐室爆破压碎圈半径Ry：药包周围的介质（岩土）在爆炸冲击波和爆轰产物的膨胀作用下，压缩成球形空腔或粉碎成小块。此球形空腔的半径称为压碎圈或压缩圈半径，即药包向下作用的深度。斜坡地形山头两侧作用药包2.爆破漏斗的作用半径(1)抛掷爆破的爆破漏斗作用半径①下破裂半径R从药包中心到爆破漏斗底圆周长上最下端点的距离，如图中的OA。§7硐室爆破②上破裂半径R′从药包中心到爆破漏斗底圆周长上最上端点的距离，如图中的OC。斜坡地形：§7硐室爆破坡度变化较大时：对坚硬致密岩石：对土、松软岩、中硬岩：§7硐室爆破β的计算:a.按P181表7-6选取。b.按下式计算：(2)松动爆破的爆破漏斗作用半径下破裂半径：上破裂半径：综合考虑后绘出。(3)条形药包轴向破裂半径R″软岩：硬岩：§7硐室爆破4.爆破漏斗可见深度P—新地面线与原地面线之间的最大距离。(1)水平地面水平地面爆破漏斗可见深度§7硐室爆破(2)斜坡地形多面临空多面临空地形爆破漏斗可见深度§7硐室爆破(3)斜坡地面单层药室（单层药包）斜坡地形单层药包爆破漏斗可见深度§7硐室爆破(4)斜坡地面多层药室上层先爆时(5)斜坡地面多层药室齐发爆破时各层药包的值和相应位置可按斜坡地面单层药室的方法计算确定。

六、爆破方量计算请同学们自学。§7硐室爆破七、爆破施工设计1.导硐设计(1)导硐：药室与地表的联接通道分平硐和小井两种类型。(2)导硐与药室的联接：用横巷(长≥5m)相连，即：导硐横巷药室横巷一般与导硐垂直,有时为适应地形条件也可斜交。§7硐室爆破(3)导硐类型及硐口选择a.地形较陡时多用平硐；b.地形较缓或爆破规模较小时，可用小井；c.平硐应向硐口呈现3～5‰下坡，以利于排水和出碴；小井下面药室中的地下水应沿横巷自流到井底的积水坑内。d.选择硐口以施工方便、安全和工程量小为原则,如:硐口不应正对附近的重要建筑物；硐口位置应选择在地形较缓、运输方便的地方，等等。§7硐室爆破施工条件平硐横巷小井高宽高宽长宽直径药室装药量大，机械凿岩，机械装岩2.0~2.42.8~2.02.0~2.42.6~1.8药室装药量较大，机械凿岩，人工装岩1.8~2.01.4~2.01.6~1.81.2~1.41.2~1.41.0~1.21.2药室装药量小，人工开挖，车子运输药1.6~1.81.4~1.61.5~1.61.0~1.21.0~1.21.01.0~1.2室装药量小，人工挖运1.5~1.70.8~1.01.4~1.50.81.0~1.20.8~1.01.0~1.2(4)导硐断面尺寸安全规程规定：平硐断面不能小于1.5m×0.8m，小井断面不能小于1m2。具体可参考下表取值。导硐断面尺寸§7硐室爆破(5)导硐开挖导硐开挖方法与巷道掘进基本相同。硐内沿底板一侧开挖排水沟,硐口支护长度不少于2m。为保证开挖方向和高度，每隔4～6m应测定一次中线和腰线。硐挖速度按每个硐口每日进尺3～6m计，工效约为1m3/工•日§7硐室爆破2.药室设计(1)药室与导硐之间的位置关系药包和导硐之间的位置关系1—药室;2—堵塞材料;3—导硐①直线形②T形、③直角形④复合形

§7硐室爆破(2)药室形状集中装药的药室一般用正方形和矩形;药量大，地质条件差，岩石不稳固时，可选用“十”字形、“T”字形、“回”字形、“日”字形。条形装药的药室：平巷。§7硐室爆破(3)集中药包药室容积(4)条形药包药室断面(5)药室断面尺寸药室高度：以不超过2.5m为宜，最大也不能超过4～5m，以利于装药。药室宽度：以不小于5m为宜，以保证施工安全。药室长度：根据药量体积计算。§7硐室爆破3.装药与堵塞设计(1)装药前的准备工作(2)装药堵塞分解图的绘制(3)起爆体的加工起爆体结构电线或导爆管①药量：10～20Kg;②结构：木箱或铁皮箱，如右图。③每个起爆体的雷管数不应少于４发。§7硐室爆破④大药包常在主起爆体之外还设有若干个副起爆体；主起爆体：安装同段延期雷管、导爆索结；副起爆体：只安装导爆索结。主副起爆体之间用导爆索联接，即：主起爆体导爆索副起爆体起爆体结构电线或导爆管§7硐室爆破(4)装药结构①集中药包装药结构a.起爆体原则上应放在药包中心。b.炸药堆放顺序，如下图所示。内外:起爆体硝铵炸药/乳化炸药铵油炸药1—药室壁;2—外围装药3—中心装药;4—起爆体§7硐室爆破②条形药包装药结构条形药包的炸药装在巷道一侧，如下图所示。为了克服不耠合装药传爆时可能产生的间隙(沟槽)效应，条形药包一般采用多点起爆法。条形药包中间布主起爆体，药包两端及沿着装药长度设置几