岩石爆破实用技术

岩石爆破实用技术1、爆破基本特点（1）炸药单耗Q是爆破工程中一项重要的技术指标，受许多因素影响。确定Q的方法较多，主要有：查表法经验类比法经验公式法Q=0.4+（Ρ/2450)2试爆法（2）影响爆破的因素在爆破工程中，为了提高炸药能量的有效利用率，改善爆破效果，有必要对影响爆破效果的各种因素进行全面分析，以指导爆破工作。影响因素主要有：炸药爆炸特性岩石等介质的爆破特性爆破参数与爆破工艺（3）炸药爆炸能量利用率炸药是爆破做功的能源，它是通过爆轰波、爆声气体膨胀作用形式传递能量破坏岩石。但实际用于破碎岩石的能量值占爆炸全功的10%。因此，提高炸药能量利用率对进一步有效破碎岩石潜力很大。若不考虑炸药本身热损失，炸药爆炸做功的主要形式有：①使药包周围近区内岩石产生强烈的塑性变形与破碎。②克服岩石内聚力与摩擦力，将岩石从岩体中分离出来，并分裂成为碎块。③将破碎岩块推移或抛掷出去。④在破坏区外的岩体中造成爆破地震以及在空气中产生空气冲击波和声响。所以，调整各种效应的能量比率，就可以提高炸药能量的有效利用率。（4）爆轰压力（PH）①爆轰压力在岩石中激起的冲击波压力值越高，以应力形式传播爆轰能量就越高。在岩石中可造成较高的应力和变形，有利于改善破碎效果（尤其对于坚韧密实岩石）。②但绝不是爆轰压力越高越好，过高的爆轰压力将造成药包周围近区岩石的过度粉碎，而消耗过多的爆破能，以致使近区以外岩石的爆破效果变坏。因此，该值以能免足应力的强度使岩石破坏即可。（5）爆炸压力(PB)①由于炸药爆轰反应过程极为短暂，常在岩石破坏过程尚未完成之前即告结束。所以，爆轰压力的作用时间远不如在后来达到某一峰值的爆炸压力作时间长，尤其在较软弱的岩石中。②岩石中爆破时，爆炸压力对改善爆破效果显得更为重要。③裂隙在较低应力作用下开始出现，然后在较长时间的爆生气体（爆炸压力）作用下裂隙扩展延伸，能量分配合理。④图即为岩石爆破压力——时间曲线图。岩石爆破压力——时间曲线图tt2t1PPHPb2、岩石爆破特性及其效果影响（1）炸药波阻抗同岩石波阻抗的匹配为了改善爆破效果，必须根据岩石的波阻抗值选择炸药品种，使各自的波阻抗值能够很好的相匹配。实验表明：岩石波阻抗与炸药波阻抗越接近，爆炸能联的传播效率就越高，在岩石中引起的应变值就越大。岩土和炸药的波阻抗值为：土壤—岩石的波阻抗：2×105~25×105G/CM2.S硝铵类炸药的波阻抗：4×105~7×105G/CM2.S所以，炸药波阻抗略低于岩石波阻抗，因此，选用炸药时尽量选高波阻抗炸药。（2）爆破破参数数与与爆爆破破工工艺艺对对爆爆破破效效果果的的影影响响主要要影影响响因因素素：：自由由面面数数目目与与位位置置最小小抵抵抗抗线线炮孔孔密密集集系系数数（（M=A/W)炮孔孔超超深深装药药结结构构炮孔孔堵堵塞塞质质量量起爆爆间间隔隔时时间间起爆爆药药包包位置置3、爆爆破破岩岩土土工工程程基基本本性性质质路基基土土石石方方爆爆破破参参数数设设计计计计算算详详细细见见《交通通土土建建工工程程爆爆破破工工程程师师手手册册》P100至P230。地下下工工程程爆爆破破参参数数设设计计计计算算详详细细见见《交通通土土建建工工程程爆爆破破工工程程师师手手册册》P231至P285。岩石石波波阻阻抗抗孔隙隙率率容重重岩石石风风化化程程度度密度度（density）（Bulkdensity）（porousness）（waveimpedance）岩石波阻阻抗为岩岩石中纵纵波波速速（C）与岩石石密度的的乘积积。物理性质质（1）岩石基基本性质质4爆破工程程地质岩石风化化程度A力学性质质BD岩石的变变形特征征C岩石的强强度特性性弹性模量量E泊松比①单轴抗压压强度②单轴抗拉拉强度③抗剪强度度①弹性②塑性③脆性（Elasticmodulus）（Poisson’sratio）（2）岩石中应力波波应力波岩石在急急剧变化化的载荷荷作用下下，既产产生运动动，又产产生变形形。其其质点便便失去原原来的平平衡而发发生变形形和位移移，而形形成扰动动。一个个质点扰扰动必将将引起相相邻质点点的扰动动。这种扰动动的传播播叫做波波；同时，，变形将将引起质质点之间间的应力力和应变变，这种种应力、、应变的的变化的的传播叫叫做应力波或或应变波波。由冲击端端面产生生的变形形勒夫波瑞利波纵波波横波波波的种类类根据波的的传播位位置体积波表面波在介质内内部传播播的波只沿介质质体的边边界面传传播的波波根据介质质质点振振动方向向波同扰动传传播方向向垂直同波的传传播方向向一致介质质点点沿椭圆圆形轨迹迹运动介质体表表面质点点在垂直直于波的传播方方向成水水平横向向振动应力波引引起的介介质变形形应力波引引起的介介质变形形（a）纵波；（b）横波；（c）勒夫波；；（d）瑞利波；；（e）瑞利波质质点运动动方向应力波叠叠加波的叠加加性当两个扰扰动同时时传到某某一点时时，那么么这点的的总状态态参量等等于两个个扰动分分别抵达达这点的的代数和和，这便便叫波的叠加加性。波的叠加加性顺、逆两两波遇叠叠加,便成为一一个合成成状态波波。应力波反反射和透透射（1）(A)应力波从从交界面面垂直入入射时，不产生波波的反射射。①②有反射波波，也有有透射波波③④入射压缩缩波全部部反射成成拉伸波波，而没没有透射射波产生生⑤既有透射射压缩波波，又有有反射拉拉伸波。。时时时时叠加的结结果使交交界面处处的应力力值为入入射应力力波的两两倍，此此交界面面即为固固定端。。纵波垂垂直直入射射应力波反反射和透透射（2）(B)应力波向向交界面面倾斜入入射，纵波倾倾斜斜入射射表面波和和地震波波地震波是质点作作周期性性振动的的弹性波波，是质质点作谐谐振动而而形成的的正弦波波。BC瑞利波勒夫波地震波瑞利波是沿自由由面传播播的表面面波。波通过时时，自由由面上质质点在垂垂直的射射线平面面内作反反向椭圆圆运动，，长轴垂垂直自由由面，短短轴平行行自由面面。勒夫波是在层状状岩石中中沿层面面传播的的表面波波。其中质点点在垂直直传播方方向的水水平横向向方向上上作剪切切形式的的振动，，没有垂垂直运动动分量。。A与天然地地震比较较，爆炸炸地震的的特点是是：震源源能量小小，影响响范围不不大，持持续时间间短，频频率高，，其强度度、传播播方向和和持续时时间能预预计并加加以控制制。地震波的的破坏作作用主要要绝对于于质点振振速。爆炸冲击击动荷载载对岩石石的加载载作用爆炸冲击击动荷载对岩石的的加载作作用与静载相相比，有如下下几个特特点：1冲击荷载作用下形成的应力场（应力分布及大小）与岩石性质有关；静载则与岩性无关。3爆炸荷载在传播过程中，具有明显的波动特性，其质点除失去原来的平衡位置而发生变形和位移外，尚在原位不断波动。2冲击加载是瞬时性的，一般为毫秒级；静载则通常超过10s。

（3）岩石分级土壤及岩岩石分类类岩石可钻钻性分级级不仅可以以确定工工程所在在的岩石开挖挖方法、、判断岩岩石爆破破的难易易程度，，而且可可以作为为计算承承包单价价、编制制投标书书的依据据。岩石可爆爆性分级级岩石可钻钻性是表示钻钻凿炮孔孔难易程程度的一一种岩石石坚固性性指标。。（Drillability）（Blastability）岩石可爆爆性（或或称爆破破性）表示岩石石在炸药药爆炸作作用下发发生破碎碎的难易易程度。。它是动载载作用下下岩石物物理力学学性质的的综合体体现。（4）地质条件对爆爆破的影影响在进行具具体的爆爆破设计计时，下下述设计计计算参参数的选选取与岩岩性有密密切的关关系：DCBA爆破安全全计算中中的不逸逸出半径径、地表表破坏圈圈范围，，以及爆爆破振动动计算中中的有关关系数。。各种岩石石的爆后后松散系系数，抛抛掷堆积积计算的的抛距系系数和塌塌散系数数。单位炸药药消耗量量的确定定炸药品种种选择E进行爆破破漏斗及及方量计计算时采采用的压压缩圈系系数、上上破裂线线系数、、预留保保护层厚厚度系数数、药包包间排距距系数。。对爆破的的影响的的有关地地质ABC结构面特殊地质质条件地形（5）爆破对工程地地质条件件影响爆破对水水文地质质条件影影响ABC爆破对保保留岩体体破坏爆破对边边坡稳定定性影响响5、路堑台台阶爆破破设计（1）爆破参数炮孔直径（D）路堑台阶阶爆破的孔径与与下列因因素有关关：台阶高度度岩石性质质炸药性能能钻孔机械械类型（2）底盘抵抵抗线路堑台阶阶爆破有两种抵抵抗线：：最小抵抗抗线（W):由装药中中心至台台阶坡面面的最小小距离。。底盘抵抗抗线（WD)：第一排排炮孔中中心至台台阶坡底底线的水水平距离离。底盘抵抗抗线是影响路堑台阶爆破破的重要参参数，其其值选过过大，爆爆破质量量不佳，，产生根根底，后后冲增强强。其值值过小，，爆破能能量得不不到充分分利用，，效率降降低。不不仅浪费费炸药，，而且还还增加钻钻孔工作作量。（3）按钻机机安全作业业要求（（见下图图）WD=C+H.CTGΑ式中：H—台阶高；；C—安全值（2.5~3.0M)；Α—坡角（60~80°）WdhlcWcWdhlWcHαWdhlWcL（4）按每孔装药药量计算WD=D.(7.85.ΔΤ/M.Q)1/2(M)式中：D—炮孔直径单单位：DM；Δ—装药密度度KG/DM3；Τ—装药系数数0.6~0.8；M—密集系数M=A/W；Q—炸药单耗KG/M3；A—炮孔间距M。炮孔间距（A)、排距（（B)、密集系系数（M)两炮孔之之距为A、两排之之距为B、密集系系数：M=A/W.孔距与排排距一般般称为孔孔网参数数；确定孔网网参数，，通常是是以每个个炮孔容容许装入入药量为为依据，，再计算算每个炮炮孔所负负担的爆爆破体积积，最后后得出炮炮孔间距距。大块孤石石的爆破破法钻孔法外敷法聚能穴法法抛体堆积积情况WRR`ODCWRR`DCRR1ABOWRR`DC当N＞1时，AOD范围内的的岩土爆爆破后可可被抛出出爆破漏漏斗之外外，该范范围内的的岩体称称为抛体。DOC范围内的的岩土在在爆破和和重力作作用下将将产生破破碎、坍坍塌，称称为坍塌体。ABC范围内的的岩土体体统称为为爆落体。坍塌体的的破碎、、运动、、堆积原原理：坍塌体是是在爆破破作用下下产生一一定裂隙隙，当抛抛体被抛抛出后，，由于重重力和振振动作用用而塌落落，大部部分或全全部坍塌塌滚落在在爆破漏漏斗之内内，堆积积规律符符合松散散体的坍坍塌堆积积规律，，堆积角角约为32°。各参数值值为：R1=0.062.(Q.Μ/Δ)1/3R=W.(1+N2)1/2R`=W.(1+ΒN2)1/2式中：Q—药包质量，，KG；W—最小抵抗抗线，M；N—爆破作用用指数；；Δ—装药密度度，T/M3；Μ—岩土压缩系系数，见见下表；Β—岩土的破坏坏系数。岩土的压压缩系数数Μ岩土性质黄土松散岩土软岩硬岩坚固性系数f0.5~0.60.8~2.03~5＞6μ值200~150502010对于土壤壤可取：：β=1+0.04×（θ/10)1/3。

对于于岩石可可取：β=1+0.016×（θ/10)1/3。式中：θ—地形坡面面角。当药包包上部部岩土土呈平平台或或山脊脊地形形时上上部破破裂范范围按按破裂裂角Φ确定，，破裂裂角Φ值一般般取为为55~65°。对于土土壤或或N值较大大时，，取小小值，，对于于硬岩岩或N值较小小时，，取大大值。RφWRR`用破裂角确定上破裂范围路堑边坡保护层层边坡线保护层MR1BW（5）爆破破作用用指数数N的确定定爆破作作用指指数关关系到到抛掷掷程度度、破破碎范范围和和质量量以及及堆积积状况况，是是一个个重要要的参参数。。①单药药包的的N值确定定法。。（按按地形形及抛抛掷率率选取取）平坦地地形掘掘沟爆爆破可可按预预期抛抛掷率率E(%)选取：：N=0.5+E/55斜坡地地形单单侧抛抛掷爆爆破E=60%,可按地地形自自然坡坡角选选取。。依坡坡角而而定N值坡角θ/（°）15~3030~4545~6060~70n值2~1.751.75~1.51.5~1.251.25~1.0多面临临空地地形抛抛掷爆爆破时时，N=1~1.25；加强松松动爆爆破时时，N=0.7~0.8；陡壁地地形：：抛抛掷爆爆破时时，N=0.8~1;加强松松动爆爆破时时，N=0.65~0.75.②多层多排排药包包N值的确确定。。主药包包的N值应比比辅助助药包包的N值达0.25；后排药药包的的N值应比比前排排药包包的N值达0.25；上、下下层同同时起起爆的的药包包，上上层药药包的的N值可增增大0.1左右；；同排同同时起起爆的的N值相同同。（6）药包间距距的确确定合理的的药包包间距距应既既能使使爆破破时两两药包包间不不留岩岩埂，，又能能充分分利用用炸药药能量量，使使岩石石得到到充分分破碎碎，降降低大大块。药包间距距同爆爆破类类型、、地形形地质质等条条件有有关，，其值值可参参考下下表（（表中中W和N应取相相邻药药包的的平均均值））：爆破类型地形介质药包间距计算式松动平坦地形，斜坡、台阶土壤岩石a=(0.8~1.0)wa=(1.0~1.2)w加强松动，抛掷平坦地形岩石土壤、软岩a=0.5w(1+n)a=w[f(n)]1/3斜坡地形坚硬岩石软岩土壤a=w[f(n)]1/3a=n.wa=4n.w/3多面临空土壤、岩石a=(0.8~0.9).w(1+n2)1/2（7）微差爆破破的参参数计计算根据路路堑的的开挖挖和爆爆破工工艺，，需采采用下下列主主要的的炮孔孔装药药方式式和微微差爆爆破方方案：：纵向顺次微微差爆爆破方方案该方案案适用用于在在山坡坡地形形或平平坦地地段一一次爆爆成的的深度度小于于4M的路堑堑。山坡地形12342133平坦地形2（8）横向向顺次微微差爆爆破该方案案适用用于挖挖掘地地面宽宽度大大于10M的路堑堑和在在意破破碎岩岩石中中用短短段爆爆破和和全宽宽度掘掘进路路堑。。1234（9）V形微差差爆破破方案案该方案案适用用宽度度小于于10M的正面面短段段爆破破全宽宽度掘掘进的的路堑堑135791113156、隧道道爆破破技术（1）隧道道掘进进爆破是是指竖竖井和和水平巷巷道掘掘进的爆破破技术目前，隧道道施工工工艺主主要有有两方方法。。①②综综合机械化化施工工方法法。②凿岩爆爆破法。目前，②方方法是是坚硬硬岩石石隧道道施工工的基本本方法法。若若岩石石坚固固系数数F接近或或大于于6，该法则是是唯一一经济济有效效的方方法。。隧道掘掘进工作的的炮孔孔布置置与起起爆顺序。。（2）隧道道掘进进工作面面（掌掌子面面）炮炮孔安安其位位置分为掏槽孔孔、辅助助孔、、周边边孔。。周边边孔又又可分分为：：顶孔孔、底底孔、、帮孔孔。隧道掘进炮孔布置倾斜掏掏槽三角锥锥形掏掏槽圆锥形形掏槽槽楔形掏掏槽水平楔楔形掏掏槽垂直楔楔形掏掏槽单向掏掏槽适用范范围：：适用用于软软弱或或具有有层理理、节节理、、裂隙隙或软软弱夹夹层的的岩石石中。。类型：：顶部部掏槽槽、底底部掏掏槽、、侧向向掏槽槽、扇扇形掏掏槽。。顶部掏掏槽底部掏掏槽侧向掏掏槽扇形掏掏槽（3）Q确定方方法试爆、经经验类类比、、查表表（见见下表表)隧道水水平掘掘进时单位位炸药药消耗耗量（（KG/M3)（炸药药2#岩石））掘进断面/m2岩石普氏坚固系数f2~34~68~1012~1415~20＜44~66~88~1010~1212~1515~20＞201.231.050.890.780.720.660.640.601.771.501.281.121.010.920.900.862.482.151.891.691.511.361.311.262.962.642.332.041.901.781671.623.362.932.592.322.101.971.851.80若选用用的炸炸药不不是2#岩石炸炸药，，须乘乘以修修正系系数KK=A/B式中：：A—2#岩石炸炸药的的爆力力；B—选用炸药的的爆力力。则则改用用新炸炸药的的Q′值为：Q′=K.Q单位炸炸药消消耗量量确定后后，即即可求求得每每循环环使用用的炸炸药消消耗总总量Q：Q=QSLΗ式中：：S——掘进断断面积，M2；L—平均炮孔深深度，，M；Η—炮孔利利用率率，一般般为：：80%~95%。Q、Q确定后后，可可根据据各类类炮眼眼不同同的爆爆破作作用，，合理理地按按照装装药系系数分分配到到每个个炮眼眼里，，掏槽槽眼：：0.7~0.8，辅助助眼：：0.5~0.7，周边边眼：：0.4~0.6。（4）炮眼眼直径炮眼直直径主主要根根据药药包直直径来来确定定的。。一般般标准准要捐捐直径径为32及35MM,炮眼直直径应应比药药卷直直径大大4~7MM，因此此炮眼眼直径径为36~42MM。（5）炮眼眼深度度影响炮炮眼深深度的的主要要因素素：巷巷道断断面尺尺寸和和掏槽槽方法法、岩岩性、、钻眼眼设备备、劳劳动组组织和和循环环作业业方式式等。。6、控制制爆破破技术控制爆爆破是是有效地地控制制爆破破作用用范围围，降降低爆爆破振振动对对周围围的破破坏作作用，，达到到预想想的破破坏方法。。可使爆破破地震震效应应和空空气冲冲击波波以及及费时时作用用降低低；可增大大一次次爆破破量，，减少少爆破破次数数，提提高大大型设设备的的利用用率；；爆下的的矿岩岩块度度均匀匀，大大块率率低；；爆对形形状整整齐、、集中中，前前、后后冲小小，有有利于于下个个循环环的穿穿爆作作业，，提高高产装装生产产率；；可提高高延米米爆破破量。（1）挤压爆爆破挤压爆爆破就就是在没有有足够够补偿偿空间间的条条件下下进行行爆破破。也也就是是说，，在待待爆破的岩体自自由面面前面面，留留有已已爆落落的岩岩石碎碎块，，使待待爆破破的岩岩石在在已爆爆落岩岩石的的覆盖盖和阻阻挡条条件下下进行行爆破破，这这种爆爆破方方法称称为挤挤压爆爆破或或压渣渣爆破破。与有自由由面条条件下下爆破破相比比，该该法可可延长长爆炸炸气体体作用用时间间，减减少岩岩石的的抛掷掷，改改善岩岩石的的破碎碎效果果。挤压爆爆破机机理：：挤压压爆破破产生生的应应力波波向自自由面面方向向传播播，在在自由由面前前留有有一定定厚度度的爆爆堆，，由于于松散散岩石石的波波阻抗抗大于于空气气波阻阻抗，，反射射率降降低约约20%~30%，不利利于岩岩石的的充分分破碎