《露天矿线路工程》第4章 爆破作用原理

第4章爆破作用原理第一节爆炸应力波的基本知识爆炸应力波：炸药在岩石中爆炸，所激起的应力波。爆炸源压缩波(弹性波)S声波(地震波)冲击波爆炸应力波在距爆炸点不同距离的表现：1编辑ppt一、炸药爆炸产生的冲击载荷在岩体内引起的应力—应变和

应力波用P表示炸药包爆炸产生的冲击载荷；用σ表示岩体内产生的应力；用θ表示岩体内产生的变形。1

若外载时,σ与θ呈线形关系,波形始终不变——弹性波。2

若外载时,σ与θ呈非线形关系,波形出现双波结构——弹性波、塑性波。3

若外载时,介质出现强化现象(压力增大,变形量减少),波形出现三波结构——弹性波、塑性波、不稳定冲击波。4若外载时,介质似同流体(破坏),波形出现稳定冲击波。对岩体起破坏作用的主要是冲击波和弹性应力波(应力波)。2编辑ppt按传播途径,应力波又分为体积波和表面波。体积波可以分为能引起介质产生拉、压变形的纵波和产生剪切变形的横波。表面波作用深度不大，衰减快,可忽略不计。弹性应力波简称应力波。二、应力波的反射和折射应力波在岩体中传播时,遇到界面(包括层理、节理、断层、其它自由面)都将发生发射和折射。反射波折射波反射波与入射波叠加,对岩体起到加强破坏作用。边距C小，破碎程度高边距C适中，破碎程度高边距C大，破碎程度低，出现大块CCC3编辑ppt第二节岩石的动载特性一、岩石的物理力学性质不同岩石，体积压缩比不同。孔隙度越小，承受压力越高，越难以压缩——易产生脆性破坏。如大理岩、花岗岩等。孔隙度越大，变形模量越大，在高压下越容易压缩变形。如砂岩、石灰岩等。对破碎弹脆性坚硬岩石，适合采用猛度大的炸药,如TNT等。对破碎弹塑性岩石，适合采用产气量较大的炸药，如硝铵类炸药等。4编辑ppt二、岩石在不同应变率作用下的应力应变应变率(ε)：岩石在外载作用下的变形速度。应变率不同，岩石的应力-应变关系不同。1

低变形率(ε)时的岩石力学特性四个阶段：①OA阶段,裂隙密合阶段,原生裂隙在压力作用下闭合。σ

-ε为非线性关系；②AB阶段,弹性变形阶段,岩石矿物颗粒由于压缩产生弹性变形；③BC阶段,岩石压密段；④CD阶段,岩石的破裂段。(应力)(应变率)5编辑ppt2高变形率(ε)时的岩石力学特性岩石的抗压强度增大,变形率减小。三、岩石破碎块度块度小,采掘设备生产能力提高,但炸药消耗量增加,成本高(炸药消耗量增加造成)；块度大,采掘设备生产能力降低,但炸药消耗量减少,成本高(采掘设备生产能力降低造成)。所以，矿岩块度过大过小都会导致成本增加。影响矿岩块度的因素：1岩性：硬度、结理、脆性、裂隙；2炸药：猛度、爆力、装药量；3爆破方式：齐发爆破、微差爆破—微差爆破效果好；自由面爆破、压碴爆破—压渣爆破效果好；集中装药、分段装药—分段爆破效果好；垂直孔，倾斜孔—倾斜孔爆破效果好。花岗岩1Oσ(MPa)ε(S-1)212石灰岩6编辑ppt第三节爆破作用1爆力作用:炸药爆炸引起岩石破坏，是由高温高压气体膨胀做功的结果。压应力→剪应力→破坏。2应力波作用:炸药爆炸引起岩石破坏,是由冲击波和应力波作用的结果。在爆炸点附近,由于冲击波作用,形成压碎区;在自由面由于应力波反射成拉伸波,产生片落效应。3爆炸产生气体和应力波综合作用。

致密、坚硬岩石(大理岩、花岗岩等),爆炸破坏作用主要是应力波作用造成；

塑性岩石(石灰岩、砂岩等),爆炸破坏作用主要是爆生气体膨胀作用造成。自由面炸药裂隙区压碎区(冲击波)片落破坏区(应力波)7编辑ppt第四节爆破漏斗露天矿爆破工程都是在有自由面条件下进行的。炸药爆炸后形成三个破碎区、裂隙区、片落区。如果药包埋置离自由面较近，则药包与自由面之间的岩石会破碎脱离岩体，最后形成爆破漏斗。①

松动漏斗：漏斗内破碎的岩石只向上隆起；②

抛掷漏斗：部分破碎岩石抛出漏斗外。

8编辑ppt(一)爆破漏斗的几何要素R：爆破作用半径；—爆破作用指数,式中：—爆破漏斗半径；—最小抵抗线；—爆破漏斗可见深度。9编辑ppt(二)装药量计算式中：—装药量,Kg；—待爆岩体单位药耗量,Kg/m3；—待爆岩石体积,m3。，kg1松动爆破漏斗(n<0.75)——碎石堆在原处(电铲原地采装)；2

减弱抛掷爆破漏斗(0.75<n<1)

——

降段；3标准抛掷爆破漏斗(n=1)

——埋沟

；4加强抛掷漏斗(n>1)——平山头

。10编辑ppt第五节岩石的坚固性与可爆性一、岩石坚固性和分级(一)普氏岩石分级原苏联的普罗托奇·雅可诺夫1926年提出用“坚固性”这一概念对岩石分级,建议用一个综合性的指标“坚固性系数”来表示岩石被破坏的相对难易程度。简称“普氏硬度系数”，用f表示。即:—岩石的单轴抗压强度,MPa(或kg/cm2)；式中：—普氏系数；—有量值常数,10MPa(或100kg/cm2)。11编辑ppt(二)苏氏岩石分级原苏联的苏哈诺夫提出,岩石的坚固性要根据特定条件,实际采用的采掘方法来定。强调个性、差异性、现场测定。方法烦琐。(三)我国岩石分级主要采用普氏岩石分级。适用于宏观情况(下表)。12编辑ppt等级坚固性程度典型的岩石f值Ⅰ最坚固最坚固、细致和有韧性的石英岩、玄武岩及其他各种特别坚固岩石20Ⅱ很坚固很坚固花岗岩、石英斑岩、硅质片岩、较坚固的石英岩．最坚固的砂岩和石灰岩15Ⅲ坚固致密花岗岩、很坚固砂岩和石灰岩、石英质矿脉、坚固的砾岩及坚固的铁矿石10Ⅲ*坚固坚固的石灰岩、砂岩、大理岩、不坚固的花岗岩、黄铁矿8Ⅳ较坚固一般的砂岩、铁矿6Ⅳ*较坚固砂质页岩、页岩质砂岩5Ⅴ中等坚固的土质岩石、不坚固的砂岩和石灰岩4Ⅴ*中等各种不坚固的页岩、致密的泥灰岩3Ⅵ较软弱软弱的页岩、破碎页岩、白垩、岩盐、石膏、冻土、无烟煤、普通泥灰岩、破碎砂岩、胶结砾岩、石质土镶2Ⅵ*较软弱碎石质土境、破碎页岩、凝结成块的砾石和碎石、坚固的煤、硬化黏土1.5Ⅶ软弱致密黏土、较弱的烟煤、坚固的冲积层、黏土质土壤1Ⅶ*软弱轻砂质黏土、黄土、砾石0.8Ⅷ土质岩石腐殖土、泥煤、轻砂质土壤、湿砂0.6Ⅸ松散性岩石砂、山麓堆积、细砾石、松土、采下的煤0.5Ⅹ流砂性岩石流沙、沼泽土壤、含水黄土及其他含水土壤0.3普氏系数岩石分级简表13