露天钻孔爆破(2012培训)

露天钻孔爆破(2012培训)第一页，共128页。

中国古代四大发明：黑火药；

现代工业炸药，诺贝尔

国内每年需消耗约300~500万吨炸药、50亿发雷管！

需要在地球表层开采（挖）多少坚硬的石头啊！第二页，共128页。第三页，共128页。第四页，共128页。第五页，共128页。第六页，共128页。第七页，共128页。第八页，共128页。第九页，共128页。第十页，共128页。第十一页，共128页。第十二页，共128页。第十三页，共128页。第十四页，共128页。第十五页，共128页。第十六页，共128页。第十七页，共128页。第十八页，共128页。第十九页，共128页。第二十页，共128页。第二十一页，共128页。第二十二页，共128页。第二十三页，共128页。第二十四页，共128页。

爆破漏斗

半无限介质，若药包的爆破作用具有使部分破碎介质具有抛向临空面的能量时，形成倒立圆锥形的爆破坑，形如漏斗-------爆破漏斗

第二十五页，共128页。爆破漏斗的几何特征参数：（1）药包中心至临空面的最短距离-----

最小抵抗线长度W，（2）爆破漏斗底半径r，（3）爆破破坏半径R，（4）可见漏斗深度P，（5）抛掷距离L。

爆破漏斗的几何特征反映了药包重量和埋深的关系，反映了爆破作用的影响范围。

第二十六页，共128页。

爆破作用指数n（=r/w）:反映爆破漏斗的几何特征，它是爆破设计中最重要的参数。

根据n值大小对工程应用中的爆破分类（1）当n＝1即r=W时，称为标准抛掷爆破；（2）当n>1即r>W时，称为加强抛掷爆破；（3）当0.75≤n<1时，称为减弱抛掷爆破；（4）当n<0.75时，称为松动爆破。第二十七页，共128页。装药量的体积公式原理爆破的体积（方量）与用药量成线性正比；单位耗药量概念（kg/m3）单个集中药包，其装药量计算Q=KW3f(n)K—规定条件下的标准抛掷爆破的单位耗药量；W—最小抵抗线长度，m；f（n）—爆破作用指数函数。标准抛掷爆破：f（n）=1；加强抛掷爆破：f（n）=0.4＋0.6n3；减弱抛掷爆破：f（n）=松动爆破：f（n）=n3。

第二十八页，共128页。第二十九页，共128页。第三十页，共128页。第7章露天爆破

露天:需爆破的部位，相对于地下开挖与开采爆破基本方法按照药室的形状不同主要可分为钻孔爆破和硐室爆破两大类。爆破方法的选用取决于工程规模、开挖强度和施工条件。钻孔爆破----爆破开挖与开采的主流

露天钻孔爆破：深孔与浅孔的区别

浅孔爆破：孔径小于75mm，孔深小于5m

深孔爆破：孔径大于75mm，孔深超过5m

在开挖轮廓线上，为了获得平整的轮廓面、控制超欠挖和减少爆破对保留岩体的损伤，采用预裂和光面爆破等技术，即岩石轮廓控制爆破技术第三十一页，共128页。第三十二页，共128页。第三十三页，共128页。第三十四页，共128页。第三十五页，共128页。

浅孔爆破:

有利于控制开挖面的形状和规格，使用的钻孔机具较简单，操作方便；缺点是劳动生产率较低，无法适应大规模爆破的需要。浅孔爆破大量应用于地下工程开挖、露天工程的中小型料场开采、小型路堑、水工建筑物基础分层开挖以及城市建筑物的控制爆破。

深孔爆破:适用于料场和基坑的大规模、高强度开挖。为了取得较好的爆破效率，多数情况下，钻孔爆破以台阶或梯段形式出现，充分利用天然临空面或创造更多的临空面。在有至少两个临空面的台阶上以合理布置炮孔深孔台阶爆破与浅孔台阶爆破工程爆破需达到的目的：（1）有效的破碎（2）设计的开挖轮廓（3）有害效应的控制第三十六页，共128页。第三十七页，共128页。第三十八页，共128页。7.1露天深孔台阶爆破

第三十九页，共128页。

深孔台阶爆破

钻孔分为垂直孔和倾斜孔。倾斜孔的优点是由于炮孔与临空面平行，使得爆破过程全孔所受的抗力均匀，爆后岩块均匀，底部残埂少，爆堆形状易于控制，有利于提高出碴装载机的效率；同时保持一定的台阶坡面角，也有利于保持坡面的稳定。其缺点是倾斜孔钻孔技术要求高，钻孔效率低，装药过程易堵孔。

第四十页，共128页。第四十一页，共128页。第四十二页，共128页。一、台阶要素综合地质与岩性、开挖强度、钻孔、装碴和运输设备性能及合理配套等条件确定。一般为6～16m，以8～12m居多。二、钻孔型式垂直深孔与倾斜深孔，比较其优缺点钻孔分为垂直孔和倾斜孔。倾斜孔的优点是由于炮孔与临空面平行，使得爆破过程全孔所受的抗力均匀，爆后岩块均匀，底部残埂少，爆堆形状易于控制，有利于提高出碴装载机的效率；同时保持一定的台阶坡面角，也有利于保持坡面的稳定。其缺点是倾斜孔钻孔技术要求高，钻孔效率低，装药过程易堵孔。

三、布孔方式:有单排与多排；多排分方形、矩形、三角形。形成孔网参数，三角形更有利于爆破能量均匀分布。第四十三页，共128页。

台阶爆破钻爆参数设计1）钻孔直径d

钻机类型、台阶高度及岩石性质。国内规格：水工基础，一般不超过150mm；在临近建基面、设计边坡轮廓处，孔径一般不大于110mm。大型金属矿达到300mm.2）孔深L与超钻深度h

超钻的作用在于克服底盘阻力，避免残埂，获得符合设计标高且较平整的底盘。

考虑钻孔倾斜角3）底盘抵抗线W1

指炮孔中心线至台阶坡脚的水平距离。按安全作业条件；按每孔装药条件（巴隆公式）4）孔距a和排距b

孔网参数,同排a=mW1,m—密集系数多排，b,合理的炮孔负担密集S。孔网参数的重要性，宽孔距小抵抗线布孔5）堵塞长度L1

堵塞长度与质量，危害，(0.7~1)W第四十四页，共128页。6)单位耗药量标准单耗K，松动爆破q-----kg/m37)

单孔药量Q

Q=qxV=?V=axb(或w1)xHq—深孔台阶爆破单耗，q的大体范围为：软岩0.15～0.3kg/m3,中硬岩0.3～0.45kg/m3,硬岩0.45～0.6kg/m3

药量平衡原理：每个炮孔爆除其所承担的一定体积岩石所需的药量必须与最佳堵塞条件下孔内所装入的药量相等。一个钻孔允许的最多装药量，可以通过调整孔网参数来平衡。第四十五页，共128页。第四十六页，共128页。第四十七页，共128页。8）装药结构钻孔内炸药的分布特点，有连续、分段、孔底间隔、空气间隔，混合结构等，它们的作用机理的不同

9）起爆顺序（P232）

1）排间顺序

2）排间奇偶式

3）波浪式，大小波浪

4）V形顺序

5）梯形顺序

6）对角线顺序

7）径向顺序

8）组合

通过孔间的毫秒延期起爆，实现自由面的增加，并产生岩块的碰撞，有利于岩石的进一步破碎。也有利于爆堆集中。

减震的基本措施第四十八页，共128页。第四十九页，共128页。第五十页，共128页。第五十一页，共128页。第五十二页，共128页。第五十三页，共128页。第五十四页，共128页。第五十五页，共128页。起爆网路的设计微差起爆网路的基本作用：（1）为后续炮孔形成临空面（2）按允许的单响药量起爆，实现爆破振动的控制起爆方式微差间隔时间T：

在时序上确保临空面的形成和避免爆破振动波的叠加，深孔台阶爆破最好控制在50ms;高精度等间隔雷管和电子数码雷管形成的起爆网路的应用微差延期的方式：孔内延期、孔外延期、内外组合延期，接力起爆网路的设计网路的超前破坏预防：飞石、空气冲击波和爆破震动对网路的影响第五十六页，共128页。第五十七页，共128页。第五十八页，共128页。第五十九页，共128页。第六十页，共128页。改善深孔爆破效果的技术措施爆破要求：岩块均匀，大块率低；形成的台阶面平整，不留残埂；较高的钻孔延米爆落量和较低的炸药单耗。改善深孔爆破效果的主要措施

l）合理利用或创造人工自由面实践证明，充分利用多面临空的地形，或人工创造多面临空的自由面，有利于降低爆破单位耗药量。适当增加梯段高度或采用斜孔爆破，均有利于提高爆破效率。斜孔爆破后边坡稳定，块度均匀，还有利于提高装碴效率。

2）改善装药结构单一的连续装药，药包往往处于底部、孔口不装药段较长，导致大块的产生。采用分段装药可有效降低大块率；采用混合装药方式，即在孔底装高威力炸药、上部装普通炸药，有利于减少超钻深度；在国内外矿山部门采用的空气间隔装药爆破技术也证明是一种改善爆破破碎效果、提高爆炸能量利用率的有效方法。第六十一页，共128页。3）优化起爆网路优化起爆网路对提高爆破效果，减轻爆破震动危害起着十分重要的作用。选择合理的起爆顺序和微差间隔时间对于增加药包爆破自由面，促使爆破岩块相互撞击以减小块度，防止爆破公害具有十分重要的作用。

4）采用微差挤压爆破微差挤压爆破是指爆破工作面前留有碴堆的微差爆破。由于留有碴堆，从而促使爆岩在运动过程中相互碰撞，前后挤压，获得进一步破碎，改善了爆破效果。微差挤压爆破可用于料场开挖及工作面小，开挖区狭长的如溢洪道、渠道开挖等。它可以使钻孔和出碴作业互不干扰，平行连续作业，从而提高工作效率。

5）保证堵塞长度和堵塞质量实践证明，当其它条件相同时，堵塞良好的爆破效果及能量利用率较堵塞不良的场合可以大幅提高。第六十二页，共128页。第六十三页，共128页。深孔台阶爆破施工工艺

按工艺流程

1）施工准备：覆盖层、道路、台阶；

2）钻孔：平台与方法、炮孔质量；

3）装药方法

4）填塞

5）起爆网路连接

6）起爆

7）爆后检查

第六十四页，共128页。技术发展大区多排孔毫秒延期爆破技术宽孔距小抵抗线毫秒延期爆破技术露天矿高台阶抛掷爆破第六十五页，共128页。第六十六页，共128页。设计作业：沿海某大型热电厂目前正在实施电厂扩建工程（2×660MW级）的施工，其中设计布置的粉煤灰库部位有一突出地面的小山包，需采用爆破方法将其开挖平整，以便作为粉煤灰库的基础。该小山包大体呈不规则的长方形（见图1），其高程在5.7~15.4m，需开挖的岩石体最大高差约10m，最大长度70m，最大宽度45m，爆破开挖的岩石方量约2.6万m3。该山包岩体为中微风化及微风化的花岗岩，普氏系数f约为8~10。爆破区邻近正在运行的电厂相关建筑物及重要设施，其中距脱硫集控楼仅80m，有较严格的振动安全控制要求。在爆破试验成果的基础上，设计要求控制的最大单响药量为70kg，并要求在开挖边缘（见图示）进行预裂爆破，以实现降低爆破振动和取得平整开挖边界的目的。

第六十七页，共128页。采用深孔台阶法，

（1）确定爆破施工方案和开挖程序；

（2）以典型台阶（长20m×宽8m×高10m）为例，进行台阶主爆孔、预裂孔及缓冲孔的钻爆设计（包括孔网参数、装药参数及装药结构）；

（3）微差起爆网路设计。第六十八页，共128页。7.2露天浅孔台阶爆破

宜分成数级台阶施工。沿宽度布置3-4排。平面上采用矩形或梅花形布置；同排相邻炮孔的孔心距离称为孔距，相邻两排炮孔间的中线距离称为排距。主要参数包括：1）最小抵抗线Wd—钻孔直径，mm。2）台阶高度H兼顾爆破效果和生产率两方面，3）炮孔深度L爆破后形成的新台阶面达到设计高程，既不超挖也不欠挖。4）孔距a和排距b保证形成平整的新台阶面及爆后岩块均匀5）堵塞长度L16）浅孔爆破药量按延长药包单孔药量为

Q=qabHq—浅孔台阶爆破单耗，一般为0.2～0.6kg/m3，岩性。浅孔爆破易出现的问题：飞石、冲炮和残埂（p246）第六十九页，共128页。第七十页，共128页。第七十一页，共128页。第七十二页，共128页。7.3边坡控制爆破---------预裂爆破和光面爆破

为保证保留岩体按设计轮廓面成型并防止围岩破坏，须采用轮廓控制爆破技术。

预裂爆破首先起爆布置在设计轮廓线上的预裂爆破孔药包，形成一条沿设计轮廓线贯穿的裂缝，再在该人工裂缝的屏蔽下进行主体开挖部位的爆破，保证保留岩体免遭破坏；

光面爆破先爆除主体开挖部位的岩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包，将光爆层炸除，形成一个平整的开挖面。预裂爆破和光面爆破在坝基、边坡和地下洞室岩体开挖中获得了广泛应用第七十三页，共128页。1、工程应用2、主要作用3、基本原理4、基本设计参数5、施工工艺6、质量要求第七十四页，共128页。第七十五页，共128页。第七十六页，共128页。第七十七页，共128页。第七十八页，共128页。第七十九页，共128页。第八十页，共128页。第八十一页，共128页。第八十二页，共128页。第八十三页，共128页。第八十四页，共128页。第八十五页，共128页。第八十六页，共128页。第八十七页，共128页。第八十八页，共128页。第八十九页，共128页。第九十页，共128页。（1）成缝机理预裂爆破和光面爆破都要求沿设计轮廓产生规整的爆生裂缝面，两者成缝机理基本一致。

a.采用不耦合装药结构，其特征是药包和孔壁间有环状空气间隔层，该空气间隔层的存在削减了作用在孔壁上的爆炸压力峰值。因此可以控制削减后的爆压不致使孔壁产生明显的压缩破坏。

b.切向拉应力能使炮孔四周产生径向裂纹。

c.孔与孔间彼此的聚能作用，使孔间连线产生应力集中，孔壁连线上的初始裂纹进一步发展，

d.滞后的高压气体准静态作用，使沿缝产生气刃劈裂作用，使周边孔间连线上的裂纹全部贯通成缝。第九十一页，共128页。第九十二页，共128页。第九十三页，共128页。第九十四页，共128页。第九十五页，共128页。（2）质量控制标准

1）开挖壁面岩石的完整性用岩壁上炮孔痕迹率来衡量-----半孔率，壁面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，炮孔痕迹率在10％～50％；节理裂隙中等发育者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）围岩壁面不平整度的允许值为±15cm。

3）在表面预裂缝宽度。

软岩预裂缝宽度可达2cm以上，只有达到2cm以上时，才能起到隔震作用；坚硬岩石预裂缝宽度难以达到1cm。影响轮廓爆破质量的因素，除爆破参数外，主要依赖于地质条件和钻孔精度。这是因为爆生裂缝极易沿岩体原生裂隙、节理发展，而钻孔精度则是保证周边控爆质量的先决条件。第九十六页，共128页。

（3）预裂与光面爆破的参数设计

1）孔径明挖为70～165mm，隧洞开挖40～90mm；大型地下厂房为50～110mm。

2）孔距与岩石特性、炸药性质、装药情况、开挖壁面平整度要求和孔径大小有关。孔距a为孔径d的（7～12）倍。质量要求高、岩质软弱、裂隙发育者取小值。

3）装药不偶合系数不偶合系数指炮孔半径与药卷半径的比值，为防止炮孔壁的破坏，一般取2～5。

4）线装药密度

q线：单位长度炮孔的平均装药量。影响预裂爆破参数的因素复杂,以经验数据及公式为主。为克服岩石对孔底的夹制作用，孔底段应加大线装药密度到2～5倍。第九十七页，共128页。

（4）装药结构与起爆1）堵塞段堵塞段的作用是延长爆生气体的作用时间，且保证孔口段只产生裂缝而不出现爆破漏斗，对深孔爆破该段长一般取0.5～1.5m。

2）孔底加强段段长大体等于堵塞段。由于孔底受岩石夹持作用，故需用较大的线装药密度。

3）均匀装药段该段一般为轴向间隔不偶合装药，并要求沿孔轴线方向均匀分布。轴向间隔装药须用导爆索串联各药卷起爆。为保证孔壁不被粉碎，药卷应尽量置于孔的中心。国外一般用炮孔中心定位器定位,国内一般是将药卷及导爆索绑于竹片进行药卷定位。起爆：为保证同时起爆，预裂爆破和光面爆破一般都用导爆索起爆，并通常采用分段并联法。第九十八页，共128页。

影响轮廓爆破质量的因素除爆破参数外，主要依赖于地质条件和钻孔精度。这是因为爆生裂缝极易沿岩体原生裂隙、节理发展，而钻孔精度则是保证周边控爆质量的先决条件。第九十九页，共128页。第一百页，共128页。第一百零一页，共128页。第一百零二页，共128页。第一百零三页，共128页。第一百零四页，共128页。

装药结构1）堵塞段堵塞段的作用是延长爆生气体的作用时间，且保证孔口段只产生裂缝而不出现爆破漏斗，对深孔爆破该段长一般取0.5～1.5m。

2）孔底加强段段长大体等于堵塞段。由于孔底受岩石夹持作用，故需用较大的线装药密度。

3）均匀装药段该段一般为轴向间隔不偶合装药，并要求沿孔轴线方向均匀分布。轴向间隔装药须用导爆索串联各药卷起爆。为保证孔壁不被粉碎，药卷应尽量置于孔的中心。国外一般用炮孔中心定位器定位,国内一般是将药卷及导爆索绑于竹片进行药卷定位。起爆为保证同时起爆，预裂爆破和光面爆破一般都用导爆索起爆，并通常采用分段并联法。第一百零五页，共128页。第一百零六页，共128页。

预裂爆破施工工艺

1、钻孔,特别强调钻孔质量

2、药包结构与装药施工，药串、间隔距离，低爆速炸药，专用药卷、各种聚能性质的结构，定向器；

3、堵塞

4、起爆分开75ms

,同一网路第一百零七页，共128页。第一百零八页，共128页。第一百零九页，共128页。第一百一十页，共128页。第一百一十一页，共128页。第一百一十二页，共128页。

应用

一、水工建筑物岩石基础开挖基坑开挖一般遵循自上而下分层开挖的原则，并广泛运用深孔台阶爆破方法。设计边坡轮廓面开挖，应采取预裂爆破和光面爆破方法。由于爆炸荷载的作用，在完成岩体破碎、开挖的同时，爆破不可避免地对保留岩体产生损伤，形成所谓的爆破损伤影响区。因此在建基面以上一定范围须预留保护层，采用严格的爆破控制措施，以防止水工建筑物岩石基础的整体性遭到破坏，保证建基面有足够的承载力和良好的稳定性与抗渗性。第一百一十三页，共128页。第一百一十四页，共128页。第一百一十五页，共128页。第一百一十六页，共128页。第一百一十七页，共128页。第一百一十八页，共128页。第一百一十九页，共128页。第一百二十页，共128页。第一百二十一页，共128页。

保护层的分层开挖限制了水电工程岩石基础开挖的速度，成为控制施工进度的关键。因此，研究和推广水工建筑物岩石基础保护层的一次爆除技术或不留保护层一次爆破到位的建基面开挖技术具有重要的工程应用价值。经过二十多年的探索和努力，孔底具有柔性垫层的小梯段孔间微差顺序起爆和水平光面爆破法一次爆除保护层、取消保护层的水平预裂爆破技术等在万安、东风、铜街子、东江、隔河岩和三峡等水电工程中相继得到成功运用，并已开始在其他大型水电工程岩石基础开挖中得到推广和应用。第一百二十二页，共128页。

水电工程一般座落在崇山峻岭之中，遇到的岩石边坡普遍具有边坡高而陡、工程量大、开挖强度高、地质条件复杂、与岩体加固、混凝土浇筑等施工工序干扰大等特点。

如何有效控制钻孔爆破对边坡岩体的影响，确保边坡在施工期和运行期的稳定性，是岩石高边坡开挖中的关键技术之一。钻孔爆破对边坡岩体的影响包