《工程爆破简介》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程爆破简介（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、工程爆破,目录CONTENTS,一、爆破理论二、爆破材料三、爆破破坏原理四、隧道爆破,1,爆破理论,一、爆破理论,按引起爆炸原因不同，大致可以将其归纳为以下三类：1物理爆炸 在爆炸前后，物质的化学成份不变，仅只发生物态的变化，称为物理爆炸。例如锅炉爆炸，是由于内部蒸汽压力超过容器的极限强度，但爆炸前后蒸汽的成份仍然是H2O，只不过由高压变成低压罢了。2化学爆炸 在爆炸前后，不仅有物理状态的改变，而且物质的化学成份也发生变化，称为化学爆炸。例如按适当比例混合的氢与氧，点火爆炸生成水就是一种化学爆炸。又如矿山爆破所引起的岩石破裂、位移和气浪等，都是由于炸药获得一定的起爆能量后，迅速发生化学反应，放
2、出足够热能，形成高温、高压气体并对外界膨胀做功的缘故，这也是一种化学爆炸。 在工程爆破中，应用最广泛的是化学爆炸，而且主要是利用其破坏作用。3核爆炸 由于核裂变（如U235的裂变）或核聚变（如氘、氚、锂的聚变）反应而放出的能量，使裂变或聚变产物形成高温高压的蒸汽而迅速膨胀做功，造成巨大的破坏作用，相当于万吨千万吨TNT爆炸能量【TNT爆炸能量的解释】。这种由于核裂变或聚变释放出巨大的能量所引起的爆炸现象，叫做核爆炸。,一、爆破理论,凡是形成化学爆炸必须同时具备以下四个条件：1反应过程中放出大量的热2反应过程必须高速进行3变化过程应能产生大量的气体产物4变化过程能自动进行传播 炸药能量表,一、爆
3、破理论,炸药的起爆和传爆炸药是一种相对稳定的平衡系统，要使其发生爆炸变化必须要由外界施加一定的能量，通常将外界施加给炸药某一局部而引起炸药爆炸的能量称为起爆能，而引起炸药发生爆炸的过程称为起爆。引起炸药爆炸的原因可以归纳为两方面：从内因看，是由于炸药分子结构的不同所引起的，也就是说，炸药本身的化学性质和物理性质决定着该炸药对外界作用的选择能力。吸收外界作用能量比较强，分子结构比较脆弱的炸药就容易起爆，否则就比较困难。所谓外因系指起爆能，是起爆能导致了炸药分子结构的破坏。由于外部作用形式不同，工业炸药的起爆能有以下三种形式：热能 机械能 爆炸能,一、爆破理论,爆轰波及炸药爆轰过程 炸药一旦起爆以
4、后，就在炸药的某一局部首先发生爆炸化学反应，产生大量高温、高压、高速流动的气体产物流并释放出大量热能。该高速气流犹如前述的加速运动的活塞一样，强烈冲击压缩临近层的炸药，使在临近层中产生冲击波，并引起该层炸药压力，温度和密度产生突跃式的升高，而迅速发生化学反应，生成大量爆炸产物，并放出大量热能。局部炸药爆轰所释放的热能补充到冲击波中去，以维持冲击波的稳定的速度向前传播，继续冲击压缩下一层炸药，有引起下层炸药的化学反应，新释放出的热能又补充到冲击波中去，以维持它的定速传播，这样一层一层的传播下去，就完成了炸药的爆轰过程。 这种伴随化学反应，在炸药中传播的冲击波叫做爆轰波。爆轰波乃是后面带有一个高速
5、化学反应区的强冲击波，爆轰过程就是爆轰波在炸药中的传播过程。冲击波头和化学反应区的传播速度是相同的。,2,爆破材料,二、爆破材料,炸药的分类按工业炸药的使用条件分类 第一类：煤矿用炸药，又称安全炸药，是准许在一切地下和露天爆破工程中使用的炸药，包括有沼气和矿尘危险的矿山。 第二类：准许在地下和露天爆破工程中使用的炸药，但不包括有沼气和矿尘危险的矿山。 第三类：只准许在露天爆破工程中使用的炸药。 第一类和第二类炸药每千克炸药爆炸时所产生的有毒气体不能超过安全规程所允许的量。同时，第一类炸药爆炸时还必需保证不会引起瓦斯矿尘爆炸。按工业炸药的主要化学成分分类 1硝铵类炸药。以硝酸铵为其主要成份，加上
6、适量的可燃剂、敏化剂及其附加剂的混合炸药均属此类。这是目前国内工程爆破中用量最大，品种最多的一大类混合炸药。 2硝化甘油类炸药。以硝化甘油或硝化甘油与硝化乙二醇混合物为主要爆炸组分的混合炸药均属此类。 3芳香族硝基化合物类炸药。凡是苯及其同系物，如甲苯、二甲苯的硝基化合物以及苯胺、苯酚和萘的硝基化合物均属此类，如TNT等。 4其它工业炸药。指不属于以上三类的工业炸药。例如黑火药和雷管起爆药等。,二、爆破材料,工业雷管,电雷管可分为瞬发和延期电雷管，延期电雷管又可分为秒延期和毫秒延期电雷管。1瞬发电雷管瞬发电雷管通电即刻爆炸，其结构如图所示。,a直插式 b药头式1脚线；2密封塞；3桥丝；4起爆药
7、；5引火头；6加强帽；7加强药；8管壳。,2秒延期电雷管通以足够电流后经一段延期时间才爆炸的电雷管叫延期电雷管。延期时间为1/2秒、1秒或2秒的电雷管叫秒延期电雷管。它的结构与瞬发式相近，不同之处在于前者引火头与起爆药间装有精制导火索做的延期药。用导火索长度控制时间或令长度一定，调整黑火药组成配比及加工工艺，改变燃速达到不同延时。,二、爆破材料,二、爆破材料,3毫秒延期电雷管它通电后爆炸的延期时间以ms数量级计数，毫秒电雷管是实现微差爆破的关键材料，而微差爆破的工程爆破的精华！没有微差爆破，岩土爆破、拆除爆破甚至不可能实现。它的组成基本与秒延期电雷管相同，不同点在于延期装置。毫秒电雷管延期装置
8、是延期药，采用硅铁（还原剂）和铅丹（氧化剂）的混合物，并加入适量硫化锑调节反应速度。毫秒电雷管中还装有延期内管，作用是固定和保护延期药，并作为延期药反应时气体生成物的容纳室，以保证延期时间压力比较平稳。4电子雷管和其它电雷管电子雷管精度2ms，200ms内微差时间可调，可现场编码调整微差时间，是今后雷管的发展方向。 普通电雷管遇到较大杂散电流就会有可能发生早爆事故。此外，雷电、射频电或静电也是引起电雷管起爆系统发生意外爆炸的根源，针对这种情况，国内外都有人研制了需用特殊能源起爆的特种电雷管，如超声波雷管、次声波雷管、高频感应电雷管。此外还有抗杂毫秒电雷管。国内新研制的BJ1型安全电雷管、无起爆
9、药雷管。针对非电起爆系统的非电毫秒雷管。,3,爆破破坏原理,三、爆破破坏原理,岩石爆破破坏机理的几种假说爆轰气体膨胀推力破坏理论 这种理论认为，岩石主要是由于爆炸气体产生的推力造成的剪切作用而破坏的。爆炸气体的推力，用来克服介质的阻力，使岩石发生移动，并在阻力最小的方向质点运动速度最大，在偏离这一方向的岩石位移速度逐渐减小，从而使岩石受到剪切作用。应力波反射破坏理论 这种理论认为，爆破时岩石的破坏主要是由于自由面上应力波反射转变成的拉伸波造成的。当炸药爆炸产生的高温高压气体以冲击波的形式向岩石中传播能量时会衰减为应力波，当应力波传播到岩石自由表面时，就反射成拉伸波，而岩石的抗拉强度比其抗压、抗
10、剪强度小，故容易破坏。,三、爆破破坏原理,爆破的内部作用 当药包在无限介质中爆炸时，它在岩体中激发出的冲击波的强度随传播距离的增加而迅速衰减，因此对岩石的作用效果也随之变化。将爆破后的岩石沿药包中心线剖开，就可看出，岩石的破坏特征随着离药包中心的距离而发生变化，可大致分为三个区域：1粉碎区炸药爆炸以后，形成强烈冲击波和大量高温高压的气体，其压力远远超过了炮孔壁的极限抗压强度，使孔壁岩石受到粉碎性破坏，而形成粉碎区。粉碎区半径r1一般不超过炮孔半径的几倍。 2破裂区炸药爆炸能量经过压碎区后急剧下降，其应力波低于岩石抗压强度，已不能直接引起岩石的压碎破坏。但径向压缩作用会引起切向拉伸应力使岩石内形
11、成径向裂隙，压缩应变能释放产生径向拉伸应力，从而使岩石内形成环向裂隙。径向与环向裂隙交错形成了破裂区。 3震动区 由于爆生气体和爆炸应力波经过破裂区时作功，波头压力衰减变得比较平缓，不足以对岩石生成破坏，应力波能量只能引起岩石质点发生弹性振动。在震动区，由于地震波，特别是瑞利波、勒夫波等表面波的作用，有可能引起建筑物，结构物的破坏。,三、爆破破坏原理,装药的内部作用分析1药包；2粉碎区；3破裂区；4震动区,径向和环状裂隙形成示意图,三、爆破破坏原理,当装药接近自由面，即埋在半空间介质中时，药包爆炸后除产生内部破坏作用外，还在介质表面产生破坏作用，可形成爆破漏斗。 1产生外部作用的机理：由于药包
12、在岩体中爆炸后压缩波向四周传播，当压应力波到达自由表面时，部分或全部反射回来形成同传播方向相反的拉伸应力波，此拉应力波使岩石拉断造成表面岩石与母体分离，这种现象叫做片落。当反射拉伸应力波已经衰减到不足以引起片落时，它还能使原先存在于径向裂隙梢上的应力场得到加强，故裂隙继续向前延伸，于是环向和径向裂隙将岩体切成碎块。由于爆炸作用能量分布不均，加之天然岩体本身存在不规则的节理和裂隙，使实际爆破后的岩块形状各异，大小不等。2爆破漏斗：爆破漏斗的形成是由于炸药爆炸后，爆炸波由中心向四周传播，其通过的地方介质质点产生径向向外的运动，同时爆炸波从自由面反射为拉伸波，在所到之处的岩石内产生拉应力，其值虽小，
13、但通常岩石拉伸强度为抗压强度的0.100.15倍，因此，反射拉伸波引起的拉伸破坏区很大，在爆生气体的作用下将岩土裂隙扩展与破坏，井将岩上碎块推向临空面，形成倒立圆锥形破坏区，即为爆破漏斗。,三、爆破破坏原理,4,井巷、隧道爆破,四、隧道爆破,井巷掘进爆破4.1.1巷道工作面的炮眼分类与作用炮眼分类如图是巷道掘进时的各种炮眼布置图。不同炮眼的作用掏槽眼：首先起爆造成一个适当大小的空洞，槽眼应比其它炮眼加深150200mm，装药量增加1520%辅助眼：扩大和延伸掏槽范围。辅助眼距离：0.40.8m，相当于台阶浅孔爆破炮孔孔距。周边眼：巷道拱顶和两侧边墙轮廓线上的炮眼，对控制巷道断面规格形状起主要作
14、用。周边眼眼距：0.51m，但光面爆破眼距可达0.4m，底眼取小值向外稍斜，孔底超出轮廓线100200mm.对于平巷，等周边眼又可分为顶、底、帮眼。,四、隧道爆破,掏槽眼的布置倾斜眼掏槽（斜眼掏槽）：掏槽眼与工作面斜交。,分类：单向掏槽：掏槽眼排成一行，并朝一个方向倾斜。又可分为顶部、底部、侧向、扇形掏槽。它是根据工作面不同岩层条件，选择薄弱部位布眼。锥形掏槽：由数个共同向中心倾斜的炮眼组成，眼底趋于集中，但互相不贯通。爆破后形成锥形槽。楔形掏槽：通常用两排相对称的倾斜炮眼组成，爆后形成楔形槽，根据岩层层理不同，可分为水平和垂直楔形两类。,四、隧道爆破,直眼掏槽：特点：若干个彼此距离很近，垂直
15、于开挖面的互相平行的炮眼组成，其中有的眼不装药，为装药眼爆破创造自由面（全孔装药爆破时没有膨胀空间），保证掏槽眼范围内的岩石被破碎。是否有空孔是从爆破设计图中判断是否直眼掏槽的依据,缝形掏槽（龟裂掏槽）：各眼上轴线相互平行，且处于一个平面内，隔眼装药，掏槽眼数目与巷道断面大小、岩石坚固性系数成正比。,桶形掏槽（角柱形掏槽）：掏槽眼按几何形状布置，空眼直径可与装药眼相同，也可用。螺旋掏槽：装药眼围绕中心眼布置在一条螺旋线上，从距空眼最近的装药眼开始按顺序起爆，逐步扩大槽洞。,四、隧道爆破,隧道掘进爆破,铁路、公路、水工隧道，断面大（从60400m2,一般在80至90m2之间），服务年限长，施工中
16、交叉作业复杂，在掘进爆破工艺上，虽类同于断面巷道，但也有独特之处。开挖方法,（1）全断面开挖法：,（2）台阶开挖法：,（3）导峒（坑）开挖法：,四、隧道爆破,四、隧道爆破,隧道爆破掏槽技术目前隧道爆破中斜眼、直眼掏槽均在使用，（1）斜眼掏槽：目前应用是最广泛的掏槽方式。在中硬以上岩层中运用较果较明显，一次爆破进尺不超过2m，坚硬岩层仅0.81.5m。原因：双侧壁或多部开挖时掏槽角度受巷道宽度限制，对施工速度有影响。钻孔偏差难以控制，如渝中连接隧道设计角度62度，实际工人打眼50度。（2）直眼掏槽：42钻头，应用于10m2导硐及分部开挖巷道，一次进2-2.5米；4548炮眼，75-100空眼（用凿岩台车）。【对于大部分气腿式钻机，不能使用46钻头，因此很难实现深孔掏槽。用全液压凿岩台车，桶形大空眼得到很好运用，在掏槽区钻2-3个75-102mm大直径空眼】。,
