岩石爆破破碎机理

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1、爆 破 工 程岩石爆破破碎机理 岩石爆破破碎机理 第一节 岩石爆破破坏原因的几种假说 第二节 单个药包爆破作用分析 第三节 成组药包爆破时岩石破坏的特征 第四节 装药量计算原理 第五节 影响爆破作用的因素 第一节 岩石爆破破坏原因的几种假说 一、爆炸气体产物膨胀压力破坏理论 炸药爆炸后爆轰气体迅速膨胀，作用于岩体，则在岩体中产生压缩应力场，岩石质点产生径向位移，这种径向位移产生环向的切向拉应力，当切向拉应力大于该点处岩石的抗拉强度时，则岩石发生破坏，产生径向裂隙。 当药包处在自由面附近时，在药包中心距自由面最近的方向上质点的移动速度最大，随着距自由面的距离越大，质点的移动速度越小，由于质点的运

2、动速度不同，则产生剪应力，当剪应力超过该处岩石的抗剪强度时，则该处的岩石产生破坏。 爆轰气体膨胀除了破碎岩石外，还推动被破碎的岩块做径向抛掷运动。 第一节 岩石爆破破坏原因的几种假说二、冲击波引起应力波反射破坏理论 炸药中的爆轰波作用于岩体内一定范围内产生冲击波，冲击波衰减为压缩应力波，应力波遇到自由面时发生反射，反射回来的是拉伸应力波，如果拉伸应力波产生的拉伸应力大于该处的岩石抗压强度，则岩石因为拉伸而破坏。 三、爆轰气体膨胀压力和冲击波所引起的应力波共同作用理论 这种理论认为岩石的破坏是由爆轰气体和应力波共同作用的结果，它们各自在岩石破坏过程的不同阶段起重要作用。 苏联学者哈努卡耶夫认为：

3、不同的岩石，两者各起的作用不同，当岩石的波阻抗较高时，Cp10105g/cm2s。岩石坚硬致密时，应力波破坏占主要原因，当岩石的波阻抗较低时，Cp2105g/cm2s，岩石较松软时，则爆轰气体的膨胀压力占主要原因。波阻抗在两者之间都起重要作用。 第二节 单个药包爆破作用分析 一、爆破的内部作用 在无限岩体中炸药爆炸后岩石的破坏范围很小，根据岩石的破坏情况，一般将岩石的破坏分为三个区域 ：压缩区、破坏区和震动区。1压缩区 压缩半径不超过药室半径的两倍，通过实验一般是半径的1.22倍 2破坏区 破坏区范围也不太大，一般是2倍到几十倍的药包半径 3震动区 范围要大的多，一般可达到几十倍至上百倍的药包

4、直径。 药壶爆破 第二节 单个药包爆破作用分析 二、爆破的外部作用 1霍金逊效应 第二节 单个药包爆破作用分析 2由反射拉伸波引起的径向裂隙的延伸 （1，2，3）=f（r，t），即三个主应力大小即是坐标的函数，亦是时间的函数；方向亦是坐标和时间的函数。1一般情况下是压应力。2方向垂直于1，在r，所成的平面内。2一般是拉应力，在这离药包远处出现压应力。2是形成爆破漏斗的主要原因，2是产生喇叭花状裂隙的原因。3垂直于1和2在（r，）平面内。3总是拉应力，它的大小是（r，t）的函数。3是产生环状裂隙的原因。一般的讲，当2和3大于岩石的抗拉强度时，岩石就被破坏。 第二节 单个药包爆破作用分析 总而言之

5、，由于自由面的存在，改变了岩石中的应力状态，使得岩石处在更容易破坏的应力状态中，使得岩石破坏范围增大 第二节 单个药包爆破作用分析 三、爆破漏斗 1爆破漏斗的构成要素 （1）自由面。 （2）最小抵抗线。药包中心到自由面的最短距离，用W来表示 。 岩石破碎和抛掷的主导方向是最小抵抗线方向最小抵抗线原理 （3）爆破漏斗底圆半径。 （4）爆破作用半径。 （5）爆破漏斗深度，D。 （6）爆破漏斗可见深度，h。 （7）爆破漏斗张开角，。 第一节 岩石爆破破坏原因的几种假说2爆破作用指数 （1）n=1，称为标准抛掷爆破漏斗。此时W=r，90，这时的爆破叫做标准抛掷爆破； （2）n1，称为加强抛掷爆破漏斗，

6、这时rW，90岩石的破碎和抛掷作用都比n=1时加强。这时的爆破称为加强抛掷爆破。 （3）0.251时，人们写成如下关系式： Q=f(n)KW3 苏联学者鲍列斯阔夫在1871年提出的一个关系式 f(n)=（0.40.6n3） Q=(0.40.6n3)KW3 对于松动爆破：Q松=0.330.55KW3 第四节 装药量计算原理 K：标准抛掷爆破时的炸药单耗，是计算药量的关键所在，一般有以下方法来确定。 1查有关定额参考值，不同的岩石是不一样的。 2工程类比法：参照类似矿山或本矿山以前的实际值。 3进行爆破漏斗实验来确定。 第四节 装药量计算原理例题： 露天台阶爆破，炮孔直径d，台阶高度H，底盘抵抗线

7、为Wd，孔间距为a，排间距为b，装药密度为，装药系数为=l药/H，炸药单耗为K=q，每个炮孔装药量为Q。 我们首先按体积公式求一下，每一炮孔所爆落的岩石的体积： V=abH=aWdH 那么：Q=qaWdH 第二步，根据炮孔容积确定装药量 两式相等 ： 令： 有： Q=qmWd2H 第五节 影响爆破作用的因素 一、炸药的性能对爆破作用的影响 1炸药爆炸能量的利用率 一般的讲，炸药爆炸后，能量消耗在以下几个方面：（1）药包爆炸后，爆轰波传递到岩石中产生岩石冲击波，压力非常高，使岩石产生过粉碎，爆炸后的高温高压气体作用于岩石使岩石温度升高，产生塑性流动，虽然这部分岩石范围非常小，然而却要消耗一大部分

8、能量，用于这部分岩石破坏所作的功都是无用功。（2）岩石中产生地震波，岩石质点弹性变形，也要浪费掉一部分能量。（3）炸药爆炸后产生爆轰气体，岩石破碎后，爆轰气体泄漏掉，产生空气冲击波。（4）岩石的破碎与抛掷。（5）岩石不必要的抛掷。 第五节 影响爆破作用的因素 在爆破实践中，为了提高能量的利用率，一般采用以下措施：（1）采用不耦合装药，可以减少炸药爆炸对岩石的过粉碎，减少过粉碎造成的能量损失，实践证明，露天药室爆破采用不耦合装药可以提高抛掷率。（2）为了防止爆轰气体过程中过早的泄漏，炮孔填塞非常重要，填塞的好，能够限制爆轰气体过早的从爆轰气体过早的从炮孔中冲出，延长爆轰气体的作用时间，提高能量的利用率。（3）正确的选用爆破类型，比如能采用松动爆破，就不采用抛掷爆破，松动爆破的用药量只有抛掷爆破时的1/31/2。2爆轰压力3爆炸压力 第五节 影响爆破作用的因素二、爆炸能向岩石传播的效率的影响 1炸药波阻抗同岩石波阻抗的匹配 2空气间隙装药 3药包的几何形状 三、药包布置参数和爆破工艺对爆破作用的影响 1填塞对爆破作用的影响 填塞的作用就在于：防止爆轰气体过早的从炮孔中冲出，延长爆轰气体的膨胀作用时间从而减少能量损失，提高爆破效果。 2起爆顺序对爆破作用的影响 3起爆药包的位置对爆破作用的影响。