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1、第一章爆破工程,在水利工程施工中，爆破是经常采用的一种施工方法。 它可用于开挖，如，基坑和明渠的开挖、地下工程（包括隧洞、地下厂房等）的开挖、石料开采（用于截流、混凝土的骨料）、定向爆破、水下爆破和拆除爆破等等。 所以，探索爆破机理，掌握爆破技术，具有十分重要的意义。,第一节爆破基本原理及药量计算第二节钻孔机具和爆破器材第三节爆破的基本方法第四节特种爆破技术第五节爆破安全控制(略),本章内容,第一节 爆破基本原理及药量计算,一、无限介质中的爆破二、有限介质中的爆破作用三、药包种类和药量计算,基本概念：爆炸、爆破,爆炸：经过化学反应，将炸药的化学能转变为机械能和其它形式的能，产生高温高压气体，
2、并伴有声光效应的现象。爆破：利用爆炸产生的能量，改变和破坏周围介质的过程 。,一、无限介质中的爆破,1、两个假设(介质无限、介质均匀)2、爆破结果：压缩圈(粉碎圈)、抛掷圈、松动圈、震动圈3、分析,爆炸能量以冲击形式作用于介质，在介质中产生应力波，产生裂缝；高温高压膨胀气体，使介质挤压，裂缝扩大；a.压缩圈：最靠近药包的介质变为熔融状的塑性状态(30000C高温、510万个大气压），随着冲击波的外移，温度、压力降低，介质向中心运动形成压缩圈或粉碎圈； b.破碎圈（抛掷圈、松动圈）：随冲击波传播，一方面介质回弹，产生径向拉应力，形成环向裂缝。另一方面向外膨胀形成环向拉应力 产生径向裂缝； c.震
3、动圈：冲击波已减弱，仅使其产生震动。,二、有限介质中的爆破作用,1、临空面-两种介质分界面。反射拉力波：弧状裂缝使临空面形成一个弧状板块 新临空面向纵深发展；聚能作用 a.爆炸偶极子(电偶极子) b.临空面聚能,2、爆破漏斗,定义：在有限介质中埋设集中药包进行爆破，将炸成以药包中心为顶点的倒圆锥形爆破坑，形如漏斗，称为爆破漏斗。成因分析：a 弧状裂缝依次向纵深发展、径向裂缝、环向裂缝、临空 面上裂缝、非均质无规律裂缝；b 高压高温气体产生抛掷。爆破作用指数及爆破分类(按n值),爆破漏斗的几何特征,W 最小抵抗线，即药包中心至临空面的最短距离；r 爆破漏斗底半径；R 爆破作用半径；P 可见漏斗深
4、度；L 抛掷距离。,爆 破 作 用 指 数,比值 最能反映爆破漏斗的几何特征，称之为爆破作用指数。 当 n = 1，即r = W 时，称为标准抛掷爆破； 当 n 1，即r W 时，称为加强抛掷爆破； 当 0.75 n 1 时，称为减弱抛掷爆破； 当 0.33 n 0.75 时，称为松动爆破； 当 n 4时，为延长药包 L/b 4时, 为集中药包,（2）大爆破,常用集中系数 来区分药包的类型，式中，b 药包中心至药包最远点的距离，m； V 药包的体积，m3。当：0.41时，为集中药包； 0.41时，为延长药包。,2、药量计算,药包药量与爆落体体积成正比： QKVQ药量；V爆落体体积；K系数，隐含
5、了各种因素（1）集中药包A、标准抛掷爆破（ n = 1，即r = W ） QKW3 注：V=(1/3)r3W3 ，式中，K 单位体积耗药量， m3；为标准情况下的K值； W 最小抵抗线长度，m。,B、其它爆破药量计算,（基于标准抛掷爆破药量计算公式，引入n的函数f(n)，计算其它爆破药量） 其它爆破药量计算： QKW3f(n) a、标准抛掷爆破： f(n)=1b、加强抛掷爆破： f(n)=0.4+0.6n3 c、减弱抛掷爆破： f(n)=(4+3n)/7 )3d、松动爆破： f(n)=n3,(2)延长药包 （略）,第二节 钻孔机具和爆破器材,一、钻孔机具浅孔 ：轻型手提式风钻（向下垂直孔）、
6、支架式重型风钻（向上及倾斜孔） 深孔 ：1）回转式钻机 X300型（钻孔深度300m）；可取岩芯（岩芯钻孔）；装不同钻头；可钻斜孔；直径90-100mm 2） 冲击式钻机 只钻垂直孔；借助偏心的传动，结构完成向下冲击、向上提升；直径130500mm 3） 潜孔钻 既有回转，又有冲击；孔深不超过8m；可钻斜孔；效率高；直径170mm,二、爆破器材,（一） 炸药 1、炸药的性能指标 (1) 威力，以爆力和猛度表示。 爆力又称静力威力，用定量炸药炸开规定尺寸铅柱体内空腔的容积来表示。 猛度又称动力威力，用定量炸药炸塌规定尺寸铅柱体的高度来表示。(2) 最佳密度，炸药获得最佳爆破效果的密度。(3）氧平
7、衡，炸药含氧量和氧化反应程度的指标。,炸药的性能指标,零氧平衡：当炸药含氧量正好等于可燃物完全氧化所需的氧量，生成无毒的CO2和H2O，并释 放大量热能。正氧平衡：含氧量大于需氧量，生成有毒的NO2，释放较少的能量。负氧平衡：含氧量不足，只生成有毒的CO，释放的热量仅为正氧平衡的1/3左右。 (4)安定性，保持自身性质稳定不变的能力。(5)敏感性，在外界条件激发下，引起爆炸的难易程度。(6)殉爆距，相邻的爆炸引起药包爆炸的最大距离。,2、常用的工业炸药,TNT(三硝基甲苯) (威力大，但不敏感，枪弹贯穿亦不爆炸)特点：难溶于水，爆炸气体中有co，威力大。适用：水下爆破，不能用于地下爆破。胶质炸
8、药(硝化甘油炸药)特点：抗水性强，炸气无有害气体、威力大，冻结温度高(13.2oc)适用：地下、水下冻结后敏感性增大，为了安全常加入二硝基乙二醇形成难冻结状态。,硝铵炸药(铵梯炸药)特点：敏感性小，爆气含毒少，易受潮(运输，保存中注意防潮)适用：地下常常加入35号柴油配成铵油炸药。2%(重量比)：敏感度最高；56%：爆力最大，且是零氧平衡黑火药：硝石（6075%)、硫磺(1015%)、木炭(1520%) 。适用：导火线、爆破松软岩石。乳化炸药，用于岩塞爆破。,（二）起爆器材,1、雷管 根据点火装置的不同，分为火雷管和电雷管： 火雷管： 导火索正起爆药副起爆药 即时电雷管：电线点火电桥正起爆药
9、副起爆药 延发电雷管：电线点火电桥缓燃剂 正起爆药副起爆药 安全电雷管：电线安全电路点火电桥 正起爆药副起爆药,2、其他起爆器材,导火索点燃黑火药或起爆火雷管，燃速一般为1m/s。传爆线高敏感性炸药卷成，外表涂成红色或红白间色已便与导火索区别。爆速大于 6000m/s。必须用雷管引爆。导爆管外径为3mm、内径为1.4mm的塑料管，内壁涂有薄层炸药，爆速 2000m/s，接头有专用连接元件。,（三）起爆方式,起爆方式有同时起爆，延期起爆1、同时起爆所有药包爆炸产生的应力迭加，增强爆破效果；但震动半径大，可能会影响周围岩石或建筑物，常常限制一次爆破的药量。2、延期起爆控制一次起爆的炸药量，减小震动
10、影响；人为创造临空面。,（四）起 爆方法,1、火花起爆火花点燃导火索火雷管药包设备简单，操作方便，用于小规模爆破。2、传爆线起爆雷管（火或电雷管）引爆传爆 线（雷管）药包3、导爆管起爆雷管（火或电雷管）引爆导爆 管（雷管）药包 传爆线、导爆管起爆网路连接简单，操作安全，但成本比电气起爆昂贵。为了准爆常布置复式网络。4、电气起爆通电电雷管药包 适用于远距离、同时或分段起爆大规模药包群。电爆网络联接方式及设计计算,电 爆 网 路 联 结,常用电爆网路联结有串联法、并联法和混合法。电爆网路准爆条件同一串联线路内雷管间的电阻差不得大于0.25W；不同种类的延发雷管不能接在同一串联线路内；并联的各支路电
11、阻应保持平衡。,电爆网路联结示意图,第三节爆破的基本方法,一、孔眼爆破二、洞室爆破三、改善爆破效果的方法和措施,一 、孔眼爆破（炮孔布置原则，布孔的技术参数，药量计算，堵塞长度验算）,根据孔径的大小和孔眼的深度可分为浅孔爆破法和深孔爆破法。 浅孔爆破法：孔径小于等于75mm，孔深小于等于5m。适用于小规模爆破，适应性较强，有利于控制开挖面的形状和规格，使用的钻孔机具简单易操作；但生产效率低。 深孔爆破法：孔径大于75mm，孔深大于5m。适用于大规模、高强度爆破，如料场和基坑的采挖。 上述两种爆破方法可以起到互补的作用。,（一）炮 孔 布 置 原 则,充分利用临空面；创造更多的临空面；可能的情况
12、下，形成阶梯式开挖。,（二）布 孔 的 技 术 参 数（WP、H、L、a、b）,计算抵抗线长度 WP(m) 浅孔 WP=KW d 深孔 式中，KW岩石性质对抵抗线的影响系数，通常 用 1530，岩性越软弱取值越大； d 炮孔直径，浅孔以m计，深孔以mm计； H 阶梯高度，m； D 岩石硬度影响系数，一般取0.460.56； h 阶梯高度系数，见表 2-2。,阶 梯 高 度,2. 阶梯高度 H(m) 浅孔 H=KH WP 式中，KH 为防止爆破顶面逸出的系数，通常采用1.2-2.0。 深孔爆破的阶梯高度，主要根据总挖深、地层岩石情况以及挖掘机对掌子面的要求等因素综合考虑。,炮 孔 深 度,3.
13、炮孔深度 L(m) 浅孔（竖直钻孔） L= KL H 深孔 (竖直钻孔) L= H+DH 式中，KL 岩性对孔深的影响系数； 通常，对于坚硬岩石取 KL =1.11.15, 中等坚硬岩石取KL =1.0, 松软硬岩石取KL =0.850.95。 DH超钻深度, m, DH =(0.120.3) WP,炮 孔 间 距,4. 炮孔间距 a (m) 浅孔 a = Ka WP 深孔 a =(0.71.4) WP 式中， Ka 起爆方式对孔距的影响， 对火花起爆，取Ka =1.01.5； 对电气起爆，取Ka =1.22.0。,炮 孔 排 距,5. 炮孔排距 b (m) 孔眼爆破，无论浅孔、深孔，双排布孔呈等边三角形，多排呈梅花形。 b=a sin60o=0.87a,(三)药 量 计 算,孔眼爆破的药量计算（群孔松动爆破 ） Q=0.33KV=0.33KHWP a根据孔径及最小堵塞长度，进行复核，是否满足允许最大装药长度的要求，否则应调整参数。,
