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1、预裂爆破技术预裂爆破技术北京科技大学土木与环境工程学院北京科技大学土木与环境工程学院2013.7.52013.7.5 1 1 预裂爆破的定义预裂爆破的定义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。其中预裂爆破就是常用的轮廓控制爆破技术。所谓预裂爆破，就是事先沿设计开挖轮廓线爆破轮廓炮孔，形成裂缝，再起爆轮廓范围内的炮孔爆落岩石的方法。在于预裂爆破在岩石开挖破坏之前，就预先沿设计轮廓线爆出具有一定宽度的裂缝。预裂爆破与光面爆破的区别预裂爆破与光面爆破的区别 预裂爆破示意图预裂爆破示意图自由面预裂孔主爆孔预裂缝保留区开挖区 由于岩石爆破过程本身的复杂性以及理论的究的不成
2、熟，对于普通周边孔德成缝机理各家观点尚未一致，下面是比较有代表性的观点。n应力波叠加原理n爆炸高压气体作用原理n应力波与气体压力共同作用原理应力波叠加原理认为，当相邻两炮孔起爆时，各个炮孔鲍照产生的压缩应力波，以煮面波的形式向四周扩散，并在两孔连心线中点相遇，产生叠加。在交汇处，应力波切向分量合力的方向垂直于连心线促使岩体外移，产生拉伸应力，如右图所示，达到临界值时，便会形成裂缝，并发展贯通。应力波叠加原理爆炸高压气体作用原理认为应力波的作用是微笑的，炮孔之间贯通裂纹的形成主要是爆炸生成的高压气体的准静态应力所致。该理论强调不耦合装药条件下的缓冲作用，由于空气间隙的存在，使得作用于孔壁的冲击波
3、的波峰压力大大减小。爆炸高压气体作用原理应力波与气体压力共同作用原理目前得到较多认可。该原理认为，炸药起爆时，应力波的主要作用是在炮孔周围产生一些初始的径向裂缝，随后，爆炸高压气体准静态应力的作用使得初始径向裂隙进一步扩展。应力波与气体压力共同作用原理 3 3 影响预裂爆破效果的主要因素影响预裂爆破效果的主要因素影响预裂爆破效果的因素有很多，生产实践证明，主要影响因素有以下七个方面。（1）岩石物理力学性质及地质条件预裂爆破的主要参数均与岩石的物理力学性质（如岩石的抗拉强度）直接有关。因此，在进行预裂爆破设计时，应取得比较准确的岩石力学性能参数，以保证选择爆破参数的准确性。 3 3 影响预裂爆破
4、效果的主要因素影响预裂爆破效果的主要因素（2）不耦合作用不耦合作用就是利用装药和孔壁之间存在的间隙，降低炸药爆炸作用在孔壁上的初始压力。一般不耦合系数在24范围内均可获得满意的效果。在允许的线装药密度下，不耦合系数可随孔距的减少而适当增大。（3）装药结构为保证细长药卷间隔装药起爆的可靠性，必须在炮孔内沿孔全长敷设导爆索，由于炮孔底部的夹制作用，一般底部药量可增加23倍。 3 3 影响预裂爆破效果的主要因素影响预裂爆破效果的主要因素（4）起爆时间间隔为确保减震作用，必须使预裂孔超前于主炮孔起爆，超前至少应有100ms。但在含水量或岩石松软的地方，为防止预裂缝被充填，预裂孔可超前50100ms起爆
5、。（5）钻孔质量一般要求钻孔在一个平面上，垂直于钻孔平面偏差小于20cm。孔底落在一条线上，偏差不超过15cm。否则爆后凹凸不平。 3 3 影响预裂爆破效果的主要因素影响预裂爆破效果的主要因素（6）预裂孔的布孔预裂缝的作用是削弱应力波的作用和地震效应对岩壁的影响，为此预裂孔的深度一定要超过主爆孔的深度。（7）堵塞长度良好的孔口堵塞时保持高压爆炸气体所必须的。堵塞过短和装药过多有造成孔口成为漏斗状的危险。过长堵塞和装药过低则难以使顶部形成完整预裂缝。堵塞长度一般取孔径的1220倍。 4 4 预裂爆破的参数预裂爆破的参数 预裂爆破参数的确定是预裂爆破研究的主要问题。虽然确定预裂爆破主要参数的方法有
6、理论计算法、经验公式法、经验类比法3种，但是目前一般还是根据实践经验来确定。 4.1 4.1 预裂爆破参数的经验公式计算预裂爆破参数的经验公式计算影响预裂爆破参数的因素复杂,很难从理论上推导出严格的计算公式,为了获得满意的欲裂爆破效果，爆破工作者根据经验，针对几个最主要的影响因素，归纳计算了一些经验计算式，其基本形式：其中，q1-炮孔的线装药密度（kg/m）；c-岩石抗压强度（MPa）；a-炮孔的间距（m）；db-炮孔的直径（m）；K、-系数。 马鞍山矿山研究院的经验公式马鞍山矿山研究院的经验公式 4.2 4.2 预裂爆破参数的工程类比确定预裂爆破参数的工程类比确定 5 5 装药结构与起爆装药
7、结构与起爆 （1）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0.51.5m。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。（a）偶合装药；(b)不偶合装药；(c)正向连续装药；(d)正向空气间隔装药；（e）反向连续装药1炸药；2炮眼壁；3药卷；4雷管；5炮泥
8、；6脚线；7竹条；8绑绳（2）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。由于光面爆破孔是最后起爆，导爆索有可能遭受超前破坏。为保证周边孔准爆，对光面爆破孔可采用高段延期雷管与导爆索的双重起爆法。预裂孔若与主爆区炮孔组成同一网路起爆，则预裂孔应超前第一排主爆孔85100ms起爆。 6 6 质量控制标准质量控制标准 一般根据预裂缝的宽窄、新壁面的平整程度、留下的孔痕百分率以及减震效应的百分率等来衡量预裂爆破的效果。1）岩体在预裂面上形成的贯通裂缝、其地表裂缝宽度应不小于1cm2）围岩壁面不平整度（又称起伏差）的允许值为15cm。3）壁上孔痕的百分率在硬岩中不少于80%，在软岩中不少于50%4）减震效应。降低爆破地震效应是预裂爆破的重要优点，一般应达到设计和预估对降震百分率值的要求。谢谢！
