露天台阶爆破培训1课件

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1、宜昌市爆破从业人员培训 露天台阶爆破露天台阶爆破主讲：姚金阶13972605661QQ:1134042402三峡大学水环学院工程力学系一 引言二 露天浅孔台阶爆破三 露天深孔台阶爆破四 大区毫秒爆破技术五 预裂爆破六 露天爆破安全技术一 引言-现代工程爆破及分类1.1工程爆破的内涵 20下半世纪以来，钻孔机具、爆破器材和计算机技术的发展为工程爆破现代化提供了坚实的物质基础，大大促进了工程爆破的迅猛发展，极大地拓宽了工程爆破的应用领域 现代爆破技术的发展，完全有能力利用炸药的爆炸能量去代替大量机械或人力难以完成的工作。1.2 现代工程爆破的主要内容 现代工程爆破钻孔机具及施工技术爆破器材技术岩土

2、爆破爆炸加工拆除爆破水下爆破地震勘探、油气井爆破医用微型爆破地下井巷掘进爆破硐室爆破露天台阶爆破控制爆破药壶、裸露爆破1.3现代工程爆破主要特点 现代爆破的基本方法是凿岩爆破法，包括深孔爆破和浅眼爆破，占整个爆破工程量的85%以上，爆破的主要特点：1高风险，涉及爆炸物品的特种行业2从业人员管理严格3涉及国民经济建设各个领域4技术进步快5与环境关系越来越密切6施工环节多而复杂1.4台阶爆破 台阶爆破（bench blasting）也叫梯段爆破，指在事先修好的台阶上进行钻孔作业，装入柱状药包进行的爆破方式。它是现代爆破工程应用最广的爆破方式，露天矿开采、铁路公路路堑工程、水电工程、沟槽基坑开挖等规

3、模开挖都离不开台阶爆破。 由于台阶爆破可与装运机械匹配施工，机械化水平高，因此施工速度快、效率高、安全性好。 台阶爆破中的毫秒延时爆破和预裂爆破是控制爆破的重要内容。2.1浅孔台阶爆破的含义 台阶爆破中的台阶高度与施工机具和方法有所差异，如果台阶高度或钻孔深度低于5米称为低台阶爆破，亦即露天浅孔爆破。浅孔爆破的孔径划分没有统一的标准，一般认为不超过7075mm孔径，本地工程浅孔爆破孔径一般为手风钻3840mm孔径。二 露天浅孔台阶爆破2.2浅孔爆破的适用范围 露天浅孔爆破的施工地点一般比较凌乱复杂，因此首先要清除覆盖层，规划台阶高度和运输道路，然后根据原岩地形地貌，设计不同深度但孔底高程相近的

4、浅孔，先爆出施工台阶和平台，然后按规划的台阶进行正规的台阶爆破，其爆破规模小，装药量少，所以低台阶爆破主要应用于场地平整、路堑开挖、沟槽开挖、基坑开挖、城镇石方开挖等。2.3 浅孔台阶爆破的台阶要素 浅孔台阶爆破的台阶要素如图所示：H台阶高度L钻孔深度h超深l1装药长度l2堵塞长度b排距（a间距）B台阶上部边线至前排炮孔的距离W前排钻孔最小抵抗线W底前排钻孔底盘抵抗线坡面倾角2.4钻孔方式 钻孔分为垂直钻孔和倾斜钻孔两种方式，少数情况采用水平钻孔。倾斜钻孔倾角一般与坡面平行。垂直钻孔与倾斜钻孔的比较2.5布孔方式 布孔方式有单排布孔和多排布孔两种方式，多排布孔又分为方形、矩形及三角形（又称菱形

5、或梅花形）。多排布孔是与多排毫秒微差爆破技术紧密相连的。 （a）单排布孔 （b）方形布孔 （c）矩形布孔 （d）三角形布孔 2.6路堑爆破的炮孔布置 路堑爆破因受地形条件变化的影响，布孔方法与一般台阶爆破布孔有所不同，通常有两种布置方法： 1半壁路堑开挖布孔方式 半壁路堑开挖多采用纵向台阶法布孔，即平行线路方向钻孔，对于高边坡半壁路堑，应采用分层布孔。 半壁路堑开挖布孔方式 （a）倾斜孔 （b）垂直孔2全路堑开挖布孔方式 全路堑开挖由于开挖断面小，爆破易影响边坡的稳定性，因此一般多采用纵向浅孔（浅层）开挖，靠边的垂直孔深度控制在边坡线以内。2.7浅孔爆破参数设计1台阶高度 按施工机械结合开挖高

6、度选择，用手持式凿岩机时，一般选择1.5-3.0米，以达到较高的凿岩效率和合理的爆破参数。2孔径 手持式凿岩机一般用一字型钻头，直径38-42mm，凿岩台车钻孔直径一般50-60mm，用英格索兰或阿特拉斯一类钻机，最小钻孔直径76mm。国内工程一般选手持式凿岩机，考虑钻头的磨损，直径为40mm。3钻孔倾角 一般边坡斜度1：31：4时，倾角为704超钻深度 对软岩及有水平节理的岩体，可不用超钻；硬岩超钻根据岩性、台阶高度靠经验法选定，在试爆中调整5钻孔深度 由台阶高度、钻孔倾角及超钻深度计算确定。6炮孔最小抵抗线 对前排炮孔，最小抵抗线指药柱中心到梯段面的距离，往后各排炮孔最小抵抗线均认为是排距

7、。 一般岩石的最小抵抗线取孔径的3040倍。7底盘抵抗线 指前排炮孔与理论底面交点至梯段面的距离，为保证不留根底，一般取孔径的4050倍。8炮孔排距 与炮孔最小抵抗线相等。9炮孔间距 一般取排距的11.5倍，多取排距的1.25倍。10线装药密度 当药卷直径为32时，每米装药量为0.8Kg。11最小堵塞长度 防止爆生气体逸出，有利于提高爆破效果。浅孔爆破：一般要求 L/2 堵塞必须密实紧固。12平均单位耗药量 平均单位耗药量简称单耗，指单位体积岩石耗用的平均炸药量,常用 Kg/方。 平均单位耗药量是台阶爆破中的“第一参量”，首先应当对平均单耗有个基本量的概念，然后根据钻孔参数和装药关系参数的基本

8、关系调整，去接近事先认定的平均单耗。 试爆之后，根据爆堆分析，认定选定的单耗是大是小，钻孔及装药参数是否合适，下一次试爆时进行调整。决定平均单位耗药量的因素：岩石可爆性（难、中等、易）块度要求施工偏差孔径炸药性质夹制作用台阶高度浅孔爆破单耗初选孔深m每孔药量/kg单耗0.3-0.50.05-0.10.5-1.20.6-0.80.1-0.20.5-0.61.0-2.00.4-1.20.35-0.513 微差起爆方法和起爆网路设计（参见四）3.1深孔台阶爆破的含义 台阶高度或钻孔深度高于5米称为深孔台阶爆破。深孔爆破的孔径超过75mm。所以也可以定义为孔径超过75mm、孔深大于5米的台阶爆破。三

9、露天深孔台阶爆破3.2深孔爆破的主要优点 露天深孔台阶爆破使炸药比较均匀地分散在岩体内，可以提高延米爆破量，降低单耗和成本。 深孔台阶爆破本身机械化程度较高，还能提供适合于机械挖运的破碎岩堆和方量。 安全方面，深孔台阶爆破中装药部位与所爆岩体的位置关系比较清楚而且容易取得数据，爆破时振动强度、飞石距离、空气冲击波强度和破坏范围小且容易控制。 深孔台阶爆破对路基和边坡的影响小，有利于场地安全。3.3 深孔台阶爆破的台阶要素 浅孔台阶爆破的台阶要素如图所示：H台阶高度L钻孔深度h超深l1装药长度l2堵塞长度b排距（a间距）B台阶上部边线至前排炮孔的距离W前排钻孔最小抵抗线W底前排钻孔底盘抵抗线坡面

10、倾角3.4钻孔方式 钻孔分为垂直钻孔和倾斜钻孔两种方式，少数情况采用水平钻孔。倾斜钻孔倾角一般与坡面平行。垂直钻孔与倾斜钻孔的比较3.5布孔方式 布孔方式有单排布孔和多排布孔两种方式，多排布孔又分为方形、矩形及三角形（又称菱形或梅花形）。多排布孔是与多排毫秒微差爆破技术紧密相连的。 （a）单排布孔 （b）方形布孔 （c）矩形布孔 （d）三角形布孔 3.7深孔爆破参数设计1台阶高度 台阶高度是深孔台阶爆破的重要技术参数之一，关系到爆破效果和装运效率及机械安全。 台阶高度过小，爆落方量少，钻孔成本高；台阶高度过大，不仅钻孔困难，而且爆破后堆积过高，对挖掘机安全作业不利。 露天矿山生产规模一般取台阶

11、高度为1015米； 铁路施工中，根据机械水平一般取812米较为合适。 随着钻机及施工机械发展，有向高台阶发展的趋势。3.7深孔爆破参数设计2孔径 在钻孔机械确定后，一般孔径的选择余地不大。进口液压钻机采用直径38mm的钻杆，钻头直径为76mm（3in）和89mm （3.5in）两种,对直径38mm的钻杆用76mm钻头能发挥钻机的最大效率。 从经济效果看，孔径越大越好；从爆破效果看，孔径越小炸药分布越均匀，爆破效果越好。3.7深孔爆破参数设计2孔径 对强风化、中风化岩石、覆盖层剥离可采用大钻头，钻头直径100165mm; 对中硬及坚硬岩石中以小钻头钻头直径75100mm为宜。3钻孔倾角 台阶的坡

12、面角一般位于6075之间，若岩石坚硬，采用单排爆破或多排分段起爆，坡面角可大些；若岩石松软，多排孔同时起爆，坡面角宜缓些。 坡面角太大爆破后容易出现大块，坡面角太小则易留根底。4底盘抵抗线 指前排炮孔与理论底面交点至梯段面的距离。为避免残留根底和克服底盘的最大阻力，一般采用底盘抵抗线代替最小抵抗线，底盘抵抗线是影响深孔台阶爆破效果的重要参数。 底盘抵抗线过大会造成残留根底多、大块率高、冲击作用大； 底盘抵抗线过小则不仅浪费炸药，增大钻孔工作量，而且岩块易抛散和产生飞石振动等有害效应。4底盘抵抗线 底盘抵抗线与炸药威力、岩石可爆性、破碎要求、孔径、台阶高度、坡面角等因素有关，很难理论确定，一般需

13、依据具体条件，通过工程类比计算，在实践中不断调整确定。A根据钻孔作业安全条件确定： w=Hcot+c c-炮孔至坡顶边线的安全距离，2.5-3.0m4底盘抵抗线 B根据体积公式反推计算： w=d7.85tL/mqH C 按台阶高度确定： w=0.6-0.9H D按钻孔直径确定： w=3238d5炮孔间距与排距 炮孔间距a指同排的相邻两个炮孔中心线之间的距离，排距b是指多排孔爆破时相邻两排炮孔间的距离，炮孔间距和排距反映了布孔情况。反映了布孔情况的参数还有炮孔密集系数m，m=a/w，即孔间距与最小抵抗线的比。由于w=b,也有m=a/ b在露天深孔台阶爆破中，m是一个很重要的参数，一般取m=0.8

14、-1.4当w及m确定后，可确定炮孔间距a=mw,排距b=w. 大孔距爆破技术发展迅速，即在孔网面积不变的情况下，适当减少底盘抵抗线或排距而增大孔距，可以显著改善爆破效果，国内达到4-6，国外甚至到8.6炮孔超深 炮孔超深可以克服底盘岩石的夹制作用，使爆破后不留根底， 炮孔超深过大会造成钻孔和炸药浪费，破坏下一个台阶顶板，给下次钻孔造成困难；过小将产生根底，抬高底板标高，影响装运。 炮孔超深值可按底盘抵抗线w的0.15-0.35倍考虑，也可按孔径的8-12倍计算超深与岩石的坚硬程度、炮孔直径、底盘抵抗线有关。7平均单位耗药量 平均单位耗药量简称单耗，指单位体积岩石耗用的平均炸药量,常用 Kg/方

15、。 平均单位耗药量是台阶爆破中的“第一参量”，首先应当对平均单耗有个基本量的概念，然后根据钻孔参数和装药关系参数的基本关系调整，去接近事先认定的平均单耗。 试爆之后，根据爆堆分析，认定选定的单耗是大是小，钻孔及装药参数是否合适，下一次试爆时进行调整。决定平均单位耗药量的因素：岩石可爆性（难、中等、易）块度要求施工偏差孔径炸药性质夹制作用台阶高度自由面个数深孔爆破单耗初选岩石硬度246810单耗0.40.430.50.530.56岩石硬度12141618单耗0.60.640.670.78 单孔装药量 爆破单耗确定后，单孔装药量可按下式计算：第一排炮孔Q=qawH 从第二排起， Q=kqabH k

16、指受前面各排孔岩渣阻力的增加系数 k=1.1-1.29 微差起爆方法和起爆网路设计（参见四） 四、大区毫秒微差爆破技术4.1 微差爆破 微差爆破又叫毫秒爆破（millisecond blasting），是利用毫秒雷管或其他毫秒延期起爆装置，实现装药按顺序起爆的方法。由于前后相邻段药包爆炸时间间隔极短，致使各药包造成的能量场相互发生影响而产生一系列良好的效果。 一、微差爆破的优点 (1)可使爆破地震效应和空气冲击波以及飞石作用降低； (2)可增大一次爆破量而减少爆破次数和提高大型设备的利用率； (3)爆下的矿岩块度均匀，大块率低； (4)爆堆比较集中，有利于提高铲装生产率。二、微差爆破作用原理

17、以这个例图来说明：(1)先起爆的炮孔相当于单孔漏斗爆破。在压缩波和反射拉伸波以及爆破气体的作用下，在矿岩中形成破裂漏斗。漏斗内形成一些指向自由面的主裂隙和一些横向裂隙，生成较多的交叉裂隙，漏斗体外也出现一些细微裂隙。在这一阶段内，岩石还未明显移动，孔内的高温高压气体尚未消失。(2)在先起爆炮孔的爆破作用未消失时，第二组微差延发的炮孔紧接着起爆。先起爆炮孔形成的众多裂隙为后起爆的炮孔提供了新的自由面，改善了爆破质量。 (3)第二段炮孔的爆破作用与第一段炮孔爆破后尚未消失的爆破作用的叠加，增强了应力波的作用，加强了破碎效果。 (4)前段炮孔爆破破碎矿岩抛起还未回落时，因后段炮孔爆破条件优越而使其破

18、碎岩块抛掷速度快，使前后段破碎岩石在抛掷途中碰撞，进一步破碎，同时消耗了部分动能，降低了飞石危害，并可使爆堆比较集中。 (5)由于炮孔间间隔起爆，同段药量相对较少，并且前后段药包爆破形成的地震波分散且相互干扰而降低了爆破地震危害。经过实际测定，微差爆破 的地震效应要比一般爆破的少1/32/3。 三、微差间隔时间的确定 确定合理的微差间隔时间和准确地控制它，是关系到爆破效果的重要问题。但目前还没有很精确的计算方法，只能根据经验确定。 根据实地爆破观测研究的结果，从起爆到矿岩被破坏和发生位移的时间，大约是应力波传到自由面所需时间的510倍。很显然，微差间隔时间应在这个范围内，但也不能太小。四、控制

19、微差间隔时间的方法 1.毫秒延期电雷管， 2.导爆索起爆时，用毫秒延期继爆管 ， 3.导爆管起爆时，用微差雷管， 4.用孔外微差起爆器。微差的方式：孔间微差，排间微差，孔内微差等。因此，岩石的破坏和移动时间同最小抵抗线(或底盘抵抗线)的大小成正比，即微差间隔时间可为： t = Kw ms K系数，在露天台阶爆破条件下，K值为25，矿岩波阻抗较大时，取值可小一些。 实际工作中采用的 t=1575ms，但多用1530ms。 排间微差间隔时间可取的略长一点。 五、预裂爆破/光面爆破 5.1 概述所谓预裂爆破，就是在正式爆破前，预先沿着设计的轮廓线爆破出一条一定宽度的裂缝，以保护保留区的岩体少受爆破的

20、破坏。它与光面爆破一样，都是周边控制爆破。采用预裂爆破能比较有效地控制爆破震动的范围，预先爆出的裂缝，能较大程度地衰减正式爆破时产生的地震波，即能起到保护围岩稳定不受或少受破坏。炸药在炮孔中爆炸时，减轻对孔壁压力的措施与光面爆破一样：采用低猛度、低爆速、低密度的炸药；采用不偶合的装药结构，即采用小直径药卷。5.2爆破参数爆破参数1孔径与孔距一般情况下，预裂孔的孔径、药卷直径和孔距比其他炮孔要小。对于深孔爆破，预裂孔的孔径通常为50100mm，对于生产矿山来讲，有时按生产的实用设备来选孔径可达170200mm。孔间距取1015倍孔径，对预裂缝要求严格时，可加密预裂炮孔，使孔距减小到孔径的710倍

21、。5.2爆破参数爆破参数2与邻接孔的排距 一般为正常炮孔的一半，主要是控制孔底的距离不得大于1520m。3炮孔深度 预裂孔原则不得超深，最多超深不超05m。 4炮孔排列 预裂孔沿着设计轮廓线，按上述孔距的大小，均匀排列。5.2爆破参数爆破参数5装药量 预裂孔的装药量一般为0210kg方，由于孔底岩石夹制作用很大，为确保预裂缝贯通到孔底，在孔底12m长度上，应适当加强装药。当孔深小于5m时，底部加强药量每米药量增加12倍；当孔深为510m时，加大23倍，孔深大于10m时，加大35倍。5.2爆破参数爆破参数1孔径与孔距一般情况下，预裂孔的孔径、药卷直径和孔距比其他炮孔要小。对于深孔爆破，预裂孔的孔径通常为50100mm，对于生产矿山来讲，有时按生产的实用设备来选孔径可达170200mm。孔间距取1015倍孔径，对预裂缝要求严格时，可加密预裂炮孔，使孔距减小到孔径的710倍。6堵塞长度 预裂爆破对堵塞要求不严格，一般只在孔口06-2m的位置进行堵塞。7不耦合系数 预裂爆破不偶合系数比光面爆破大，以25为宜。8孔间起爆间隔时间与光面爆破一样，要求预裂孔起爆间隔时间短，最好同时起爆。一般采用导爆索起爆较为理想。5.2爆破参数爆破参数1预裂孔；2导爆索六、露天爆破安全技术（略）1.1