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《露天矿爆破工程》课程论文学院：班级：姓名：学号：指导教师：特种爆破技术摘要特种爆破技术在我国国民经济建设发展和国防建设中有着越来越广泛的应用，且逐步朝着高精尖方向发展。本文主要介绍了常用的几种特种爆破技术，有冻土爆破技术、静态破碎技术、聚能爆破、水下爆破。详细介绍了冻土的形成及冻土爆破在立井建设过程中的应用，静态破碎法的破碎原理、施工工艺和特点，聚能爆破的原理及聚能药包参数设计，水下爆破炸药在水下爆炸的特点、深水爆破和浅水爆破、水下爆破的安全与防护等。关键词：特种爆破冻土爆破静态破碎聚能爆破水下爆破常用的特种爆破技术主要有：冻土爆破技术、静态破碎技术、聚能爆破、水下爆破。一、冻土爆破技术冻土爆破技术在工程建设中有着广泛应用。随着西部大开发战略的实施，在甘肃、青海、新疆、西藏、宁夏等地区的许多工程，如房屋和道路铁路地基建设、矿产的开发、油田管道的铺设、水利水电建设，以及军事工程都需要对冻土进行开挖，冻土爆破技术成为建设中的重点。同时，在煤矿中，冻结爆破在矿井建设中多用于立井的开凿，可以提高施工速度，减轻劳动强度。冻土爆破技术按冻土冻结状态持续时间的长短，分为多年冻土、季节冻土、隔年冻土。在我国，多年冻土按形成和存在的自然条件，分为高纬度多年冻土和高海拔多年冻土，主要分布在大小兴安岭、青藏高原和东西部高山地区。季节冻土主要分布在长江流域以北、东北多年冻土南界以南和高海拔多年冻土下界以下的广大地区。1.1冻土的形成过程冻土的形成过程大致可分为以下五个阶段：（1）、冷却段：向土层传递冷量后，土体逐步降温直至水的冰点；（2）、多冷段：土体温度降到0摄氏度以下，自由水仍未结冰，产生水的过冷现象；（3）、温度突变段：水过冷以后，一旦开始结晶，就会放出结晶潜热，使温度迅速上升；（4）、冻结段：温度升至0摄氏度附近后稳定下来，土体孔隙中的水发生冻结，使土颗粒胶结成冻土；（5）、冻土继续冷却段：随着温度的降低，冻土强度逐渐增高。1.2冻土爆破技术在立井施工中的应用井筒冻结地层采用钻眼爆破法施工的主要问题有以下三个：一、爆破对冻结管的危害性；二、如何提高冻土爆破效率；三、钻眼。近年来，国内外进行的大量成功的试验证实了井筒冻结段采用钻眼爆破的可行性。冻土钻眼爆破的施工技术要点主要有以下几点：（一）、布眼和钻眼清底工作要彻底，精确确定井筒中心位置和轮廓线，严格按照爆破图表要求打眼。钻眼时，钻进过程不能停止，一旦停止立即拔出钻杆，防止冻住。（二）、装药和连线雷管必须逐发检查，装药前必须切断井筒内一切电源，严格按照设计要求装药。装药连线严禁雷管漏连或连接不牢，爆破母线与爆破电缆应连接牢实。爆破前要打开井盖门，爆破前停止盐水循环，爆破后下井检查确认冻结管无损坏时，方可恢复盐水循环。（三）、配套措施《矿山井巷工程施工及验收规范》对于矿山工程中有关冻土爆破的规定如下：序号国家标准编号内容1GBJ3-64第370条规定，在冻结地层中进行爆破作业时，应使用铵梯炸药，每次爆破药量不应超过10KG，炮眼距冻结管距离不得小于1.5米，帮眼必须垂直。2GBJ213-79第138条规定，冻结底层如采用钻研爆破法掘进时，应有爆破作业安全措施，并经上级有关部门批准。爆破时应使用铵梯炸药和毫秒雷管，炮眼应打直眼，其深度应小于1.2米，眼距宜为0.8-1.0米；边眼距井筒荒径;在冲击层中不得小于0.6米，在风化带及含水基岩中小于0.3米；距冻结管：在冲击层中不得小于1.5米，在基岩中不得小于1.2米。3GBJ213-90第4.2.28条规定，冻结地层采用钻研爆破法施工，应采用铵梯炸药、防冻安全炸药，炮孔距冻结管的距离不得小于1.2米，冲击层中炮孔深度不宜大于1.6米，基岩层中的炮孔深度不宜大于1.8米。全断面爆破时，应采用毫秒雷管、光面爆破，周边炮孔装药的药卷长度不应超过孔深的1/2。二、静态破碎技术静态破碎技术是利用静态破碎剂进行破碎作业的技术。静态破碎剂又称为静态胀裂剂或静态膨胀剂，它靠水化反应体积膨胀来破碎岩石、混凝土等物质，广泛的应用在石料开采、拆除爆破等特殊爆破作业中。2.1破碎原理这种破碎方法的破碎原理是利用装在炮眼中的静态破碎剂的水化反应，使晶体变形，产生体积膨胀，从而缓慢的将膨胀压力施加给炮眼壁面，由于受到炮眼壁面的约束，这种膨胀压力转化为拉伸压力。对于脆性材料来说，它的抗拉强度大大小于它的抗压强度，所以材料在这种拉伸应力作用下容易引起破碎。2.2静态破碎法的施工工艺静态破碎法的施工按以下顺序进行：（1）、根据破碎对象的材质、结构尺寸和破碎的要求，设计破裂参数和选用钻孔设备；（2）、按设计的破裂参数进行钻孔，；（3）、根据气温条件，正确选用破碎剂型号；（4）、搅拌或浸泡破碎剂；（5）、装填。搅拌好的破碎剂浆体必须在5-10min内用完，否则会影响流动性和破碎效果；（6）、养护。在夏季装填完浆体后，孔口应当覆盖，以免发生喷孔。冬季气温过低时，应采取保温和加温措施；（7）、注意安全事项。2.3静态破碎法特点静态破碎法具有以下特点：（一）、安全、易管理；（二）、施工过程对周围环境影响小；（三）、施工简单、使用方便。三、聚能爆破利用一端有凹槽——聚能槽的装药可以获得聚能效应，当这种装药从一端起爆时，在凹槽轴向的猛度效应要比普通装药作用下的猛度效应大得多。这就是聚能爆破。3.1聚能爆破原理聚能药包爆炸后，释放出来的能量能在某一局部的地点集中。当所用药包几何尺寸一样，但装药结构不同时，爆破结果如下图所示：图：不同装药结果的爆破效果这种利用药包一端的孔穴（圆锥面、圆形抛物面、半球等形状）来提高局部破坏效应的效应，称为聚能效应，这种现象叫做聚能现象。聚能爆破正是利用了这种聚能效应实现了增强爆破强度的效果。3.2聚能药包的几何参数在确定药包的结构形状时，必须综合考虑各方面的因素。既要使装药质量最轻，又要使破岩效果最好。聚能药包的破岩深度与装药直径和长度有关。随着装药直径和长度的增加，破岩深度增加。但装药的直径的增加是受到限制的，增加装药直径就相应的要增加它的质量。在设计聚能装药参数时，可参考下表：药形罩参数名称代表符号参数间关系式药柱底部直径聚能穴底部直径药柱顶面直径聚能穴上部炸药厚度聚能穴高度柱体部分高度装药总高度药型罩顶部直径Dd0dλhh1Hd1d0=0.94Dd=0.365Dλ=0.625(1-0.25/tanα)Dh=0.47D/tanαh1≥0.47D/3tanαH=0.625D(1+0.5/tanα)d1=0.14D四、水下爆破爆源置于水域制约区域内与水体介质相互作用的爆破统称为水下爆破。按照爆源位置与水域条件的差异，水下爆破分为深水爆破、浅水爆破、近水面爆破、水底裸露爆破、水底钻探爆破、水下硐室爆破和挡水体爆破。4.1炸药在水中爆炸的特点炸药在水中爆炸时，爆炸生成气体产物的温度可以达到3000℃，爆炸初始压力约为14GPa。对药包周边耦合的水界面激起具有突跃性、强间断的冲击波和水的扩散运动，并在数倍药径区域内以数倍水的声速（1500m/s）的球面冲击波的形式向外传播。随后，爆生高压气体以气泡形式继而膨胀作功，使水快速扩散，并做惯性运动。导致气泡的压力聚变而出现稀疏波跟随向外传播，造成水中爆炸作用场各点的冲击波超压迅速下降，呈指数衰减。当气泡压力降低至静水压力以下时，爆源周围水体开始做反向运动，并压缩气泡达到静水压力平衡点，达到平衡点以后由于水的惯性运动，导致气泡过度压缩，然后气泡再次膨胀对水体做功。如此往复，在水中形成多次脉动压力，其大部分能量转化为水体扩散滞后流。爆炸产生的冲击波作用情况如下图所示：4.2深水爆破作用深水爆破作用大约有一半的炸药化学能转化为水中冲击波，另有1/3或更大部分能量以热能的形式消耗于水体中。而气泡脉动压力所占的能量较小，约为水中冲击波能量的1/3或者更少。所以，水中冲击波是水中爆炸的主要影响因素。深水爆破作用的主要因素为水中冲击波、脉动压力及水的扩散滞后流动。判别何种因素起主导破坏作用，不能单看各种因素的幅值和能量大小，同时需要考虑受载物体的特性形状、尺寸大小、结构动力特性和运动状态。4.3浅水爆破作用浅水爆破作用特征与药包的比例埋置深度有关。除产生水中冲击波和脉动压力外，还有以下水面现象：（1）、浅水爆破产生的水中冲击波在自由水面上反射造成快速飞溅的冢状水柱；（2）、气泡浮升至水面突入大气时产生水喷现象；（3）、近水底爆炸冲击形成水底爆坑；（4）、由于爆炸对水面的作用和水柱回落而产生的一连串波浪向四面传播，与水面障碍物撞击后产生波浪压力和涌浪爬高现象；（5）、近水面爆炸使水柱横向抛散，水面出现明显的弹坑，爆心上空形成抛散水柱。4.4水下爆破的安全与防护4.4.1殉爆和拒爆的预防:避免殉爆应注意以下几点：（1）、用敏感度较低的炸药或用硬外壳包装药卷；（2）、合理设计药包间排距，并在施工中避免出现过大误差；（3）、水下炮孔作适当堵塞。预防拒爆注意以下几点：（1）、用抗水炸药、雷管，或做可靠的防水包装，对深水爆破工程，应使用专门爆破器材；（2）、防止起爆网路被波浪打断或被施工器材损伤；（3）、电爆网路应尽量避免水中有接头，要检验网路的对地绝缘，同一炮孔中的两发雷管应分别分布在不同的网路中。4.4.2水下爆破个别飞散物问题当水深小于1.5米时按照地面爆破计算飞散物安全距离；水深大于6米时，不考虑爆破个别飞散物对地面或水面以上人员的影响；水深在1.5-6米之间可参考地面爆破设计进行适当修正，由设计确定飞散物安全距离。五、结语随着科技的进步发展，特种爆破技术越来越朝着高精尖方向发展。特种爆破技术如冻土爆破技术、静态破碎技术、聚能爆破、水下爆破等，在我国国民经济建设发展和国防建设中有着越来越广泛的应用。了解、掌握一部分特种爆破的知识，对我们以后的学习和工作有着很大的帮助。六、参考文献[1]高全臣.张金泉，煤矿爆破实用手册，煤炭工业出版社（北京），2008[2]刘殿书.李胜林，爆破工程，科学出版社（北京），2011[3]杨年华，冻土爆破的实践与认识，铁道工程学报，2000[4]龙维祺，特种爆破技术，冶金工业出版社（北京），1993