第7章硐室爆破.

•§7硐室爆破•§7.1硐室爆破的特点及类型•一、何为硐室爆破？•硐室爆破是指采用集中或条形硐室装药，爆破开挖岩土的作业。•由于一次用药量和爆破规模较大，故又称大爆破。•大爆破是指硐室爆破或一次用药量较大的深孔爆破。§7硐室爆破•二、硐室爆破的特点及适用条件•1.硐室爆破的特点•(1)工期短，爆破方量大，有利于加快工程进度；•(2)施工机具简单、轻便，工效高；•(3)凿岩工程量较少，相应的设备、工具、材料和劳动力消耗也少；•(4)采用抛掷爆破时，可减少大量的岩土装运量；•(5)地质、地形和气候等条件对爆破的影响较小；•(6)施工条件较差，劳动强度高；•(7)单位炸药消耗量和大块率较高；§7硐室爆破•(8)一次爆破药量较多，爆破震动作用较强，飞石较远，对边坡及附近建（构）筑物的影响较大；•(9)施工组织工作比较复杂。•2.硐室爆破的应用•主要作用：松动岩石、定向抛掷岩土。•应用：修筑堤坝，开挖河渠，路堑；平整场地，剥离岩土，修筑尾矿坝，等等。§7硐室爆破•说明：一次用药量大于3000t的硐室爆破应由业务主管部门组织专家论证其必要性，其等级按A级管理。装药量小于200kg的小硐室爆破归入蛇穴爆破。•资料来源：《爆破安全规程GB6722-2003》。§6露天爆破技术爆破工程类别爆破工程按药量与环境分级ABCD硐室爆破1000≤Q≤3000300≤Q＜100050≤Q＜3000.2≤Q＜50•3.硐室爆破的类型(分类)•(1)按总装药量分类•(2)按药包形状和布置形式分类①集中药包爆破：药包长边≤4倍最短边②条形药包爆破：药包长边＞4倍最短边③混合药包爆破。•(3)按爆破目的（或爆破作用指数）分类①松动爆破：爆后松动、破碎，不抛掷；②崩塌爆破：爆后松动、破碎，重力作用下塌落；③抛掷爆破：破碎岩石，抛掷部分或全部岩石；a.定向抛掷爆破b.扬弃爆破:平坦或坡度小于30度的地形抛掷岩石§6露天爆破技术•§7.2硐室爆破的基本原理•一、抛掷方向控制原理•抛掷爆破：破碎岩石，抛掷（部分或全部）岩石。§6露天爆破技术移挖作填定向爆破•1.最小抵抗线W原理•(1)W方向：爆破介质抵抗力最弱岩石表面首先在W方向上向外隆起，形成鼓包破碎向外抛散§6露天爆破技术•(2)W方向：岩石的运动初速度最大抛掷最远；•(3)W方向：抛掷形成堆积体,堆积的分布对称于W的水平投影。•综合以上分析：W方向是岩石破碎、抛掷和堆积的主导方向，即最小抵抗线W原理。•根据W原理：①集中抛掷堆积，应利用或选择凹形地形,合理布置药包。§6露天爆破技术•根据W原理：②地形条件不利，可利用辅助药包及起爆顺序来控制爆破的抛掷方向。如下左图•a.采用不同起爆顺序起爆等量药包，在平地实现单侧抛掷爆破，如下右图。§6露天爆破技术Q1先爆，Q2后爆•b.W相等，在平地实现双侧抛掷爆破，如下图。§6露天爆破技术•Q1和Q2同时起爆•C.在斜坡地形实现抛掷爆破，如下图；•改变药包O1和O2的位置（即改变起爆顺序），可使图a的抛掷距离大于图b。§6露天爆破技术•2.单药包多向爆破作用原理•在多自由面山头爆破时，可以调整W的大小和方向来控制爆破的抛掷作用。•(1)工程要求:A、B两侧等量等距抛掷，如下图。§7硐室爆破•WA与WB的关系：WA=WB•(2)工程要求:A侧抛掷、B侧加强松动,如下图所示。•WA与WB的关系：BABAWnfnfW3§7硐室爆破•(3)工程要求：A侧抛掷、B侧松动，如下图所示。BAAWnfW331•WA与WB的关系：•(4)工程要求:A侧抛掷、B侧岩石不破坏,如下图所示.•WA与WB的关系：213.1AABnWW•3.重力作用原理•在陡峭而狭窄的山谷中，若实施定向爆破时，可以不用抛掷爆破，布置松动药包将山谷上部岩石炸开后，靠重力作用使爆松后的岩石滚落到沟底，形成堆积，这种设计方法称为崩塌爆破。•4.群药包作用原理§6露天爆破技术•二、抛体堆积原量•抛体：爆破后被抛出爆破漏斗之外的岩土体。•1.抛体的质心运动基本原理•(1)抛体质心运动轨迹•如右图所示。•(2)抛体质心初速度•抛掷距离主要与抛速、抛角等因素有关。§7硐室爆破S-抛体起、落点间的水平距离,m抛体质心运动轨迹SHtggSV12sin•2.抛体堆积断面的三角形分布原理•单层、单排药包抛掷爆破后，抛体堆积的断面形状呈近似的三角形分布，如图a）所示;•多排、多层或群药包的抛体堆积，是多个抛体堆积三角形叠加的结果，如图b）所示。•堆积三角形的各个尺寸，与地形条件、药包位置、布药方案及布药参数等因素有关。•改变某些因素，可以获得不同的堆积效果。§7硐室爆破•2.堆积体与抛体的体积平衡原理•根据此原理，可以计算堆积体的体积、堆高及抛掷率。§7硐室爆破§7.3硐室爆破设计•一、设计原则和所需资料•请同学们自学。•二、确定爆破方案•(1)爆破规模•(2)爆破类型•(3)药包形式§7硐室爆破•三、布药设计•1.药包布置原则•(1)布置双向作用药包；有条件布置条形药包的地方，可布置条形药包或部分布置条形药包；当地形变化较大或地质构造复杂时，应布置集中药包。•(2)边缘药包最小抵抗线控制在6～10m为宜；•(3)药包应布置在坚硬岩层中;药包应对称布置在地质构造两侧，或采用分集药包。§7硐室爆破•(4)药包的分层W/H≥0.6～0.9时，布置单层药包，如图a、b所示；W/H＜0.5～0.6时，布置双层或多层药包(崩塌爆破除外)，层之间采用间隔爆破，如图C所示。§6露天爆破技术•(5)开沟爆破、双壁路堑爆破和大面积的上向爆破，不宜布置两层或多层药包。•(6)一般情况下，不宜布置多排多层药包，因其内层、下排药包的夹制作用较大，影响爆破效果。§7硐室爆破•(7)有必要时在主药包之外应布置辅助药包•如：单排药包布置在山脊地形时,当药包破裂半径R与山脊交点至药包所在水平面的距离h＞7m时,为避免在山坡底部留下岩坎,应在山坡与主药室之间布设辅助药包,如下图所示。§6露天爆破技术•2.药包布置方法•药包布置就是确定药包的空间位置及其相互关系。•(1)集中药包布置•①先布置主药包•②辅助药包•③药包调整：校核药包位置是否合理,布药是否均匀,以便进一步调整。§7硐室爆破•(2)条形药包布置•①先做出若干个垂直等高线的剖面图；•②在剖面图上确定药包中心，使各剖面同排同层药包的W相等。•③将各剖面的药包中心投到平面图上，将各投影点连接成直线或折线，即条形药包的中心线。•(3)混合药包布置§7硐室爆破•四、爆破参数设计•1.药包布置设参数•(1)最小抵抗线W5m≤W≤50m,常取8～30m。边缘药包最小抵抗线控制在6～10m为宜。•(2)爆破作用指数n•①按确定的爆破类型选取n值多面临空地形的抛掷爆破：n=1.0～1.25加强松动爆破：n=0.7～0.8陡壁地形的抛掷爆破：n=0.8～1.0加强松动爆破：n=0.65～0.75§7硐室爆破•②按抛掷百分率Ｅ%选取n值•当平坦地形爆破时，按下式选取n值•当地面坡度为40°～45°时，可参考下表选取n值。§7硐室爆破5.055En抛掷百分率Ｅ(%)47.55052.55557.560n值0.750.80.850.90.951.0n值与抛掷百分率Ｅ的关系•③根据地形坡度α选取n值•例如，斜坡地形单侧抛掷爆破且抛掷率约为60%时，可按下表选取n值。•④根据抵抗线Ｗ值选取n值•例如，地面坡度为40°～45°的两面或多面临空地形，布置单排双侧作用药包，要求爆破堆高度在15m以下时，可参考Ｐ176表7-3选取n值。§7硐室爆破坡度α15°~30°30°~45°45°~60°60°~70°n值1.75~2.01.5~1.751.25~1.51.0~1.25n值与地面坡度α的关系•⑤根据药包的位置或作用确定n值(多层多排药包爆破时)§6露天爆破技术W=10m基45+110W=17mW=30mW=25mW=19mW=30m118811381166W=17.5mW=26mW=17mW=24m1209.2基46+120图7-4某硐室爆破工程典型断面上的药包布置W=8mW=10mW=13mW=13m•主药包n为辅助药包的1.25倍；•后排药包n为前排药包的1.25倍；•上层药包n为下层药包的1.1倍（上下层同时起爆）；•同排药包同时起爆时，n值相等。•(3)药包间距a•①集中药包间距a§7硐室爆破2211•②条形药包间距a•a.端头相邻的条形药包同时起爆时，其端头间距•b.端头相邻的条形药包微差起爆时，端头间距•秒差起爆时，端头间距:•C.条形药包端头和相邻的集中药包间距§7硐室爆破621WWa214161WW　～a212131WW～a21Wma•(4)药包层间距a′•(5)排距b§7硐室爆破Wma2Wb)0.1~9.0(•(6)不逸出半径•在定向抛掷爆破中为避免对其它临空面造成破坏，引起边坡和山头破坏、失稳，可采用不逸出半径来进行控制。•不逸出半径：药包中心至非抛掷方向上地面的最短距离。§6露天爆破技术•①对于突出地形，要求一个方向可以抛掷，另一个方向不许抛出但可以破坏时，§6露天爆破技术32.1nfWRe•②药包的两端若为冲沟时，为保证抛掷方向不向冲沟逸出，药包中心至冲沟表面的最短距离应大于Re。14.1~3.12nWRe•③对于山后深沟或山间较陡的地形，为保证爆破时抛掷方向不向山后薄弱地带冲出，药包中心至后冲沟表面的最短距离应大于Re。18.1~6.12nWRe•2.炸药单耗和药量计算•(1)标准抛掷爆破单位炸药消耗量k•对特定的岩石，k值是常数，可采用查表、工程类比、现场试爆等方法选取k值。详见P178表7-4。•(2)药量计算•①松动爆破药量计算•a.集中药包•b.条形药包§7硐室爆破3WkeQLWkeQ2•说明：e—炸药换算系数：等于标准炸药的爆力（猛度）与所用炸药的爆力（猛度）之比，即，§7硐室爆破2mbeee所用炸药的爆力标准炸药的爆力be所用炸药的猛度标准炸药的猛度me•岩石硬度不大（尤其是松动爆破），常用eb来进行药量换算;对于坚硬岩石,常用eb和em的平均值来换算。•上述公式是以2＃岩石露天铵梯炸药为标准炸药，其猛度为10mm，爆力280ml。•②加强松动爆破及抛掷爆破的药量计算•a.集中药包：当0.75≤n≤2.5，5＜W≤25m时：当W＞25m时，需考虑重力影响进行修正:•b.条形药包：§7硐室爆破333)6.04.0()(kWnekWnefQLekWnnLkWnefLelQP232155.06.04.025)0.6n0.4(eq33WWQ•③分集药包装药量计算•分集药包是一种能提高炸药能量利用率的爆破方法，它是将原集中药包(母药包)的药量分别装在两个相距很近，中间一般由横向导洞联系着的子药包构成，爆破时两个子药包必须同时起爆。子药包的药量按最小抵抗线的比例分配:§6露天爆破技术Q•五、爆破漏斗参数计算•1.压缩圈半径Ry•(1)集中药包:3062.0yyQRyyqR56.0•(2)条形药包：;,—kg：Q集中药包装药量式中3/,—mt装药密度。P，y选取表参照岩土压缩系数57180—mtq/,—条形药包线装药密度§7硐室爆破压碎圈半径Ry：•药包周围的介质（岩土）在爆炸冲击波和爆轰产物的膨胀作用下，压缩成球形空腔或粉碎成小块。•此球形空腔的半径称为压碎圈或压缩圈半径，即药包向下作用的深度。21nWR斜坡地形212nWR山头两侧作用药包•2.爆破漏斗的作用半径•(1)抛掷爆破的爆破漏斗作用半径•①下破裂半径R•从药包中心到爆破漏斗底圆周长上最下端点的距离，如图中的OA。§7硐室爆破•②上破裂半径R′•从药包中心到爆破漏斗底圆周长上最上端点的距离，如图中的OC。2/1nWR•斜坡地形：§7硐室爆破22/112nnWR