爆破的基本方法

第三节爆破的基本方法工程爆破的基本方法按照药室的形状不同主要可分为：钻孔爆破、洞室爆破。在岩体的开挖轮廓线上，为了获得平整的轮廓面、控制超欠挖和减少爆破对保留岩体的损伤，通常采用预裂或光面爆破技术。第三节爆破的基本方法一、钻孔爆破二、洞室爆破三、改善爆破效果方法及措施一、钻孔爆破钻孔爆破分为浅孔爆破和深孔爆破。浅孔爆破孔径小于75mm，孔深小于5m优点：有利于控制开挖面的形状和规格，使用的钻具简单，操作方便；缺点：劳动生产率低，无法适应大规模爆破需要浅孔爆破大规模应用于地下工程开挖、露天工程中的中小型料场开采、水工建筑物基础分层开挖以及城市建筑物的控制爆破深孔爆破孔径大于75mm，孔深超过5m优点：适用于料场和基坑大规模、高强度开挖无论是浅孔还是深孔爆破，施工中均须形成台阶状临空面。这样不仅有利于提高爆破效果，降低成本，也便于施工组织钻孔、装药、爆破和出渣的平行流水作业，避免干扰，加快进度。布孔时，宜使炮孔与岩石层面和节理面正交，不宜穿过与地面贯穿的裂缝，以防止爆生气体从裂缝中逸出，影响爆破效果。台阶爆破台阶爆破施工台阶爆破施工一）浅孔爆破1.炮孔布置参数开挖中宜根据开挖范围、开挖深度和钻孔长度分成数级台阶施工每级台阶沿长度方向可分成数个工作段，沿宽度方向则可布置多排炮孔，但不宜超过3~4排炮孔在平面上一般采用矩形或梅花形布置同排相邻炮孔中心距离称为孔距相邻两排炮孔间的中线距离称为排距。（1）最小抵抗线W：(2-6)式中：Kw—岩质系数，一般为15—30，坚硬岩石取小值，松软岩石取大值；d—钻孔直径。dKWw（2）台阶高度H台阶高度必须大于最小抵抗线，以防止冲天炮；同时炮孔深度也不能太大以防止炮孔药量分布不均。兼顾到爆破效果和生产率两方面，台阶高度可按下式确定(2-7)（3）炮孔深度L(2-8）式中系数对坚硬岩石取大值，松软岩石取小值。WH)0.2~2.1((0.85~1.15)LH（4）孔距a和排距b合理的孔距和排距是保证形成平整的新台阶面及爆后岩块均匀的前提。一般有：（2-9）（2-10）（2-11）（5）堵塞长度L1浅孔台阶爆破多采用连续装药，装药长度应控制在孔长的1/2～1/3范围，因此孔口堵塞长度一般不小于孔长的一半。WbLaWa)0.1~8.0()0.1~5.0()0.2~0.1(2装药量计算浅孔爆破药量按延长药包计算，单孔药量为(2-12)q—浅孔台阶爆破单耗，一般为0.2～0.6kg/m3，可按照岩性不同从有关表格中选取。3起爆网路浅孔台阶爆破一般采用电力起爆或导爆管起爆网路。常用的微差间隔起爆方法包括排间微差和“V”形起爆。qaWHQ二)深孔爆破深孔台阶爆破的钻孔分为垂直孔和倾斜孔。倾斜孔的优点是由于炮孔与临空面平行，使得爆破过程全孔所受的抗力均匀，爆后岩块均匀，底部残梗少，爆堆形状易于控制，有利于提高出渣装载机的效率同时保持一定的倾角，也有利于保持坡面的稳定。缺点：倾斜孔钻孔技术要求高，钻孔效率低，装药过程易堵孔深孔台阶爆破的炮孔布置与参数选择的原则与浅孔爆破类似：(1)炮孔布置参数1）台阶高度H：H值的选取应综合考虑地质与岩性，开挖强度与进度要求，钻孔、装碴和运输设备的性能及合理配套等条件来确定。深孔爆破台阶高度一般为6~16m，以8~12m居多。2）钻孔直径d在水工建筑物基础开挖中，钻孔直径一般不超过150mm；在临近建基面、设计边坡轮廓处，孔径一般不大于110mm。3）底盘抵抗线Wd底盘抵抗线是指炮孔中心线至台阶坡脚的水平距离。(2-13)式中：D—岩石硬度影响系数，一般取0.46～0.56，硬岩取小值，软岩取大值；η—台阶高度影响系数。150dHDWd4）超钻深度ΔH超深可按下式确定：(2-14)式中的系数在台阶高度大、岩石坚硬时取大值。5）孔长L(2-15)式中：α—钻孔倾斜角，一般与台阶坡面角相同；对垂直钻孔，α=900。dWH）（35.0~15.0sinHHL6）孔距a和排距b合理的孔距和排距是保证形成平整的新台阶面及爆后岩块均匀的前提。一般有：(2-16)(2-17)7）堵塞长度L1深孔台阶爆破的堵塞长度可参考以下公式综合确定:（2-18）（2-19）（2-20）ddWbWa)0.1~8.0()0.2~8.0(LLdLWLd)4.0~2.0()40~20(75.0111(2）装药量计算：前排炮孔的单孔药量为:（2-21）后排炮孔的单孔药量为：（2-22）q—深孔台阶爆破单耗，可按照岩性不同从有关表格中选取；q的大体范围为：软岩0.15～0.3kg/m3,中硬岩0.3～0.45kg/m3,硬岩0.45～0.6kg/m3；P—受前排爆岩阻力作用的药量增加系数，一般取1.1~1.2。HqaWQdpqabHQ实际运用中，无论是深孔爆破还是浅孔爆破，最终确定的装药量必须满足药量平衡原理。即每个炮孔爆除其所承担的一定体积岩石所需的药量必须与最佳堵塞条件下孔内所装入的药量相等。三）改善深孔爆破效果的技术措施改善爆破效果归根结底是提高爆破的有效能量利用率，有以下方法和措施：(1)合理利用或创造人工自由面(2)改善装药结构(3)优化起爆网路(4)采用微差挤压爆破(5)保证堵塞长度和堵塞质量(1)合理利用或创造人工自由面充分利用多面临空的地形，或人工创造多面临空的自由面，有利于降低爆破单位耗药量。适当增加梯段高度或采用斜孔爆破，均有利于提高爆破效率。斜孔爆破后边坡稳定，块度均匀，还有利于装渣效率改善装药结构深孔爆破多采用单一炸药的连续装药，且药包往往处于底部、孔口不装药段较长，导致大块的产生采用分段装药可有效降低大块率；采用混合装药方式，即在孔底装高威力炸药、上部装普通炸药，有利于减少超钻深度；在国内外矿山部门采用的空气间隔装药爆破技术也证明是一种改善爆破效果、提高爆炸能量利用率的有效方法(3)优化起爆网路优化起爆网路对提高爆破效果，减轻爆破振动危害起着十分重要的作用选择合理的起爆顺序和微差时间对于增加药包爆破自由面、促使爆破岩块相互撞击以减小块度、防止爆破公害具有十分重要的作用采用微差挤压爆破微差挤压爆破时指爆破工作面前留有渣堆的微差爆破由于留有渣堆，从而促使爆岩在运动过程中相互碰撞、前后挤压，获得进一步破碎，改善了爆破效果微差挤压起爆可用于料场开挖及工作面小、开挖区狭长的场合它可以使钻孔和出渣作业互不干扰，平行连续作业，从而提高效率保证堵塞长度和堵塞质量实践证明，当其他条件相同时，堵塞良好的爆破效果及能量利用率较堵塞不良的场合可以大幅提高实例二、洞室爆破洞室爆破又称大爆破，其药室是专门开挖的洞室。药室用平洞或竖井相连，装药后按要求将平洞或竖井堵塞。洞室爆破可分为松洞爆破、抛掷爆破和定向爆破定向爆破是抛掷爆破的一种特殊形式，不仅要求岩土破碎、松动，而且应抛掷堆积成具有一定形状和尺寸的堆积体洞室爆破施工洞室爆破施工洞室爆破施工洞室爆破施工洞室爆破施工洞室爆破施工洞室爆破施工洞室爆破施工洞室爆破施工洞室爆破施工一）洞室爆破的特点及适用范围：(1)特点：1）洞室爆破一次爆落方量大，有利于加快施工进度；2）需要的凿岩机械设备简单；3）节省劳力，爆破效率高；4）导洞、药室的开挖受气候影响小，但开挖条件差；5）爆破后块度不均，大块率高6）爆破震动、空气冲击波等爆破公害严重。（2）适用范围：1）挖方量大而集中并需在短期内发挥效益的工程；2）山势陡峻，不利于钻孔爆破安全施工的场合；3）定向爆破筑坝；4）当地质、地形条件满足要求时，洞室爆破可用于定向爆破筑坝、面板堆石坝次堆料区料场开挖以及定向爆破截流。二）药包布置与爆破参数确定：（1）药包布置为达到良好的爆破效果，需要根据地形地质条件和工程要求，一般按照“排、列、层”的立体格局布置群药包。（2）爆破参数洞室爆破中，最小抵抗线W和爆破作用指数n值共同决定了爆落方量与抛掷率、抛掷距离和爆堆分布状况。W和n是决定爆破规模的两个最基本参数。1）最小抵抗线长度WW的方向决定了主抛方向，它和n值一道决定了爆落与抛掷方量以及抛掷距离；W越小，可能产生的公害越大；W值的选定应和药包布置一并考虑，要反复调整力争最优；我国已建定向爆破堆石坝，W多在5～40m之间。2）爆破作用指数nn的选择主要根据爆破类型（松动爆破还是抛掷爆破）和地形条件（多面临空、斜坡地形或平地等）确定，n值一般采用0.7～1.75。若采用双排或双层布药，上层和前排药包应适当增大n值，同时后排和下层的n值应比前排和上层的n值大0.15～0.25。3)药包间距有水平间距a和层间距b，与爆破性质、地形地址条件有关，直接影响爆破质量和成本。【例】某项爆破工程拟采用集中药包洞室爆破，设计最小抵抗线长度为20m，取用爆破作用指数n=1。若要求增加爆破方量10000m3，在最小抵抗线不变的情况下，试近似计算爆破作用指数n值。并指出数何种爆破类型？解：n=1时，爆破漏斗底直径为2×20＝40m爆破方量V1＝π/4×402×20/3=8377.6m3增加爆破方量10000m3，总爆破方量为18377.6m3。设爆破作用指数为nx爆破漏斗底直径为：2×20nx=40nx，则π/4×（40nx）2×20/3＝18377.6nx＝1.48。属加强抛掷爆破(3)装药量计算：1)集中药包：抛掷爆破：(2-23)松动爆破：(2-24)2)条形药包：条形药包的装药量通常以线装药密度表示，其装药量计算基础为集中药包的药量计算公式，通常只是将药量均匀分布于用集中药包药量计算公式算出的相应药包间距上：(2-25))6.04.0(33neKWQ3)55.0~33.0(eKWQaQq（4）施工要点：1)药室与导洞布置集中药包的药室体积V按下式计算：(2-30)式中：KV—药室扩大系数，当药室无支撑时，取1.1～1.25；散装取小值，袋装取大值；有支护时取1.5～1.8。Δ—为炸药密实度，t/m3。QKVV2)装药堵塞堵塞时，先用木板封闭药室，再用粘壤土填塞3～5m，最后用石碴料堵塞。总的堵塞长度一般不应小于最小抵抗线长度的1.2～1.5倍。对T型导洞可适当缩小堵塞长度。3)起爆网路电爆网路和电爆与导爆索的复式网路被广泛使用，这是因为洞室爆破的起爆网路要求万无一失，而只有电爆网路能用仪表检查。设计实例:图文件第四节爆破技术在水利水电工程中的应用本节将从轮廓线控制爆破、岩石坝基和高边坡的开挖、定向爆破筑坝、岩塞爆破、面板堆石坝填筑料开采、围堰和岩坎的爆破拆除等方面，介绍爆破技术在水利水电工程中的应用。一、预裂爆破和光面爆破二、坝基开挖三、岩石高边坡爆破开挖五、岩塞爆破六、面板堆石坝填筑石料开采七、拆除爆破第四节爆破技术在水利水电工程中的应用四、定向爆破筑坝一、预裂爆破和光面爆破（1）定义预裂爆破和光面爆破都属于轮廓线控制爆破。所谓预裂爆破，就是首先起爆布置在设计轮廓线上的预裂爆破孔药包，形成一条沿设计轮廓线贯穿的裂缝，再在该人工裂缝的屏蔽下进行主体开挖部位的爆破，保证保留岩体免遭破坏；光面爆破是先爆除主体开挖部位的岩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包，将光爆层炸除，形成一个平整的开挖面。预裂爆破主要用于明挖，光面爆破主要用于洞挖。（2）其成缝机理预裂爆破和光面爆破都要求沿设计轮廓产生规整的爆生裂缝面，两者成缝机理基本一致。区别在于预裂孔在主爆破孔之前起爆，光爆孔在主爆破孔之后起爆。现以预裂缝为例论述它们的成缝机理：预裂爆破采用不耦合装药结构，其特征是药包和孔壁间有环状空气间隔层，该空气间隔层的存在削减了作用在孔壁上的爆炸压力峰值。因为岩石动抗压强度远大于抗拉强度，因此可以控制削减后的爆压不致使孔壁产生明显的压缩破坏，但切向拉应力能使炮孔四周产生径向裂纹。加之孔与孔间彼此的聚能作用，使孔间连线产生应力集中，孔壁连线上的初始裂纹进一步发展，而滞后的高压气体的准静态作用，使沿缝产生气刃劈裂作用，使周边孔间连线上的裂纹全部贯通成缝。（3）质量控制标准开挖壁面岩石完整，半孔率高；钻孔孔位准确，偏斜度小，壁面不平整度小，符合要求；预裂缝面的最小张开度符合要求。（4）参数设计预裂爆破和光面爆破的参数设