爆破工程课件PPT

第二章爆破工程爆破是利用炸药的能量对炸药周围的介质进行破坏，在水利工程施工中，广泛采用爆破方法开挖基坑和地下建筑物，开采砂石料以及完成其它特定的施工任务。探索爆破机理，正确掌握各种爆破技术，对加快工程进度，保证工程质量，降低工程造价具有十分重要的意义。第一节爆破器材与钻孔机具第二节爆破基本原理及药量计算第三节爆破的基本方法第四节爆破技术在水利水电工程中的应用第五节爆破公害及安全控制第二章爆破工程第一节爆破器材与钻孔机具工程炸药及起爆器材是爆破所必需的材料，起爆及起爆网路的设计是爆破设计施工的重要环节。钻孔是爆破施工的一个重要环节，它的效率和质量很大程度上取决于钻孔机具。一、炸药和起爆器材二、起爆方法和起爆网路三、钻孔机具第一节爆破器材与钻孔机具上一页下一页返回一、炸药和起爆器材一）炸药一般来说，凡能发生化学爆炸的物质均可称为炸药。（1）炸药的性能指标：1）威力（爆力和猛度）；2）敏感度；3）氧平衡；4）安定性；5）殉爆距离；6）最佳密度上一页下一页返回一、炸药和起爆器材（2）常用的工业炸药：1）TNT（三硝基甲苯）；2）胶质炸药（硝化甘油炸药）；3）铵梯炸药；4）铵油炸药；5）浆状炸药；6）乳化炸药注意:炸药混装车和移动站水胶炸药2号岩石铵梯炸药1号铵松蜡炸药上一页下一页返回粘性粒状乳化铵油炸药上一页下一页返回乳化炸药上一页下一页返回一、炸药和起爆器材二）起爆器材常用的起爆器材包括各种雷管、用来引爆雷管或传递爆轰波的各种材料。主要包括：1）雷管；2）导火索；3）导爆索；4）导爆管。火雷管电雷管导爆管雷管上一页下一页返回导火索导爆索导爆管炸药混装车和地面站上一页下一页返回二、起爆方法和起爆网路一）起爆方法1）火花起爆；2)电力起爆；3）导爆管起爆；4）导爆索起爆。上一页下一页返回二、起爆方法和起爆网路二）起爆网路：（1）含义：当采用群药包进行爆破时，为了达到增强爆破效果、控制爆破震动等目的，可能采用齐发、延迟，或组内齐发、组间延迟等起爆方式，这就要求用起爆材料将各药包联接成既可统一赋能起爆、又能控制各药包起爆延迟时间的网络。上一页下一页返回二、起爆方法和起爆网路（2）分类1）电力起爆网路；2）导爆管起爆网路；3）导爆索起爆网络上一页下一页返回上一页下一页返回三、钻孔机具钻孔机具分为以下几种：1）回转式钻机2）冲击式钻机3）潜孔钻4）液压钻机5)手风钻快速钻及钻孔台车钻孔施工回转钻机冲击钻机潜孔钻液压钻手风钻和快速钻多臂钻孔台车第二节爆破基本原理及药量计算爆破基本原理及药量计算是进行工程爆破设计和施工的基础。一、爆破机理第二节爆破基本原理及药量计算二、爆破漏斗三、药包种类和装药量计算基本方法上一页下一页返回一、爆破机理爆破的机理岩土介质的爆破破碎是炸药爆轰产生的冲击波的动态作用和爆轰气体准静态作用的联合作用的结果。在无限介质和有限介质的爆破作用是不同的。上一页下一页返回一、爆破机理无限均匀介质中爆破作用的最终影响范围划分为：粉碎圈（压缩圈）、抛掷圈、破碎圈（松动圈）和震动圈（如图2－7所示），以上各圈只是为说明爆破作用的范围而划分的，并无明显界限，其作用半径的大小与炸药的特性与用量、药包结构、爆炸方式以及介质特性等密切相关。上一页下一页返回一、爆破机理炸药在有限介质中爆破，产生冲击波。拉力波使岩石产生弧状裂缝，压力波使岩石产生径向裂缝。由弧状和径向裂缝将岩石切割成碎石。上一页下一页返回二、爆破漏斗1、爆破漏斗当爆破在有临空面的半无限介质表面附近进行时，若药包的爆破作用具有使部分破碎介质具有抛向临空面的能量时，往往形成一个倒立圆锥形的爆破坑，形如漏斗，称为爆破漏斗（如下图所示）。上一页下一页返回上一页下一页返回二、爆破漏斗2、爆破漏斗的几何特征参数1）药包中心至临空面的最短距离，即最小抵抗线长度W；2）爆破漏斗底半径r；3）爆破破坏半径R；4）可见漏斗深度P；5）抛掷距离L。爆破漏斗的几何特征反映了药包重量和埋深的关系，反映了爆破作用的影响范围。上一页下一页返回二、爆破漏斗3、爆破作用指数系数n＝r/W，它反映了爆破漏斗的几何特征。工程应用中，通常根据n值大小对爆破进行分类。当n＝1即r=W时，称为标准抛掷爆破；当n1即rW时，称为加强抛掷爆破；当0.75＜n1时，称为减弱抛掷爆破；当0.33＜n≤0.75时，称为松动爆破；当n≤0.33时，称为隐藏式爆破。上一页下一页返回二、爆破漏斗4、有关爆破漏斗的计算其深度P称为可见漏斗深度，可按下式计算。P＝CW（2n－1）（2-1）式中，C为介质系数，对岩石C＝0.33，对粘土C=0.4。抛掷堆积体距药包中心的最大距离L称为抛掷距离，可按式（2－2）计算。L＝5nW（2-2）上一页下一页返回三、药包种类和装药量计算基本方法1、药包种类分为集中药包和延长药包。若药包的长边和短边的长度分别为L和a，当L/a≤4时，为集中药包；当L／a＞4时，为延长药包。2、装药量计算公式Q=q0V(2-3)式中，Q—装药量，kg；q0—单位耗药量，kg/m3；（与炸药品种、爆破方法、爆破部位、地质条件、自由面数目、爆破参数及工艺措施有关）V—爆除介质体积，m3；上一页下一页返回三、药包种类和装药量计算基本方法3、对单个集中药包，其装药量计算公式为：Q=KW3f(n)(2-4)式中，K—规定条件下的标准抛掷爆破的单位耗药量，kg/m3；W—最小抵抗线长度，m；f（n）—爆破作用指数函数。（标准抛掷爆破：f（n）=1；加强抛掷爆破：f（n）=0.4＋0.6n3；减弱抛掷爆破：f（n）=；松动爆破：f（n）=n3。）3)733(n上一页下一页返回三、药包种类和装药量计算基本方法4、对钻孔爆破，一般采用延长药包，其药量计算公式为：Q=qV（2-5）式中：q为钻孔爆破条件下的单位耗药量。（式中的q与单个集中药包中的K值是有区别的。）【例】埋置深度为4m的药包，爆破后得到底直径为10m的爆破漏斗。求(1)爆破作用指数，指出属何种类型的爆破?如果炸药单耗为1．5kg／m3,爆破药量是多少？（2）如果爆破漏斗直径不变，要求实现减弱抛掷爆破，其深度如何调整？解：(1)W＝4m，r＝10/2＝5m故减弱抛掷爆破的条件：5W6.67所以n=5/4=1.25，属加强抛掷爆破。装药量Q=1.5×43×(0.4+0.6×1.253)=150.9kg2)当n=1，5/W=1，所以W=5m当n=0.75,，5/W=0.75，所以W=6.67m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。一、钻孔爆破二、洞室爆破第三节爆破的基本方法三、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•钻孔爆破往往形成台阶状进行爆破台阶爆破台阶爆破施工台阶爆破施工上一页下一页返回一、钻孔爆破一）浅孔爆破孔径小于75mm，孔深小于5m。（1）炮孔布置参数：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上一页下一页返回一、钻孔爆破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上一页下一页返回一、钻孔爆破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(上一页下一页返回一、钻孔爆破（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）起爆网路常用的微差间隔起爆方法包括排间微差和“V”形起爆。qaWHQ上一页下一页返回一、钻孔爆破二)深孔爆破孔径大于75mm，孔深超过5m。深孔台阶爆破的钻孔分为垂直孔和倾斜孔。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。上一页下一页返回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上一页下一页返回一、钻孔爆破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上一页下一页返回一、钻孔爆破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上一页下一页返回一、钻孔爆破(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上一页下一页返回一、钻孔爆破实例上一页下一页返回二、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。洞室爆破施工洞室爆破施工洞室爆破施工上一页下一页返回洞室爆破施工上一页下一页返回洞室爆破施工上一页下一页返回洞室爆破施工上一页下一页返回洞室爆破施工上一页下一页返回洞室爆破施工上一页下一页返回洞室爆破施工上一页下一页返回洞室爆破施工上一页下一页返回二、洞室爆破一）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，爆破震动、空气冲击波等爆破公害严重。上一页下一页返回二、洞室爆破（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。上一页下一页返回二、洞室爆破二）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