预裂爆破技术
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预裂爆破技术
北京科技大学土木与环境工程学院 2013.7.5
1 预裂爆破的定义
为保证保留岩体按设计轮廓面成型并防止围岩
破坏,须采用轮廓控制爆破技术。其中预裂爆破就
是常用的轮廓控制爆破技术。
所谓预裂爆破,就是事先沿设计开挖轮廓线爆 破轮廓炮孔,形成裂缝,再起爆轮廓范围内的炮孔 爆落岩石的方法。 在于预裂爆破在 岩石开挖破坏之前,就预先沿设计轮廓线爆出具有 一定宽度的裂缝。
的效果。
1)岩体在预裂面上形成的贯通裂缝、其地表裂缝
宽度应不小于1cm
2)围岩壁面不平整度(又称起伏差)的允许值为 ±15cm。
3)壁上孔痕的百分率在硬岩中不少于80%,在软岩
中不少于50%
4)减震效应。降低爆破地震效应是预裂爆破的重要
优点,一般应达到设计和预估对降震百分率值的要求。
谢谢!
3 影响预裂爆破效果的主要因素
(4)起爆时间间隔 为确保减震作用,必须使预裂孔超前于主炮孔起爆, 超前至少应有100ms 。但在含水量或岩石松软的地方,为 防止预裂缝被充填,预裂孔可超前50~100ms起爆 。 (5)钻孔质量 一般要求钻孔在一个平面上,垂直于钻孔平面偏差小 于20cm。孔底落在一条线上,偏差不超过15cm。否则
应力波叠加原理
爆炸高压气体作用原理
应力波与气体压力共同作用原理
应力波叠加原理认为,当 相邻两炮孔起爆时,各个炮孔 鲍照产生的压缩应力波,以煮 面波的形式向四周扩散,并在 两孔连心线中点相遇,产生叠 加。在交汇处,应力波切向分 量合力的方向垂直于连心线促 使岩体外移,产生拉伸应力, 如右图所示,达到临界值时, 便会形成裂缝,并发展贯通。
4 预裂爆破的参数 预裂爆破参数的确定是预裂爆破研究的主要问题。 虽然确定预裂爆破主要参数的方法有理论计算法、经验 公式法、经验类比法3种,但是目前一般还是根据实践 经验来确定。
4.1 预裂爆破参数的经验公式计算 影响预裂爆破参数的因素复杂,很难从理论上推导出 严格的计算公式,为了获得满意的欲裂爆破效果,爆破工 作者根据经验,针对几个最主要的影响因素,归纳计算了
3 影响预裂爆破效果的主要因素
(2)不耦合作用 不耦合作用就是利用装药和孔壁之间存在的间隙,降 低炸药爆炸作用在孔壁上的初始压力。一般不耦合系数在 2~4范围内均可获得满意的效果。在允许的线装药密度下 ,不耦合系数可随孔距的减少而适当增大。 (3)装药结构 为保证细长药卷间隔装药起爆的可靠性,必须在炮孔 内沿孔全长敷设导爆索,由于炮孔底部的夹制作用,一般 底部药量可增加2~3倍。
爆炸高压气体作用原理认为应力波的作用是微笑的 ,炮孔之间贯通裂纹的形成主要是爆炸生成的高压气体 的准静态应力所致。该理论强调不耦合装药条件下的缓 冲作用,由于空气间隙的存在,使得作用于孔壁的冲击 波的波峰压力大大减小。
应力波与气体压力共同作用原理目前得到较多认可。 该原理认为,炸药起爆时,应力波的主要作用是在炮孔周 围产生一些初始的径向裂缝,随后,爆炸高压气体准静态 应力的作用使得初始径向裂隙进一步扩展。
预裂爆破示意图
主爆孔 开挖区
预裂孔
保留区 自由面 预裂缝
2 预裂爆破的作用机理
进行预裂爆破后,在岩体中形成一贯穿裂缝,这
一裂缝能反射或吸收随后起爆的主炮孔的应力波,起
屏蔽作用,从而能最大限度地减少对要保留岩体的破 坏。那么要达到预裂爆破效果的关键是形成定向的贯 穿裂缝。
由于岩石爆破过程本身的复杂性以及理论的研究 的不成熟,对于普通周边孔德成缝机理各家观点尚 未一致,下面是比较有代表性的观点。
爆后凹凸不平。
3 影响预裂爆破效果的主要因素
(6)预裂孔的布孔 预裂缝的作用是削弱应力波的作用和地震效应对岩壁 的影响,为此预裂孔的深度一定要超过主爆孔的深度 。 (7)堵塞长度 良好的孔口堵塞时保持高压爆炸气体所必须的。堵塞 过短和装药过多有造成孔口成为漏斗状的危险。过长堵塞 和装药过低则难以使顶部形成完整预裂缝。堵塞长度一般 取孔径的12~20倍。
(a)—偶合装药;(b) — 不偶合装药;(c) — 正向连续装药; (d) —正向空气间隔装药;(e)— 反向连续装药 1 — 炸药;2 — 炮眼壁;3 — 药卷;4 — 雷管; 5 — 炮泥;6 — 脚线;7 — 竹条;8 — 绑绳
(2)起爆
为保证同时起爆,预裂爆破和光面爆破一般都用
导爆索起爆,并通常采用分段并联法。 由于光面爆破
孔是最后起爆,导爆索有可能遭受超前破坏。为保证
周边孔准爆,对光面爆破孔可采用高段延期雷管与导
爆索的双重起爆法。预裂孔若与主爆区炮孔组成同一
网路起爆,则预裂孔应超前第一排主爆孔85~100ms起
爆。
6 质量控制标准
一般根据预裂缝的宽窄、新壁面的平整程度、留下
的孔痕百分率以及减震效应的百分率等来衡量预裂爆破
3 影响预裂爆破效果的主要因素
影响预裂爆破效果的因素有很多,生产实践证明,主 要影响因素有以下七个方面。 (1)岩石物理力学性质及地质条件 预裂爆破的主要参数均与岩石的物理力学性质(如岩 石的抗拉强度)直接有关。因此,在进行预裂爆破设计时 ,应取得比较准确的岩石力学性能参数,以保证选择爆破 参数的准确性。
5 装药结构与起爆 (1) 装药结构 1)堵塞段 堵塞段的作用是延长爆生气体的作用时间,且保证 孔口段只产生裂缝而不出现爆破漏斗,对深孔爆破该段长 一般取0.5~1.5m。 2)孔底加强段 段长大体等于堵塞段。由于孔底受岩石夹持作用,
故需用较大的线装药密度。
3)均匀装药段 该段一般为轴向间隔不偶合装药,并要求沿孔 轴线方向均匀分布。轴向间隔装药须用导爆索串联各 药卷起爆。为保证孔壁不被粉碎,药卷应尽量置于孔 的中心。国外一般用炮孔中心定位器定பைடு நூலகம்,国内一般是 将药卷及导爆索绑于竹片进行药卷定位。
一些经验计算式,其基本形式:
q K[
1
] [ a ] [ d ] C
其中,q1-----炮孔的线装药密度(kg/m);
σc-----岩石抗压强度(MPa);
a -----炮孔的间距(m) ;
db-----炮孔的直径(m);K、δ、β、γ-----系数。
马鞍山矿山研究院的经验公式
4.2 预裂爆破参数的工程类比确定
北京科技大学土木与环境工程学院 2013.7.5
1 预裂爆破的定义
为保证保留岩体按设计轮廓面成型并防止围岩
破坏,须采用轮廓控制爆破技术。其中预裂爆破就
是常用的轮廓控制爆破技术。
所谓预裂爆破,就是事先沿设计开挖轮廓线爆 破轮廓炮孔,形成裂缝,再起爆轮廓范围内的炮孔 爆落岩石的方法。 在于预裂爆破在 岩石开挖破坏之前,就预先沿设计轮廓线爆出具有 一定宽度的裂缝。
的效果。
1)岩体在预裂面上形成的贯通裂缝、其地表裂缝
宽度应不小于1cm
2)围岩壁面不平整度(又称起伏差)的允许值为 ±15cm。
3)壁上孔痕的百分率在硬岩中不少于80%,在软岩
中不少于50%
4)减震效应。降低爆破地震效应是预裂爆破的重要
优点,一般应达到设计和预估对降震百分率值的要求。
谢谢!
3 影响预裂爆破效果的主要因素
(4)起爆时间间隔 为确保减震作用,必须使预裂孔超前于主炮孔起爆, 超前至少应有100ms 。但在含水量或岩石松软的地方,为 防止预裂缝被充填,预裂孔可超前50~100ms起爆 。 (5)钻孔质量 一般要求钻孔在一个平面上,垂直于钻孔平面偏差小 于20cm。孔底落在一条线上,偏差不超过15cm。否则
应力波叠加原理
爆炸高压气体作用原理
应力波与气体压力共同作用原理
应力波叠加原理认为,当 相邻两炮孔起爆时,各个炮孔 鲍照产生的压缩应力波,以煮 面波的形式向四周扩散,并在 两孔连心线中点相遇,产生叠 加。在交汇处,应力波切向分 量合力的方向垂直于连心线促 使岩体外移,产生拉伸应力, 如右图所示,达到临界值时, 便会形成裂缝,并发展贯通。
4 预裂爆破的参数 预裂爆破参数的确定是预裂爆破研究的主要问题。 虽然确定预裂爆破主要参数的方法有理论计算法、经验 公式法、经验类比法3种,但是目前一般还是根据实践 经验来确定。
4.1 预裂爆破参数的经验公式计算 影响预裂爆破参数的因素复杂,很难从理论上推导出 严格的计算公式,为了获得满意的欲裂爆破效果,爆破工 作者根据经验,针对几个最主要的影响因素,归纳计算了
3 影响预裂爆破效果的主要因素
(2)不耦合作用 不耦合作用就是利用装药和孔壁之间存在的间隙,降 低炸药爆炸作用在孔壁上的初始压力。一般不耦合系数在 2~4范围内均可获得满意的效果。在允许的线装药密度下 ,不耦合系数可随孔距的减少而适当增大。 (3)装药结构 为保证细长药卷间隔装药起爆的可靠性,必须在炮孔 内沿孔全长敷设导爆索,由于炮孔底部的夹制作用,一般 底部药量可增加2~3倍。
爆炸高压气体作用原理认为应力波的作用是微笑的 ,炮孔之间贯通裂纹的形成主要是爆炸生成的高压气体 的准静态应力所致。该理论强调不耦合装药条件下的缓 冲作用,由于空气间隙的存在,使得作用于孔壁的冲击 波的波峰压力大大减小。
应力波与气体压力共同作用原理目前得到较多认可。 该原理认为,炸药起爆时,应力波的主要作用是在炮孔周 围产生一些初始的径向裂缝,随后,爆炸高压气体准静态 应力的作用使得初始径向裂隙进一步扩展。
预裂爆破示意图
主爆孔 开挖区
预裂孔
保留区 自由面 预裂缝
2 预裂爆破的作用机理
进行预裂爆破后,在岩体中形成一贯穿裂缝,这
一裂缝能反射或吸收随后起爆的主炮孔的应力波,起
屏蔽作用,从而能最大限度地减少对要保留岩体的破 坏。那么要达到预裂爆破效果的关键是形成定向的贯 穿裂缝。
由于岩石爆破过程本身的复杂性以及理论的研究 的不成熟,对于普通周边孔德成缝机理各家观点尚 未一致,下面是比较有代表性的观点。
爆后凹凸不平。
3 影响预裂爆破效果的主要因素
(6)预裂孔的布孔 预裂缝的作用是削弱应力波的作用和地震效应对岩壁 的影响,为此预裂孔的深度一定要超过主爆孔的深度 。 (7)堵塞长度 良好的孔口堵塞时保持高压爆炸气体所必须的。堵塞 过短和装药过多有造成孔口成为漏斗状的危险。过长堵塞 和装药过低则难以使顶部形成完整预裂缝。堵塞长度一般 取孔径的12~20倍。
(a)—偶合装药;(b) — 不偶合装药;(c) — 正向连续装药; (d) —正向空气间隔装药;(e)— 反向连续装药 1 — 炸药;2 — 炮眼壁;3 — 药卷;4 — 雷管; 5 — 炮泥;6 — 脚线;7 — 竹条;8 — 绑绳
(2)起爆
为保证同时起爆,预裂爆破和光面爆破一般都用
导爆索起爆,并通常采用分段并联法。 由于光面爆破
孔是最后起爆,导爆索有可能遭受超前破坏。为保证
周边孔准爆,对光面爆破孔可采用高段延期雷管与导
爆索的双重起爆法。预裂孔若与主爆区炮孔组成同一
网路起爆,则预裂孔应超前第一排主爆孔85~100ms起
爆。
6 质量控制标准
一般根据预裂缝的宽窄、新壁面的平整程度、留下
的孔痕百分率以及减震效应的百分率等来衡量预裂爆破
3 影响预裂爆破效果的主要因素
影响预裂爆破效果的因素有很多,生产实践证明,主 要影响因素有以下七个方面。 (1)岩石物理力学性质及地质条件 预裂爆破的主要参数均与岩石的物理力学性质(如岩 石的抗拉强度)直接有关。因此,在进行预裂爆破设计时 ,应取得比较准确的岩石力学性能参数,以保证选择爆破 参数的准确性。
5 装药结构与起爆 (1) 装药结构 1)堵塞段 堵塞段的作用是延长爆生气体的作用时间,且保证 孔口段只产生裂缝而不出现爆破漏斗,对深孔爆破该段长 一般取0.5~1.5m。 2)孔底加强段 段长大体等于堵塞段。由于孔底受岩石夹持作用,
故需用较大的线装药密度。
3)均匀装药段 该段一般为轴向间隔不偶合装药,并要求沿孔 轴线方向均匀分布。轴向间隔装药须用导爆索串联各 药卷起爆。为保证孔壁不被粉碎,药卷应尽量置于孔 的中心。国外一般用炮孔中心定位器定பைடு நூலகம்,国内一般是 将药卷及导爆索绑于竹片进行药卷定位。
一些经验计算式,其基本形式:
q K[
1
] [ a ] [ d ] C
其中,q1-----炮孔的线装药密度(kg/m);
σc-----岩石抗压强度(MPa);
a -----炮孔的间距(m) ;
db-----炮孔的直径(m);K、δ、β、γ-----系数。
马鞍山矿山研究院的经验公式
4.2 预裂爆破参数的工程类比确定