预裂爆破技术

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。
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。
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

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。
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。
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
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位,国内一般是 将药卷及导爆索绑于竹片进行药卷定位。
（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
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。
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！
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。
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
（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。