《爆破基础》教程

爆破基础教程

《爆破基础》教程

重要提示:本章的重点和难点是爆破的基本原理及药量计算、爆破的基本方法、特种爆破技术（定向爆破；光面爆破；预裂爆破）。主要的知识点包括：爆炸和爆破；爆轰波；冲击波；正氧平衡；负氧平衡；爆破漏斗；爆破作用指数；集中药包和延长药包；爆破作用圈；预裂爆破；定向爆破；光面爆破。

一、概述

（一）、爆破与爆炸

爆破：爆炸作用于周围介质的破坏效应结果。

爆炸：物质内能的高速释放过程，分化学爆炸和物理爆炸

炸药爆炸属于化学爆炸，指炸药在一定的起爆能的作用下，在瞬时内发生化学分解产生高温和高压的气体。（二）．基本概念

1．冲击波：炸药爆炸后对相邻介质的冲击压力以波的形式向四周传播，使介质受到一定程度的破坏。

2．炸轰波：炸药在局部引爆后迅速扩展到全体，从引爆到爆炸全部结束在炸药中传播的化学反应能的波的形式。二者的关系:

1、炸轰波是介质中冲击波的激发源，即介质中的冲击波是由炸药爆炸时产生炸轰波引起的。

2、炸轰波是与炸药同时发生反应的冲击波，它是在炸药中传播的冲击波，而冲击波是指在岩体介质中传播的波。

3、炸轰波与冲击波在炸药中以同一速度传播，但炸轰波总比冲击波滞后一个时段。

二、爆破的基本原理及药量计算

（一）．无限均匀介质的爆破作用

1．基本假定

①药包是球形

②药包是放在无限介质中

③介质是均匀的各向同性

2．爆破作用范围

压缩圈（粉碎圈）Rc

抛掷圈R

松动圈（破裂圈）Rp

震动圈Rz

（二）．有限介质的爆破作用

1．基本概念：

临空面：爆破介质与空气的交界面

自由面：不同介质的交界面

声抗阻系数：ρc（ρ为介质的密度kg/，c为纵波传播速度m/s）

2．临空面发射拉应力的破坏作用

透射波产生的应力

反射波产生的应力

为爆破冲击波产生的应力，

，两介质的声抗阻系数之比。

临空面的作用可见：当药包在介质1中爆破

N=1时，=0即：不会形成反射应力波

N<1时，均为压缩波不同N=0（即在空气中爆破，岩石面受到加倍的压缩作用）

N>1时，透射压缩波反射拉伸波不同（即在岩石中爆破，应力波向临空面发射，全部生成反射拉伸波，可能引起岩石的破坏）

可看出充分利用自由面的存在对爆炸应力波的作用，一般地，每增加一个自由面，单位耗药量减少10%～20%，即提高爆破能量利用率具有十分重要的意义。

3．爆破漏斗：在有限介质中的爆破，当药包中心距离自由面较小时，药室周围的岩石发生压缩粉碎破坏和径向与环向裂缝的交错破裂，同时自由面处的岩石发生落片破裂，若爆轰气体还有一定的膨胀压力时会把一部分已破裂的岩石抛掷出去，形成爆破坑称爆破漏斗。

爆破漏斗的几何参数：

①最小抵抗线长W：药包中心至自由面的最短距离

②爆破漏斗半径r：爆破漏斗的底圆半径

③爆破作用半径R：药包中心至爆破漏斗底圆圆周上任一点距离

④可见漏斗深度L：爆破漏斗底部到自由面的最短距离

⑤爆破作用指数n：n=r/W

爆破的分类：

①标准抛掷爆破n=1

②加强抛掷爆破n>1

③减弱抛掷爆破0.75

④松动爆破0.33

⑤隐藏式爆破（临空面不会破坏）n≤0.33

（三）．药包量计算

1．药包的分类：按形状分类①集中药包②延长药包

集中药包：药包的最长边与最短边的比值小于等于4

延长药包：药包的最长边与最短边的比值大于4

2．单个集中药包的药包量计算

① 一般公式：根据实践证明在单一的水平自由面条件下，自由面附近（抵抗线小于25m）岩体内单个集中药包爆破形成的爆破漏斗，其爆落的岩石方量与装药量成正比。Q=K/V

② 标准抛掷爆破药包量计算

③ 其他爆破的药包量计算

加强抛掷爆破

减弱抛掷爆破

松动爆破或0.33～0.55

④若采用非标准炸药药包量计算eK→K e=eb/ei

K 为标准情况下单位耗药量（kg/m3）

eb 为标准炸药的爆力值（cm3），2号岩石铵锑炸药的暴力320cm3

ei 为采用炸药的爆力值（cm3）

标准情况：标准抛掷爆破，标准炸药，在一个临空面的平地上爆破。

⑤药包量计算的总公式：

⑥临空面的影响

若临空面2个以上单位耗药量会减少

2个临空面K→0.83K

3个临空面K→0.67K

4个临空面K→0.50K

3．垂直于临空面的延长药包量计算

最小抵抗线长：W=LW+LZ/2=2L/3+L/6=5L/6

LW为药包顶面与自由面的距离LZ为药包埋藏深度

药包量的计算：

选择适当的炮孔直径来容纳这些炸药量：Q装= LZ△π/4=L△π/12 △ 为装药密度t/m3

三、爆破的基本方法

（一）．孔眼爆破

① 浅孔爆破法：孔径小于75mm，孔深小于5m

② 深孔爆破法：孔径大于75mm，孔深大于5m

1．炮孔布置原则：

Ⅰ充分利用临空面或创造临空面，形成阶梯

Ⅱ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

2．布孔的技术参数：

①计算抵抗线长Wp（m）

浅孔：Wp=KWd

深孔：Wp=HDηd/150

KW为岩石性质对抵抗线的影响系数，通常采用15～30，岩性越软取值越大，

d为炮孔直径，浅孔以m计，深孔以mm计

H为阶梯高度，m

D为岩石硬度影响系数，一般取0.46～0.56，

η为阶梯高度系数，

②阶梯高度H（m）

浅孔H=KHWp KH为防止爆破顶面逸出的系数，通常1.2～2.0

深孔的阶梯高度H主要根据总挖深、地层岩石情况以及挖掘机对掌子高度要求等综合确定。

③炮孔深度L（m）

浅孔（竖直钻孔）L= KLH

深孔（竖直钻孔）L=H+△H

KL为岩性对孔深的影响系数，通常，对坚硬岩石取1.1～1.15，中等坚硬岩石取1.0，松软岩石取0.85～0.95 △H为超钻深度，m，取（0.12～0.3）Wp

④炮孔间距a（m）

浅孔 a=KaWp

深孔 a=（0.7～1.4）Wp

Ka为起爆方式对孔距的影响系数，火花起爆取1.0～1.5，电气起爆取1.2～2.0。

⑤炮孔排距b（m） b=asin60o=0.87a

⑥炮孔的最小堵塞长度Lmin（m）防止爆生气体逸出，有利于提高爆破效果。浅孔：Lmin≮ L/2 深孔：Lmin≮Wp 3．孔眼爆破的药量计算：

单孔装药量：Q=0.33KHWpa

各种布孔参数用上式确定装药量后应根据孔径及最小堵塞长度复核是否满足允许最大装药量的要求，否则应调整布孔参数。

（二）．洞室爆破