露天矿爆破工程第4章

1 花岗岩 2 石灰岩
1 2
O
ε ( S -1)
岩石的抗压强度增大,变形率减小。
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三、岩石破碎块度
块度小,采掘设备生产能力提高,但炸药消耗量增加,成本 高(炸药消耗量增加造成)； 块度大,采掘设备生产能力降低,但炸药消耗量减少,成本 高(采掘设备生产能力降低造成)。 所以，矿岩块度过大过小都会导致成本增加。
Ⅷ
土质岩石 腐殖土、泥煤、轻砂质土壤、湿砂
Ⅸ 松散性岩石 砂、山麓堆积、细砾石、松土、采下的煤
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(一)爆破漏斗的几何要素
R：爆破作用半径
RW 2r2W1(r)2W1n2 W
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松动爆破漏斗(n<0.75) ——碎石堆在原处(电铲原地采装) 减弱抛掷爆破漏斗(0.75<n<1) —— 降段 标准抛掷爆破漏斗(n=1) ——埋沟 加强抛掷漏斗(n>1)——平山头
f Ra k
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(二)苏氏岩石分级
原苏联的苏哈诺夫提出, 岩石的坚固性要根据特定条件, 实际采用的采掘方法来定。
强调个性、差异性、现场测定。方法烦琐。 (三)我国岩石分级
主要采用普氏岩石分级。适用于宏观情况(下表)。
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普氏系数岩石分级简表
等级 坚固性程度
典型的岩石
f值
Ⅰ
最坚固 最坚固、细致和有韧性的石英岩、玄武岩及其他各种特别坚固岩石
(二)装药量计算
Q kV ，kg
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第五节 岩石的坚固性与可爆性
一、岩石坚固性和分级
(一)普氏岩石分级 原苏联的普罗托奇·雅可诺夫1926年提出用“坚固性”这一 概念对岩石分级,建议用一个综合性的指标“坚固性系数”来表 示岩石被破坏的相对难易程度。简称“普氏硬度系数”，用f表 示。 即:
(应力)
(应变率)
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四个阶段： ① OA阶段,裂隙密合阶段,原生裂隙在压力作用下闭
合。σ -ε为非线性关系； ② AB阶段,弹性变形阶段,岩石矿物颗粒由于压缩产
生弹性变形； ③ BC阶段,岩石压密段； ④ CD阶段,岩石的破裂段。
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2、高变形率(ε)时的岩石力学特性
σ (MPa)
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2
若外载0PA 时,σ与θ呈线形关系,波形始终不变——弹性波 若外载APB 时,σ与θ呈非线形关系,波形出现双波结构——
弹性波、塑性波。 若外载B PC时,介质出现强化现象(压力增大,变形量减少),
波形出现三波结构——弹性波、塑性波、不稳定冲击波。 若外载 P C时,介质似同流体(破坏),波形出现稳定冲击波。
塑性岩石(石灰岩、砂岩等),爆炸破坏作用主要是爆生气体膨胀 作用造成。
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第四节 爆破漏斗
露天矿爆破工程都是在有自由面条件下进行的。炸药爆炸 后形成三个破碎区、裂隙区、片落区。
如果药包埋置离自由面较近，则药包与自由面之间的岩石 会破碎脱离岩体，最后形成爆破漏斗。 松动漏斗：漏斗内破碎的岩石只向上隆起 抛掷漏斗：部分破碎岩石抛出漏斗外
4
Ⅴ*
中等
各种不坚固的页岩、致密的泥灰岩
3
软弱的页岩、破碎页岩、白垩、岩盐、石膏、冻土、无烟煤、普通泥灰岩、
Ⅵ
较软弱
2
破碎砂岩、胶结砾岩、石质土镶
Ⅵ*
较软弱 碎石质土境、破碎页岩、凝结成块的砾石和碎石、坚固的煤、硬化黏土
1.5
Ⅶ
软弱
致密黏土、较弱的烟煤、坚固的冲积层、黏土质土壤
Ⅶ*
软弱
轻砂质黏土、黄土、砾石
对岩体起破坏作用的主要是冲击波和弹性应力波(应力波)。
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3
弹性应力波简称应力波。
按传播途径,应力波又分为体积波和表面波。体积波可以分 为能引起介质产生拉、压变形的纵波和产生剪切变形的横波 。表面波作用深度不大，衰减快,可忽略不计。 二、应力波的反射和折射
应力波在岩体中传播时,遇到界面(包括层理、节理、断层 、其它自由面)都将发生发射和折射。
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反射波
折射波
反射波与入射波叠加,对岩体起到加强破坏作用。
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5
C
C
C
边距C小，破碎程度高
边距C适中，破碎程度高
边距C大， 破碎程度低，出现大块
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第二节 岩石的动载特性
一、岩石的物理力学性质
不同岩石，体积压缩比不同。
孔隙度越小，承受压力越高，越难以压缩——易产生脆性破坏
第4章 爆破作用原理
第一节 爆炸应力波的基本知识
爆炸应力波：炸药在岩石中爆炸，所激起的应力波。
爆炸应力波在距爆炸点不同距离的表现：
冲击波
压缩波(弹性波)
爆炸源
声波(地震波)
S
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一、炸药爆炸产生的冲击载荷在岩体内引起的应力
用P表示炸药包爆炸产生的冲 击载荷； 用σ表示岩体内产生的应力； 用θ表示岩体内产生的变形。
2、应力波作用:炸药爆炸引起岩石破坏,是由冲击波和应力波 作用的结果。在爆炸点附近,由于冲击波作用,形成压碎区;在自由 面由于应力波反射成拉伸波,产生片落效应。
炸药
自由面
压碎区
裂隙区
片落破坏区
(冲击波)
精选课件 (应力波)
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3、爆炸产生气体和应力波综合作用
致密、坚硬岩石(大理岩、花岗岩等),爆炸破坏作用主要是应力 波作用造成；
。如大理岩、花岗岩等。
孔隙度越大，变形模量越大，在高压下越容易压缩变形。如砂
岩、石灰岩等。
对破碎弹脆性坚硬岩石，适合采用猛度大的炸药,如TNT等。
对破碎弹塑性岩石，适合采用产气量较大的炸药，如硝铵类炸
药等。
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二、岩石在不同应变率作用下的应力应变
应变率(ε)：岩石在外载作用下的变形速度。 应变率不同，岩石的应力-应变关系不同。 1 、低变形率(ε)时的岩石力学特性
Байду номын сангаас
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影响矿岩块度的因素：
岩性：硬度、结理、脆性、裂隙； 炸药：猛度、爆力、装药量； 爆破方式： ➢齐发爆破、微差爆破—微差爆破效果好
➢自由面爆破、压碴爆破—压渣爆破效果好 ➢集中装药、分段装药—分段爆破效果好 ➢垂直孔，倾斜孔—倾斜孔爆破效果好
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第三节 爆破作用
1、爆力作用:炸药爆炸引起岩石破坏，是由高温高压气体膨胀 做功的结果。压应力→剪应力→破坏。
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很坚固花岗岩、石英斑岩、硅质片岩、较坚固的石英岩．最坚固的砂岩和
Ⅱ
很坚固
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石灰岩
致密花岗岩、很坚固砂岩和石灰岩、石英质矿脉、坚固的砾岩及坚固的铁
Ⅲ
坚固
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矿石
Ⅲ*
坚固
坚固的石灰岩、砂岩、大理岩、不坚固的花岗岩、黄铁矿
8
Ⅳ
较坚固 一般的砂岩、铁矿
6
Ⅳ*
较坚固 砂质页岩、页岩质砂岩
5
Ⅴ
中等
坚固的土质岩石、不坚固的砂岩和石灰岩