聚能爆破

⑶杏仁玄武岩弱风化饱和抗压强度平均值为80.9一134.2MPa,微 风化到新鲜岩石的饱和抗压强度平均值为85.4一135.5MPa,属坚 硬岩 ⑷熔结凝灰岩饱和抗压强度为55.3MPa,属中硬岩,凝灰岩饱和 抗压强度平均值为27.8MPa,属软岩
通过对坝基上岩石抗压实验 ,建基面上岩石大部分为抗压 强度大于 80MPa 的坚硬岩石 , 具备运用聚能管进行水平预裂爆 破的地质条件
不同类型的药包，其聚能效应不同
有炸高的聚能作用
锥孔药柱表面增加铜罩
在药柱锥孔表面加一个铜罩后,爆轰产物在推动罩壁向轴线 运动过程中,就能将能量传递给了铜罩。由于铜的可压缩性很小, 因此内能增加很少,能量的加大部分表现为动能形式,这样就可避 免高压膨胀引起的能量分散而使能量更为集中。
聚能效应的主要特点是能量密度高和方向性强,但仅仅在锥 孔方向上有很大的能量密度和破坏作用,其他方向则和普通装药 的破坏作用是一样的。因此,聚能装药一般只适用于产生局部破 坏作用的工程中,例如岩石的控制爆破。
爆破方案选择

爆破方案的选择结合建基面的岩石特性进行选择
⑴ 坝址区基岩为二叠系上统玄武岩、黑泥哨组灰岩和砂岩、燕 山期煌斑岩脉及正长斑岩侵入体 ⑵通过对坝基及左岸导流明渠范围内岩样试验成果进 行统计, 弱风化致密块玄武岩饱和抗压强度平均值为90.1—133.2MPa,微风 化到新鲜岩石的饱和抗压强度平均值为126.5一179.1MPa,属坚硬 岩
影响聚能爆破效果的主要因素
1、炸药性能、装药量 2、药型罩材料、形状及其几何参数 3、板 4、炸高 5、装药外壳 6、作用岩石材质 7、孔底具体情况的影响 聚能爆破本来就是一个十分复杂的问题,它涉及到爆炸力学、 爆轰物理学、材料力学、动力学、流体力学、断裂力学、损伤力 学等学科。聚能爆破的成功与否不仅仅与聚能药包本身的特点相 关,而且还与当时、当地的地质条件有密切关系，只有对地质情 况和爆破孔网参数有了深刻的认识才能确保爆后取得良好的效果, 才能总结出工程经验,用于指导其他类似工程。
聚能效应
聚能效应：通常称为“门罗效应”,即炸药爆炸后,爆炸产物在高 温高压下基本是沿炸药表面的法线方向向外飞散的。利用炸药爆 炸产物运动方向与装药表面近似垂直的规律,做成特殊形状的装药 结构,就能使爆炸产物聚集起来,提高了爆炸能量流的密度,增强爆 炸效果,这种现象被称为聚能效应。
聚能药 包组成
引信装置 隔板 炸药 金属罩 支架
Part2 聚能爆破在龙开口水电 站工程中的应用
1.龙开口水电站简介
地理位置：金沙江中游、云南省大理州与丽江市交 界的鹤庆县；电站距大理和昆明的直线距离分别为 100km和28Okm

项目总投资 89 亿元，总装机容 量 180 万 千 瓦 ， 水 库 总 库 容 5.44 亿立方米，年平Βιβλιοθήκη Baidu发电量 78.2亿kw/h
聚能爆破技术的未来展望
从几十年的发展来看 ,国内外从理论和试验上对聚能效 应进行了深入的研究 , 得出许多重要成果 , 为聚能爆破的进 一步发展和推广打下了坚实的基础。 聚能效应在民用方面的应用涉及到矿山岩石破碎、石油 井壁击穿、金属切割、土岩穿孔、抢险救助以及航道的疏 浚等领域。由于它具有切割能力强、穿透能力、体积小、 作用迅速和携带方便等特点 , 因此 , 在军用和民用工业中的 应用必将日益广泛，同时对聚能爆破破岩机理和影响因素 进行进一步系统的研究是非常必要的。
5).起爆顺序为:先水平预裂孔,再施工预裂孔,然后主爆孔 6).单响药量依据水电工程建基面施工规范控制在5Okg。
声波孔测试


测试部位：大坝坝基
测试仪器:SY-l声波测试仪 通过爆破前和爆破后的声波测试，经声波衰减计算，符合 质量标准，坝基岩体能达到Ⅲ标准
聚能水平 预裂爆破 后效果
Part3 聚能爆破技术的 现状和展望
聚能爆破
聚能爆破：应用聚能效应设计、制作的药包，进行专门射孔和 切割的爆破方法。
聚能爆破是一种比较适用于石材切割、巷道成型的爆破方法, 它可以产生极大的能量射流,控制预定方向的裂纹的扩展、减少其 它方向随机生成的裂纹;能大大提高炮孔的利用率,加快掘进速度, 大大减少边壁超挖和欠挖，而且与其他爆破方法相比可采用更大 的不耦合系数,这为减少对岩体的损伤创造条件；另外,许多大型 水电工程都要求采用精雕细刻的开挖爆破技术,不仅需要成型规格 符合设计要求,而且要尽量减少爆破破坏深度,聚能爆破技术无疑 是一项很好的途径。
特殊爆破及其在水利水电 工程中的应用
汇报人：石桂圆 席 银
秦江海 涂小龙
目录：
Part1 特殊爆破的定义、特点及主要类型 Part2 聚能爆破在龙开口水电站工程中的 应用 Part3 聚能爆破技术的现状和展望
特殊爆破的定义、特点及主要类型
特殊爆破：指特殊条件、特殊要求和特殊环境下的爆破方法。 主要特点：因爆破对象和介质特殊，要求爆破形式特别，要 求产生预期的结果，而环境复杂要求采取特别安全措施。
压缩爆破:如爆破成井、爆破夯实地基 聚能爆破：如冻土穿孔、油井射孔、切割材料 农林爆破：如开采、拔树根、破冰 金属爆破：如爆断钢管、爆开铸锭和轧锟、冶炼厂的熔渣固结物的爆破 爆炸加工：如对接焊、压焊成型、硬化表面等
特 殊 爆 破
随着技术发展，特殊爆破已向高精尖方向发展，如对人体内 肾结石及胆结石的爆破等。
聚能爆破的特点

不需要打眼,不需要购买打眼设备和动力设备 施工简单,施工进度比打眼爆破法快
安全性比普通打眼爆破法和普通裸露药包爆破法好
劳动强度比打眼爆破法低 爆炸时产生的冲击波具有良好的方向性
施工时只要将药 包垂直装在大块岩石 的表面上,聚能穴朝下, 爆破时产生的冲击波 就能垂直向下破碎岩 石,不会向四周扩散而 破坏孔壁,给钻孔施工 带来更大的麻烦。
数值模拟在聚能效应研究中的应用
近年来随着计算机技术的快速发展,数值模拟也被逐渐应 用到爆破领域中来,人们对聚能效应的认识将有很大的提高。
数值模拟技术在爆破聚能效应研究中的应用不仅能减少 传统的人工试验次数 ,减少人力物力的投入 ,还能够为人们提 供如此短的作用时间内的作用过程,为人们预测相应的工程结 果提供参考依据。
龙开口电站建基面第一块聚能水平预裂 爆破的设计:
1).爆破位置为:坝右O+187—0+212,坝下O+2.2—O+19.2,水平预 裂孔孔底高程1198.2m,孔口高程1198.7m 2).水平预裂孔距2.5m,孔直径100mm,,上部主爆孔孔排距 2.5mx3m,主爆孔直径115mm,主爆孔孔底与水平预裂孔之间 保留0.8m保护层,主爆孔深度3一3.5m,第一块与其他分块之间用 施工预裂分开,施工预裂孔孔距2m,施工预裂施工按照斜面预裂施 工工艺 3).水平预裂孔单孔药量7.5kg,主爆孔单孔药量10kg一12.5kg,施 工预裂单孔药量2kg一2.4kg，三种孔孔底均需加强装药 4).网路:水平预裂孔之间双发MS3,主爆孔之间双发MS2,排间双发 MS5
聚能效应在国内的研究历史及现状
杨思德采用水封聚能药包爆破大块 ,既克服了钻孔的麻烦 , 又克服了糊炮浪费炸药的缺点,对降低二次爆破炸药单耗,降低 粉尘浓度,提高出矿效率等有明显效果。
中国矿业大学的刘殿书教授等在进行水下聚能爆破破碎岩 石时也进行了试验。试验表明聚能装药的聚能作用增大了漏斗 中心的破碎深度 ;采用金属聚能罩 , 由于金属射流的作用 , 爆破 破碎深度比普通聚能穴更大。
聚能效应在国内的研究历史及现状
我国对聚能效应的研究是从解放后开始的 ,20 世纪 70 年 代初期,我国投入了大量人力、物力,对聚能爆破进行了数年 深入系统的研究,并且采用大型计算机进行了数值计算,使得 我国学术和工程界对聚能爆破的认识有了明显提高 , 达到了 一个新的水平。
80年代中期,中国矿大北研部的杨永琦教授等着重研究了 聚能药包切割机理和应用,研制出线形聚能切割器,将聚能爆 破用于露天矿排水管的切割。 谢源等针对岩石二次破碎的特点,利用聚能药包的聚能原 理,试验研究了不同聚能药包形状产生的不同爆破效果 ,从而 确定了较适合于岩石二次破碎的药包形状。
聚能爆破技术的产生
炸药聚能效应最早被人们发现是在19世纪,然而由于各种原 因没能引起人们足够重视,发展较为缓慢,初期的聚能效应被应 用在军事领域,主要应用在对炮弹的破甲作用的研究中。 二战以后聚能作用才被人们慢慢的应用于矿山开采、航道 疏浚、岩石破碎、冻土中穿孔等其他领域。综上所述,自二战以 来,聚能效应基本上分成了两个研究方向,即聚能效应在军事上 的应用研究以及民用方面的应用研究。
参考文献

[1] 罗勇 ,崔晓荣 , 沈兆武 . 聚能爆破在岩石控制爆破技术 中的应用研究[J]. 力学季刊,2007,02:234-239. [2] 黄庆明 . 聚能爆破技术在水电站建基面水平预裂爆破 中的应用研究[D].昆明理工大学,2010. [3] 石连松, 宋衍昊 , 陈斌 . 聚能爆破技术的发展及研究现 状[J]. 山西建筑,2010,05:155-156.


聚能效应在国外的研究历史及现状
前苏联的苏哈烈夫斯基 1923 年 -1926 年间对聚能效应进行 了系统的研究,确定了无罩聚能装药的侵彻效果与装药参数的 关系。 1939年, 法国科学家莫豪普特利用带有药型罩空穴装药原 理,设计了许多军事装置,包括枪榴弹、迫击炮弹、100mm炮弹 等,后在靶场进行实弹射击试验。 到19世纪70 年代中期 , 当引入炸高概念提高对靶板的毁伤 效应之后,在实际战斗中开始采用爆炸成型弹丸。此外,一些50 年代开始的研究工作仍在继续 ,聚能装药在民用领域的应用也 在日益增大。
采用坝后式厂房，共布置 5 台 混流式水力发电站组 , 单机容 量为360MW 拦河坝为碾压混凝土重力坝， 坝 顶 高 程 1303.00m 最 大 坝 高 119.0m，坝顶轴线长798m 主要功用：发电为主，兼顾灌 溉、供水及防洪



爆破设计背景
工程地质： ①龙开口水电站所在地,坝址两岸山体雄厚,左岸山顶高程 1800m,右岸山顶高程大于3000m,两岸大小冲沟发育,沟深长 短不一,长年流水,坝址区较大,冲沟有左岸上游的小庄河冲 沟及右岸下游的龙开口冲沟。 ②坝址地形较开阔,右岸高程1260m以下多为缓坡地形,坡度 10一200,分布I一W级堆积阶地,高程1260m以上坡度一般为35 一450,靠江边呈基岩岛状地貌;左岸地形不规则,坡度一般为 20一400,局部见陡坎(壁),有零星堆积阶地分布。 ③坝址左岸基岩露头较好,覆盖层浅薄;右岸山坡高程1256一 129Om有零星或小范围基岩露头,覆盖层浅薄,高程EL129Om以 上有残坡积层分布,厚O,5~5.OJn;高程1256m以下覆盖层深厚 ,表层为壤土夹碎石,厚0.5一1.sm,下部为卵砾石夹漂石,厚 度3.0一43.lm,其中部夹有厚2~15.lm的浅黄、灰色粉质粘土 ,呈硬一可塑状。