【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 бr＜ 0 ）。 第一章爆破理論 二、脆性介質(zhì)爆破破壞機(jī)理 在礦山、水利、建筑及交通等工程中均涉及巖石等脆性介質(zhì)破碎問(wèn)題。爆破是使用最頻繁，也是最有效的手段。為了改善爆破效果、確定合理的爆破參數(shù)，以及提高炸藥的能量利用率和獲得最優(yōu)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，就必須研究脆性介質(zhì)在爆炸作用下的破壞機(jī)理。 爆破破壞機(jī)理的幾種假說(shuō) 歸納起來(lái)有三種： ? 爆生氣體膨脹壓力破壞理論 ? 反射拉伸波破壞理論 ? 反射拉伸波和爆生氣體壓力共同作用理論 第一章爆破理論 ⑴、爆生氣體膨脹壓力破壞理論 ? 該理論認(rèn)為：爆炸引起的破壞，主要是由于爆生氣體的膨脹壓力做功的結(jié)果。主要破壞過(guò)程如下： ? 炸藥在孔內(nèi)爆炸 → 爆生氣體膨脹 → 孔壁產(chǎn)生極高壓 →孔周產(chǎn)生應(yīng)力場(chǎng) → 質(zhì)點(diǎn)徑向位移 → 衍生出切向拉應(yīng)力→ 徑向裂隙 → （若有自由面）在最小抵抗線方向阻力最小 → 該方向質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)速度最大 → 質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)速度不同→ 引起剪應(yīng)力 → 剪切破壞；如果藥室中爆生氣體壓力足夠大，還可以將巖塊徑向拋出 。 ? 該理論只強(qiáng)調(diào)爆生氣體壓力準(zhǔn)靜態(tài)作用而忽視了應(yīng)力波對(duì)介質(zhì)的動(dòng)作用。不符合實(shí)際 第一章爆破理論 ⑵、反射拉伸波破壞理論 ? 該理論認(rèn)為：破壞主要是應(yīng)力波傳到自由面反射變成拉伸應(yīng)力波造成對(duì)介質(zhì)破壞所致。 ? 該理論依據(jù)：巖石抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于巖石抗壓強(qiáng)度，在工程實(shí)踐中確實(shí)發(fā)生拉斷破壞現(xiàn)象。但該理論只強(qiáng)調(diào)動(dòng)作用，同樣片面。 ⑶、反射拉伸波和爆生氣體壓力共同作理論 ? 該理論認(rèn)為：二者都是引起介質(zhì)破壞的主要因素。二者既密切相關(guān)又互相影響，它們分別在介質(zhì)破壞過(guò)程中的不同階段起著重要作用。一般說(shuō)來(lái)，介質(zhì)破壞首先是爆炸應(yīng)力波的動(dòng)作用，然后是爆生氣體壓力的靜作用。 ? 該理論較符合實(shí)際，為大多數(shù)所接受 。 第一章爆破理論 形成過(guò)程 ：炸藥爆炸 → 高溫高壓 → 沖擊波 → 壓碎區(qū) → 應(yīng)力波 → 裂隙區(qū) → 自由面 → 拉、剪應(yīng)力 → 漏斗內(nèi)的巖石脫離原巖 → 在爆生氣體作用下，鼓起、拋移 → 漏斗 幾何參數(shù) ： h D W r R θ б拉 б壓 б合 б壓 б壓 б拉 б拉 б拉 б壓 б壓 б拉 б壓 б壓 б拉 拉 自由面 Ｗ ｂ ａ 第一章爆破理論 所以，為克服炮孔連線中心區(qū)出現(xiàn)應(yīng)力降低區(qū)（大塊區(qū)），必須增加孔距，降低最小抵抗線（或排距） （孔距至少是最小抵抗線的２倍），爆破效果才能得以改善。 單排成組藥包的齊發(fā)爆破產(chǎn)生的應(yīng)力波相互作用情況更為復(fù)雜，多排成組藥包齊發(fā)爆破時(shí)，自由面不充分，夾制力較大，效果不佳，一般不用而采用逐排微差爆破。 ５、裝藥量計(jì)算原理 體積法則： 在一定的炸藥、巖石和爆破參數(shù)條件下，爆下的巖石等介質(zhì)體積，同所用的裝藥量成正比。 即： Ｑ＝ｑ .v 其中： Q裝藥量； q炸藥單位消耗量 kg/m3, v爆破漏斗體積 m3. 若藥包是集中藥包，爆破作用指數(shù) n=1，即：標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破漏斗； r=W。 第一章爆破理論 則： V=1/3. ≈w3 ∴ 標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破漏斗的裝藥量計(jì)算式為： Q標(biāo) = 適用于各種類型的拋擲爆破的裝藥量計(jì)算式為： Q拋 =f(n). 式中： f(n)爆破作用指數(shù)的函數(shù)；其表達(dá)式有許多，應(yīng)用較廣的為： f(n)=+ ∴ Q拋 =（ +)qw3 對(duì)于松動(dòng)爆破的裝藥量，更為合適的經(jīng)驗(yàn)公式為： Q松 =（ ~)qw3 第一章爆破理論 炸藥單耗 q 是爆破工程中一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)，受許多因素影響。 確定 q的方法較多，主要有： ? 查表法 ? 經(jīng)驗(yàn)類比法 ? 經(jīng)驗(yàn)公式法 q=+（ ρ/2450)2 ? 試爆法 三、影響爆破的因素 在爆破工程中，為了提高炸藥能量的有小利用率，改善爆破效果，有必要對(duì)影響爆破效果的各種因素進(jìn)行全面分析，以指導(dǎo)爆破工作進(jìn)行。 第一章爆破理論 影響因素主要有： ? 炸藥爆炸特性 ? 巖石等介質(zhì)的爆破特性 ? 爆破參數(shù)與爆破工藝 ㈠、炸藥特性對(duì)爆破效果的影響 對(duì)爆破效果有影響的炸藥性能參數(shù)有： ? 炸藥密度 ? 爆速 ? 炸藥波阻抗 ? 爆轟壓力 ? 爆炸壓力 第一章爆破理論 爆炸壓力 (Pb) ? 由于炸藥爆轟反應(yīng)過(guò)程極為短暫，常在巖石破壞過(guò)程尚未完成之前即告結(jié)束。所以，爆轟壓力的作用時(shí)間遠(yuǎn)不如在后來(lái)達(dá)到某一峰值的爆炸壓力作時(shí)間長(zhǎng)，尤其在較軟弱的巖石中。 ?巖石中爆破時(shí)，爆炸壓力對(duì)改善爆破效果顯得更為重要。 ?裂隙在較低應(yīng)力作用下開(kāi)始出現(xiàn)，然后在較長(zhǎng)時(shí)間的爆生氣體（爆炸壓力）作用下裂隙擴(kuò)展延伸，能量分配合理。 ?下圖即為巖石爆破壓力 時(shí)間曲線圖 第一章爆破理論 巖石爆破壓力 時(shí)間曲線圖 t t2 t1 P PH Pb 第一章爆破理論 起爆藥位置 ?起爆藥包在炮孔裝藥部分的位置決定：爆轟波傳播方向、巖石中的應(yīng)力分布。 ?在炮孔裝藥中，起爆藥包的位置主要有（兩種）： ?正向起爆：起爆藥包位于孔口第二個(gè)藥卷處，方便、壓應(yīng)力。 ?反向起 :爆起爆藥包位于孔底第二個(gè)藥卷處，有水時(shí)，裝藥不利，拉應(yīng)力。 洞室裝藥，放中心。 第二章 露天爆破技術(shù) 露天爆破技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中有著廣泛的應(yīng)用前景，主要用于露天采礦、興修水利、道路工程、定向筑壩、移山填海、農(nóng)業(yè)造田等開(kāi)挖工程 第一節(jié) 露天臺(tái)階爆破設(shè)計(jì) 一、爆破參數(shù) 炮孔直徑（ d） 露天臺(tái)階爆破的孔徑與下列因素有關(guān)： ? 臺(tái)階高度 ? 巖石性質(zhì) ? 炸藥性能 ? 鉆孔機(jī)械類型 第二章 露天爆破技術(shù) 孔徑大，有利于提高生產(chǎn)效率，提高延米爆破量，但塊度有可能增大。 用潛孔鉆時(shí)為： 100~200mm、牙輪鉆： 250~300mm。 底盤抵抗線 露天臺(tái)階爆破有兩種抵抗線： ? 最小抵抗線（ w):由裝藥中心至臺(tái)階坡面的最小距離。 ? 底盤抵抗線（ wd)：第一排炮孔中心至臺(tái)階坡底線的水平距離。 底盤抵抗線是影響露天臺(tái)階爆破的重要參數(shù)，其值選過(guò)大，爆破質(zhì)量不佳，產(chǎn)生根底，后沖增強(qiáng)。其值過(guò)小，爆破能量得不到充分利用，效率降低。不僅浪費(fèi)炸藥，而且還增加鉆孔工作量。 第二章 露天爆破技術(shù) ⑴、按鉆機(jī)安全作業(yè)要求（見(jiàn)下圖） Wd=c+ H臺(tái)階高、 c安全值（ ~)、 α坡角（ 60~80度） Wd h l c W H α L 第二章 露天爆破技術(shù) ⑵、按每孔裝藥量計(jì)算 Wd=d.()1/2 (m) 式中： d炮孔直徑 單位： dm. Δ裝藥密度 kg/dm3. τ裝藥系數(shù) ~。 m密集系數(shù) m=a/w. q炸藥單耗 kg/m3. a炮孔間距 m. 第二章 露天爆破技術(shù) 炮孔間距（ a)、排距（ b)、密集系數(shù)（ m) 兩炮孔之距為 a、兩排之距為 b、密集系數(shù)：m=a/w. –孔距與排距一般稱為孔網(wǎng)參數(shù)； –確定孔網(wǎng)參數(shù)，通常是以每個(gè)炮孔容許裝入藥量為依據(jù)，再計(jì)算每個(gè)炮孔所負(fù)擔(dān)的爆破體積，最后得出炮孔間距。 LdqLaq H W??第二章 露天爆破技術(shù) ?式中： L炮孔深度， L=H+h qL每米炮孔裝藥量， kg/m，其值為： △ 為炮孔裝藥密度，其值為 900kg/m3~1000kg/m3 。 d炮孔直徑， m。 214Lqd???第二章 露天爆破技術(shù) –炮孔密集系數(shù) m值的確定 ?該值得確定一般取決于起爆方式： ?當(dāng)采用斜線起爆時(shí)其值為： ~； ?當(dāng)采用逐排起爆時(shí)其值為： 2為佳。 –炮孔排距的確定（ b） ? b=(~)Wd 第二章 露天爆破技術(shù) 超深（ h) 目的：克服底盤夾制力，減小根底。 h=（ ~） Wd 難爆時(shí)，取大值；易爆時(shí)，取小值。 h值一般不超過(guò) 。 堵塞高度（ l) 堵塞物：鉆孔巖粉、碎石粉、尾礦粉、砂、粘土。 目的：延長(zhǎng)爆生氣體在巖石中的作用時(shí)間，提高炸藥利用率，減少碎石飛散、降低聲響，防止過(guò)早從孔口噴出。 l=(12~32)d 裝藥量的計(jì)算 單孔裝藥量 Q,以炮孔爆破負(fù)擔(dān)體積巖石所需的炸藥量計(jì)算確定： 第二章 露天爆破技術(shù) Q= 按上式計(jì)算得出的炸藥量，還需要以每一炮孔可能裝入的最大藥量來(lái)驗(yàn)算： Q≤qL(Ll) 若 Q不滿足上式，則 Q大于容許炮孔裝藥量， Q不能全部裝入炮孔。 原因：主要是： Wd、 a、或 q值偏大、或炮孔直徑偏小。要重新設(shè)計(jì)。 多排孔爆破時(shí)，第一排炮孔裝藥量計(jì)算同上； 從第二排起，因爆破時(shí)受到巖石夾制作用，裝藥量適當(dāng)加大，其單孔裝藥量計(jì)算為： 第二章 露天爆破技術(shù) Q=kqabH K巖石夾制系數(shù)，采用微差爆時(shí)： k=~。齊發(fā)爆破時(shí)： k=~. 二、炮孔布置方式與起爆順序 隨著爆破技術(shù)的發(fā)展，爆破規(guī)模 ↗ ，排數(shù) ↗ ， → 微差爆破。 露天臺(tái)階爆破的兩種鉆孔形式： ? 垂直鉆孔：鉆孔速度高，但爆破效果不好； ? 傾斜鉆孔：鉆孔速度較低，但爆破效果較好。 布孔參數(shù)與起爆參數(shù) ? 布孔參數(shù)：相對(duì)于臺(tái)階眉線而言，計(jì)算出的孔網(wǎng)參數(shù)。即孔網(wǎng)參數(shù)（ a b） 第二章 露天爆破技術(shù) ? 大塊孤石的爆破法（見(jiàn)下圖） 鉆孔法 外敷法 聚能穴法 第二章 露天爆破技術(shù) ?最小抵抗線方向，決定著介質(zhì)的拋擲方向，其大小，對(duì)飛石、振動(dòng)、破碎程度、裝藥量、布藥間距等有著一定的影響。 ?最小抵抗線的方向和大小是設(shè)計(jì)人員根據(jù)工程實(shí)際人為確定的。 ?根據(jù)最小抵抗線原理，就可以利用凹形地形將爆破巖體向某一處集中堆積；如地形不利，可利用輔助藥包和合理起爆順序控制拋擲方向。（參見(jiàn)下圖） 第二章 露天爆破技術(shù) 利用地形或輔助藥包控制拋擲方向 適用集中拋擲的凹形地形 控制拋擲方向的輔助藥包 輔助藥包 WA WB a、等量拋擲 WA WB b、 A方向拋擲、 B方向加強(qiáng)松動(dòng) WA WB c、 A方向加強(qiáng)拋擲、 B方向松動(dòng) WA WB d、 A方向加強(qiáng)拋擲、 B方向不破壞 第二章 露天爆破技術(shù) ? 若 WA=WB, 可實(shí)現(xiàn) A、 B兩側(cè)等量等距的拋擲，見(jiàn)圖a。 ? 欲使介質(zhì)沿 A方向拋擲，而 B方向加強(qiáng)松動(dòng)時(shí)，見(jiàn)圖a所示，應(yīng)使： WA=[f(nB)/f(nA)]1/ 式中： WAA方向的最小抵抗線 WBB方向的最小抵抗線 nA加強(qiáng)拋擲爆破作用指數(shù) nB加強(qiáng)松動(dòng)爆破作用指數(shù) ? 欲使介質(zhì)沿 A方向加強(qiáng)拋擲， B方向?yàn)樗蓜?dòng)爆破時(shí)， 第二章 露天爆破技術(shù) ? 群藥包作用原理 兩個(gè)并列等量成對(duì)藥包拋擲 非等量對(duì)稱藥包拋擲 第二章 露天爆破技術(shù) 重力作用原理 ? 利用地形，在陡峭而狹窄的山谷，搞定向爆破可不用拋擲爆破方法，而是布置松動(dòng)藥包將山谷上部巖石炸開(kāi)，靠重力作用是爆松的巖土滾落到溝底，形成堆體。 三、拋體堆積原理 拋體堆積的基本概念 ? 在斜坡地形條件下，藥包爆炸將產(chǎn)生半徑為 R1的壓碎圈，下坡方向的爆破作用半徑為 R，上坡方向爆破作用半徑為 R`，分別稱為下破裂半徑和上破裂半徑（見(jiàn)下圖）。 第二章 露天爆破技術(shù) 拋體堆積情況 W R R` O D C R R1 A B 第二章 露天爆破技術(shù) μ巖土的壓縮系數(shù)，其值見(jiàn)下表： 巖土性質(zhì) 黃土 松散巖土 軟巖 硬巖 堅(jiān)固性系數(shù) f ~ ~ 3~5 ＞ 6 μ值 200~150 50 20 10 第二章 露天爆破技術(shù) ? 當(dāng)藥包上部巖土呈平臺(tái)或山脊地形時(shí)上部破裂范圍按破裂角 φ確定，破裂角 φ值一般取為 55~65度。對(duì)于土壤或 n值較大時(shí)，取小值，對(duì)于硬巖或 n值較小時(shí)，取大值。見(jiàn)下圖。 R φ W R R` 用破裂角確定上破裂范圍 第二章 露天爆破技術(shù) 拋體的質(zhì)心運(yùn)動(dòng)規(guī)律 爆破介質(zhì)拋體質(zhì)心運(yùn)動(dòng)規(guī)律遵循質(zhì)心系運(yùn)動(dòng)的基本原理。若忽略空氣阻力影響，可認(rèn)為拋體質(zhì)心基本上沿彈道軌道運(yùn)行，見(jiàn)下圖。 R R` W S H φ 拋