爆破工程、計算和安全控制

1、爆破工程、計算和安全控制 爆破是利用炸藥的能量對炸藥周圍的介質(zhì)進行破壞，在水利工程施工中，廣泛采用爆破方法開挖基坑和地下建筑物，開采砂石料以及完成其它特定的施工任務(wù)。探索爆破機理，正確掌握各種爆破技術(shù)，對加快工程進度，保證工程質(zhì)量，降低工程造價具有十分重要的意義。第一節(jié) 爆破器材與鉆孔機具第二節(jié) 爆破基本原理及藥量計算第三節(jié) 爆破的基本方法第四節(jié) 爆破技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用第五節(jié) 爆破公害及安全控制第二章 爆破工程第一節(jié) 爆破器材與鉆孔機具 工程炸藥及起爆器材是爆破所必需的材料，起爆及起爆網(wǎng)路的設(shè)計是爆破設(shè)計施工的重要環(huán)節(jié)。鉆孔是爆破施工的一個重要環(huán)節(jié)，它的效率和質(zhì)量很大程度上取決于鉆孔機

2、具。一、 炸藥和起爆器材二、起爆方法和起爆網(wǎng)路三、鉆孔機具第一節(jié) 爆破器材與鉆孔機具一、 炸藥和起爆器材炸藥 一般來說，凡能發(fā)生化學(xué)爆炸的物質(zhì)均可稱為炸藥。炸藥的性能指標： 1）威力(爆力和猛度);爆力，為靜力威力，表征炸藥炸脹介質(zhì)的能力；猛度為動力威力，表征炸藥粉碎介質(zhì)的能力。2）敏感度；代表起爆能力3）氧平衡；反映炸藥含氧量和氧化反映程度的指標4）安定性；代表長期貯存中保持自身性質(zhì)穩(wěn)定不變的能力5）殉爆距離；為炸藥藥包的爆炸引起相鄰藥包起爆的最大距離6）最佳密度；為炸藥獲得最大爆破效果時的密度。一、 炸藥和起爆器材炸藥常用的工業(yè)炸藥：銨-硝酸銨TNT（三硝基甲苯）爆炸后呈負氧平衡，釋放CO

3、。 不適于工程爆破。膠質(zhì)炸藥（硝化甘油炸藥）容易結(jié)凍，結(jié)凍后敏感度高，安全性差，使用日趨減少。銨梯炸藥；應(yīng)用廣泛，但現(xiàn)在已不再生產(chǎn)。因為含有TNT。銨油炸藥；油-柴油 常用，施工現(xiàn)場拌制漿狀炸藥；為抗水硝銨類炸藥 抗水性強，威力大，常用于露天有水深孔爆破。缺點是儲存期短。乳化炸藥；主要成分為硝酸銨 性能較好。抗水性強，爆炸性能好，原料來源廣，加工工藝簡單，生產(chǎn)使用安全，環(huán)境污染小。 在水利水電工程中，常用乳化炸藥，銨油炸藥。 2號巖石銨梯炸藥1號銨松蠟炸藥粘性粒狀乳化銨油炸藥乳化炸藥一、 炸藥和起爆器材起爆器材 常用的起爆器材包括各種雷管、用來引爆雷管或傳遞爆轟波的各種材料。主要包括： 1）雷

4、管：有電雷管和火雷管兩種，用于引爆炸藥2）導(dǎo)火索：黑火藥，靠火焰用于激發(fā)火雷管 3）導(dǎo)爆索：黑索金，靠沖擊波能直接引爆炸藥；燃速快，6500m/s，故準爆性好，價格貴。 4）導(dǎo)爆管：聚乙烯管加黑索金，靠沖擊波傳遞爆轟波，需雷管引爆。5）導(dǎo)爆雷管火雷管加導(dǎo)爆管組成?；鹄坠茈娎坠軐?dǎo)爆管雷管導(dǎo)火索 導(dǎo)爆索導(dǎo)爆管炸藥混裝車和地面站一、 炸藥和起爆器材炸藥混裝車是一種可以現(xiàn)場混制炸藥的一種適用于工程爆破現(xiàn)場的設(shè)備。 目前有銨油炸藥、漿狀炸藥、乳化炸藥、乳化粒狀炸藥、或重銨油炸藥混裝車。 地面站是現(xiàn)場混裝車的地面配套設(shè)施，用于原材料貯存、半成品加工等 。二、起爆方法和起爆網(wǎng)路起爆方法 1）火花起爆；由導(dǎo)火

5、索加火雷管引爆炸藥； 2) 電力起爆；由電源，電線和電雷管引爆炸藥； 3）導(dǎo)爆管起爆；雷管軸向激發(fā)導(dǎo)爆管，管內(nèi)形成穩(wěn)定傳播的爆轟波，末端引爆導(dǎo)爆雷管進而引爆炸藥； 4）導(dǎo)爆索起爆。既傳遞爆轟波，又直接引爆炸藥。開始要用雷管側(cè)向引爆導(dǎo)爆索，導(dǎo)爆索再側(cè)向引爆炸藥。二、起爆方法和起爆網(wǎng)路起爆網(wǎng)路：（1）含義： 當采用群藥包進行爆破時，為了達到增強爆破效果、控制爆破震動等目的，可能采用齊發(fā)、延遲，或組內(nèi)齊發(fā)、組間延遲等起爆方式，這就要求用起爆材料將各藥包聯(lián)接成既可統(tǒng)一賦能起爆、又能控制各藥包起爆延遲時間的網(wǎng)絡(luò)。二、起爆方法和起爆網(wǎng)路（2）分類1）電力起爆網(wǎng)路；準爆性可檢查，但需防外電場的干擾。 2）導(dǎo)

6、爆管起爆網(wǎng)路；不受外電場干擾，但其準爆性無法檢查。 3）導(dǎo)爆索傳爆速度快，網(wǎng)絡(luò)齊爆性好，但網(wǎng)絡(luò)成本高。目前主要用于光面爆破和預(yù)裂爆破等齊爆性要求高的網(wǎng)絡(luò)中。起爆網(wǎng)絡(luò)三、鉆孔機具根據(jù)破巖機理，可將鉆孔方法分為沖擊式、旋轉(zhuǎn)式、旋轉(zhuǎn)沖擊式和滾壓式四種。 鉆機動力一般為風動、電動、內(nèi)燃、液壓。 鉆孔機具分為以下幾種： 1）回轉(zhuǎn)式鉆機 ，適用于軟弱巖層或煤層。 有電動、液壓式。 2）沖擊式鉆機 ，適用于硬巖，稱為鑿巖機。 有風動、電動、液壓、內(nèi)燃式等。 3）潛孔鉆 ，為旋轉(zhuǎn)加沖擊式，適用于大孔徑硬巖。 工作方式：多為風動沖擊式，沖擊器與鉆頭一起潛入孔內(nèi)，屬于深孔鉆機。 4）液壓鉆機 ，牙輪鉆頭，滾壓式，

7、大孔徑硬巖。 以液壓為動力 5) 手風鉆快速鉆及鉆孔臺車，前者為風動，后者一般為液壓。鉆孔施工潛孔鉆回轉(zhuǎn)鉆機回轉(zhuǎn)式?jīng)_擊鉆機潛孔式液壓鉆手風鉆和快速鉆多臂鉆孔臺車第二節(jié) 爆破基本原理及藥量計算 爆破基本原理及藥量計算是進行工程爆破設(shè)計和施工的基礎(chǔ)。一、爆破機理第二節(jié) 爆破基本原理及藥量計算二、爆破漏斗三、藥包種類和裝藥量計算基本方法一、爆破機理 爆破的機理 巖土介質(zhì)的爆破破碎是炸藥爆轟產(chǎn)生的沖擊波的動態(tài)作用和爆轟氣體準靜態(tài)作用的聯(lián)合作用的結(jié)果。在無限介質(zhì)和有限介質(zhì)的爆破作用是不同的。一、爆破機理無限均勻介質(zhì)中的爆破（見下頁圖） 無限均勻介質(zhì)中爆破作用的最終影響范圍可劃分為：粉碎圈（壓縮圈）；破碎

8、圈（松動圈）；震動圈。以上各圈只是為說明爆破破壞作用的范圍而劃分的，并無明顯界限，其作用半徑的大小與炸藥的特性與用量、藥包結(jié)構(gòu)、爆炸方式以及介質(zhì)特性等密切相關(guān)。 一、爆破機理半無限介質(zhì)表面附近的爆破爆破漏斗1、爆破漏斗爆破在半無限介質(zhì)臨空面附近進行時，若藥包的爆破作用使部分破碎介質(zhì)具有拋向臨空面的能量時，往往形成一個倒立圓錐形的爆破坑，形如漏斗，稱為爆破漏斗。 （如下圖所示）二、爆破漏斗 2、爆破漏斗的幾何特征參數(shù) 1）藥包中心至臨空面的最短距離，即最小抵抗線長度W； 2）爆破漏斗底半徑r； 3）爆破破壞半徑R； 4）可見漏斗深度P； 5）拋擲距離L。 爆破漏斗的幾何特征反映了藥包重量和埋深的

9、關(guān)系，反映了爆破作用的影響范圍。二、爆破漏斗 3、爆破作用指數(shù)n系數(shù) nr/W，它反映了爆破漏斗的幾何特征。 工程應(yīng)用中，通常根據(jù)n值大小對爆破進行分類。 當n1即r=W時，稱為標準拋擲爆破； 當n1即rW時，稱為加強拋擲爆破；當n1時，稱為減弱拋擲爆破；當n時，稱為松動爆破；當n時，稱為隱藏式爆破。二、爆破漏斗 4、有關(guān)爆破漏斗的計算可見漏斗深度P： PCW（2n1） （2-1） C為介質(zhì)系數(shù)，對巖石C，對粘土。 拋擲距離L-拋擲堆積體距藥包中心的最大距離L5nW （2-2） 三、藥包種類和裝藥量計算基本方法1、藥包種類集中藥包- L/a4延長藥包-La4L和a分別為藥包的長邊和短邊的長度。

10、2、裝藥量計算 Q=q0V (2-3)式中，Q為裝藥量，kg； q0為單位耗藥量，kg/m3；V爆除介質(zhì)體積，m3；單位耗藥量與炸藥品種、爆破方法、爆破部位、地質(zhì)條件、自由面數(shù)目、爆破參數(shù)及工藝措施有關(guān)。 三、藥包種類和裝藥量計算基本方法3、對單個集中藥包，其裝藥量計算公式為： Q=KW3f(n) (2-4) K規(guī)定條件下的標準拋擲爆破的單位耗藥量，kg/m3；W最小抵抗線長度，m；f（n）爆破作用指數(shù)函數(shù)。標準拋擲爆破：f（n）=1； 加強拋擲爆破：f（n）3； 減弱拋擲爆破：f（n）= ； 松動爆破：f（n）=n3。 三、藥包種類和裝藥量計算基本方法4、對鉆孔爆破，一般采用延長藥包，其藥量

11、計算公式為： Q=qV （2-5） q為鉆孔爆破條件下的單位耗藥量。式中的q與單個集中藥包中的K值是有區(qū)別的。 【例】埋置深度為4m的藥包，爆破后得到底直徑為10m的爆破漏斗。求 (1)爆破作用指數(shù)，指出屬何種類型的爆破?如果炸藥單耗為15kgm3,爆破藥量是多少？ （2）如果爆破漏斗直徑不變，要求實現(xiàn)減弱拋擲爆破，其深度如何調(diào)整？解：(1)W4 m，r10/25 m 故減弱拋擲爆破的條件：所以 ，屬加強拋擲爆破。裝藥量 Q=1.5433) =150.9 kg2)當n=1， 5/W=1，所以W=5 m當n=0.75,， 所以W=6.67 m第三節(jié) 爆破的基本方法 工程爆破的基本方法按照藥室的形

12、狀不同主要可分為：鉆孔爆破、洞室爆破。一、鉆孔爆破二、洞室爆破第三節(jié) 爆破的基本方法三、改善爆破效果方法及措施一、鉆孔爆破鉆孔爆破分為淺孔爆破和深孔爆破淺孔爆破優(yōu)點：有利于控制開挖面形狀和規(guī)格；鉆孔機具簡單，操作方便。缺點：勞動生產(chǎn)率低，不適于大規(guī)模爆破。適用場合：地下工程開挖；基礎(chǔ)分層開挖；城市控制爆破；露天中小型料場開采一、鉆孔爆破鉆孔爆破分為淺孔爆破和深孔爆破深孔爆破優(yōu)點：勞動生產(chǎn)率高，適合于大規(guī)模、高強度開挖；缺點：不利于控制開挖面的形狀和規(guī)格。適用場合：基坑和料場的高強度開挖鉆孔爆破往往形成臺階狀進行爆破一、鉆孔爆破鉆孔爆破往往形成臺階狀進行爆破;原因：形成臺階狀以合理布置炮孔；充分

13、利用天然臨空面或創(chuàng)造更多臨空面；便于組織鉆孔、裝藥、爆破、出渣的平行流水作業(yè)，避免干擾。臺階爆破臺階爆破施工臺階爆破施工一、鉆孔爆破淺孔爆破孔徑小于75mm，孔深小于5m。1. 炮孔布置參數(shù)1）最小抵抗線W (2-6) Kw為巖質(zhì)系數(shù)，一般為15-30，堅硬巖石取小值，松軟 巖石取大值； d鉆孔直徑。 一、鉆孔爆破2）臺階高度H 臺階高度必須大于最小抵抗線W，以防止沖天炮；同時炮孔深度也不能太大以防止炮孔藥量分布不均。兼顧到爆破效果和生產(chǎn)率兩方面，臺階高度可按下式確定: (2-7) 3）炮孔深度L (2-8） 系數(shù)對堅硬巖石取大值，松軟巖石取小值。一、鉆孔爆破4）孔距a和排距b合理的孔距和排距

14、是保證形成平整的新臺階面及爆后巖塊均勻的前提。一般有： （2-9） （2-10） 5）堵塞長度L1淺孔臺階爆破多采用連續(xù)裝藥，裝藥長度應(yīng)控制在孔長的1/21/3 范圍，因此孔口堵塞長度一般不小于孔長的一半。一、鉆孔爆破2. 裝藥量計算按延長藥包計算，單孔藥量為 (2-12) Q為淺孔臺階爆破單耗，一般為3，可按照巖性不同從有關(guān)表格中選取。 3. 起爆網(wǎng)路一般采用電力起爆或?qū)П芷鸨W(wǎng)絡(luò)；采取微差間隔起爆；常用的微差間隔起爆方法包括排間微差和“V”形起爆。一、鉆孔爆破深孔爆破 孔徑大于75mm，孔深超過5m。深孔臺階爆破的鉆孔分為垂直孔和傾斜孔。深孔臺階爆破的炮孔布置與參數(shù)選擇的原則與淺孔爆破類

15、似： 1. 炮孔布置參數(shù)（1）臺階高度HH值的選取應(yīng)綜合考慮地質(zhì)與巖性，開挖強度與進度要求，鉆孔、裝碴和運輸設(shè)備的性能及合理配套等條件來確定。多為8-12m。（2）鉆孔直徑d在水工建筑物基礎(chǔ)開挖中，鉆孔直徑一般不超過150 mm；在臨近建基面、設(shè)計邊坡輪廓處，孔徑一般不大于110 mm。（3）底盤抵抗線Wd 底盤抵抗線是指炮孔中心線至臺階坡腳的水平距離。 (2-13) D為巖石硬度影響系數(shù)，一般取，硬巖取小值，軟巖取大值；為臺階高度影響系數(shù) 。一、鉆孔爆破一、鉆孔爆破（4）超鉆深度H超深可按下式確定： (2-14) 式中的系數(shù)在臺階高度大、巖石堅硬時取大值。（5）孔長L (2-15) 為鉆孔傾

16、斜角，一般與臺階坡面角相同；對垂直鉆孔，=900。 一、鉆孔爆破（ 6）孔距a和排距b合理的孔距和排距是保證形成平整的新臺階面及爆后巖塊均勻的前提。一般有： (2-16) (2-17) （7）堵塞長度L1深孔臺階爆破的堵塞長度可參考以下公式綜合確定: （2-18） （2-19） （2-20） 一、鉆孔爆破 2. 裝藥量計算： 前排炮孔的單孔藥量為: （2-21） 后排炮孔的單孔藥量為： （2-22） q為深孔臺階爆破單耗，按照巖性不同從有關(guān)表格中選?。籷的大體范圍為：軟巖3；中硬巖3；硬巖3。二、洞室爆破 洞室爆破又稱大爆破，其藥室是專門開挖的洞室。藥室用平洞或豎井相連，裝藥后按要求將平洞或豎

17、井堵塞。 洞室爆破施工洞室爆破施工洞室爆破施工洞室爆破施工洞室爆破施工洞室爆破施工洞室爆破施工洞室爆破施工洞室爆破施工洞室爆破施工二、洞室爆破 洞室爆破的特點及適用范圍：1. 特點：1）洞室爆破一次爆落方量大，有利于加快施工進度；2）需要的鑿巖機械設(shè)備簡單；3）節(jié)省勞力，爆破效率高；4）導(dǎo)洞、藥室的開挖受氣候影響小，但開挖條件差；5）爆破后塊度不均，大塊率高，爆破震動、空氣沖擊波等爆破公害嚴重。 二、洞室爆破適用范圍：1）挖方量大而集中并需在短期內(nèi)發(fā)揮效益的工程；2）山勢陡峻，不利于鉆孔爆破安全施工的場合；3）定向爆破筑壩； 4）當?shù)刭|(zhì)、地形條件滿足要求時，洞室爆破可用于定向爆破筑壩、面板堆石

18、壩次堆料區(qū)料場開挖以及定向爆破截流。 二、洞室爆破 藥包布置與爆破參數(shù)確定：（1） 藥包布置 為達到良好的爆破效果，需要根據(jù)地形地質(zhì)條件和工程要求，一般按照“排、列、層”的立體格局布置群藥包。（2） 爆破參數(shù) 洞室爆破中，最小抵抗線W和爆破作用指數(shù)n值共同決定了爆落方量與拋擲率、拋擲距離和爆堆分布狀況。W和n是決定爆破規(guī)模的兩個最基本參數(shù)。 【例】某項爆破工程擬采用集中藥包洞室爆破，設(shè)計最小抵抗線長度為20m，取用爆破作用指數(shù)n=1。若要求增加爆破方量10000m3，在最小抵抗線不變的情況下，試近似計算爆破作用指數(shù)n值。并指出數(shù)何種爆破類型？ 解：n=1時，爆破漏斗底直徑為22040m 爆破方

19、量V1/44023 增加爆破方量10000m3，總爆破方量為3。 設(shè)爆破作用指數(shù)為nx 爆破漏斗底直徑為：220nx=40nx， 則/4（40nx）220/3 nx。屬加強拋擲爆破 二、洞室爆破 (3)裝藥量計算： 1)集中藥包： 拋擲爆破： (2-23) 松動爆破： (2-24) 2) 條形藥包： 條形藥包的裝藥量通常以線裝藥密度 表示，其裝藥量計算基礎(chǔ)為集中藥包的藥量計算公式，通常只是將藥量均勻分布于用集中藥包藥量計算公式算出的相應(yīng)藥包間距上： (2-25) 二、洞室爆破 （4）施工要點： 1) 藥室與導(dǎo)洞布置 集中藥包的藥室體積V按下式計算： (2-30) 式中：KV藥室擴大系數(shù)，當藥室

20、無支撐時，?。簧⒀b取小值，袋裝取大值；有支護時取。 為炸藥密實度，t/m3。 2) 裝藥堵塞 堵塞時，先用木板封閉藥室，再用粘壤土填塞35 m，最后用石碴料堵塞?？偟亩氯L度一般不應(yīng)小于最小抵抗線長度的倍。對T型導(dǎo)洞可適當縮小堵塞長度。 3) 起爆網(wǎng)路 電爆網(wǎng)路和電爆與導(dǎo)爆索的復(fù)式網(wǎng)路被廣泛使用，這是因為洞室爆破的起爆網(wǎng)路要求萬無一失，而只有電爆網(wǎng)路能用儀表檢查 三、改善爆破效果方法及措施改善爆破效果歸根結(jié)底是提高爆破的有效能量利用率，有以下方法和措施： (1) 合理利用或創(chuàng)造人工自由面； (2) 采用毫秒微差擠壓爆破； (3) 優(yōu)化起爆網(wǎng)路； (4) 采用不耦合裝藥或分段裝藥爆破； (5)

21、保證堵塞長度和堵塞質(zhì)量。微差爆破的概念利用毫秒量級間隔，實現(xiàn)按順序起爆的的方法稱為毫秒爆破或微差爆破。由于順序起爆的時間間隔為毫秒級，致使各裝藥爆破的應(yīng)力場發(fā)生相互干涉，以致產(chǎn)生以下良好效果：增加了破碎作用，減小了塊度，降低了單位耗藥量；減小了拋擲作用；降低了爆破產(chǎn)生的地震效應(yīng)；因為是依次起爆，不是同時。既不同于瞬發(fā)起爆，又異于秒延期起爆。擠壓爆破的概念擠壓爆破又稱留渣擠壓爆破，是指在露天深孔梯段爆破中，利用預(yù)留渣堆對爆區(qū)的擠壓約束作用，控制爆堆的前沖距離。多排孔微差擠壓爆破露天臺階深孔爆破時，有時需在臺階坡面前方留有一定厚度的碴堆作為擠壓材料，進行擠壓爆破。多排孔微差擠壓爆破兼有微差爆破和擠

22、壓爆破的雙重優(yōu)點：(1)爆堆集中整齊，根底很少；(2)塊度較小，爆破質(zhì)量好；(3)個別飛石飛散距離??；寬孔距（大孔距）爆破的概念在保持單炮孔負擔面積不變的條件下，加大孔距，相應(yīng)縮小最小抵抗線，從而達到改善爆破質(zhì)量的一種控制爆破技術(shù)。第四節(jié) 爆破技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用 本節(jié)將從輪廓線控制爆破、巖石壩基和高邊坡的開挖、定向爆破筑壩、巖塞爆破、面板堆石壩填筑料開采、圍堰和巖坎的爆破拆除等方面，介紹爆破技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用。 一、預(yù)裂爆破和光面爆破二、壩基開挖三、巖石高邊坡爆破開挖五、巖塞爆破六、面板堆石壩填筑石料開采七、拆除爆破第四節(jié) 爆破技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用四、定向爆破筑壩一、預(yù)裂

23、爆破和光面爆破（1）定義 預(yù)裂爆破和光面爆破都屬于輪廓線控制爆破。 所謂預(yù)裂爆破，就是首先起爆布置在設(shè)計輪廓線上的預(yù)裂爆破孔藥包，形成一條沿設(shè)計輪廓線貫穿的裂縫，再在該人工裂縫的屏蔽下進行主體開挖部位的爆破，保證保留巖體免遭破壞； 光面爆破是先爆除主體開挖部位的巖體，然后再起爆布置在設(shè)計輪廓線上的周邊孔藥包，將光爆層炸除，形成一個平整的開挖面。 預(yù)裂爆破主要用于明挖，光面爆破主要用于洞挖。一、預(yù)裂爆破和光面爆破（2）其成縫機理預(yù)裂爆破和光面爆破都要求沿設(shè)計輪廓產(chǎn)生規(guī)整的爆生裂縫面，兩者成縫機理基本一致。區(qū)別在于預(yù)裂孔在主爆破孔之前起爆，光爆孔在主爆破孔之后起爆。 現(xiàn)以預(yù)裂縫為例論述它們的成縫機

24、理：預(yù)裂爆破采用不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，其特征是藥包和孔壁間有環(huán)狀空氣間隔層，該空氣間隔層的存在削減了作用在孔壁上的爆炸壓力峰值。因為巖石動抗壓強度遠大于抗拉強度，因此可以控制削減后的爆壓不致使孔壁產(chǎn)生明顯的壓縮破壞，但切向拉應(yīng)力能使炮孔四周產(chǎn)生徑向裂紋。加之孔與孔間彼此的聚能作用，使孔間連線產(chǎn)生應(yīng)力集中，孔壁連線上的初始裂紋進一步發(fā)展，而滯后的高壓氣體的準靜態(tài)作用，使沿縫產(chǎn)生氣刃劈裂作用，使周邊孔間連線上的裂紋全部貫通成縫。一、預(yù)裂爆破和光面爆破（3）質(zhì)量控制標準 開挖壁面巖石完整，半孔率高； 鉆孔孔位準確，偏斜度小，壁面不平整度小，符合要求； 預(yù)裂縫面的最小張開度符合要求。 （4）參數(shù)設(shè)計預(yù)裂爆破

25、和光面爆破的參數(shù)設(shè)計一般采用工程類比法初步選定爆破參數(shù)，并通過現(xiàn)場試驗最終確定。一、預(yù)裂爆破和光面爆破1） 預(yù)裂爆破參數(shù)：孔徑 明挖為60110mm，隧洞開挖4050mm；大型地下廠房為6080mm。 孔距 與巖石特性、炸藥性質(zhì)、裝藥情況、開挖壁面平整度要求和孔徑大小有關(guān)?？拙嘁话銥榭讖降?12倍。質(zhì)量要求高、巖質(zhì)軟弱、裂隙發(fā)育者取小值。 裝藥不偶合系數(shù) 不偶合系數(shù)指炮孔半徑與藥卷半徑的比值，為防止炮孔壁的破壞，該值一般取25。 線裝藥密度 目前以經(jīng)驗公式為主，主要與巖石的極限抗壓強度、炮孔間距、鉆孔直徑等因素有關(guān)。 隨巖性不同，預(yù)裂爆破的線裝藥密度一般為200500g/m。為克服巖石對孔底的

26、夾制作用，孔底段應(yīng)加大線裝藥密度到25倍。 一、預(yù)裂爆破和光面爆破2） 光面爆破參數(shù)：光面爆破層厚度 即最小抵抗線的大小，一般為炮孔直徑的1020倍，巖質(zhì)軟弱、裂隙發(fā)育者取小值。孔距 一般為光面爆破層厚度的倍，巖質(zhì)軟弱、裂隙發(fā)育者取小值。鉆孔直徑及裝藥不偶合系數(shù) 參照預(yù)裂爆破選用。線裝藥密度 一般按照經(jīng)驗計算公式確定。一、預(yù)裂爆破和光面爆破具體爆破參數(shù)詳見下表：預(yù)裂爆破施工預(yù)裂爆破施工預(yù)裂爆破施工預(yù)裂爆破施工預(yù)裂爆破施工預(yù)裂爆破施工預(yù)裂爆破施工光面爆破施工半孔率裝藥結(jié)構(gòu)裝藥結(jié)構(gòu)二、壩基開挖一）深孔臺階（梯段）爆破開挖對壩基保護層以上的巖體開挖，國內(nèi)廣泛運用以毫秒爆破技術(shù)為主的深孔臺階爆破方法。

27、常用的爆破方式有:齊發(fā)爆破、微差爆破、微差順序爆破、微差擠壓爆破和小抵抗線寬孔距爆破技術(shù)等。二、壩基開挖 常用的深孔臺階爆破參數(shù)見下表。主體建筑物部位的深孔臺階爆破參數(shù)炮孔 類型 孔徑 (mm) 裝藥直徑(mm) 臺階高度(m) 孔深 (m) 超鉆深度(m) 底盤抵抗線(m) 排拒 (m) 孔間距(m) 堵塞長度(m) 炸藥單耗(kg/m3) 主爆孔 80-100 70-80 8.0-12 8.5-13.0 0.5-1.0 3.0-5.0 2.0-3.5 2.5-6.5 2.0-3.0 0.35-0.80 緩沖孔 80-100 32-70 8.0-12 8.5-13.0 0.5-1.0 1.5

28、-2.5 1.5-2.5 1.5-2.5 1.0-2.0 0.30-0.70 二、壩基開挖 深孔臺階爆破常用的裝藥結(jié)構(gòu)有： 耦合連續(xù)裝藥 耦合間隔裝藥 不耦合連續(xù)裝藥 不耦合間隔裝藥 混合裝藥等方式二、壩基開挖 二）壩基保護層開挖 壩基保護層的開挖是控制壩基質(zhì)量的關(guān)鍵。只有不具備現(xiàn)場試驗的條件下，才允許使用工程類比法確定。用工程類比法確定保護層厚度時的參考值見下表。巖體特性節(jié)理裂隙不發(fā)育和堅硬的巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育、發(fā)育和中等堅硬的巖體節(jié)理裂隙極發(fā)育和軟弱的巖體H/D253040注：H是保護層厚度，D是梯段炮孔底部的裝藥直徑。二、壩基開挖對巖體保護層的開挖方法在水工建筑物巖石基礎(chǔ)開挖工程施工技術(shù)

29、規(guī)范SL47-94規(guī)范第和有具體明確得說明。通常有以下要求： 1）炮孔不得穿入建基面的范圍，裝藥直徑不得大于40mm，控制單響藥量不超過300kg；2）對節(jié)理裂隙極發(fā)育和軟弱巖體，炮孔不得穿入建基面的范圍，其余巖體不得超過范圍，且炮孔與水平建基面的夾角不應(yīng)大于60o，裝藥直徑不應(yīng)大于32mm，須采用單孔起爆方法； 3）對節(jié)理裂隙極發(fā)育和軟弱巖體，須留厚巖體進行撬挖，其余巖體炮孔不得穿過建基面。必須說明 保護層開挖嚴重影響施工進度，一些工程采用炮孔底部加柔性墊層、水平預(yù)裂或光爆的方法一次開挖至設(shè)計面。三、巖石高邊坡爆破開挖控制爆破對巖石高邊坡的影響，在水電工程建設(shè)中廣泛采用了預(yù)裂爆破、光面爆破、

30、緩沖爆破和深孔梯段微差爆破技術(shù)，下圖是典型的邊坡開挖炮孔布置示意圖。四、定向爆破筑壩定向爆破筑壩是利用陡峻的岸坡布藥，定向松動崩塌或拋擲爆落巖石至預(yù)定位置，攔斷河道，然后通過人工修整達到壩的設(shè)計輪廓的筑壩技術(shù)。 適用條件： (1）地形上要求河谷狹窄，岸坡陡峻（通常在40o以上），山高山厚應(yīng)為設(shè)計壩高的兩倍以上； (2）地質(zhì)上要求爆區(qū)巖性均勻、強度高、風化弱、構(gòu)造簡單、覆蓋層薄、地下水位低、滲水量??； （3）水工上對壩體有嚴格防滲要求的多采用斜墻防滲； （4）泄水和導(dǎo)流建筑物的進出口應(yīng)在堆積范圍以外并滿足防止爆破震動影響的安全要求。藥包布置： 五、巖塞爆破巖塞爆破是一種水下控制爆破。在已建水庫或

31、天然湖泊中取水、發(fā)電、灌溉、供水和泄洪時，為修建隧洞的取水口，避免在深水中建造圍堰，采用巖塞爆破是一種經(jīng)濟而有效的方法。 一） 巖塞布置及爆落石碴處理： （1）巖塞布置 巖塞厚度一般為巖塞底部直徑的1倍，太厚則難以一次爆通，太薄則不安全。施工方法：施工時，先從隧洞出口逆水流向開挖，待掌子面達到水庫或湖泊的岸坡或底部附近時，預(yù)留一定厚度的巖塞，待隧洞和進口控制閘門井全部完建后，再一次將巖塞炸除，使隧洞和水庫或湖泊連通。五、巖塞爆破(2) 石碴處理 1）集碴處理； 2）泄碴處理 二）裝藥量計算、裝藥及起爆（1）裝藥量計算 巖塞爆破為水下爆破，裝藥量計算應(yīng)考慮靜水壓力的作用，比常規(guī)拋擲爆破藥量增大2

32、030，即 （2-27） 式中：Qs巖塞爆破的裝藥量； n爆破作用指數(shù)，一般取1。 五、巖塞爆破 （2）裝藥 采用洞室與鉆孔相結(jié)合的爆破方案時，在巖塞中心線居中稍微偏上的位置布置一個集中藥包，而在其外圈則布置擴大爆破鉆孔。該方案集中了洞室爆破和鉆孔爆破兩種方案的優(yōu)點而克服了兩者的缺點，適合于任意斷面巖塞的爆破。 （3）起爆 起爆順序依次為周邊預(yù)裂孔、中間集中藥包（或掏槽爆破孔）和擴大藥包。起爆網(wǎng)路采用復(fù)式并-串-并聯(lián)電爆或電爆加導(dǎo)爆索復(fù)式網(wǎng)路。六、面板堆石壩填筑石料開采面板堆石壩填筑石料的開采除須滿足常規(guī)開挖爆破的出碴塊度要求外，還必須保證開挖石料具有較好的顆粒級配結(jié)構(gòu)（包括細料的含量）。六、

33、面板堆石壩填筑石料開采 目前理論模型與實踐尚有較大差距，往往采用從實踐中得出得經(jīng)驗?zāi)Ｐ?。實踐與分析證明，級配與以下眾多因素和參數(shù)有關(guān)： 最小抵抗線、炮孔密集系數(shù)、裝藥形式、臺階高度、堵塞長度、地質(zhì)因素得影響、布孔方式與起爆方式、炸藥特性、炸藥單耗等。初步擬定爆破參數(shù)后，在保證級配的情況下進行爆破參數(shù)的優(yōu)化，以滿足鉆孔爆破成本最低。圍堰拆除爆破圍堰拆除爆破圍堰拆除爆破圍堰拆除爆破第五節(jié) 爆破公害及安全控制 在完成巖石爆破破碎的同時，爆破作業(yè)必然會帶來爆破飛石、地震波、空氣沖擊波和噪音等負面效應(yīng)即爆破公害。因此，在爆破作業(yè)中，需研究爆破公害的產(chǎn)生原因、公害強度的分布與衰減規(guī)律，通過科學(xué)的爆破設(shè)計、

34、采用有效的施工工藝措施，以確保保護對象（包括人員、設(shè)備及鄰近的建筑物或構(gòu)筑物等）的安全。第五節(jié) 爆破公害及安全控制一、爆破地震二、爆炸空氣沖擊波和水中沖擊波三、 爆破飛石四、有害氣體五、爆破公害的控制與防護一、爆破地震 1、含義 巖石爆破過程中，除對臨近炮孔的巖石產(chǎn)生破碎、拋擲，爆炸能量的很大一部分將以地震波的形式向四周傳播，導(dǎo)致地面振動。這種振動即為爆破地震。 2、衡量參數(shù)衡量爆破地震強度的參數(shù)包括位移、速度和加速度等。 實踐表明質(zhì)點峰值震動速度與建筑物的破壞程度具有較好的相關(guān)性，因此國內(nèi)外普遍采用質(zhì)點峰值震動速度安全判據(jù)。 我國爆破安全規(guī)程（GB6722-2003）對某些建（構(gòu)）筑物的允許

35、質(zhì)點峰值震動速度作了如表2-4規(guī)定。 一、爆破地震對象描述 安全震動速度（cm/s） 土窯洞、土坯房、毛石房屋 1.0 一般磚房、非抗震的大型砌塊建筑物 2.03.0 鋼筋混凝土框架房屋 5水工隧洞 10交通隧洞 15礦山巷道 圍巖不穩(wěn)定有良好支護 10圍巖中等穩(wěn)定有良好支護 20圍巖穩(wěn)定無支護 30表2-4 建（構(gòu)）筑物地面質(zhì)點的安全震動速度一、爆破地震 3、相關(guān)計算公式 質(zhì)點峰值震動速度的計算用下式 （2-28） 式中：V-質(zhì)點峰值震動速度，cm/s； 藥包形狀系數(shù)，歐美等國家通常取，我國和前蘇聯(lián)一般取1/3； Q-最大單響段藥量，kg； R爆心距，即測點至爆源中心距離，m； K、常數(shù)，與

36、地質(zhì)條件、爆破類型及爆破參數(shù)有關(guān)。在沒有現(xiàn)場試驗資料的情況下，不同巖石的K、值，可查表確定，對于較重要工程，應(yīng)通過現(xiàn)場試驗確定K、值。爆破震動監(jiān)測二、爆炸空氣沖擊波和水中沖擊波 1、爆炸空氣沖擊波 空氣沖擊波超壓達到一定量值后，就會導(dǎo)致建筑物破壞、人體器官損傷。 1）對人，要求波陣面超壓1.96104Pa 2）對建筑物： 式中：RB-空氣沖擊波對掩體內(nèi)人員的最小安全距離， m； Q- 一次爆破裝藥量，kg；秒延遲爆破時，Q按各延遲段中最大藥量計算；當采用毫秒延遲爆破時，Q按一次爆破的總藥量計算。 空氣沖擊波將千米外民房玻璃損壞二、爆炸空氣沖擊波和水中沖擊波 2、爆炸水中沖擊波 進行水下爆破時，

37、同樣會在水中產(chǎn)生沖擊波。因此同樣需要針對水中的人員及施工船舶等保護對象按有關(guān)規(guī)定確定最小安全距離。三、 爆破飛石 爆破飛石安全距離的計算（1）洞室爆破 洞室爆破飛石安全距離按下式計算 （2-30） 式中：Rp洞室爆破的飛石安全距離，m； W最小抵抗線，m； n爆破作用指數(shù)； KA與地形、風向、風速和爆破類型有關(guān)的安全系數(shù)，一般取，最小抵抗線方向取大值；當風大而又順風時，取或更大的值；山谷或埡口地形，應(yīng)取。 三、 爆破飛石（2) 鉆孔爆破 目前尚無公式計算飛石安全距離。 爆破安全規(guī)程（GB6722-2003）對飛石安全距離僅規(guī)定了最小值，見右表。 爆 破 方 法個別飛石最小安全距離（m）破碎大塊

38、巖體裸露藥包爆破法400破碎大塊巖體淺孔爆破法300淺孔爆破300淺孔藥壺爆破300蛇穴爆破300深孔爆破按設(shè)計，但不小于300深孔藥壺爆破按設(shè)計，但不小于300淺孔孔底擴壺爆破50深孔孔底擴壺爆破100洞室爆破按設(shè)計，但不小于300四、有害氣體 藥爆炸生成各種有害氣體，含量超過一定數(shù)量會危及人身安全。可按以下公式計算： 式中，Q-爆破炸藥總重量，t； VB-爆破時可能的最大風速，m/s。爆破有害氣體五、爆破公害的控制與防護 爆破公害的控制與防護可以從爆源、公害傳播途徑以及保護對象三方面采取措施： （1） 在爆源控制公害強度 （2）在傳播途徑上削弱公害強度 （3）保護對象的防護 五、爆破公害的

39、控制與防護 1）合理采用的爆破參數(shù)、炸藥單耗和裝藥結(jié)構(gòu)； 2）采用深孔臺階微差爆破技術(shù)； 3）合理布置巖石爆破中最小抵抗線方向； 4）保證炮孔的堵塞長度與質(zhì)量、針對不良地質(zhì)條件采取相應(yīng)的爆破控制措施，對消減爆破公害的強度也是非常重要的方面。五、爆破公害的控制與防護 1）在爆區(qū)的開挖線輪廓進行預(yù)裂爆破或開挖減震槽，可有效降低傳播至保護區(qū)巖體中的爆破地震波強度。2）對爆區(qū)臨空面進行覆蓋、架設(shè)防波屏可削弱空氣沖擊波強度，阻擋飛石。 五、爆破公害的控制與防護 1）當對保護對象的直接防護措施有防震溝、防護屏以及表面覆蓋等。 2）此外，嚴格爆破作業(yè)的規(guī)章制度，對施工人員進行安全教育也是保證安全施工的重要環(huán)

40、節(jié)。 習(xí)題講解 一 填空題 1.在無限均勻介質(zhì)中，炸藥爆炸，按巖石破壞特性，可將爆破作用的影響圈劃分為_、_、_和_。 （壓縮圈 拋擲圈 松動圈 震動圈） 2.無限均勻介質(zhì)中炸藥爆炸，巖石受爆破作用產(chǎn)生各影響圈半徑的大小與_、_、_、以及_密切相關(guān)。 （炸藥特性及用量 藥包結(jié)構(gòu) 爆破方式 介質(zhì)特性） 一 填空題 3. 在有限介質(zhì)中起爆集中的藥包，當藥包的爆破作用具有使部分介質(zhì)直接飛逸出臨空面的能量時，則爆破后將會在巖石中由藥包中心到自由面形成_其幾何特征參數(shù)有_、_、_、_和_。 （爆破漏斗 爆破漏斗底半徑 最小抵抗線 爆破作用半徑 可見漏斗深度 拋擲距離） 4. 爆破作用指數(shù)n為_與_的比值

41、。當n=1時，其爆破作用為_爆破；n1時，其爆破作用為_爆破；n1時，其爆破作用為_破；n時，為_爆破。 （爆破漏斗底半徑 最小抵抗線 標準拋擲爆破 加強拋擲爆破 減弱拋擲爆破 松動爆破）一 填空題5. 土石方開挖工程中，通常采用的基本爆破方式有_、_、_和_等。 （淺孔爆破法 深孔爆破法 藥壺爆破法 洞室爆破法） 6. 在階梯爆破中，為充分利用臨空面，無論是基坑還是渠道開挖，總是先開出_，形成階梯，這樣，不僅增加了臨空面，同時便于組織_、_、_和_各道工序的平行流水作業(yè)。 （先鋒槽 鉆孔 裝藥 爆破 出碴） 一 填空題 7. 淺孔爆破中，炮孔間距的確定與_和_有關(guān)。同時應(yīng)考慮爆破后對炮孔間殘留_的具體要求。 （計算抵抗線 起爆方式 石梗多少） 8. 深孔爆破中，炮孔深度超出臺階高度以下的超鉆深度，其作用是降低_，以便有效地克服_，避免或減少_。 （裝藥中心位置 臺階底部阻力 殘梗的產(chǎn)生） 一 填空題 9. 洞室爆破中，聯(lián)通地表與藥室的通道統(tǒng)稱為_。通常有_和_兩類。其進口位置選擇應(yīng)以_、_和_為原則。 （導(dǎo)洞 平洞 豎井 便于運輸 施