第4章 爆破工程地質(zhì) -2學(xué)時(shí)

1、第4章 爆破工程地質(zhì)4.1 巖石的性質(zhì)1.巖石的物理性質(zhì)(1)孔隙度 巖石中孔隙的總體積V0與巖石的總體積V之比。即 巖石（體）存在孔隙，會削弱(xuru)巖石的強(qiáng)度。爆破(bop)工程共三十六頁(2)密度 巖石的質(zhì)量M與其體積（V-V0）之比。即(3)容重 包括孔隙在內(nèi)的巖石單位體積重量,又稱巖石的體重。巖石的孔隙度、密度、容重主要影響巖石的拋擲、堆積(duj)和裝運(yùn)。 幾種巖石的孔隙度、密度、容重詳見表1-1（P6）。4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁(4)巖石的碎脹性 碎脹性是指巖石破碎后，總體積增加的性質(zhì)。 碎脹性常用碎脹系數(shù)或松散系數(shù)K，則 。 采掘工程中，選用裝載、運(yùn)輸、提升等設(shè)

2、備容器時(shí)，必須考慮碎脹系數(shù)； 巖石爆破所需膨脹空間(kngjin)與巖石碎脹系數(shù)有關(guān)。4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁(4)巖石的波阻抗 巖石密度與縱波在巖石中傳播速度的乘積。即 波阻抗表示巖石對應(yīng)力波傳播的阻尼作用，一般波阻抗越大，鑿爆越困難；波阻抗對爆破能量在巖體中的傳播效率有直接(zhji)影響，當(dāng)炸藥的波阻值與巖石的波阻抗值相接近（相匹配）時(shí)，爆破傳給巖石的能量就多，在巖石中所引起的應(yīng)變值就越大，獲得的爆破效果就越好。4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁2.巖石的靜力學(xué)性質(zhì)靜載載荷不隨時(shí)間變化或隨時(shí)間變化不大。(1)巖石的彈性、塑性及脆性 彈性：在彈性變形范圍內(nèi)，當(dāng)外載去掉后，巖石

3、恢復(fù)原形的性質(zhì)。這種性質(zhì)的變形稱為彈性變形。 巖石在彈性極限內(nèi)呈彈性，巖石可用與材料力學(xué)中各彈性常數(shù)一樣表示。 塑性：載荷去掉后，巖石形狀大小不能完全恢復(fù)而產(chǎn)生(chnshng)殘余(永久)變形的性質(zhì)，這種性質(zhì)的變形稱為塑性變形。 如泥頁巖，高嶺土礦，巷道底鼓。 4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁脆性：在外載荷作用下，巖石沒有產(chǎn)生顯著的永久變形(塑性變形)就開始破壞的性質(zhì)，一般巖石呈脆性破壞。注：與脆性相反，塑性巖石在破壞前有較明顯的永久變形。(2)巖石的強(qiáng)度和硬度 強(qiáng)度：指巖石抵抗外力(wil)破壞的能力。 硬度：指巖石抵抗工具侵入的能力。4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁3.巖石的動力

4、學(xué)性質(zhì)動載：載荷隨時(shí)間而變化。它不是一個(gè)常數(shù)，而是時(shí)間的函數(shù)。動載特點(diǎn)：a.其大小與加載速度有關(guān)，不是一個(gè)定數(shù)；b.抗壓強(qiáng)度比靜載大得多，而抗拉強(qiáng)度(kn l qin d)與靜載相近。4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁1.炸藥(zhyo)爆炸的載荷性質(zhì) 炸藥爆炸產(chǎn)生的載荷屬沖擊載荷。2.巖石在爆炸沖擊載荷作用下的力學(xué)反應(yīng)爆炸沖擊載荷作用下，巖石中產(chǎn)生(爆炸)應(yīng)力波。爆炸應(yīng)力波在巖石中傳播時(shí)，巖石既產(chǎn)生運(yùn)動，又產(chǎn)生變形甚至破壞。4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁4.2 巖石分級一、巖石分級的意義(1)選擇最佳方法和設(shè)備來破碎各種不同的巖石，以達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)效果和最高的勞動生產(chǎn)率；(2)選擇合

5、理的開采和維護(hù)方法，最安全、可靠(kko)地保護(hù)不應(yīng)破壞的巖石，以正確有效地處理采礦中破壞與維護(hù)巖石這一最基本的矛盾。4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁二、巖石分級方法1.普氏分級法(按巖石堅(jiān)固性分類(fn li)(1)基本觀點(diǎn) 巖石的堅(jiān)固性是鑿巖性、爆破性及采掘性等的綜合，也是巖石物理力學(xué)性質(zhì)的概括體現(xiàn)，即巖石硬度、強(qiáng)度、鑿巖性、爆破性是一致的。(2)分級方法 用普氏堅(jiān)固性系數(shù)f來大致概括，作為分級的根據(jù)。 共分10級,詳見P89，表4-1。4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁(3)該分級方法的評價(jià) 強(qiáng)調(diào)了一致性，忽視了各巖石特性的特殊性和差異性，因此有一定的誤差，顯得有些片面和籠統(tǒng)，如難

6、鑿的巖石不一定難爆，但簡單易行，易于(yy)推廣。多年來在各類礦山流行使用。4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁2.蘇氏分級法(1)基本觀點(diǎn) 與普氏分級法的基本觀點(diǎn)相反，強(qiáng)調(diào)個(gè)性、差異性。(2)分級方法 用生產(chǎn)(shngchn)現(xiàn)場實(shí)測的數(shù)據(jù)，按照鑿巖性和爆破性的四個(gè)指標(biāo)分類，將巖石分為16個(gè)等級。(3)評價(jià) 指標(biāo)與生產(chǎn)實(shí)際一致，可在現(xiàn)場測定，有現(xiàn)實(shí)意義，但失去了概括性，測定復(fù)雜，修正系數(shù)多，沒有廣泛在我國推廣。4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁3.哈努卡耶夫巖石分級方法 分級依據(jù)(yj)：巖石波阻抗。 巖石波阻抗值小者易爆，大都難爆。 根據(jù)巖石波阻抗值的大小可將巖石分為5級。4.以能量消耗

7、為準(zhǔn)則的利文斯頓爆破漏斗巖石分級方法 (1)基本觀點(diǎn) 能量準(zhǔn)則是研究巖石破壞的根本準(zhǔn)則。 (2)分級方法 根據(jù)爆破漏斗的體積大小和巖塊的組成來分級。4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁5.我國巖石分級 概念上用普氏分級，但普氏系數(shù)f值的確定并無統(tǒng)一一標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)。 東北工學(xué)院（現(xiàn)為東北大學(xué)）建議根據(jù)巖石的可鉆性、爆破性和穩(wěn)定性分別進(jìn)行分級。 東北工學(xué)院巖石可爆性分級： 分級依據(jù)：可爆性指數(shù)F 根據(jù)可爆性指數(shù)F，可將巖石分為5個(gè)等級。4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁評價(jià)：(1)具有可行性;(2)塊度測定工作的勞動強(qiáng)度大，并有一定的隨機(jī)性；(3)求算指數(shù)的計(jì)算式不夠(bgu)簡便。4

8、爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁4.3 地質(zhì)條件對爆破作用的影響一、巖石性質(zhì)對爆破作用的影響主要影響：炸藥單耗、孔網(wǎng)參數(shù)、爆破松散系數(shù)(xsh)、爆破地震強(qiáng)度計(jì)算系數(shù)(xsh)等很多爆破設(shè)計(jì)參數(shù)和安全計(jì)算系數(shù)。二、巖體結(jié)構(gòu)對爆破作用的影響1.結(jié)構(gòu)面對爆破作用的影響結(jié)構(gòu)面：是指發(fā)育于巖體中，具有一定方向和延伸性的各種地質(zhì)界面，如斷層、節(jié)理、層理及不整合面等。4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁結(jié)構(gòu)面對爆破有如下影響作用：(1)應(yīng)力集中作用 結(jié)構(gòu)面尖端產(chǎn)生應(yīng)力集中,使巖體從結(jié)構(gòu)面處先開裂。(2)應(yīng)力波反射拉伸作用 壓應(yīng)力波遇結(jié)構(gòu)面反射為拉應(yīng)力波,產(chǎn)生反射拉伸裂隙.(3)能量隔離與吸收作用 應(yīng)力波通

9、過張開裂隙或軟弱帶時(shí)，引起應(yīng)力波反射以及軟弱帶內(nèi)的介質(zhì)產(chǎn)生壓縮變形，對爆破能量起到了一定(ydng)程度的隔離或吸收作用。4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁(4)能量泄漏作用軟弱帶或軟弱面與地表或溶洞貫通，炸藥爆炸的部分能量將以“沖炮”或其他(qt)形式向臨空面或溶洞泄出，使爆破效果明顯降低。(5)高壓氣楔作用高溫、高壓爆轟氣體侵入巖體結(jié)構(gòu)面，對巖體產(chǎn)生氣楔劈裂破壞作用，使結(jié)構(gòu)面進(jìn)一步擴(kuò)展。 4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁2.巖體結(jié)構(gòu)面對爆破作用的影響主要取決于結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)、產(chǎn)狀與藥包位置的關(guān)系。(1)結(jié)構(gòu)面對爆破塊度的影響。爆破碎塊大小首先取決于原生裂隙面，其次為爆破作用形成的新鮮(

10、xn xin)破裂面（次生破裂面）。結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度對塊度分布有控制性影響，原生裂隙越多，塊度愈大。共三十六頁(2)斷層對爆破效果(xiogu)的影響斷層通過藥包位置。對爆破不利，容易引起沖炮或爆轟氣體泄漏，降低爆破威力，影響爆破效果。4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁斷層與最小抵抗線相交斷層遠(yuǎn)離藥包，影響小，反之(fnzh)則大；斷層與最小抵抗線的交角大，影響小；反之(fnzh)則大。4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁斷層切割爆破(bop)漏斗影響爆破漏斗體積的大?。壕嗨幇h(yuǎn)影響小，反之則大。4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁斷層在爆破漏斗范圍以外對爆破影響較小；如果斷層在邊坡體內(nèi)(t

11、 ni)，爆破后將嚴(yán)重影響邊坡的穩(wěn)定性。斷層爆后斷裂面，斜坡裂縫4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁另外，當(dāng)山體較薄，出露于山體后面的斷層，或側(cè)向有深切山溝，出露于沖溝附近的斷層，都有可能引起(ynq)最小抵抗線方向的改變。斷層的存在，可能(knng)改變拋擲方向。I為可能(knng)改變的拋擲方向。4 爆破工程地質(zhì)共三十六頁處理斷層對爆破作用(zuyng)影響的措施a.在斷層兩側(cè)布置藥包；b.避免最小抵抗線與斷層平行，最好是互相垂直，可防止弱面突出；c.用多藥包齊爆，有時(shí)可以減弱斷層的影響。4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁(3)層理對爆破效果的影響層理面對爆破的影響，主要取決于層理面的產(chǎn)

12、狀與最小抵抗線方向的關(guān)系。平行(pngxng)：不改變拋擲方向，將減少爆破方量，爆破漏斗呈方形坑，巖塊拋擲距離比預(yù)計(jì)的要遠(yuǎn)；爆后常出現(xiàn)欠挖，容易留根底，還有可能順層發(fā)生沖炮。4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁垂直：不改變拋擲方向，將擴(kuò)大爆破漏斗(ludu)，增加方量。4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁斜交：爆破拋擲方向?qū)⑹艿接绊懀品搅慷鄶?shù)是減少，少數(shù)也可能增加(zngji)；一般來說爆破方量在鈍角一側(cè)會增大，銳角一側(cè)會縮小。4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁(4)節(jié)理裂隙對爆破效果的影響巖體僅受1組節(jié)理切割時(shí)，對爆破的影響與層理的影響相似。當(dāng)兩組X型交割時(shí)，W方向(fngxing)為

13、其鈍角等分線時(shí)，爆破方量可能增大；W方向?yàn)槠滗J角等分線時(shí)，爆破方量可能減少，但兩者均不改變拋擲方向。4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁說明(shumng)：當(dāng)巖體受到多組發(fā)育節(jié)理交割時(shí)，其情況與上述有所不同。由于巖體被切割成碎塊，所以各節(jié)理都不能起主導(dǎo)作用，這時(shí)巖體接近于均質(zhì)巖體。因此對W方向、爆破漏斗形狀及爆破方量，基本上都不產(chǎn)生不利影響，但要適當(dāng)減少炸藥單耗。共三十六頁(5) 溶洞或老硐對爆破效果的影響影響：改變W方向；降低爆破威力造成破碎不均勻，影響爆破效果；嚴(yán)重(ynzhng)時(shí)會引起沖炮，造成安全事故。沖炮4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁3.地形條件對爆破效果的影響(1)地形對

14、爆漏斗形狀的影響 平地：倒立的圓錐體； 斜坡：倒立的橢圓錐體； 山脊：兩個(gè)倒立橢圓錐體組成； 孤立(gl)山頭：多個(gè)倒立橢圓錐體組成。(2)地形對拋擲方向的影響 平地：向上拋； 斜坡：沿斜坡面法線方向拋出； 山脊：向兩側(cè)拋擲； 孤立山頭：四面開發(fā)； 山嘴：向三個(gè)方向飛散。4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁(3)地形與爆破方量(fn lin)的關(guān)系 臨空面多，夾制作用小，方量大； 臨空面少，夾制作用大，方量小。 如孤立山頭爆破的方量要比平地大，平地爆破方量要比洼地、山溝大。(4)地形與不同爆破類型的關(guān)系松動爆破和加強(qiáng)松動爆破一般不受地形條件限制。 巖石破碎，但不拋擲。拋擲爆破對地形條件的要求較

15、高 巖石破碎、拋擲；將巖石拋向指定位置,并堆積成一定的形狀，故對地形條件要求較高。 地形坡度愈陡，拋擲率愈高。4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁4.地下水對爆破的影響地下水會降低炸藥的敏感度和威力，甚至使炸藥失效而產(chǎn)生拒爆；使堵塞不緊而產(chǎn)生沖炮；使雷管受潮(shu cho)或電爆網(wǎng)路短路，影響網(wǎng)路的質(zhì)量。在有水的地方爆破，應(yīng)采取嚴(yán)密的防水措施。4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁4.4 爆破引起(ynq)的工程地質(zhì)問題1.爆破裂隙 爆破一般會產(chǎn)生爆破裂隙，它分為兩類：一類是新裂隙;另一類是原有裂隙的擴(kuò)展(由于爆破作用引起巖體中原有節(jié)理、裂隙的張開或擴(kuò)大)。2.后緣地表破壞：崩塌、危石、滾石等3.爆破引起的工程地質(zhì)問題邊坡穩(wěn)定問題：滑坡、崩塌等；基礎(chǔ)穩(wěn)定問題：爆破裂隙所至；滲漏問題：爆破裂隙所至。4 爆破(bop)工程地質(zhì)共三十六頁內(nèi)容摘要第4章 爆破工程地質(zhì)。靜載載荷不隨時(shí)間變化或隨時(shí)間變化不大。炸藥爆炸產(chǎn)生的載荷屬沖擊載荷。爆炸沖擊載荷作用下，巖石中產(chǎn)生(爆