水利工程之爆破工程分解課件

1、水務(wù)工程施工與管理-爆破工程第一節(jié) 爆破原理與器材 爆破工程在水利工程應(yīng)用比價(jià)廣泛，如開挖基坑、開鑿隧洞、取土、取石、拆除等。土石方爆破圍堰拆除爆破堰塞湖拆除爆破 一、爆破工程原理 （一）爆破原理 爆破是炸藥爆炸作用于周圍介質(zhì)的結(jié)果。埋在介質(zhì)內(nèi)的炸藥引爆后，在極短的時(shí)間內(nèi)，由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，體積增加數(shù)百倍至幾千倍，伴隨產(chǎn)生極大的壓力和沖擊力，同時(shí)還產(chǎn)生很高的溫度，使周圍介質(zhì)受到各種不同程度的破壞，稱為爆破。 1、無限介質(zhì)中的爆破原理 當(dāng)具有一定質(zhì)量的球形藥包在無限均質(zhì)介質(zhì)內(nèi)部爆炸時(shí)，在爆炸作用下，距離藥包中心不同區(qū)域的介質(zhì)，由于受到的作用力有所不同，因而產(chǎn)生不同程度的破壞或振動(dòng)現(xiàn)象。整個(gè)被影響

2、的范圍就叫做爆破作用圈。這種現(xiàn)象隨著與藥包中心間的距離增大而逐漸消失，按對介質(zhì)作用不同可分為四個(gè)作用圈，壓縮圈、拋擲圈、松動(dòng)圈、震動(dòng)圈。如下圖。R1壓縮圈R2拋擲圈R3松動(dòng)圈R4震動(dòng)圈 (1)壓縮圈（粉碎圈） 圖中R1表示壓縮圈半徑，在這個(gè)作用圈范圍內(nèi)，介質(zhì)直接承受了藥包爆炸而產(chǎn)生的極其巨大的作用力，因而如果介質(zhì)是可塑性的土壤，便會遭到壓縮形成孔腔；如果是堅(jiān)硬的脆性巖石便會被粉碎。所以把R1這個(gè)球形地帶叫做壓縮圈或破碎圈。 (2)拋擲圈 圍繞在壓縮圈范圍以外至R2的地帶，其受到的爆破作用力雖較壓縮圈范圍內(nèi)小，但介質(zhì)原有的結(jié)構(gòu)受到破壞，分裂成為各種尺寸和形狀的碎塊，而且爆破作用力尚有余力足以使這

3、些碎塊獲得能量。如果這個(gè)地帶的某一部份處在臨空的自由面條件下，破壞了的介質(zhì)碎塊便會產(chǎn)生拋擲現(xiàn)象，因而叫做拋擲圈。 (3)松動(dòng)圈 松動(dòng)圈又稱破壞圈。在拋擲圈以外至R3的地帶，爆破的作用力更弱，除了能使介質(zhì)結(jié)構(gòu)受到不同程度的破壞外，沒有余力可以使破壞了的碎塊產(chǎn)生拋擲運(yùn)動(dòng)，因而叫做破壞圈。工程上為了實(shí)用起見，一般還把這個(gè)地帶被破碎成為獨(dú)立碎塊的一部分叫做松動(dòng)圈，而把只是形成裂縫、互相間仍然連成整塊的一部分叫做裂縫圈或破裂圈。 (4)震動(dòng)圈 在破壞圈范圍從外，微弱的爆破作用力甚至不能使介質(zhì)產(chǎn)生破壞。這時(shí)介質(zhì)只能在應(yīng)力波的作用下，產(chǎn)生振動(dòng)現(xiàn)象，這就是圖中R4所包括的地帶，通常叫做震動(dòng)圈。震動(dòng)圈以外爆破作

4、用的能量就完全消失了。 2、有限介質(zhì)中的爆破原理 在有限介質(zhì)中爆破，當(dāng)藥包埋設(shè)較淺，爆破后將形成以藥包中心為頂點(diǎn)的倒圓錐型爆破坑，稱之為爆破漏斗。爆破漏斗的形狀多種多樣，隨著巖土性質(zhì)、炸藥的品種性能和藥包大小及藥包埋置深度等不同而變化，爆破漏斗如下圖。W最小抵抗線r爆破漏斗半徑h可見漏斗深度 最小抵抗線：由藥包中心至自由面的最短距離。如上圖中的W。 爆破漏斗半徑：在介質(zhì)自由面上的爆破漏斗半徑。如上圖中的r。 爆破作用指數(shù)：指爆破漏斗半徑r與最小抵抗線W的比值，即 。 爆破作用指數(shù)的大小可判斷爆破作用性質(zhì)及巖石拋擲的遠(yuǎn)近程度，也是計(jì)算藥包量、決定漏斗大小和藥包距離的重要參數(shù)。一般用n來區(qū)分不同爆

5、破漏斗，劃分不同爆破類型： 當(dāng)n=1時(shí)，稱為標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破漏斗； 當(dāng)n1時(shí)，稱為加強(qiáng)拋擲爆破漏斗； 當(dāng)0.75n1時(shí)，稱為減弱拋擲爆破漏斗； 當(dāng)0.33n0.75時(shí)，稱為松動(dòng)爆破漏斗； 當(dāng)n0.33時(shí)，稱為裸露爆破漏斗。 可見漏斗深度h: 經(jīng)過爆破后所形成的溝槽深度叫做可見漏斗深度（如圖中的h），它與爆破作用指數(shù)大小、炸藥的性質(zhì)、藥包的排數(shù)、爆破介質(zhì)的物理性質(zhì)和地面坡度有關(guān)。 (二)爆破分類 1、按爆破規(guī)模分，爆破可分為小爆破、中爆破、大爆破。 2、按鑿巖情況分，爆破可分為淺孔爆破、深孔爆破、藥壺爆破、洞室爆破、二次爆破。 3、按爆破要求分。按爆破要求分為松動(dòng)爆破、減弱拋擲爆破、標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破、加

6、強(qiáng)拋擲爆破及定向爆破、光面爆破、預(yù)裂爆破、特殊物爆破（凍土、冰塊等）。 尾注 二、爆破器材 （一）炸藥 1、炸藥的基本性能 (1）爆力。爆力是指炸藥在介質(zhì)內(nèi)部爆炸時(shí)對其周圍介質(zhì)產(chǎn)生的(整體)壓縮、破壞和拋移能力。 （2）猛度。炸藥的猛度是指炸藥在爆炸瞬間對與藥包相鄰的介質(zhì)所產(chǎn)生的(局部)壓縮、粉碎和擊穿能力。炸藥爆速愈高，密度越大，其猛度愈大。 (3)爆速。爆速是指爆炸時(shí)爆炸波沿炸藥內(nèi)部傳播的速度。 (4)殉爆。炸藥爆炸時(shí)引起與它不相接觸的鄰近炸藥爆炸的現(xiàn)象叫殉爆。 (5)感度。炸藥在外能作用下起爆的難易程度稱為該炸藥的感度。不同的炸藥在同一外能作用下起爆的難易程度是不同的，起爆某炸藥所需的外

7、能小，則該炸藥的感度高；起爆某炸藥所需的外能高，則該炸藥的感度低。 (6)炸藥的安定性。炸藥的安定性指炸藥在長期貯存中，保持原有物理化學(xué)性質(zhì)的能力。 (7)氧平衡。氧平衡是指炸藥在爆炸分解時(shí)的氧化情況。如果炸藥中的氧恰好等于其中可燃物完全氧化所需的氧量，即產(chǎn)生二氧化碳和水，沒有剩余的氧成為零氧平衡；若含氧量不足，可燃物不能完全氧化且產(chǎn)生一氧化碳，此時(shí)稱為負(fù)氧平衡；若含氧量過多，將炸藥所放出的氮也氧化成有害氣體一氧化氮稱為正氧平衡。 2、炸藥的分類 (1）按炸藥組成分類 單質(zhì)炸藥：多用作混合炸藥的主要成分或雷管裝藥，很少單獨(dú)直接用來爆破作業(yè)。 混合炸藥：兩種或兩種以上成分組成的混合物，是目前水電

8、工程中開挖爆破應(yīng)用最廣的一類炸藥。 （2）按炸藥用途分類 起爆藥：主要用于制造雷管和導(dǎo)爆索來引爆其他工業(yè)炸藥。 猛炸藥：與起爆藥不同，具有較大的穩(wěn)定性，敏感度低，工程中多用雷管、導(dǎo)爆索等起爆器材將其引爆。 火藥：在火花作用下，能燃燒或爆炸，可用作點(diǎn)火藥和延期藥。 （二）起爆器材 1、雷管 (1）火雷管 火雷管具有結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)效率高，使用方便、靈活，價(jià)格便宜，不受各種雜電、靜電及感應(yīng)電的干擾等優(yōu)點(diǎn)。但由于導(dǎo)火索在傳遞火焰時(shí)，難以避免速燃、緩燃等致命弱點(diǎn)，在使用過程中爆破事故多，使用范圍和使用量受到極大限制。 火雷管結(jié)構(gòu)圖1管殼；2加強(qiáng)帽；3帽孔；4正起爆藥；5副起爆藥；6聚能窩槽火雷管 （2）

9、電雷管 電雷管分瞬發(fā)電雷管和遲發(fā)電雷管。 電雷管結(jié)構(gòu)圖（1）普通電雷管（2）遲發(fā)電雷管 1管殼； 2加強(qiáng)帽； 3帽孔； 4正起爆藥； 5副起爆藥 6聚能窩槽； 7腳線； 8絕緣涂膠； 9球形發(fā)火劑 10電阻絲； 11緩燃劑電雷管 （3）無起爆藥雷管 不使用敏感起爆藥的雷管。替代起爆藥的是較為鈍感的炸藥類，這樣生產(chǎn)，儲存和使用上會更加安全。 （4）電子雷管 數(shù)碼電子雷管，是一種可隨意設(shè)定并準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)延期發(fā)火時(shí)間的新型電雷管，具有雷管發(fā)火時(shí)刻控制精度高，延期時(shí)間可靈活設(shè)定兩大技術(shù)特點(diǎn)。電子雷管的延期發(fā)火時(shí)間，由其內(nèi)部的一只微型電子芯片控制，延時(shí)控制誤差達(dá)到微秒級。 電子雷管 2、導(dǎo)火索 導(dǎo)火索是用來

10、起爆火雷管和黑火藥的起爆材料。用于一般爆破工程，不宜用于有瓦斯或礦塵爆炸危險(xiǎn)的作業(yè)面。它是用黑火藥做芯藥，用麻、棉紗和紙作包皮，外面并涂有瀝青、油脂等防潮劑。 銷毀導(dǎo)火索 3、導(dǎo)爆索 導(dǎo)爆索用強(qiáng)度大、爆速高的烈性黑索金(環(huán)三次甲基三硝銨)作為藥芯，以棉線、紙條為包纏物，并涂以防潮劑，表面涂以紅色。索頭涂以防潮劑。 導(dǎo)爆索不受電的干擾，使用安全，起爆準(zhǔn)確可靠，并能同時(shí)起爆多個(gè)炮孔，同步性好，故在控制爆破中應(yīng)用廣泛；施工裝藥比較安全，網(wǎng)絡(luò)敷設(shè)簡單可靠；可在水孔或高溫炮孔中使用。 導(dǎo)爆索 4、導(dǎo)爆管 導(dǎo)爆管是一種半透明的具有一定強(qiáng)度、韌性、耐溫、不透水的塑料管起爆材料。在塑料軟管內(nèi)壁涂薄薄一層膠狀高

11、性能混合炸藥（主要為黑索金或奧克托金）裝藥量為161.6g/m。 具有抗火、抗電、抗沖擊、抗水以及導(dǎo)爆安全等特性。 導(dǎo)爆管尾注：藥壺爆破：是指鉆好深孔或淺眼，在其底部或某一部位，用少量炸藥進(jìn)行多次爆破，使底部擴(kuò)大形成壺狀，再裝入大量炸藥進(jìn)行爆破的方法。淺孔爆破：炮孔直徑小于 75mm、深度不大于于5m的爆破作業(yè)。洞室爆破：將炸藥集中裝填于爆破區(qū)內(nèi)預(yù)先挖掘的洞室中進(jìn)行爆破的技術(shù)。 二次爆破：在各種爆破方法中，因出現(xiàn)不合乎裝車、運(yùn)輸規(guī)格或不合乎進(jìn)入破碎機(jī)偎（入料）口規(guī)格的大塊礦巖而進(jìn)行的再次爆破。光面爆破：先爆除主體開挖部位的巖體，然后再起爆布置在設(shè)計(jì)輪廓線上的周邊孔藥包，將光爆層炸除，形成一個(gè)平

12、整的開挖面，是通過正確選擇爆破參數(shù)和合理的施工方法，達(dá)到爆后壁面平整規(guī)則、輪廓線符合設(shè)計(jì)要求的一種控制爆破技術(shù)。 尾注：預(yù)裂爆破：進(jìn)行石方開挖時(shí)，在主爆區(qū)爆破之前沿設(shè)計(jì)輪廓線先爆出一條具有一定寬度的貫穿裂縫，以緩沖、反射開挖爆破的振動(dòng)波，控制其對保留巖體的破壞影響，使之獲得較平整的開挖輪廓，此種爆破技術(shù)為預(yù)裂爆破。水務(wù)工程施工與管理-爆破工程第二節(jié) 爆破基本方法 一、裸露爆破法 裸露爆破法又稱表面爆破法,系將藥包直接放置于巖石的表面進(jìn)行爆破。為提高爆破效果,表面藥包底部可做成集中爆力穴，藥包上護(hù)以草皮或是泥土沙子，用電雷管或?qū)П髌鸨?不須鉆孔設(shè)備，操作簡單迅速，但炸藥消耗量大（比炮孔法多3

13、5倍），破碎巖石飛散較遠(yuǎn)。 適于地面上大塊巖石、大孤石的二次破碎等。 二、 淺孔爆破法 淺孔爆破法系在巖石上鉆直徑小于75mm、深度小于5m的圓柱形炮孔，裝延長藥包進(jìn)行爆破。 淺孔爆破法不需復(fù)雜鉆孔設(shè)備；施工操作簡單，容易掌握；炸藥消耗量少，飛石距離較近，巖石破碎均勻，便于控制開挖面的形狀和尺寸，但爆破量較小，效率低，鉆孔工作量大。 淺孔爆破 三、深孔爆破法 深孔爆破法系將藥包放在直徑75270mm、深530m的圓柱形深孔中爆破。爆破前宜先將地面爆成傾角大于55階梯形，作垂直、水平或傾斜的炮孔。鉆孔用輕、中型露天潛孔鉆。深孔爆破 深孔爆破法單位巖石體積的鉆孔量少，耗藥量少，生產(chǎn)效率高。一次爆落

14、石方量多，操作機(jī)械化，可減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。適用于料場、深基坑的松爆，場地整平以及高階梯中型爆破各種巖石。 四、藥壺爆破法 藥壺爆破法又稱葫蘆炮，壇子炮，系在炮孔底先放入少量的炸藥，經(jīng)過一次至數(shù)次爆破，擴(kuò)大成近似圓球形的藥壺，然后裝入一定數(shù)量的炸藥進(jìn)行爆破。 爆破前，地形宜先造成較多的臨空面，最好是立崖和臺階。 五、洞室爆破法 洞室爆破法又稱豎井法、蛇穴法。系在巖石內(nèi)部開挖導(dǎo)洞（橫洞或豎井）和藥室進(jìn)行爆破。 洞室爆破法操作簡單，爆破效果比炮孔法高，節(jié)約勞力，出渣容易（對橫洞而言），鑿孔工作量少，技術(shù)要求不高，同時(shí)不受炸藥品種限制，可用黑火藥但開洞工作量大，較費(fèi)時(shí)，排水堵洞較困難，速度慢，比藥壺法費(fèi)工

15、稍多，工效稍低。適于六類以上的較大量的堅(jiān)硬石方爆破；豎井適于場地整平、基坑開挖松動(dòng)爆破；蛇穴（橫洞截面小于0.6m0.6m）適于階梯高不超過6m的軟質(zhì)巖石或有夾層的巖石松爆。 六、改善爆破效果的方法 1、合理利用或創(chuàng)造人工臨空面。 2、采用毫秒微差擠壓爆破。利用孔間微差遲發(fā)不斷創(chuàng)造臨空面，使巖石內(nèi)的應(yīng)力波與先期產(chǎn)生在巖體內(nèi)的應(yīng)力疊加，從而提高爆破的能量利用率。 3、分段裝藥爆破，這樣使爆能分布均勻，且增長爆壓作用時(shí)間，俗稱竹節(jié)炮。 4、采用不耦合裝藥，藥包和孔壁間留有一定空氣間隙，形成不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，可降低爆炸的峰值，避免過度粉碎巖石。 5、保證堵塞長度和堵塞質(zhì)量，可提高能量利用率。水務(wù)工程施

16、工與管理-爆破工程第三節(jié) 控制爆破 控制爆破是為達(dá)到一定預(yù)期目的的爆破。如：定向爆破、預(yù)裂爆破、光面爆破、巖塞爆破、微差控制爆破、拆除爆破、靜態(tài)爆破、燃燒劑爆破等。 一、定向爆破 定向爆破是一種加強(qiáng)拋擲爆破技術(shù)，它利用炸藥爆炸能量的作用，在一定的條件下，可將一定數(shù)量的土巖經(jīng)破碎后，按預(yù)定的方向，拋擲到預(yù)定地點(diǎn)，形成具有一定質(zhì)量和形狀的建筑物或開挖成一定斷面的渠道的目的。定向爆破筑壩挖渠示意圖（a）筑壩；（b）挖渠1主藥包；2邊行藥包；3拋擲方向；4堆積體；5筑壩；6河床；7輔助藥包定向爆破視頻定向爆破 二、預(yù)裂爆破 進(jìn)行石方開挖時(shí)，在主爆區(qū)爆破之前沿設(shè)計(jì)輪廓線先爆出一條具有一定寬度的貫穿裂縫，

17、以緩沖、反射開挖爆破的振動(dòng)波，控制其對保留巖體的破壞影響，使之獲得較平整的開挖輪廓，此種爆破技術(shù)為預(yù)裂爆破。 預(yù)裂爆破 在水利水電工程施工中，預(yù)裂爆破不僅在垂直、傾斜開挖壁面上得到廣泛應(yīng)用；在規(guī)則的曲面、扭曲面、以及水平建基面等也采用預(yù)裂爆破。預(yù)裂爆破 三、光面爆破 光面爆破也是控制開挖輪廓的爆破方法之一，如下圖所示。它與預(yù)裂爆破的不同之處在于光爆孔的爆破是在開挖主爆孔的藥包爆破之后進(jìn)行。它可以使爆裂面光滑平順，超欠挖均很少，能近似形成設(shè)計(jì)輪廓要求的爆破。光面爆破一般多用于地下工程的開挖，露天開挖工程中用得比較少，只是在一些有特殊要求或者條件有利的地方使用。光面爆破洞挖布孔圖112炮孔孔段編號

18、 光面爆破的要領(lǐng)是孔徑小、孔距密、裝藥少、同時(shí)爆。光面爆破光面爆破 四、巖塞爆破 巖塞爆破系一種水下控制爆破。在已成水庫或天然湖泊內(nèi)取水發(fā)電、灌溉、供水或泄洪時(shí)，為修建隧洞的取水工程，避免在深水中建造圍堰，采用巖塞爆破是一種經(jīng)濟(jì)而有效的方法。它的施工特點(diǎn)是先從引水隧洞出口開挖，直到掌子面到達(dá)庫底或湖底鄰近，然后預(yù)留一定厚度的巖塞，待隧洞和進(jìn)口控制閘門井全部建完后，一次將巖塞炸除，使隧洞和水庫連通。見下圖 巖塞爆破布置圖設(shè)緩沖坑；（b）設(shè)集渣坑1巖塞；2集渣坑；3閘門井；4引水隧洞；5操縱室?guī)r塞爆破巖塞爆破 五、微差控制爆破 微差控制爆破是一種應(yīng)用特制的毫秒延期雷管，以毫秒級時(shí)差順序起爆各個(gè)（組

19、）藥包的爆破技術(shù)。 微差控制爆破能有效地控制爆破沖擊波、震動(dòng)、噪音和飛石；操作簡單、安全、迅速；可近火爆破而不造成傷害；破碎程度好，可提高爆破效率和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。 微差控制爆破適用于開挖巖石地基、挖掘溝渠、拆除建筑物和基礎(chǔ)，以及用于工程量與爆破面積較大，對截面形狀、規(guī)格、減震、飛石、邊坡后面有嚴(yán)格要求的控制爆破工程。 水務(wù)工程施工與管理-爆破工程第四節(jié) 爆破安全控制 爆破工程安全極為重要，從爆破器材的運(yùn)輸、儲存、加工，到施工中的裝填、起爆和銷毀，均應(yīng)遵守各項(xiàng)爆破安全技術(shù)規(guī)程。炸藥倉庫發(fā)生爆炸技改工地發(fā)生爆炸倒塌 一、爆破、起爆材料的儲存與保管 1、爆破材料應(yīng)貯存在干燥、通風(fēng)良好、相對濕度不大于

20、65的倉庫內(nèi)，庫內(nèi)溫度應(yīng)保持在1830；周圍5m內(nèi)的范圍，須清除一切樹木和草皮。庫房應(yīng)有避雷裝置，接地電阻不大于10。庫內(nèi)應(yīng)有消防設(shè)施。 炸藥庫房內(nèi)景 2、爆破材料倉庫與民房、工廠、鐵路、公路等應(yīng)有一定的安全距離。炸藥與雷管（導(dǎo)爆索）須分開貯存，兩庫房的安全距離不應(yīng)小于有關(guān)規(guī)定。同一庫房內(nèi)不同性質(zhì)、批號的炸藥應(yīng)分開存放。嚴(yán)防蟲鼠等啃咬。 3、炸藥與雷管成箱（盒）堆放要平穩(wěn)、整齊。成箱炸藥宜放在木板上，堆擺高度不得超過1.7m，寬不超過2m，堆與堆之間應(yīng)留有不小于1.3m的通道，藥堆與墻壁間的距離不應(yīng)小于0.3m。 4、施工現(xiàn)場臨時(shí)倉庫內(nèi)爆破材料嚴(yán)格控制貯存數(shù)量，炸藥不得超過3t，雷管不得超過1

21、0000個(gè)和相應(yīng)數(shù)量的導(dǎo)火索。雷管應(yīng)放在專用的木箱內(nèi)，離炸藥不少于2m距離。 二、裝卸、運(yùn)輸與管理 1、爆破材料的裝卸均應(yīng)輕拿輕放，不得受到摩擦、震動(dòng)、撞擊、拋擲或轉(zhuǎn)倒。堆放時(shí)要擺放平穩(wěn)，不得散裝、改裝或倒放。 2、爆破材料應(yīng)使用專車運(yùn)輸，炸藥與起爆材料、硝銨炸藥與黑火藥均不得在同一車輛、車廂裝運(yùn)。用汽車運(yùn)輸時(shí)，裝載不得超過允許載重量的23，行駛速度不應(yīng)超過20kmh。 三、爆破操作安全要求 1、裝填炸藥應(yīng)按照設(shè)計(jì)規(guī)定的炸藥品種、數(shù)量、位置進(jìn)行。裝藥要分次裝入，用竹棍輕輕壓實(shí)，不得用鐵棒或用力壓入炮孔內(nèi)，不得用鐵棒在藥包上鉆孔安設(shè)雷管或?qū)П?，必須用木或竹棒進(jìn)行，不允許直接往孔內(nèi)丟藥包。 2、起爆藥卷（雷管）應(yīng)設(shè)置在裝藥全長的1/312位置上（從炮孔口算起），雷管應(yīng)置于裝藥中心，聚能穴應(yīng)指向孔底，導(dǎo)爆索只許用鋒利刀一次切割好。 3、遇有暴風(fēng)雨或閃電打雷時(shí)，應(yīng)禁止裝藥、安設(shè)電雷管和聯(lián)結(jié)電線等操作。 4、在潮濕條件