第02-03講礦巖松碎工作

PAGEPAGE25開(kāi)場(chǎng)白我們知道，露天礦包括礦巖松碎、采裝、運(yùn)輸和排卸四大主要生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)。這節(jié)課我們來(lái)介紹礦床露天開(kāi)采的第一個(gè)主要生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)，也就是我們教材第二章的內(nèi)容，——礦巖松碎工作。本章提要礦巖松碎工作，又稱為穿爆工作，顧名思義，包括穿孔與爆破兩項(xiàng)工作。在穿孔工作部分，我們將了解一下常用的穿孔方法和穿孔設(shè)備。在爆破工作部分，我們首先補(bǔ)充一下爆破的預(yù)備知識(shí)，這包括炸藥分類與起爆方法，巖石爆破作用機(jī)理等內(nèi)容。由于是補(bǔ)充內(nèi)容，希望大家作好筆記。然后，我們將介紹一下露天爆破的分類，重點(diǎn)講授露天深孔爆破方式及其參數(shù)計(jì)算方法，以及采礦對(duì)爆破工作質(zhì)量的基本要求。礦巖松碎工作礦巖松碎工作是礦床露天開(kāi)采的第一個(gè)主要生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)，其目的是為隨后的采裝工作提供適宜塊度的礦巖量，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是為采裝工作準(zhǔn)備礦巖量。目前露天礦常用的礦巖松碎的方法主要有機(jī)械松碎法、水力松碎法和爆破松碎法。機(jī)械松碎法機(jī)械松碎法就是用一定的機(jī)械設(shè)備，直接松碎礦巖。特點(diǎn)是設(shè)備與工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，易于管理，但一次松碎的礦巖量少，不適合中硬以上礦巖。常用的機(jī)械設(shè)備是松土犁。水力松碎法水力松碎法是靠注入鉆孔中的高壓水使土巖脹裂而降低堅(jiān)固性，以利于沖采。爆破松碎法本章我們只介紹爆破松碎法，它主要包括穿孔、爆破兩項(xiàng)工作。爆破松碎法是應(yīng)用最為廣泛的方法。這種松碎方法，一次爆破量大，能破碎十分堅(jiān)硬的礦巖，但需要穿鑿大量炮孔和消耗大量爆破器材，工藝復(fù)雜，技術(shù)和管理組織要求較高。穿孔工作露天礦巖松碎工作，又稱穿爆工作，包括穿孔和爆破兩項(xiàng)工作，而穿孔工作是爆破工作的準(zhǔn)備。什么是穿孔工作呢？穿孔工作就是在開(kāi)采和剝離臺(tái)階上，按一定的設(shè)計(jì)參數(shù)，采用穿孔設(shè)備鉆鑿一些垂直或傾斜的炮孔，以便裝入炸藥進(jìn)行爆破。露天礦山穿孔方法可分為機(jī)械穿孔、熱力穿孔、化學(xué)穿孔和聲波穿孔，其中機(jī)械穿孔是最常用的方法。機(jī)械穿孔方法又可分為滾壓破碎方法，常用設(shè)備有牙輪鉆機(jī)；沖擊破碎方法，常用設(shè)備有手持鑿巖機(jī)、鑿巖臺(tái)車、吊繩沖擊式鉆機(jī)、潛孔鉆機(jī)等；以及切削破碎方法，常用的設(shè)備是旋轉(zhuǎn)式鉆機(jī)。本節(jié)我們將重點(diǎn)講授露天礦山常用的穿孔設(shè)備：牙輪鉆機(jī)和潛孔鉆機(jī)。牙輪鉆機(jī)牙輪鉆機(jī)于20世紀(jì)50年代開(kāi)始在美國(guó)露天礦山使用，自20世紀(jì)70年代起，我國(guó)開(kāi)始引進(jìn)和研制。牙輪鉆機(jī)具有穿孔作業(yè)率高、作業(yè)成本低，機(jī)械化程度高、適用于在各種硬度的礦巖中穿孔的優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)今世界各國(guó)露天礦最先進(jìn)的穿孔設(shè)備。目前，美國(guó)、加拿大和俄羅斯等國(guó)的金屬露天礦山中牙輪鉆機(jī)的比重已占80％以上，我國(guó)大型露天礦山都已大量使用牙輪鉆機(jī)。牙輪鉆機(jī)的鉆孔直徑一般為250～510mm，孔深可達(dá)50m，常用的是14～22m，傾角60°～90°，以90°為主。美國(guó)是生產(chǎn)牙輪鉆機(jī)最多的國(guó)家，主要型號(hào)45-R、47-R、60-R以及CD-130和M-4型等。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的牙輪鉆機(jī)主要有HYZ-250、KY-250、KY-310、YZ-55和YZ-35等型號(hào)。⑴牙輪鉆機(jī)的工作原理牙輪鉆機(jī)穿孔原理主要是通過(guò)鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)和推壓機(jī)構(gòu)使鉆桿帶動(dòng)鉆頭連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)對(duì)鉆頭施加軸向壓力，以回轉(zhuǎn)動(dòng)壓和強(qiáng)大的靜壓形式使與鉆頭接觸的巖石粉碎破壞。在鉆進(jìn)的同時(shí)，通過(guò)鉆桿與鉆頭中的風(fēng)孔向孔底注入壓縮空氣，利用壓縮空氣將孔底的粉碎巖渣吹出孔外，從而形成炮孔。⑵牙輪鉆機(jī)的鉆具牙輪鉆機(jī)的鉆具包括鉆桿、穩(wěn)桿器、減震器和牙輪鉆頭四部分，如圖所示。這是典型的牙輪鉆頭的外形及其結(jié)構(gòu)。鉆桿的作用是把鉆壓和扭矩傳遞給鉆頭。鉆桿的長(zhǎng)度有不同的規(guī)格。采用普通鉆架時(shí)，每根鉆桿的長(zhǎng)度為9.2、9.9m。采用高頂鉆架時(shí)，考慮到底部磨損較快，仍用短鉆桿，鉆孔過(guò)程中上下兩鉆桿交替與鉆頭連接，以達(dá)到兩根鉆桿均勻磨損。穩(wěn)桿器的作用是減輕鉆桿和鉆頭在鉆進(jìn)時(shí)的擺動(dòng)，防止炮孔偏斜，延長(zhǎng)鉆頭的使用壽命。鉆頭是破碎巖石的主要工作部件，其作用：在推進(jìn)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的作用下，以壓碎及部分削剪方式破碎巖石。牙輪鉆頭由牙爪、牙輪、軸承等部件組成。⑶發(fā)展趨勢(shì)近十年來(lái)，牙輪鉆機(jī)得到迅速發(fā)展，它不僅在各國(guó)礦山逐步推廣使用，而且技術(shù)水平也顯著提高。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)、外牙輪鉆機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是：加大鉆孔直徑，孔徑由目前常用的250～310mm發(fā)展到380mm、450mm、510mm加大軸壓力、回轉(zhuǎn)功率和鉆機(jī)重量，實(shí)行強(qiáng)化鉆進(jìn)采用高鉆架長(zhǎng)鉆桿，減少鉆機(jī)的輔助作業(yè)時(shí)間采取措施，提高牙輪鉆頭的使用壽命潛孔鉆機(jī)潛孔鉆機(jī)是我國(guó)目前中小型露天礦山廣泛使用的穿孔設(shè)備。鉆孔直徑一般為100～250mm，孔深30m以內(nèi)，有特殊要求時(shí)，最小孔徑可達(dá)70mm。與牙輪鉆機(jī)相比，潛孔鉆機(jī)具有以下特點(diǎn)：價(jià)格便宜，工作噪音小，鉆孔速度較快；由于鉆進(jìn)時(shí)軸壓小，鉆桿不易彎曲，穿孔方位的精度較高。當(dāng)孔徑大于200mm時(shí)，與牙輪鉆機(jī)相比，穿孔速度慢，動(dòng)力消耗多30～40%，作業(yè)成本高。潛孔鉆機(jī)的工作方式屬于風(fēng)動(dòng)沖擊-回旋式鑿巖。在穿孔過(guò)程中，風(fēng)動(dòng)沖擊器跟隨鉆頭一起潛入孔內(nèi)，由活塞運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的沖擊功直接傳至鉆頭破碎巖石，并借助鉆桿上部的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，風(fēng)動(dòng)沖擊-回旋式鑿巖。由于沖擊器和鉆頭隨鉆孔延深而潛入孔底，故能充分利用沖擊功，提高穿孔效率。穿孔設(shè)備的選擇國(guó)內(nèi)外礦山穿孔的主體設(shè)備是牙輪鉆機(jī)，鉆孔直徑向著大孔徑方向發(fā)展（250～310mm→380mm、450mm、510mm）。通常按露天礦的規(guī)模大小選擇適宜的穿孔設(shè)備。一般認(rèn)為，特大型、大型露天礦，宜采用鉆孔直徑≥310mm的牙輪鉆機(jī)；中型露天礦，可采用鉆機(jī)直徑150～250mm的牙輪鉆機(jī)或潛孔鉆機(jī)；小型露天礦，則應(yīng)采用鉆孔直徑≤150mm的潛孔鉆機(jī)或牙輪鉆機(jī)。爆破工作我們知道，目前巖石爆破技術(shù)在土木工程（如，道路路塹和邊坡的修筑，建構(gòu)筑物的拆除，等等）、采礦工程（如，井巷掘進(jìn)，礦巖的松碎，等等）、水利水電（如，水下炸礁，疏通河道，等等）、國(guó)防軍事等眾多領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。我國(guó)每年大約有9億噸以上的礦石產(chǎn)量、平均13億噸的煤炭產(chǎn)量都是采用爆破作為巖石開(kāi)挖的手段而獲得的。因此，有專家預(yù)計(jì)，在未來(lái)一定時(shí)期內(nèi)，爆破技術(shù)仍將是巖石開(kāi)挖的主要手段。由于我們沒(méi)有系統(tǒng)學(xué)習(xí)有關(guān)爆破工程的知識(shí)，因此，在講授露天礦山爆破工作之前，我們需要補(bǔ)充一下相關(guān)的內(nèi)容。這部分內(nèi)容包括：炸藥及其爆炸的基本知識(shí)炸藥分類與起爆方法巖石爆破作用原理炸藥及其爆炸的基本知識(shí)首先來(lái)介紹一下“炸藥及其爆炸的基本知識(shí)”。爆炸是人們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常見(jiàn)到的現(xiàn)象。例如自行車爆胎、鍋爐脹裂、燃放鞭炮、礦井瓦斯爆炸、原子彈爆炸等都屬于爆炸現(xiàn)象。那么，什么是爆炸呢？一般認(rèn)為，物質(zhì)發(fā)生急劇的物理或化學(xué)變化，放出大量的能量，并對(duì)周圍介質(zhì)做機(jī)械功（亦即，炸藥的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械壓縮能，使原來(lái)的物質(zhì)或其變化產(chǎn)物以及周圍介質(zhì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)），同時(shí)可能伴隨有聲、光、熱效應(yīng)的現(xiàn)象，稱為爆炸。爆炸現(xiàn)象具有以下三個(gè)特征：能量轉(zhuǎn)化高速進(jìn)行——炸藥的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械壓縮能的時(shí)間不足1ms爆炸物周圍的介質(zhì)受到瞬間形成的強(qiáng)大壓力的作用周圍介質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)烈壓縮、變形以至破壞。爆破現(xiàn)象按照爆炸發(fā)生的原因不同，自然界各種爆炸現(xiàn)象可歸納以下三大類。 ⑴物理爆炸簡(jiǎn)單地說(shuō)，物理爆炸是由物理原因造成的，即爆炸前后物質(zhì)的化學(xué)成份沒(méi)有發(fā)生改變，只是物態(tài)發(fā)生了變化。例如，當(dāng)蒸汽鍋爐內(nèi)壓力過(guò)大，超過(guò)了鍋爐所能承受的抗壓強(qiáng)度，使鍋爐突然破裂，并發(fā)出巨大的聲響，就是典型的物理爆炸。 ⑵核爆炸是由于某些物質(zhì)的原子發(fā)生核裂變（U235的裂變）或核聚變（氘、氚、鋰的聚變）而引起的爆炸。核爆炸所釋放的能量，可以達(dá)到普通炸藥爆炸能量的幾百萬(wàn)倍，具有強(qiáng)烈的爆破作用。目前，在巖土工程中，核爆炸的應(yīng)用范圍和條件仍十分有限，基本未得到有效的應(yīng)用。⑶化學(xué)爆炸化學(xué)爆炸是由于化學(xué)變化造成的爆炸。炸藥爆炸、井下瓦斯或煤塵與空氣混合物的爆炸，等等，都屬于化學(xué)爆炸。與物理爆炸不同，化學(xué)爆炸后有新的物質(zhì)生成。例如，硝酸銨炸藥爆炸后生成水蒸汽、氧氣和氮?dú)?，并放出大量的熱量。炸藥爆炸?yīng)具備的條件炸藥主要是由碳（C）、氫（H）、氮（N）、氧（O）四種元素組成的化合物或混合物。在平常條件下，炸藥是一種比較安定的物質(zhì)，并不像有些人認(rèn)為的那么可怕，除起爆藥外，炸藥的活化能值是相當(dāng)大的，也就是說(shuō)，要想讓炸藥發(fā)生爆炸，需要施加較大的外部能量。但是，當(dāng)局部炸藥分子被活化達(dá)到足夠數(shù)目時(shí)，就化失去穩(wěn)定性，引起炸藥爆炸。也就是說(shuō)，炸藥爆炸是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，但炸藥的化學(xué)反應(yīng)并不都是爆炸，必須具備一定條件的化學(xué)反應(yīng)才是爆炸。炸藥爆炸必須具備三個(gè)條件：放熱反應(yīng)、生成大量氣體和高速反應(yīng)。這三者缺一不可，反過(guò)來(lái)，也只有具有這三個(gè)反應(yīng)條件的物質(zhì)才能稱為炸藥。炸藥爆炸應(yīng)具備的條件——放熱反應(yīng)首先了解一下炸藥爆炸應(yīng)具備的第一個(gè)條件：炸藥的化學(xué)反應(yīng)必須是放熱反應(yīng)。炸藥爆炸的實(shí)質(zhì)，就是炸藥中的化學(xué)能在瞬間轉(zhuǎn)化為對(duì)外界做功的過(guò)程。放熱是炸藥爆炸的能源，爆炸反應(yīng)只有在炸藥自身提供能量的條件下才能自動(dòng)進(jìn)行。也就是說(shuō)，化學(xué)反應(yīng)釋放出的熱既是對(duì)外做功的能源，又是化學(xué)反應(yīng)進(jìn)一步加速進(jìn)行的必要條件。沒(méi)有這個(gè)條件，爆炸過(guò)程就根本不能發(fā)生；沒(méi)有這個(gè)條件，反應(yīng)也就不能自行延續(xù)，因而也不可能出現(xiàn)爆炸過(guò)程的反應(yīng)傳播。所以說(shuō)，化學(xué)反應(yīng)過(guò)程是否釋放能量，決定了炸藥能否產(chǎn)生爆炸；而釋放熱量的多少又是爆炸作用大小的決定因素之一。例如，硝酸銨在不同條件下發(fā)生如下的反應(yīng)①在較低溫度時(shí)（低于150℃），產(chǎn)生分解反應(yīng)，吸熱，不爆炸（硝酸和銨氣）②在加熱到200℃左右時(shí)，發(fā)生熱分解反應(yīng)，放出熱量（氮?dú)?、水蒸汽和一氧化氮）③在?qiáng)烈沖能（如炸藥爆炸產(chǎn)生的沖能）作用時(shí)，放熱反應(yīng)，可以形成爆炸炸藥爆炸應(yīng)具備的條件——生成大量氣體反應(yīng)過(guò)程中有大量氣體產(chǎn)物生成，是炸藥爆炸反應(yīng)應(yīng)具備的另一個(gè)條件。炸藥在爆炸瞬間（十至幾十微秒時(shí)間內(nèi)）就生成大量的氣體，這些氣體體積約為原炸藥所占體積的幾百倍到幾千倍，而氣體又具有良好的壓縮性和很大的膨脹系數(shù)。在正常情況下，如此大體積的氣體被強(qiáng)烈壓縮在炸藥爆炸前所占據(jù)的體積內(nèi)，從而造成109～1010Pa以上的高壓。同時(shí)，由于反應(yīng)的放熱性，這樣處于高溫、高壓下的氣體產(chǎn)物必然急劇膨脹，將炸藥的位能轉(zhuǎn)化為氣體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，對(duì)周圍介質(zhì)做功。因此，可以這樣理解，產(chǎn)生氣體的多少和釋放的熱量多少?zèng)Q定了炸藥爆炸對(duì)外做功大小。通常采用比容來(lái)衡量炸藥爆炸時(shí)產(chǎn)生氣體量的多少。比容是指單位質(zhì)量炸藥爆炸后生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下所占的容積。表×列出了某些炸藥的比容。通過(guò)這個(gè)表，我們可以看出，炸藥爆炸前后體積發(fā)生了相當(dāng)大的變化。比容越大，表明炸藥爆炸時(shí)對(duì)外做功的能力越大。表×炸藥的比容炸藥名稱比容(L/Kg)炸藥名稱比容(L/Kg)黑火藥280泰安780梯恩梯695硝化甘油715特屈兒710雷汞300黑索金890硝酸銨980炸藥爆炸應(yīng)具備的條件——高速度反應(yīng)炸藥爆炸應(yīng)具備的第三個(gè)條件是化學(xué)反應(yīng)的高速度。反應(yīng)過(guò)程的高速度是爆炸反應(yīng)與一般化學(xué)反應(yīng)的重要區(qū)別。只有迅速的化學(xué)反應(yīng)，才能使炸藥在瞬間釋放出大量能量，達(dá)到很高的能量密度。石油、煤和幾種炸藥的放熱量和能量密度物質(zhì)名稱單位質(zhì)量物質(zhì)的放熱量/（103kJ/kg）單位體積炸藥或燃料空氣混合物的能量密度/（kJ/L）煤32.663.60石油41.873.68黑火藥2.932805梯思梯4.196700黑索金5.8610467由表可以看出，雖然炸藥的能量?jī)?chǔ)藏量（單位質(zhì)量物質(zhì)的放熱量）并不比一般燃料大，但由于反應(yīng)的高速度（炸藥爆炸反應(yīng)時(shí)間大約是10-6或10-7量級(jí)），使炸藥爆炸時(shí)能夠達(dá)到一般化學(xué)反應(yīng)所無(wú)法比擬的高能量密度。例如，1kg煤塊燃燒可以放出32.66×103kJ的熱量，這個(gè)熱量比1kgTNT炸藥爆炸所放出的熱量要多幾倍，可是煤塊的燃燒時(shí)間大約需要幾分鐘到幾十分鐘才能完成，在這段時(shí)間內(nèi)放出的熱量不斷以熱傳導(dǎo)和輻射的形式傳送出去，因而，雖然煤的放熱量很多，但是單位時(shí)間的放熱量并不多。同時(shí)，還要注意到煤的燃燒是與空氣中的氧進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而完成的，1kg煤的完全反應(yīng)需要2.67kg的氧，這樣多的氧必須由9m3的空氣才能提供，因而作為燃料的煤與空氣的混合物，單位體積所放出的熱量也只有3.60kJ/L，能量密度很低。炸藥的爆炸反應(yīng)則完全相反。炸藥的爆炸反應(yīng)一般都是以（5～8）×103m/s的速度進(jìn)行（說(shuō)明，爆炸反應(yīng)的速度通常用爆速來(lái)衡量，爆速是指爆炸過(guò)程在炸藥中傳播的最大的穩(wěn)定的速度。可以認(rèn)為在同等條件下，爆速高的炸藥，爆炸反應(yīng)速度高，爆炸的威力也高）。一塊10cm見(jiàn)方的炸藥爆炸反應(yīng)完畢也僅需要10μs的時(shí)間。由于反應(yīng)速度極快，雖然總放熱量不是太大，但在單位時(shí)間的放熱量卻比一般燃料燃燒時(shí)的放熱量高出上千萬(wàn)倍。此此同時(shí)，由于爆炸反應(yīng)無(wú)需空氣中的氧參與，在反應(yīng)所進(jìn)行的短暫時(shí)間內(nèi)放出的熱量來(lái)不及散放出，以致可以認(rèn)為全部熱量都聚集在炸藥爆炸前所占據(jù)的體積內(nèi)，這樣，單位體積所具有的熱量就達(dá)到103kJ/L以上，比一般燃料燃燒要高出數(shù)千倍。由于化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的高速度，使炸藥內(nèi)所具有的能量在極短時(shí)間內(nèi)放出，達(dá)到極高能量密度，所以炸藥爆炸具有巨大的做功功率和強(qiáng)烈的破壞作用。炸藥化學(xué)反應(yīng)的基本形式爆炸并不是炸藥唯一的化學(xué)反應(yīng)形式。在特定的反應(yīng)條件下，同種炸藥可能有三種不同形式的化學(xué)反應(yīng)：熱分解、燃燒、爆炸。這三種反應(yīng)形式進(jìn)行的速度不同，產(chǎn)物和熱效應(yīng)不同。⑴熱分解熱分解是炸藥化學(xué)反應(yīng)的最低形式，表現(xiàn)為炸藥在常溫下緩慢的化學(xué)變化，使原物質(zhì)發(fā)生本質(zhì)的變化。炸藥的熱分解過(guò)程沒(méi)有明顯的聲、光效應(yīng)，通常不易覺(jué)察。熱分解反應(yīng)，既可以吸收熱量，亦可以放出熱量，這取決于炸藥的類型和環(huán)境溫度。通常，炸藥熱分解一般會(huì)帶來(lái)不良后果。但是，當(dāng)溫度較高時(shí)，所有炸藥的分解反應(yīng)都伴隨有熱量放出。分解反應(yīng)為放熱反應(yīng)時(shí)，如果放出熱量不能及時(shí)散失，炸藥溫度就會(huì)不斷升高，促使反應(yīng)速度不斷加快和放出更多的熱量，最終導(dǎo)致炸藥的燃燒和爆炸。因此，在炸藥的制造、貯存、運(yùn)輸和使用過(guò)程中應(yīng)采取通風(fēng)等措施，防止由于炸藥分解產(chǎn)生的熱量積累而導(dǎo)致意外爆炸事故的發(fā)生。⑵燃燒燃燒是比熱分解更高一級(jí)的化學(xué)反應(yīng)形式，往往是由于炸藥在熱源（例如，受熱或火焰）作用下引起的。與一般物質(zhì)的燃燒不同（一般物質(zhì)燃燒需要外界提供氧），由于炸藥本身含有豐富的氧和燃料，其不需要外界的氧供給就可以燃燒，而且一旦炸藥燃燒，靠隔絕空氣的滅火方法不起作用，往往還會(huì)加速炸藥的燃燒。炸藥燃燒時(shí)對(duì)壓力比較敏感，壓力越大，燃速越高，甚至由燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)楸?，所以在密閉條件下燃燒是很危險(xiǎn)的。在炸藥貯存時(shí)，要注意創(chuàng)造不利于燃燒的條件，如，改善通風(fēng)條件。⑶爆炸爆炸是炸藥的最高化學(xué)反應(yīng)形式。與燃燒的區(qū)別在于：燃燒靠熱傳導(dǎo)來(lái)傳遞能量和激發(fā)化學(xué)反應(yīng)，爆炸則是靠沖擊波傳遞能量和激發(fā)反應(yīng)區(qū)；燃燒受環(huán)境影響較大，爆炸則基本上不受環(huán)境影響，即炸藥一旦爆炸，將自發(fā)進(jìn)行而不受環(huán)境影響；爆炸的反應(yīng)速度、溫度和壓力都比燃燒高得多。所以，爆炸表現(xiàn)出強(qiáng)烈的破壞作用。但是，爆炸過(guò)程中遇到不利因素也可能導(dǎo)致爆炸中斷，使爆炸過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)槿紵驘岱纸?。炸藥化學(xué)反應(yīng)的上述三種基本形式與各自的必要條件相對(duì)應(yīng)，條件發(fā)生改變，反應(yīng)形式也相應(yīng)地改變，亦即三者之間可以相互轉(zhuǎn)化。例如，在某些條件下，爆炸可以衰減為燃燒，某些工業(yè)炸藥常常出現(xiàn)這樣的轉(zhuǎn)化；反之，緩慢分解也可能轉(zhuǎn)化為燃燒，燃燒也可以轉(zhuǎn)化為爆炸。這些轉(zhuǎn)化的條件與環(huán)境、炸藥的物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。三種化學(xué)反應(yīng)變化形式之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系可表示如下：從安全和爆破工程方面考慮，都希望炸藥按照預(yù)定的反應(yīng)形式進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，即使反應(yīng)形式發(fā)生轉(zhuǎn)變，也應(yīng)在可以控制的范圍內(nèi)，否則會(huì)引起預(yù)想不到的事故。炸藥的起爆與感度炸藥是具一定穩(wěn)定性的物質(zhì)，要使其發(fā)生爆炸，必須施以某種外界作用，供給足夠能量。激發(fā)炸藥爆炸的過(guò)程稱為起爆，使炸藥發(fā)生爆炸反應(yīng)所需的活化能稱為起爆能或初始沖能。炸藥一旦爆炸，反應(yīng)將自動(dòng)高速進(jìn)行，而且釋放出的能量遠(yuǎn)超過(guò)起爆能。常見(jiàn)的起爆能形式有三類：機(jī)械能：如，沖擊起爆、摩擦起爆，等；熱能：例如，用導(dǎo)火索噴出的火花起爆雷管中的起爆藥，利用火花起爆黑火藥，炸藥受到烘烤、加熱或火花作用時(shí)，開(kāi)始熱分解，然后燃燒，最后轉(zhuǎn)變?yōu)楸ǖ倪^(guò)程都是熱能作用的結(jié)果。爆炸能：炸藥爆炸時(shí)形成的高溫高壓狀態(tài)攜帶的巨大能量，能夠引發(fā)附近炸藥爆炸，如炸藥內(nèi)部局部爆炸轉(zhuǎn)變?yōu)槿勘ǎ鸨幰髡ㄋ幈?，雷管引爆炸藥都屬于爆炸能起爆。炸藥在外界作用下，發(fā)生爆炸的難易程度稱為炸藥的敏感度，簡(jiǎn)稱感度。炸藥感度的高低是以激起炸藥爆炸反應(yīng)所需的起爆能大小來(lái)衡量，起爆所需的起爆能越大，炸藥的感度越低。炸藥的感度是衡量炸藥安全性的最重要指標(biāo)，感度越高的炸藥，使用越不安全。炸藥的感度具有以下特征：各種炸藥起爆的難易程度相差很大。例如，碘化氮用羽毛微觸動(dòng)就會(huì)爆炸，而TNT在一定距離內(nèi)即使使用槍彈射擊也不會(huì)爆炸。炸藥對(duì)不同形式的起爆能具有不同的感度。例如，TNT對(duì)機(jī)械作用的感度較低，但對(duì)電火花的感度則較高；特屈拉辛的機(jī)械感度比斯蒂芬酸的高，但火焰感度則相反，等等。炸藥的感度高低對(duì)于炸藥的加工制造、貯存運(yùn)輸及安全使用都十分重要。炸藥的感度太高時(shí)，不能直接用于工程爆破，只能少量地用于特定的爆破器材（如雷管）中。例如，純硝化甘油的感度太高，以致被宣布為不能使用的危險(xiǎn)品，但當(dāng)進(jìn)行鈍化處理（通常采用硅藻土、粘土、鋸末等多孔物質(zhì)吸收，以降低其敏感度）以后，才可以用于工程爆破。感度太低的炸藥，需要很大的起爆能，增加了起爆的負(fù)擔(dān)，也不適合于工程爆破。研究炸藥的感度的目的在于掌握炸藥在特定條件下爆炸的可能性，分析影響感度的諸因素，通過(guò)采用相應(yīng)的措施，使炸藥的感度滿足生產(chǎn)、貯存、運(yùn)輸、使用和經(jīng)濟(jì)上的不同要求。為了研究不同形式起爆能起爆炸藥的難易程度，將炸藥感度區(qū)分為：熱感度、火焰感度、電火花感度、沖擊感度、摩擦感度、射擊感度、沖擊波感度、爆轟感度等。炸藥分類由于炸藥的組成、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、爆炸性能的不同，炸藥的分類方法很多。目前，一般根據(jù)炸藥的用途、組成和使用條件來(lái)分類。⑴按炸藥用途分類起爆藥：感度特高，外界的輕微作用（如機(jī)械作用、熱作用等）都可能使其發(fā)生爆炸。主要用于制作起爆器材（如，火雷管、電雷管等），用來(lái)起爆其他猛炸藥。猛炸藥：感度較起爆藥低，具有相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性，需要借助起爆藥才能使其發(fā)生爆轟。由于猛炸藥的爆炸做功能力大，破碎巖石和構(gòu)筑物的能力強(qiáng)，所以是各類爆破工程中最基本的常用炸藥類型。發(fā)射藥：特點(diǎn)是對(duì)火焰的感度高，其反應(yīng)形式為迅速燃燒。發(fā)射藥能夠在沒(méi)有外界助燃劑參與的條件下進(jìn)行有規(guī)律的燃燒，放出大量的熱量和氣體，對(duì)外界做拋射功。發(fā)射藥在一定的條件下也可轉(zhuǎn)化為爆燃以至于爆炸。此類炸藥適用于軍事上的槍炮或火箭推進(jìn)劑。⑵按炸藥組成分類單質(zhì)炸藥：具有單一化學(xué)成分，包括單質(zhì)起爆藥和單質(zhì)猛炸藥。單質(zhì)起爆藥常用的有雷汞、疊氮化鉛和二硝基重氮酚（目前工業(yè)雷管的主要起爆藥）等。單質(zhì)猛炸藥是具有強(qiáng)烈爆炸作用的化合物，工業(yè)上常用的單質(zhì)猛炸藥有梯恩梯（黃色晶體，軍事上大量使用，常用作工業(yè)炸藥的敏化劑，也可做雷管的加強(qiáng)藥和起爆彈）、黑索金（常用作導(dǎo)爆索藥芯和雷管的加強(qiáng)藥，也用于起爆藥包，軍事上大量使用）、泰安（爆炸性能和黑索金相近，用途也基本相同）、硝化甘油（無(wú)色或微黃色油狀液體，不溶于水，可用于水中爆破；機(jī)械感度和爆炸感度高，受撞擊和震動(dòng)易發(fā)生爆炸，不能單獨(dú)使用，通常將其吸收在多孔物質(zhì)(硅藻土、粘土、鋸末等)中以降低其敏感度；硝化甘油有毒，應(yīng)避免與皮膚直接接觸）等?；旌险ㄋ幓旌险ㄋ幨枪I(yè)上用量最大，應(yīng)用范圍最廣的一種炸藥?；旌险ㄋ幨怯蓛煞N或兩種以上的炸藥混合而成。針對(duì)各類不同爆破工程對(duì)炸藥的爆炸性能、安全性能以及物理性能的要求，還可以添加某些改性物質(zhì)以擴(kuò)大其適用范圍。例如，對(duì)煤礦用硝銨炸藥，除要求其有毒氣體生成量符合規(guī)定外，還必須保證其爆炸時(shí)不致引起瓦斯與煤塵爆炸，為此在炸藥中需加入15～20%的食用鹽作消焰劑，以降低炸藥的爆溫和爆壓?；旌险ㄋ幘哂休^強(qiáng)的爆炸威力，敏感度較低，有的可用雷管直接起爆，有的則需要更高的起爆能量才能激起爆炸。⑶按使用條件分類炸藥按使用條件分為三類：第一類，準(zhǔn)許在地下和露天爆破工程中使用的炸藥，包括有沼氣和礦塵爆炸危險(xiǎn)的作業(yè)面。第二類，準(zhǔn)許在地下和露天爆破工程中使用的炸藥，但不包括有沼氣和礦塵爆炸危險(xiǎn)的作業(yè)面。第三類，只準(zhǔn)許在露天爆破工程中使用的炸藥。第一類屬于安全炸藥，又叫做煤礦許用炸藥。第二類和第三類屬于非安全炸藥。第一類和第二類炸藥每千克炸藥爆炸時(shí)所產(chǎn)生的有毒氣體有一定的要求，不能超過(guò)安全規(guī)程所允許的量。同時(shí)，第一類炸藥爆炸時(shí)還必須保證不會(huì)引起瓦斯或礦塵爆炸。礦用硝銨炸藥混合炸藥根據(jù)不同的要求可以含有以下物質(zhì)：氧化劑，為爆炸提供足夠的氧，如，硝酸銨；敏化劑，提高炸藥的感度和威力，如，TNT；可燃劑，提高炸藥的爆熱，進(jìn)而增加炸藥的威力，如，柴油；防潮劑，增強(qiáng)混合炸藥的防水能力，以便用于潮濕有水的爆破環(huán)境，如石臘，松香、瀝青；疏松劑，可以防止炸藥結(jié)塊，如，木粉。由于制造硝酸銨的原料豐富，所以，國(guó)內(nèi)外都廣泛地采用硝酸銨作為工業(yè)炸藥（混合炸藥）的主要原料。硝酸銨（氧化劑）在炸藥的爆炸反應(yīng)中提供氧元素。⑴銨梯類炸藥銨梯炸藥的主要成分是硝酸銨（80%以上）和TNT（3～20%左右），還有少量的木粉、石臘、瀝青等。硝酸銨是氧化劑，同時(shí)也是主要的爆炸成分；TNT是還原劑，也是敏化劑；木粉是疏松劑，同時(shí)也是可燃劑。為了使混合炸藥具有一定的抗水能力，必要時(shí)可加入少量石臘、松香、瀝青或凡士林等成分，煤礦用銨梯炸藥還需加入15～20%食鹽作消焰劑，以防瓦斯、煤塵爆炸。銨梯炸藥是目前我國(guó)應(yīng)用范圍廣、用量較大的工業(yè)炸藥。它具有較高的威力和感度，可以用8#工業(yè)雷管起爆，裝藥密度一般為0.85～1.10g/cm3。銨梯炸藥具有原料來(lái)源廣，加工工藝簡(jiǎn)單，成本低，安全性好等優(yōu)點(diǎn)，在各類礦山和工程爆破中獲得廣泛的應(yīng)用。主要缺點(diǎn)是吸濕性強(qiáng)，防水性差，吸濕后結(jié)塊硬化，爆炸性能降低等。一般適用于中硬礦巖中無(wú)水工作面的爆破。⑵銨油炸藥銨油炸藥的主要成分是硝酸銨和柴油。為了防止結(jié)塊，可以加入少量木粉作疏松劑。硝酸銨是爆炸主要成分，也是氧化劑；柴油的加入可以增加放熱量，減少爆炸后的有毒氣體，還能與硝酸銨均勻混合，容易滲透到硝酸銨顆粒的內(nèi)部，保證爆炸反應(yīng)完全，有利于提高炸藥的威力。銨油炸藥是一種感度和威力均較低的炸藥，少數(shù)銨油炸藥可以用8#雷管起爆，多數(shù)銨油炸藥需要由起爆藥包（起爆彈）起爆。由于銨油炸藥的原料來(lái)源廣、成本低、加工容易、安全性好，尤其是采用機(jī)械化混裝車裝藥時(shí)，它的優(yōu)點(diǎn)更加突出，是目前金屬礦山（主要是露天礦）應(yīng)用最廣的炸藥。銨油炸藥和銨梯炸藥一樣，有吸濕結(jié)塊的缺點(diǎn)，使其應(yīng)用范圍受到限制。銨油炸藥還有易燃的缺點(diǎn)。表礦用硝銨炸藥分類炸藥類型炸藥組成性能特點(diǎn)適用范圍優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)銨梯類硝酸銨+TNT+木粉+石臘+瀝青（+食鹽）較高的威力和感度；原料來(lái)源廣，加工工藝簡(jiǎn)單，成本低，安全性好吸濕性強(qiáng)，防水性差吸濕后結(jié)塊硬化中硬礦巖無(wú)水工作面銨油類硝酸銨+柴油+木粉感度和威力均較低；原料來(lái)源廣，成本低，加工容易，安全性好；吸濕結(jié)塊易燃廣泛用于金屬礦山銨松臘類硝酸銨+松香+石臘+木粉（+柴油）爆炸性能和銨梯炸藥差不多有較好的防水性能不宜含瓦斯或礦塵環(huán)境有毒有害氣體含量高使用范圍受限漿狀炸藥硝酸銨飽和水溶液+單質(zhì)猛炸藥+金屬粉+可燃物高威力防水炸藥；一定的流動(dòng)性感度較低，制造使用安全不宜含瓦斯或礦塵環(huán)境安定性和防凍性差堅(jiān)硬巖石爆破水膠炸藥硝酸銨水溶液+甲基胺硝酸鹽+粘膠劑+鋁粉/瀝青密度和爆炸性能可調(diào)節(jié)；高威力；防水；感度較高，理化性能較好制造成本較高有毒有害氣體含量高含水且堅(jiān)硬巖石，深孔乳化炸藥硝酸銨飽和水溶液+燃料油+乳化劑+穩(wěn)定劑+敏化劑猛度、爆速和感度較高；抗水性能；原料來(lái)源廣，工藝簡(jiǎn)單，安全威力較低穩(wěn)定性較差⑶銨松臘炸藥銨松臘炸藥的主要成分是硝酸銨（90%以上）、松香、石臘、木粉，有時(shí)還添加少量柴油。硝酸銨是氧化劑和炸藥成分；石臘是還原劑，又是憎水性防潮劑；松香粉未粘附在硝酸銨顆粒的表面起憎水作用，還可防止結(jié)塊，和石臘一起增強(qiáng)了炸藥的防水防潮性能。銨松臘炸藥的爆炸性能和銨梯炸藥差不多。有較好的防水性能，可以用在潮濕的爆破環(huán)境。但由于松香和石蠟的燃點(diǎn)低，故銨松蠟炸藥不宜用于有瓦斯或礦塵爆炸危險(xiǎn)的地下礦山爆破，同時(shí)爆炸所產(chǎn)生的有毒有害氣體量比較高。在井下同等條件下，有毒氣體的生成量為2#巖石炸藥的1.4倍左右。因此，銨松蠟炸藥的使用范圍受到限制。⑷漿狀炸藥漿狀炸藥的氧化劑主要采用硝酸銨（占65～85%）飽和水溶液。制成的硝酸銨飽和水溶液不再吸收水分，從而提高了漿狀炸藥的抗水能力。由于水在漿狀炸藥中起鈍感作用，起爆感度降低。為了使?jié){狀炸藥能順利起爆，故加入適量的敏化劑以提高感度。漿狀炸藥的敏化劑有單質(zhì)猛炸藥（如TNT、硝化甘油，含量一般為6～20%）、金屬粉（如鋁粉、鎂粉，含量一般為2～15%）、可燃物（如，柴油、煤粉）。漿狀炸藥是一種高威力防水炸藥，具有良好的防水性能，適用于水孔爆破；密度大，為1.4～1.5g/cm3，又有一定的流動(dòng)性，能充滿整個(gè)炮孔直徑，炸藥的爆破作用增強(qiáng)，適用于堅(jiān)硬巖石爆破；制造使用安全。漿狀炸藥的感度較低，不能用雷管直接起爆，必需用起爆藥包方能起爆；理化安定性和防凍性能均較差；不能用于有瓦斯和煤塵爆炸危險(xiǎn)的工作面。⑸水膠炸藥一般說(shuō)來(lái)，水膠炸藥與漿狀炸藥沒(méi)有嚴(yán)格的界限，它也是由氧化劑、水、膠凝劑和敏化劑等組成的。二者的主要區(qū)別在于使用不同的敏化劑。水膠炸藥由水、粘膠劑、氧化劑、可燃劑、敏化劑和固體添加物組成。氧化劑主要是硝酸銨和硝酸鈉（重量百分比為50～75%）水溶液，同時(shí)也是爆炸成分；可燃劑通常用甲基胺硝酸鹽CH3NH2HNO3（25～45%），也是一種爆炸成分，可以用雷管起爆，所以也是敏化劑；粘膠劑國(guó)外多采用古爾膠，國(guó)內(nèi)常用槐豆膠或田菁膠等。作用是使各組分彼此粘為膠體，使膠體中的微氣泡既不逸出，又不集結(jié)增大，保持水膠炸藥良好的爆炸性能和防水性能。為了提高爆熱，還可加入適量的鋁粉或高熔點(diǎn)瀝青。水膠炸藥是一種密度和爆炸性能均可調(diào)節(jié)的高威力防水炸藥，感度較高，可以用8#雷管起爆，理化性能較好，使用安全，可用于各種爆破條件下，但制造成本較高，爆后生成的有害氣體量比2#巖石炸藥多。水膠炸藥可用于井下小直徑（35mm）炮眼爆破，尤其適于井下有水而且堅(jiān)硬巖石中的深孔爆破。非安全型水膠炸藥用于無(wú)瓦斯巖層爆破工作面，安全型水膠炸藥用于有瓦斯、煤塵爆炸危險(xiǎn)的爆破工作面。⑹乳化炸藥乳化炸藥也稱乳膠炸藥，是在水膠炸藥的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型抗水炸藥。它跟漿狀炸藥和水膠炸藥不同，屬于油包水型結(jié)構(gòu)，而后兩者屬于水包油型結(jié)構(gòu)。乳化炸藥由氧化劑水溶液、燃料油、乳化劑、穩(wěn)定劑、敏化發(fā)泡劑、高熱劑等成分組成。氧化劑水溶液通常采用硝酸銨和硝酸鈉的飽和水溶液（80～95%）。加入硝酸鈉的目的主要是降低“析晶”點(diǎn)。燃料油選用合適的石油產(chǎn)品和石臘或凡士林的混合物使其有一定的粘度，構(gòu)成油包水型的連續(xù)相（外相）。燃料油與氧化劑配成零氧平衡，可提供較多的爆炸能。乳化炸藥同漿狀炸藥、水膠炸藥一樣，同屬含水炸藥，所以為保證起爆感度必須采用較理想的敏化劑。乳化炸藥的敏化劑常采用猛炸藥、金屬粉、發(fā)泡劑或空心微球，用以提高含水炸藥的敏感度。乳化炸藥的密度可調(diào)范圍較寬，可在0.8～1.45g/cm3之間變化，增強(qiáng)了適用范圍。乳化炸藥的猛度、爆速和感度均較高，可以用8#雷管起爆。具有良好的抗水性能（比漿狀炸藥或水膠炸藥更強(qiáng)），適用于各種條件下爆破。原料來(lái)源廣，制造工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)、使用安全。乳化炸藥的缺點(diǎn)是威力較低，必要時(shí)需與高威力炸藥一起使用。它的穩(wěn)定性也需進(jìn)一步提高，延長(zhǎng)貯存期。起爆方法我們前面說(shuō)過(guò)，炸藥具有一定的穩(wěn)定性。工程爆破中，為使炸藥起爆，必須由外界給炸藥局部施加一定的能量。根據(jù)施加能量的方法不同，起爆方法大致分為下列兩類：⑴非電起爆法：采用非電能量來(lái)起爆工業(yè)炸藥。如火雷管起爆法，導(dǎo)爆索起爆法和導(dǎo)爆管起爆法⑵電起爆法：采用電能量來(lái)起爆工業(yè)炸藥。如，電雷管起爆方法在工程爆破中的起爆方法應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件、爆破規(guī)模、經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果、是否安全可靠以及工人掌握起爆操作技術(shù)的熟練程度來(lái)確定。例如，在有瓦斯爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境中禁止采用非電起爆法?；鹄坠芷鸨ɑ鹄坠芷鸨ㄊ抢命c(diǎn)燃導(dǎo)火索產(chǎn)生的火焰，引爆火雷管，然后再激發(fā)藥包爆炸。這種起爆系統(tǒng)由火雷管、導(dǎo)火索（傳遞燃燒火焰）及點(diǎn)火材料組成。一般用于爆破規(guī)模較小的采礦場(chǎng)淺孔爆破和巷道掘進(jìn)爆破。在大中型礦山有時(shí)用火雷管起爆導(dǎo)爆索、導(dǎo)爆管或用于二次爆破時(shí)起爆藥包。其優(yōu)點(diǎn)是，操作簡(jiǎn)單方便、成本低。缺點(diǎn)是，需要在爆破工作面點(diǎn)火，安全性差；導(dǎo)火索燃燒時(shí)有火花噴出并產(chǎn)生大量有毒氣體；不能在有瓦斯等可燃物的環(huán)境中使用；不能準(zhǔn)確地控制起爆時(shí)間。導(dǎo)爆索起爆法該系統(tǒng)由導(dǎo)爆索、雷管、繼爆管（延期器件）和點(diǎn)火材料組成。導(dǎo)爆索起爆法是利用綁在導(dǎo)爆索一端的雷管爆炸，起爆導(dǎo)爆索，然后由導(dǎo)爆索傳爆，將綁在導(dǎo)爆索另一端的起爆藥包引爆。導(dǎo)爆索可以用來(lái)直接起爆炸藥和導(dǎo)爆管等，但它本身需要雷管來(lái)起爆。由于在爆破作業(yè)中，從裝藥、堵塞到連線等施工程序上都沒(méi)有雷管，而是在一切準(zhǔn)備就緒，實(shí)施爆破之前才接上起爆雷管，其施工的安全性要比其他方法好。導(dǎo)爆索起爆系統(tǒng)適用深孔爆破、藥室爆破。其優(yōu)點(diǎn)是：操作技術(shù)簡(jiǎn)單、安全可靠；可靈活選擇合理的延期時(shí)間，能滿足多排大爆破的需要；不受雜散電流、靜電等的影響；有一定的耐水能力，可用于水孔中爆破，可以提高炸藥包的起爆可靠性。缺點(diǎn)是，起爆前不能用儀表檢查起爆網(wǎng)路的質(zhì)量；導(dǎo)爆索起爆成本較高；不適宜城市控制爆破。導(dǎo)爆管起爆法導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)由三部分組成：起爆元件（雷管）、傳爆元件和末端工作元件。起爆元件的作用是擊發(fā)導(dǎo)爆管；傳爆元件的作用是使弱爆轟波連續(xù)傳遞下去，由導(dǎo)爆管和連接元件組成；工作元件是由引入炮孔或藥室中的導(dǎo)爆管及其末端組裝的雷管（瞬發(fā)的或延發(fā)的）組成，用來(lái)最終引爆炮孔或藥室中的裝藥。導(dǎo)爆管是用高壓聚乙烯制成的透明塑料軟管，外徑3.0mm，內(nèi)徑1.5mm。管內(nèi)壁噴涂一層極薄的傳爆炸藥，是以黑索金或奧克托金和敏化劑、少量硬脂酸等為主要成分的粉狀混合炸藥，藥量為16～20mg/m。導(dǎo)爆管和導(dǎo)爆索一樣，起著傳遞爆轟波的作用，不過(guò)它傳遞的爆轟波是一種低爆速的弱爆轟波，不能直接起爆工業(yè)炸藥，而只能起爆雷管，再由雷管引爆炸藥。當(dāng)導(dǎo)爆管受外界沖擊能作用時(shí)，在管內(nèi)產(chǎn)生沖擊波。由于沖擊波的管道效應(yīng)，導(dǎo)爆管內(nèi)壁上的猛炸藥產(chǎn)生很快的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)釋放出的能量補(bǔ)充沖擊波過(guò)程中的能量損失，使沖擊波以大約1800～2000m/s的速度穩(wěn)定傳播。沖擊波傳到雷管使雷管爆炸。導(dǎo)爆管有一定的機(jī)械強(qiáng)度，用火點(diǎn)燃導(dǎo)爆管不會(huì)發(fā)生爆炸，在水中不會(huì)影響導(dǎo)爆管的傳爆性能，導(dǎo)爆管傳爆時(shí)不會(huì)影響自身的管壁，所以用過(guò)的導(dǎo)爆管和未用的導(dǎo)爆管沒(méi)有明顯的區(qū)別。

導(dǎo)爆管能夠在管內(nèi)傳播沖擊波，對(duì)管外的作用極小，與導(dǎo)爆管外壁接觸的雷管或炸藥不會(huì)受管內(nèi)傳播的沖擊波的影響而爆炸。因此在連接導(dǎo)爆管時(shí)，直接將導(dǎo)爆管與導(dǎo)爆管捆扎在一起不起作用，必須用專用的連接件或雷管才能將導(dǎo)爆管連接起來(lái)，使管內(nèi)沖擊波從一個(gè)導(dǎo)爆管傳給另一個(gè)導(dǎo)爆管。工程爆破往往每次有多個(gè)爆區(qū)，每個(gè)爆區(qū)可能有許多爆破點(diǎn)，這就需要在一次爆破中使用大量雷管，而且各爆區(qū)和爆破點(diǎn)間按一定的時(shí)間順序起爆，先后起爆的時(shí)間差有以秒為單位的秒差起爆，也有以毫秒為單位的微差起爆，這樣的時(shí)間差是人工難以實(shí)現(xiàn)的，只能由延期雷管來(lái)控制。可以根據(jù)爆破量的大小劃分成爆區(qū)，每個(gè)爆區(qū)有多個(gè)爆破點(diǎn)，爆破點(diǎn)與爆區(qū)之間用連接件連通，最終引出一根起爆導(dǎo)爆管，爆區(qū)和爆破點(diǎn)的起爆順序由所用雷管的段別控制，起爆時(shí)只要激發(fā)主起爆導(dǎo)爆管即可。起爆順序的控制可以通過(guò)兩種方法，一種方法是每個(gè)爆破點(diǎn)采用不同段的延期雷管，爆區(qū)和總爆破網(wǎng)路的連接全部采用連通管或瞬發(fā)雷管連通；另一種方法在每個(gè)爆破點(diǎn)均采用瞬發(fā)雷管，爆破點(diǎn)間和爆區(qū)間采用不同段的延期雷管。兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。圖4-33為爆破點(diǎn)延期起爆網(wǎng)路連接示意圖，圖4-34為爆區(qū)連接時(shí)延期的起爆網(wǎng)連接圖。導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)在生產(chǎn)、運(yùn)輸、貯存和使用上比較安全，操作簡(jiǎn)便，能抗雜散電流、靜電、射頻電、電力輸電的影響，能節(jié)省大量的棉紗、有色金屬材料，成本較低，它的缺點(diǎn)是，不能用儀表來(lái)檢測(cè)網(wǎng)路聯(lián)接質(zhì)量，不能用于有瓦斯、礦塵爆炸危險(xiǎn)的地點(diǎn)等。圖4-33爆破點(diǎn)延期起爆網(wǎng)1-總起爆雷管；2-導(dǎo)爆管；3-連接塊或瞬發(fā)雷管；4-爆破點(diǎn)延期雷管

圖4-34爆區(qū)連通時(shí)延期起爆網(wǎng)1-總起爆雷管；2-延期傳爆雷管；3-爆破點(diǎn)瞬發(fā)雷管；4-導(dǎo)爆管電力起爆法利用電雷管通電后起爆產(chǎn)生的爆炸能引爆炸藥的方法稱為電力起爆法。電力起爆法是由電雷管、連接導(dǎo)線和起爆電源組成。采用不同類型電雷管，可以達(dá)到多個(gè)炮孔的同時(shí)起爆、秒延期間隔起爆或毫秒延期間隔起爆的效果。電雷管曾經(jīng)是應(yīng)用最廣的起爆方法，可廣泛應(yīng)用于炮眼、深孔和藥室爆破中。它的優(yōu)點(diǎn)是：——以課件為主可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作，大大提高了起爆的安全感；可同時(shí)起爆大量藥包，有利于增大爆破量；可準(zhǔn)確控制起爆時(shí)間和延期時(shí)間，有利于改善爆破效果；

起爆前可用儀表檢查電雷管和起爆網(wǎng)路的質(zhì)量，從而保證起爆網(wǎng)路的正確性和起爆的可靠性。它的缺點(diǎn)是：準(zhǔn)備工作復(fù)雜，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)；電爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)和計(jì)算繁瑣，要求操作者具有一定的電工知識(shí)；必需具備起爆的電源；易受靜電和雜散電流的影響而發(fā)生早爆事故。起爆方法的選擇在工程爆破中究竟選用哪種起爆方法好，應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件、爆破規(guī)模、經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果、是否安全可靠以及工人掌握起爆操作技術(shù)的熟練程度來(lái)確定。例如，在有瓦斯爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境中進(jìn)行爆破，應(yīng)采用電起爆而禁止采用非電起爆；對(duì)大規(guī)模爆破，如硐室爆破、深孔爆破和一次起爆數(shù)量較多的炮眼爆破，應(yīng)采用電雷管、導(dǎo)爆管和導(dǎo)爆索起爆。巖石爆破作用原理巖石爆破作用原理主要是揭示炸藥在巖石中爆炸造成巖石破碎的規(guī)律。首先來(lái)了解一下巖石爆破的內(nèi)部作用與外部作用。藥包的爆破作用可分為兩類。一般地，裝藥中心距自由面的垂直距離稱為最小抵抗線。若其最小抵抗線超過(guò)某一臨界值（稱為臨界抵抗線）（或者說(shuō)，當(dāng)藥包在巖體中的埋置深度很大時(shí)），則藥包爆炸后，在自由面上不會(huì)看到爆破的跡象，也就是說(shuō)，爆破作用只發(fā)生在巖體內(nèi)部，未能達(dá)到自由面，這種情況下的爆破作用叫做爆破的內(nèi)部作用，相當(dāng)于藥包在無(wú)限介質(zhì)中的爆破。當(dāng)藥包在巖體中埋深很淺，即藥包埋深小于臨界抵抗線，爆破作用能達(dá)到自由面時(shí)，這種情況的爆破叫做爆破的外部作用，即相當(dāng)于藥包在半無(wú)限介質(zhì)中的爆破作用。巖石爆破的內(nèi)部作用當(dāng)藥包在無(wú)限介質(zhì)中爆炸時(shí)，它在巖石中激發(fā)出的沖擊波，其強(qiáng)度隨著傳播距離的增加而迅速衰減，因此它對(duì)巖石施加的作用也隨之發(fā)生變化。如果將爆破后的巖石沿著藥包中心剖開(kāi)，則可以看出，巖石的破壞特征也將隨著離藥包距離的增大而變化，如圖所示。按照巖石的破壞特征，大致可將其分為四個(gè)區(qū)域：原來(lái)的裝藥空腔、壓碎區(qū)、破碎區(qū)和彈性震動(dòng)區(qū)。壓碎區(qū)當(dāng)密封在巖體中的藥包爆炸時(shí)，爆轟壓力在數(shù)微秒內(nèi)就迅速地上升到幾萬(wàn)其至幾十萬(wàn)個(gè)大氣壓，并在此瞬間急劇沖擊藥包周圍的巖石，在巖石中激發(fā)出沖擊波，其強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了巖石的動(dòng)抗壓強(qiáng)度。此時(shí)，大多數(shù)在沖擊荷載作用下呈現(xiàn)明顯脆性的堅(jiān)硬巖石被壓碎；對(duì)于可壓縮性比較大的軟巖，如塑性巖石、土壤和頁(yè)巖等，則被壓縮成壓縮空洞，并且在空洞表層形成堅(jiān)實(shí)的壓實(shí)層。因此，壓碎區(qū)又叫壓縮區(qū)，如圖所示。由于壓碎區(qū)是處于堅(jiān)固巖體的約束條件下，大多數(shù)巖石的動(dòng)抗壓強(qiáng)度都很大，沖擊波的大部分能量業(yè)已消耗于巖石的塑性變形、粉碎和加熱等方面，致使沖擊波的能量急速下降，其波陣面的壓力很快就下降到不足以壓碎巖石的程度。所以，壓碎區(qū)的半徑很小，一般約為藥包半徑的幾倍。炸藥爆炸后產(chǎn)生的高溫高壓氣體，使炮孔周圍的巖石粉碎，沖擊被以每秒3000～5000米的速度向外傳播形成切向受拉，從炮孔向外產(chǎn)生徑向裂隙，最初的徑向裂隙是在1～2毫秒內(nèi)完成，如圖。爆生氣體膨脹造成巖石質(zhì)點(diǎn)的徑向位移，由于藥包距自由面（巖石與空氣的分界面）的距離在各個(gè)方向上不一樣，質(zhì)點(diǎn)位移所受到的阻力就不同，自由面垂線方向阻力最小，巖石質(zhì)點(diǎn)位移速度最高。正是由于相鄰巖石質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)速度不同，造成了巖石中的切應(yīng)力，一旦切應(yīng)力大于巖石的抗切強(qiáng)度，巖石即發(fā)生剪切破壞。破裂區(qū)當(dāng)沖擊波通過(guò)壓碎區(qū)以后，繼續(xù)向外層巖石中傳播。同時(shí)，由于沖擊波傳播范圍的擴(kuò)大而導(dǎo)致單位面積上的能流密度降低，沖擊波變成一種弱的壓縮波（即壓縮應(yīng)力波），其強(qiáng)度已低于巖石的動(dòng)抗壓強(qiáng)度，所以不能直接壓縮巖石。但是，它可使壓碎區(qū)外層的巖石遭到強(qiáng)烈的橫向壓縮，使巖石的質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生徑向位移，導(dǎo)致外圍巖石層中產(chǎn)生徑向擴(kuò)張和切向拉伸應(yīng)變，如圖6-2所示。如果這種切向拉伸應(yīng)變超過(guò)了巖石的動(dòng)抗拉強(qiáng)度，那么外圍的巖石層中就會(huì)產(chǎn)生徑向裂隙。這種裂隙以（0.15～0.4）倍壓縮應(yīng)力波的傳播速度向前延伸。當(dāng)切向拉伸應(yīng)力小于巖石的動(dòng)抗拉強(qiáng)度時(shí)，裂隙便停止向前發(fā)展。另外，在沖擊波擴(kuò)大藥室時(shí)，壓力下降了的爆轟氣體也同時(shí)作用在藥室四周的巖石上，在藥室四周的巖石中形成一個(gè)準(zhǔn)靜應(yīng)力場(chǎng)。在應(yīng)力波造成徑向裂隙的期間或以后，爆轟氣體開(kāi)始膨脹并擠入這些徑向裂隙中，引起裂隙的擴(kuò)張，同時(shí)在裂隙尖端上，由于氣體壓力引起的應(yīng)力集中，導(dǎo)致徑向裂隙向前延伸。這些原來(lái)由應(yīng)力波引起的爾后又被爆轟氣體擴(kuò)大和延伸了的徑向裂隙是按照內(nèi)密外稀這樣一個(gè)規(guī)律分布的，即鄰近壓碎區(qū)這面的裂隙較密，而遠(yuǎn)離壓碎區(qū)那面的裂隙較稀。當(dāng)壓縮應(yīng)力波通過(guò)破裂區(qū)時(shí)，巖石受到強(qiáng)烈的壓縮，儲(chǔ)蓄了一部分彈性變形能，應(yīng)力波通過(guò)后，巖石中的應(yīng)力釋放，便會(huì)產(chǎn)生與壓縮應(yīng)力波作用方向相反的向心拉伸應(yīng)力，使巖石質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生反向的徑向移動(dòng)，當(dāng)徑向拉伸應(yīng)力超過(guò)巖石的動(dòng)抗拉強(qiáng)度時(shí)，在巖石中還會(huì)出現(xiàn)環(huán)向裂隙。徑向裂隙與環(huán)向裂隙的相互交錯(cuò)，將該區(qū)中的巖石割裂成塊，此區(qū)域稱為破裂區(qū)（或破壞區(qū)）。巖石的爆破主要依靠的就是破裂區(qū)。彈性震動(dòng)區(qū)破裂區(qū)以外的巖體中，由于應(yīng)力波引起的應(yīng)力狀態(tài)和爆轟氣體壓力建立起的準(zhǔn)靜應(yīng)力場(chǎng)均不足以使巖石破壞，只能引起巖石質(zhì)點(diǎn)作彈性振動(dòng)，直到彈性振動(dòng)波的能量被巖石完全吸收為止。這個(gè)區(qū)域叫彈性震動(dòng)區(qū)或地震區(qū)。爆破的外部作用當(dāng)將集中藥包埋置在靠近地表的巖石中時(shí)，藥包爆破后除了產(chǎn)生內(nèi)部的破壞作用以外，還會(huì)在地表產(chǎn)生外部破壞作用，造成地表附近的巖石破壞，形成爆破漏斗。爆破漏斗是受應(yīng)力波和爆生氣體共同作用的結(jié)果，其一般過(guò)程如下：與爆破的內(nèi)部作用類似，裝藥在爆炸后同樣形成壓碎區(qū)、破裂區(qū)。所不同的是，當(dāng)應(yīng)力波向外傳播到達(dá)自由面產(chǎn)生反射拉應(yīng)力波，該拉應(yīng)力大于巖石的抗拉強(qiáng)度時(shí)，地表面的巖石被拉斷形成片落區(qū)（片落漏斗）。在徑向裂隙的控制下，破裂區(qū)一直擴(kuò)展到地表面，或者破裂區(qū)和片落區(qū)相連接形成連續(xù)性破壞。與此同時(shí)，大量的爆生氣體繼續(xù)膨脹，將最小抵抗線方向的巖石表面鼓起、破碎、拋擲，最終形成倒錐形的凹坑，稱為爆破漏斗。爆破漏斗的基本形式爆破漏斗是一般工程爆破最普遍、最基本的形式。根據(jù)爆破作用指數(shù)n值（爆破漏斗半徑r和最小抵抗線w的比值）的大小，爆破漏斗有如下四種基本形式（如圖6-6所示）。松動(dòng)瀑破漏斗減弱拋擲爆破（加強(qiáng)松動(dòng)）漏斗標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破漏斗加強(qiáng)拋擲爆破漏斗露天礦爆破工作今天，我們來(lái)談?wù)劇奥短斓V的爆破工作”。在露天礦建設(shè)和生產(chǎn)期間，爆破作業(yè)是主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)之一。露天礦爆破的目的，就是通過(guò)爆破作業(yè)，將整體礦巖進(jìn)行破碎及松動(dòng)，形成一定形狀的爆堆，為后續(xù)的采裝作業(yè)提供工作條件。在露天開(kāi)采的總生產(chǎn)費(fèi)用中，爆破作業(yè)費(fèi)用大約占15%~20%。因此，爆破質(zhì)量的優(yōu)劣，不僅直接影響到后續(xù)采裝和運(yùn)輸作業(yè)的效率，而且還直接影響著礦山開(kāi)采的成本。露天礦爆破分類通常將露天礦爆破方法分為圖中幾種方法：……。二次爆破，教材上又稱為是“裸露藥包爆破”。圖中黑色部分表示炸藥，灰色部分表示堵塞炮孔用的充填物，又稱為炮泥。炮泥堵塞炮孔可以達(dá)到以下目的：保證炸藥充分反應(yīng)，使之放出最大熱量和減少有毒氣體生成量；降低爆生氣體逸出自由面的溫度和壓力，提高炸藥的熱效率，使用更多的熱量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功。提高爆破安全性，阻止灼熱固體顆粒（例如，雷管殼碎片等）從炮孔內(nèi)飛出傷人。⑴深孔爆破深孔的炮孔規(guī)格通常是指：孔深≥8m，孔徑≥150mm；深孔爆破是露天礦臺(tái)階正常采掘爆破最常用的方法，通常用于正常剝離和采礦臺(tái)階的爆破以及臨近邊幫的控制爆破。其特點(diǎn)是：爆破量大：一次爆破量可達(dá)100×104t以上，世界上最大的達(dá)300×104t，國(guó)內(nèi)最大的達(dá)70×104t；裝藥量大：一次炸藥量達(dá)幾十噸，甚至上百噸。穿孔機(jī)械化程度高，施工速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度?。徽ㄋ巻魏牡停ū茊挝惑w積（重量）礦巖平均所需的炸藥量）。缺點(diǎn)是：準(zhǔn)備工作復(fù)雜；作業(yè)場(chǎng)地要求平整、寬大（以便于牙輪鉆機(jī)或潛孔鉆機(jī)作業(yè)）；我們后面還將重點(diǎn)講解露天礦的深孔爆破。⑵藥壺爆破（藥室爆破）藥壺爆破是利用集中藥包爆破的一種特殊形式。該方法首先在已穿鑿的深孔孔底用藥壺法進(jìn)行擴(kuò)孔，通常需經(jīng)幾次擴(kuò)壺才能達(dá)到設(shè)計(jì)體積，然后再裝炸藥進(jìn)行爆破。其實(shí)質(zhì)是將普通炮孔爆破法中的長(zhǎng)柱形藥包變成近似圓球形藥包，使得爆炸時(shí)所產(chǎn)生的能量更加集中，從而有利于克服臺(tái)階底板的阻力。藥壺爆破使用的集中藥包與普通淺眼和深孔爆破使用的長(zhǎng)柱形藥包相比，藥壺爆破的鉆孔工作量小，每孔裝藥量較多，能一次爆破較多的礦巖量，因而提高了爆破效率。例如，在露天礦臺(tái)階爆破中，垂直炮孔與臺(tái)階坡面之間的水平距離，隨孔深的增加而加大，至臺(tái)階底部時(shí)水平距離最大，此距離通常稱為底盤(pán)抵抗線。炮孔裝藥量應(yīng)隨著抵抗線的增大而逐步增加，普通炮孔的直徑是上下一致的，單位長(zhǎng)度上的裝藥量基本上不能改變。在這種條件下，采用藥壺爆破，增加炮孔底部裝藥量，能改善爆破效果。⑶淺眼爆破淺孔的炮孔規(guī)格通常是指：孔深≤5m，孔徑≤50mm。主要用于大、中型露天礦的二次爆破（如，處理不合格大塊）和輔助爆破（如，開(kāi)掘出入溝、處理臺(tái)階根底、修路，等），也可用于小型露天礦山的生產(chǎn)爆破作業(yè)。常用的設(shè)備為風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)。采用淺眼爆破處理不合格大塊的具體作法是：用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)在大塊上鉆取一個(gè)或數(shù)個(gè)淺孔，炮孔布置原則是使炸藥位于大塊巖石的中心，炮孔深度略超過(guò)大塊厚度的一半。⑷裸露藥包爆破裸露藥包爆破是將藥包直接放在大塊或根底上進(jìn)行爆破。裸露藥包爆破的實(shí)質(zhì)是利用炸藥的猛度，對(duì)被爆物體的局部（即，炸藥所接觸的表面附近）產(chǎn)生壓縮、粉碎或擊穿作用。然而，炸藥爆轟時(shí)的氣體產(chǎn)物大部分逸散到大氣中損失掉，炸藥的爆力作用不能被充分利用。這種爆破方法簡(jiǎn)單、省力，但炸藥消耗量大，石塊飛得遠(yuǎn)，不宜多采用。主要用于不合格大塊的二次破碎、清除大塊孤石等個(gè)別無(wú)法鉆孔的情況，并要求爆破地點(diǎn)周圍沒(méi)有重要設(shè)備或設(shè)施。裸露藥包的放置方法：通常將藥餅放置在要爆破的巖石頂部中央位置，起爆藥包放在藥包中央，最后用覆蓋材料將藥餅覆蓋起來(lái)，并稍加壓實(shí)。覆蓋材料最好使用濕土或含水細(xì)砂，切不要使用干砂或石塊（主要起密封的作用）。為了不使覆蓋材料與炸藥相混合，最好用牛皮紙或炸藥包裝紙蓋在藥包上，再壓上覆蓋物，這樣可以提高爆破效果。如果遇到的孤石有部分或大部分的體積埋入土中時(shí)，采用裸露爆破往往由于爆炸應(yīng)力波被土壤吸收，而達(dá)不到預(yù)期的爆破效果。在這種情況下，可采用半裸露藥包爆破孤石，即在孤石靠近地面的空隙上放置裸露藥包，如圖6-9所示。⑸硐室爆破（也稱大爆破）硐室爆破是以專用的硐室或井巷作為裝藥空間的一種爆破方法。其特點(diǎn)是裝藥空間大，裝藥量大，一次爆破量也大，所以又將硐室爆破稱為“大爆破“。但是，硐室爆破效果差，大塊多，二次爆破量大。主要用于基建剝離或擴(kuò)建時(shí)期，以及用于其他方法難以處理的孤立山頭，生產(chǎn)中很少采用。例1：集中藥包群的硐室爆破實(shí)例地處山東省濟(jì)南市內(nèi)部的某山區(qū)，需從平均深度23m（最高點(diǎn)29.164m）、長(zhǎng)82.4rn的山體中開(kāi)鑿出底寬10m的邊坡穩(wěn)定的公路路基，總方量約6.5萬(wàn)m3。山體自西南至東北的緩傾斜地層，傾角在10°～15°之間，普氏系數(shù)約為6，密度2500kg/m3，層理節(jié)理較豐富，未見(jiàn)有斷層。根據(jù)硐室掘進(jìn)情況，未見(jiàn)有含水層。地表南北約成30°～52°的斜坡，對(duì)拋擲爆破較為有利。針對(duì)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，要從山體中開(kāi)鑿出上述公路路基，采用一個(gè)集中藥包根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)，而在設(shè)備少的情況下采用條形裝藥需開(kāi)鑿兩條硐室，工程量大，工期長(zhǎng)。在盡可能減少大爆破后的石方運(yùn)輸量的前提下，采用整個(gè)路段布置7個(gè)相對(duì)集中藥包利用藥包群分段起爆，共同作用完成對(duì)整個(gè)山體拋擲和破碎工作，拋擲方間為西南和東北兩方內(nèi)的山溝。為減少硐室掘進(jìn)長(zhǎng)度，加快施工速度，采取一條導(dǎo)硐兩端施工，拐直角彎抿進(jìn)藥室，加大藥室斷面的方法，增加裝藥星以滿足拋擲和破碎要求。藥包都置圖詳見(jiàn)圖8-6、圖8-7所示。露天礦深孔爆破方式露天礦深孔爆破的主要方式有垂直深孔、傾斜深孔和擴(kuò)孔爆破。垂直深孔爆破穿孔、爆破施工簡(jiǎn)單，各礦山常用。傾斜深孔爆破炸藥能量沿臺(tái)階高度分布均勻，但施工麻煩，易堵孔，需要特定鉆孔設(shè)備。擴(kuò)孔爆破是指擴(kuò)大炮孔底部直徑，可以多裝藥，克服底盤(pán)抵抗線，炮孔利用率高。多排孔微差爆破參數(shù)確定隨著挖掘機(jī)斗容和露天礦生產(chǎn)能力的急劇增大，要求每次的爆破量也越來(lái)越多。為此，國(guó)內(nèi)外的露天開(kāi)采中廣泛使用多排孔微差爆破、多排孔微差擠壓爆破等爆破方法。目前許多礦山每次爆破5～10排炮孔，孔數(shù)多達(dá)200～300個(gè)，每次爆破礦巖量30～50萬(wàn)噸。多排孔微差爆破是指排數(shù)在三排以上的微差爆破。這種爆破方法一次爆破量大，具有減震、控制爆破方向、充分利用炸藥能力和改善爆破質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，是目前國(guó)內(nèi)外露天礦開(kāi)采廣泛采用的臺(tái)階生產(chǎn)爆破方式。多排孔微差爆破，必須正確地選擇適宜的延遲時(shí)間間隔和起爆順序，以及合理地確定孔網(wǎng)參數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu)和單位炸藥消耗量。因?yàn)樯鲜鰧⒂绊懕谱饔玫臅r(shí)間、空間和能源的利用。多排孔微差爆破主要爆破參數(shù)的選擇和確定方法如下。⑴孔徑d其值由鉆機(jī)鉆頭直徑所確定，一般為250～310mm。如果礦山規(guī)模小，可用選用150～200mm的孔徑。通常，隨著孔徑d值減少，每米孔的爆破量減少?，F(xiàn)代采礦的發(fā)展趨勢(shì)為大孔徑爆破，采用大型裝載與破碎設(shè)備，以提高礦山的開(kāi)采強(qiáng)度與生產(chǎn)效率，節(jié)省生產(chǎn)成本。⑵底盤(pán)抵抗線Wd底盤(pán)抵抗線Wd——指臺(tái)階平盤(pán)水平上藥柱中心至臺(tái)階坡底線的距離。最小抵抗線W——指臺(tái)階平盤(pán)水平上藥柱中心至臺(tái)階坡面的最小距離。底盤(pán)抵抗線是影響臺(tái)階爆破質(zhì)量的一個(gè)重要參數(shù)。其值設(shè)置過(guò)小，則造成被爆破的巖體過(guò)于粉碎，同時(shí)產(chǎn)生的爆堆前沖也很大；設(shè)置過(guò)大時(shí)，爆破后容易形成根底與大塊。在臺(tái)階爆破的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，存在一最佳底盤(pán)抵抗線。所謂最佳底盤(pán)抵抗線，即是相對(duì)于某一具體的爆破條件，能取得最大爆破量與最佳爆破塊度時(shí)的底盤(pán)抵抗線。從這種意義上來(lái)講，預(yù)爆巖體的力學(xué)性質(zhì)、巖體中節(jié)理與裂隙的發(fā)育狀況對(duì)最佳底盤(pán)抵抗線都有一定的影響。在實(shí)際的爆破設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)炮孔的底盤(pán)抵抗線通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取的。為避免出現(xiàn)“根底”，爆破設(shè)計(jì)時(shí)選用Wd，而不用W。爆破設(shè)計(jì)時(shí)的一般經(jīng)驗(yàn)是：（m）（1.2.3）或垂直孔（m）（1.2.4）為了保證鉆機(jī)穿孔作業(yè)的安全，第一排炮孔的孔位距臺(tái)階邊沿應(yīng)留有一定的距離，稱其為沿邊距，因此，第一排孔的底盤(pán)抵抗線取值應(yīng)滿足以下的約束條件：（m）（1.2.5）（m）（補(bǔ)充公式）式中H——臺(tái)階高度，m；α——臺(tái)階坡面角，度；c——鉆孔中心至臺(tái)階坡頂線的安全距離，一般為2～3m；β——鉆孔的傾角，角，垂直孔的β值為90°。⑶排間距b與孔間距a除了前排孔底盤(pán)抵抗線外，行距和孔距是影響藥包在巖體空間分布的決定性因素。排間距b是指平行于臺(tái)階坡頂線相鄰炮孔之間的垂直距離。多排孔布置均采用等行距排列。孔間距a是指同排相鄰炮孔中心之間的距離。（m）（1.2.6）近年來(lái)，在礦山深孔爆破中，多采用大孔距、小抵抗線的爆破技術(shù)，即在保持每個(gè)鉆孔擔(dān)負(fù)面積a×b不變的前提下，減小b而增大a，使m達(dá)到3～8，這樣能明顯地改善爆破質(zhì)量。當(dāng)采用大孔距爆破時(shí)（m）（1.2.7）（m）（1.2.8）式中Q——炮孔的裝藥量，kg；H——臺(tái)階高度，m；q——單位礦巖的炸藥消耗量，kg/m3；——最重要的爆破技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)Wx——抵抗線，m。前排孔，Wx=Wd；后排孔，Wx=b。由于后排孔的起爆都處于擠壓狀態(tài)，巖體中部破碎質(zhì)量的惡化，因此，后排孔的單位炸藥消耗量比最前排炮孔增加10～20％。⑷炮孔鄰近系數(shù)（也稱密集系數(shù)）炮孔鄰近系數(shù)是孔距與抵抗線的距離之比值，其影響群藥包在巖體空間爆炸時(shí)的相互作用。（1.2.9）增大炮孔鄰近系數(shù)m可提高爆破質(zhì)量，一般m=0.9～1.5。大孔距爆破時(shí)，m值可達(dá)4～8。當(dāng)m值小于0.6時(shí)，將大大惡化破碎質(zhì)量，爆破后經(jīng)常出現(xiàn)“留墻”的現(xiàn)象。⑸炮孔超深h指炮孔的孔底至臺(tái)階水平的垂直距離，也就是說(shuō)，炮孔超過(guò)臺(tái)階底盤(pán)水平的深度。超深的目的是在于降低裝藥的中心，有利于克服臺(tái)階底盤(pán)的阻力，使爆出的底盤(pán)比較平整，防止產(chǎn)生“根底”。過(guò)小的超深會(huì)產(chǎn)生“根底”；過(guò)大的超深不但降低了延米爆破量，同時(shí)還將增加爆破震動(dòng)強(qiáng)度和底盤(pán)的破壞，破壞下一個(gè)臺(tái)階的平盤(pán)，影響下一個(gè)循環(huán)的作業(yè)。因此，應(yīng)合理地確定超深值的大小。超深的計(jì)算公式：（m）（1.2.10）或（m）（1.2.11）國(guó)內(nèi)的露天礦，一般h=1.5～2.5m。⑹炮孔填塞長(zhǎng)度l炮孔填塞長(zhǎng)度是指孔內(nèi)藥柱頂面至孔口不裝藥的距離。炮孔填塞（通常采用惰性材料填塞，如粘土等）用來(lái)延長(zhǎng)爆破氣體在巖體內(nèi)的作用時(shí)間，減弱碎石飛散，提高炸藥能量利用率。填塞長(zhǎng)度不足，爆炸能量會(huì)從孔口沖出，造成巖塊飛散，爆破質(zhì)量降低；填塞長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，不僅浪費(fèi)鉆孔，且在孔口填塞段易產(chǎn)生大塊。（m）（1.2.12）（式中比例系數(shù)，主要考慮到巖礦性質(zhì)，使用的材料形狀和抵抗線大小的影響。當(dāng)巖礦堅(jiān)硬，堵塞材料含水較多，抵抗線較大時(shí)，則取較大值。）一般（m）（1.2.13）⑺炸藥單耗量q炸藥單耗量q是指爆破單位體積（重量）礦巖（1m3或1t）平均所需的炸藥量。增大單位炸藥消耗量可以改善爆破效果、減少二次破碎工作量、提高采裝、粗碎效率。但另一方面，增大單位炸藥消耗量會(huì)增加爆破費(fèi)用。所以，單位炸藥消耗量的選取，要全面考慮。由于巖石的堅(jiān)固性以及巖體結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的差異，巖石的可爆性不同，則炸藥的單位消耗量也不相同，其值可通過(guò)試驗(yàn)確定，或參照有關(guān)設(shè)計(jì)資料進(jìn)行選用。目前，國(guó)內(nèi)外露天礦有增大炸藥單耗量的趨勢(shì)，改善爆破效果，提高后續(xù)采裝、破碎等的效率，降低露天開(kāi)采總體生產(chǎn)成本。⑻每孔裝藥量Q國(guó)內(nèi)外普遍采用炮孔崩落礦巖所負(fù)擔(dān)的體積來(lái)確定每孔裝藥量，即前排孔（kg）（1.2.14）后排孔（kg）（1.2.15）式中K——齊發(fā)爆破時(shí)后排孔藥量增加系數(shù)，一般K=1.1～1.2。⑼微差間隔時(shí)間τ指在微差爆破條件下，相鄰兩段鉆孔先后起爆的間隔時(shí)間。它是影響爆破的時(shí)間因素，在很大程度上決定著微差爆破的效果。微差間隔時(shí)間的選取，主要與礦巖性質(zhì)、最小抵抗線、破碎效果、降震要求以及起爆器材等有關(guān)。合理的微差間隔時(shí)間應(yīng)以礦巖破碎效果好，降震效率高為標(biāo)準(zhǔn)。目前關(guān)于微差間隔時(shí)間的選取仍然以經(jīng)驗(yàn)為主。在露天礦爆破中，所采用的微差間隔時(shí)間大多為25～75ms。在硬巖中取小值，在軟巖中取較大值。爆破設(shè)計(jì)時(shí)，上述各參數(shù)逐步調(diào)整。一般來(lái)講，炸藥單耗q、孔徑d、超深h和填塞長(zhǎng)度l是預(yù)先確定的。爆破設(shè)計(jì)中需要調(diào)整的是孔間距a、排間距b和底盤(pán)抵抗線Wd。布孔方式與起爆順序露天礦臺(tái)階深孔爆破的布孔方式主要有兩種：三角形布孔（交錯(cuò)布置）和方形或矩形布孔（平等布置）。多排微差爆破的起爆順序分為：排間順序起爆、斜線起爆、“V”形起爆、中間掏槽起爆等。⑴三角形布孔、排間順序起爆將平行于臺(tái)階坡頂線布置的炮孔按排順序起爆。其網(wǎng)路連接簡(jiǎn)單，有利于克服根底，正常采掘爆破時(shí)多用此法。如控制爆破震動(dòng)效應(yīng)，可將同排孔分成數(shù)段。此外，為了減少爆區(qū)邊界孔在爆破時(shí)所受到的夾制性，避免側(cè)沖過(guò)大，可將前一排的兩側(cè)邊孔與后一排的炮孔同段起爆。具體連線方式如圖5-4-3。⑵矩形布孔、斜線起爆常在臺(tái)階有側(cè)邊自由面的條件下采用，炮孔連線與臺(tái)階坡頂線的夾角一般為35度左右。在這種形式中，前段爆破能為后段爆破創(chuàng)造較寬的自由面。并且爆破時(shí)，巖石能充分碰擊破碎，巖堆集中。⑶矩形布孔、V形起爆其特點(diǎn)是排與排之間都有微差，可加強(qiáng)礦巖的碰撞和擠壓，減小爆堆寬度，降低地震效應(yīng)。但易殘留根底，使用不普遍。⑷矩形布孔、中間掏槽起爆首先用中間一排孔形成槽溝形的自由面，然后依次起爆兩側(cè)各排炮孔。掏槽孔的孔間距一般要縮小20％，超深增加lm，裝藥量增大20～25％。多用于掘進(jìn)塹溝。多排孔微差爆破的優(yōu)點(diǎn)多排孔微差爆破具有以下優(yōu)點(diǎn)：一次爆破量大，可減少爆破次數(shù)和避炮時(shí)間，提高采場(chǎng)設(shè)備的利用率（提高采裝、運(yùn)輸效率約10～15%）；可改善礦巖的破碎質(zhì)量，其大塊率比單排孔爆破少40～50%；提高穿孔設(shè)備效率約10～15%，這是由于工作時(shí)間利用系數(shù)增加和穿孔設(shè)備在爆破后沖壓作業(yè)次數(shù)減少之故；但是，多排孔微差爆破要求及時(shí)穿鑿出足夠數(shù)量的鉆孔，因此必須采用高效率的穿孔設(shè)備。其次，這種爆破要求工作平盤(pán)較寬，以便容納相應(yīng)的寬爆堆。多排孔微差擠壓爆破多排孔微差擠壓爆破是在臺(tái)階工作面前留一定數(shù)量的砟（zhǎ，巖石、煤等的碎片）體，并選用合理的微差間隔時(shí)間和起爆順序所進(jìn)行的一種微差爆破，見(jiàn)圖1.2.4。由于砟堆的存在，為擠壓創(chuàng)造了條件。在適當(dāng)增加炸藥單耗的情況下，一方面可以顯著地增加巖石中的爆炸應(yīng)力，延長(zhǎng)爆炸作用時(shí)間，提高炸藥能量利用率和改善爆破效果；另一方面能控制爆堆寬度，避免礦巖飛散。碴堆存在是擠壓爆破的條件，其作用在于：延長(zhǎng)爆破的有效作用時(shí)間，改善炸藥能的利用率，從而進(jìn)一步改善爆破質(zhì)量；使爆破的礦巖與碴堆及其本身產(chǎn)生高速?zèng)_擊和碰撞，提高礦巖破碎質(zhì)量；控制爆堆寬度，防止礦巖飛散。多排孔微差擠壓爆破時(shí)，第一排孔由于緊貼爆堆，會(huì)產(chǎn)生較大的透過(guò)波損失，而且還要推壓爆堆為后續(xù)的爆破創(chuàng)造空間。因此，通常必須使第一排孔的炸藥量要加大30～40%，即這一排鉆孔要加大孔深、縮小抵抗線或孔距，增大裝藥量或采用高威力炸藥。最后一排孔的爆破，涉及到下一循環(huán)爆破的碴堆松散系數(shù)。為了使這部分碴堆松散，最后一排炮孔也宜增大藥量。為此需要：縮小炮孔間距或排距10%；增加裝藥量30～40%；延長(zhǎng)微差間隔時(shí)間15～20%。多排孔微差擠壓爆破的孔網(wǎng)參數(shù)，和多排孔微差爆破的原則相似；主要的差別，是第一排和最后一排鉆孔的參數(shù)宜小一些。由于擠壓爆破要推壓前面的壓碴，因而它的起爆間隙時(shí)間要比普通微差爆破長(zhǎng)。如果間隔時(shí)間過(guò)短，推壓作用不夠，爆破受到限制。不過(guò)，間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，推壓出來(lái)的空間會(huì)被破碎的礦巖填滿，起不到應(yīng)有的作用。實(shí)踐證明，多排孔擠壓爆破的微差間隔時(shí)間，以比普通微差爆破大30～50%為宜。我國(guó)露天礦，常用50～100ms。擠壓爆破的排數(shù)，應(yīng)該在四排以上。各排的起爆順序，除可用前述幾種多排孔微差爆破的起爆順序外，還有一種環(huán)形起爆方式。它可使各排崩落的礦巖朝一個(gè)方間擠壓、位移，有利于應(yīng)力疊加和補(bǔ)充破碎，爆破效果較好。相對(duì)于多排孔微差爆破，多排孔微差擠壓爆破優(yōu)點(diǎn)是：礦巖破碎效果更好。這主要是由于前面的碴堆阻擋，包括第一排在內(nèi)的各排炮孔都可以增大裝藥量，并在碴堆的擠壓下產(chǎn)生附加破碎作用的結(jié)果。爆堆更集中。對(duì)于采用鐵道運(yùn)輸?shù)牡V山，爆堆前可不拆道，從而提高采裝、運(yùn)輸設(shè)備的效率。多排孔微差擠壓爆破的缺點(diǎn)是：炸藥消耗量較大；工作平盤(pán)要求更寬，以便容納爆堆；爆堆高度較大，特別是當(dāng)碴堆厚度大而妨礙爆推向前發(fā)展時(shí)，有可能影響挖掘機(jī)作業(yè)的安全。露天礦靠近邊坡的控制爆破隨著采場(chǎng)水平方向的不斷推進(jìn)與垂直方向上的不斷延伸，每一臺(tái)階水平最后都要推進(jìn)到設(shè)計(jì)的最終邊幫位置，通過(guò)靠幫或并段方式過(guò)渡為露天采場(chǎng)的固定邊幫。臺(tái)階靠幫時(shí)常常采用并段措施以提高露天采場(chǎng)的最終邊幫角，使之達(dá)到穩(wěn)定邊坡所允許的最大值。當(dāng)生產(chǎn)臺(tái)階向最終邊幫過(guò)渡時(shí)，由于這一過(guò)渡生產(chǎn)過(guò)程的爆破地點(diǎn)與最終邊幫相鄰，若采用正常生產(chǎn)爆破的組織與設(shè)計(jì)方式進(jìn)行生產(chǎn)，其爆破的地震效應(yīng)將會(huì)給最終邊幫穩(wěn)定性帶來(lái)很嚴(yán)重的影響。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，為了保護(hù)邊坡的穩(wěn)定性，除了采取其他的有效措施外，對(duì)靠近邊坡的爆破作業(yè)要采取預(yù)裂爆破、光