爆破工藝第五講

會(huì)計(jì)學(xué)1爆破工藝第五講

3.1.1深孔梯段爆破的基本概念

１.梯段要素梯段要素的確定與機(jī)械設(shè)備情況、地質(zhì)地形條件、爆破材料性能和施工技術(shù)水平等因素有關(guān)。第1頁(yè)/共42頁(yè)

２.鉆孔形式深孔梯段爆破鉆孔形式一般分為垂直孔和傾斜孔兩種。第2頁(yè)/共42頁(yè)

３.布孔方式

布孔方式有單排布孔及多排布孔兩種。多排布孔又分方型、矩形及三角形（或稱梅花形）三種。第3頁(yè)/共42頁(yè)3.1.2爆破參數(shù)

1.孔網(wǎng)參數(shù)

１）孔徑孔徑主要由鉆機(jī)類型來確定，而鉆機(jī)類型主要根據(jù)地質(zhì)地形條件、巖體特性、開挖方式、爆破規(guī)模和施工進(jìn)度等選用。水利水電工程—般不宜采用直徑大于150ｍｍ的鉆頭鉆孔。

２）梯段高度梯段高度主要根據(jù)巖石開挖高度、地質(zhì)條件、巖體特性、施工進(jìn)度、鉆孔和挖掘機(jī)械性能等因素確定。水電工程中爆破采用的梯段高度多為8～15m，也有采用15～20ｍ高梯段的。第4頁(yè)/共42頁(yè)

３）超深與孔深超深是指炮孔超出梯段底盤標(biāo)高的那一段孔深，其作用是克服梯段底部巖石的夾制作用，使爆破后不殘留巖石根底。超深值的大小，主要處決于巖石的可爆性、抵抗線的大小、炮孔底部裝藥結(jié)構(gòu)和要爆破炮孔的排數(shù)等。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，超深可用下式估算：

h＝（0.15～0.35）Ｗ1

超深值也可用孔徑的倍數(shù)確定，一般可?。?/p>

h=(８～12)d第5頁(yè)/共42頁(yè)孔深由梯段高度和超深確定，垂直孔的孔深計(jì)算公式為：

Ｌ垂直＝Ｈ＋h

傾斜孔的孔深計(jì)算公式為：

Ｌ傾斜＝Ｈ/Sinα＋h４）底盤抵抗線

底盤抵抗線的大小同炸藥威力、巖石爆破性質(zhì)、巖石塊度要求、鉆孔直徑、梯段高度和坡面角等因素有關(guān)，一般可用經(jīng)驗(yàn)公式估算：

Ｗ１＝（20～50）d還需根據(jù)滿足鉆機(jī)安全作業(yè)的條件校核，即：

Ｂ＝Ｗ1Ｈctga≥2.5m第6頁(yè)/共42頁(yè)

５）孔距與排距孔距a是指同一排深孔中相鄰兩孔中心線間的距離。對(duì)于單排孔或多排孔中的第一排孔而言，其孔距與底盤抵抗線有關(guān)，可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

ａ１＝ｍ1×Ｗ排距是指多排孔爆破時(shí)相鄰兩排孔之間的垂直距離。采用矩形或方形布孔時(shí)，排距即是前后排兩個(gè)炮孔之間的距離；采用三角形布孔時(shí)，排距是后排孔到前排兩個(gè)炮孔中心連線的垂直距離。孔距與排距之比是炮孔密集系數(shù)，即：

m=a／b多排孔爆破炮孔密集系數(shù)m一般應(yīng)大于1.0，在寬孔距爆破中可達(dá)２～５。第7頁(yè)/共42頁(yè)

２.裝藥參數(shù)

１）炸藥單耗炸藥單耗是爆破破碎單位體積的巖石所需炸藥量，影響炸藥單耗的主要因素有：巖石的可爆性、炸藥種類、塊度要求等。

炸藥單耗可根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)或類似工程參數(shù)選取，也可根據(jù)巖石的堅(jiān)固系數(shù)按下式計(jì)算：

ｑ＝0.4＋0.02（f-2）

２）每孔裝藥量單排孔爆破或多排孔爆破第一排孔的每孔裝藥量按下式計(jì)算：

Ｑ＝ｑａ１Ｗ１Ｈ

第8頁(yè)/共42頁(yè)多排孔爆破時(shí)，從第二排孔起以后各排孔的每孔裝藥量按下式計(jì)算：

Ｑ＝ＫｑａｂＨ

３）單段藥量控制在建筑物或防護(hù)目標(biāo)附近進(jìn)行爆破時(shí)，需對(duì)單段藥量（或稱單響藥量）進(jìn)行控制。規(guī)范規(guī)定梯段爆破的最大段藥量不得大于500kg，臨近設(shè)計(jì)建基面和設(shè)計(jì)邊坡時(shí)，不得大于300kg。

４）堵塞長(zhǎng)度堵塞長(zhǎng)度是炮孔裝藥后剩余部分用堵塞物所充填的長(zhǎng)度，堵塞長(zhǎng)度可按下式確定：Ｌ２＝（0.7~0.8）Ｗ１

第9頁(yè)/共42頁(yè)3.1.3微差爆破微差爆破是在深孔孔間、深孔排間或深孔孔內(nèi)以毫秒級(jí)的時(shí)間間隔，按一定順序起爆的一種爆破方法，因此微差爆破又稱毫秒爆破。

１.微差爆破作用原理由于微差爆破相鄰炮孔起爆的間隔時(shí)間很短，在爆破過程中存在著復(fù)雜的相互作用。其主要作用原理是，先爆孔為相鄰的后爆孔增加了新的自由面，改善了爆破作用條件；應(yīng)力波的相互疊加作用和巖塊之間的碰撞作用，增強(qiáng)了破碎效果，并相應(yīng)提高了炸藥能量利用率；由于地震波的能量在時(shí)間和空間上都得到分散，使地震波的強(qiáng)度大大降低。第10頁(yè)/共42頁(yè)

２.多排孔微差爆破起爆方案

１）排間微差起爆

這種起爆方案施工簡(jiǎn)便，能使爆破后的巖石從工作面移動(dòng)得較遠(yuǎn)，爆堆比較整齊，但常常產(chǎn)生大塊，地震效應(yīng)仍然較強(qiáng)。２）對(duì)角微差起爆

該方案施工較復(fù)雜，與排間微差起爆方案相比，多了一個(gè)臨空面，因而破碎質(zhì)量大為改善，減震效果明顯。３）“Ｖ”型微差起爆

該方案加強(qiáng)了巖塊的碰撞和擠壓，破碎質(zhì)量好，爆堆集中，地震效應(yīng)明顯降低。第11頁(yè)/共42頁(yè)3.1.4

爆破施工工藝１.炮孔檢查裝藥前必須檢查炮孔的孔位、深度、傾角是否符合設(shè)計(jì)要求，孔內(nèi)有無堵塞、孔壁是否有掉塊，以及孔內(nèi)有無積水及積水程度如何。孔口周圍的碎石、雜物應(yīng)清除干凈。

２.裝藥

１）裝藥結(jié)構(gòu)在深孔梯段爆破中為改善爆破效果和降低爆破振動(dòng)效應(yīng)可采取不同的裝藥結(jié)構(gòu)。按裝藥種類的不同可分為：?jiǎn)我谎b藥結(jié)構(gòu)和組合裝藥結(jié)構(gòu)；按裝藥形式可分為：連續(xù)裝藥和分段（間隔）裝藥結(jié)構(gòu)，偶合和不偶合裝藥結(jié)構(gòu)。

第12頁(yè)/共42頁(yè)單一連續(xù)的裝藥結(jié)構(gòu)，操作方便、工藝簡(jiǎn)單。對(duì)需克服底盤夾制作用較大的炮孔，或者沿孔底至孔口方向抵抗線由大變小的炮孔，宜采用組合裝藥結(jié)構(gòu)。在預(yù)裂爆破和光面爆破中常采用不偶合裝藥結(jié)構(gòu)。2）起爆藥包的位置當(dāng)把起爆藥包放置在孔底，并將雷管的聚能穴朝向孔口和被起爆的藥卷時(shí)，就是所謂的“反向起爆”。當(dāng)把起爆藥包放置于靠近孔口的第一或第二個(gè)藥包，并將雷管的聚能穴朝向孔底時(shí)，這就是所謂的“正向起爆”。當(dāng)把起爆藥包放置在炮孔的中部位置時(shí)，通常稱之為“雙向起爆”。若在每個(gè)炮孔中放置兩個(gè)以上的起爆藥包，稱之為“多點(diǎn)起爆”。第13頁(yè)/共42頁(yè)

在深孔梯段爆破中，宜多采用反向或多點(diǎn)起爆，這是因?yàn)榉聪蚱鸨怏w被約束的時(shí)間較長(zhǎng)，因而它作功或破碎巖石的時(shí)間也較長(zhǎng)；爆破能量能得到較充分的應(yīng)用。

在裝藥過程中，不可用猛力去搗實(shí)起爆藥包，以防發(fā)生早爆事故或?qū)⒗坠苣_線及導(dǎo)爆管拉斷而造成拒爆。問題:裝藥時(shí)為什么不能用鐵棒搗實(shí)炸藥包?第14頁(yè)/共42頁(yè)

３.堵塞炮孔裝藥后，孔口未裝藥部分應(yīng)該進(jìn)行堵塞，嚴(yán)禁不堵塞而進(jìn)行爆破。常用的堵塞材料有砂、粘土、巖粉等，一般可就地取材，采用鉆孔的巖屑，禁止使用石塊或易燃材料。

４.爆破網(wǎng)路的連接與起爆深孔爆破應(yīng)采用電起爆網(wǎng)路、導(dǎo)爆索——繼爆管起爆網(wǎng)路和導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路，嚴(yán)禁使用火花起爆法。網(wǎng)路連接完畢后，要有專人警戒，以防意外。起爆網(wǎng)路經(jīng)檢查確認(rèn)完好，才準(zhǔn)起爆。第15頁(yè)/共42頁(yè)

3.2露天淺孔爆破凡是孔徑不超過75mm，長(zhǎng)度不超過5m的炮孔都稱為淺孔。淺孔爆破—種傳統(tǒng)的爆破方法，在目前的水電工程爆破施工中，仍然有很重要的作用。如水工建筑物基礎(chǔ)開挖、保護(hù)層開挖、平臺(tái)修整、高邊坡清理、地下洞室開挖等，都可采用淺孔爆破法。

３.２.１淺孔梯段爆破

淺孔梯段爆破與深孔梯段爆破兩者在原理、布孔方式和爆破參數(shù)選擇等方面基本上是相同的，最根本的區(qū)別就是炮孔直徑和炮孔深度不同。主要缺點(diǎn)是：機(jī)械化程度不高，勞動(dòng)強(qiáng)度比較大，生產(chǎn)效率低，爆破作業(yè)頻繁等。

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３.２.２保護(hù)層開挖爆破

保護(hù)層開挖爆破是水利水電工程所特有的爆破項(xiàng)目。所謂保護(hù)層，是指在進(jìn)行水工建筑物基礎(chǔ)開挖施工時(shí)，為防止上部梯段爆破造成水平建基面巖體的破壞，而預(yù)留的一定厚度的巖體。預(yù)留保護(hù)層的厚度，與地質(zhì)條件、巖體特性、爆破方法、爆破規(guī)模、爆破材料性能和炮孔直徑等因素有關(guān)。一般取梯段爆破炮孔底部裝藥直徑的２５～４０倍。第17頁(yè)/共42頁(yè)

1．分層爆破法

第一層：炮孔不得穿入距水平建基面1.5m的范圍，炮孔裝藥直徑不應(yīng)大于40mm，最大段起爆藥量不大于300kg。

第二層：對(duì)節(jié)理裂隙不發(fā)育、較發(fā)育和堅(jiān)硬、中等堅(jiān)硬的巖體，炮孔不得穿入水平建基面0.5m的范圍；對(duì)節(jié)理裂隙極發(fā)育和軟弱的巖體，炮孔不得穿入距水平建基面0.7m的范圍。炮孔裝藥直徑不應(yīng)大于32mm。

第三層：對(duì)節(jié)理裂隙不發(fā)育、較發(fā)育、發(fā)育和堅(jiān)硬、中等堅(jiān)硬巖體，炮孔不得穿過水平建基面；對(duì)節(jié)理裂隙極發(fā)育和軟弱巖體，炮孔不得穿入距水平建基面0.2m的范圍，剩余0.2m厚的巖體應(yīng)進(jìn)行撬挖。第18頁(yè)/共42頁(yè)

分層爆破法的主要缺點(diǎn)：重復(fù)清基工程量大，工期長(zhǎng)，耗費(fèi)高，且爆破質(zhì)量難以保證。

2．保護(hù)層一次爆破法所謂保護(hù)層一次爆破法，是指在進(jìn)行巖基開挖時(shí)，將預(yù)留保護(hù)層一次爆除的方法。根據(jù)施工方式的不同，又分為水平光爆一次爆除保護(hù)層法和孔底設(shè)柔性墊層一次爆除保護(hù)層法。第19頁(yè)/共42頁(yè)施工規(guī)范規(guī)定，保護(hù)層一次爆破法應(yīng)符合下列原則：１）應(yīng)采用梯段爆破法；２）炮孔不得穿過水平建基面，只能鉆至水平建基面，目的是為了一次能開挖到水平建基面；３）炮孔底應(yīng)設(shè)置用柔性材料充堆或由空氣充任的墊層段。墊層段可以緩沖炸藥爆炸產(chǎn)生的沖擊波和高溫高壓氣體對(duì)水平建基面巖體的作用。柔性材料可用鋸末發(fā)泡材料等作成，空氣也能起到緩沖作用。

第20頁(yè)/共42頁(yè)３．無保護(hù)層一次爆破法無保護(hù)層一次爆破法是指在巖基開挖施工中，不預(yù)留保護(hù)層，一次爆破開挖至建基面的爆破方法。施工規(guī)范規(guī)定，無保護(hù)層一次爆破法應(yīng)符合下列原則：１）水平建基面開挖應(yīng)采用預(yù)裂爆破方法；２）基礎(chǔ)巖石開挖，應(yīng)采用梯段爆破法；３）梯段炮孔底與水平預(yù)裂面應(yīng)有一定距離。梯段炮孔底與水平預(yù)裂面有一定距離，進(jìn)一步縮小了梯段爆破對(duì)水平建基面的巖體的不利影響。第21頁(yè)/共42頁(yè)

３.２.３巖塊二次破碎爆破在水電工程爆破施工中的一個(gè)重要問題就是要控制大塊率。所謂大塊，是指尺寸超過了運(yùn)輸、鏟裝等設(shè)備所要求塊度的巖塊；露天爆破一般指最大邊長(zhǎng)大于800～1000mm的巖石塊。處理大塊問題常用二次破碎爆破法，主要有淺孔爆破法和裸露爆破法。淺孔爆破就是直接在大塊巖石上鉆孔放炮的方法。其特點(diǎn)是：有兩個(gè)以上的自由面；破碎效果一般只要求震裂震破；炸藥單耗低。

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工程案例康揚(yáng)水電站工程基礎(chǔ)開挖

康揚(yáng)水電站是黃河上游，位于青海尖扎縣與化隆縣的干流上。在李家峽水電站與龍羊峽水電站之間。樞紐主要由右岸灘地發(fā)電廠房、灘地泄洪閘、混凝土重力壩、左岸及河床粘土斜墻壩等建筑物組成，水庫(kù)正常蓄水位高程2033.00m時(shí)，總庫(kù)容2880萬m3，電站設(shè)計(jì)水頭18.7m，總裝機(jī)容量283.5MW，多年平均發(fā)電量9.92億kW·h，年利用小時(shí)數(shù)3500h。工程主要任務(wù)是發(fā)電。第23頁(yè)/共42頁(yè)

康揚(yáng)水電站的地基是屬粘土巖，它比一般的巖石要松軟，但是比泥土要堅(jiān)硬。壩址區(qū)兩岸不對(duì)稱，左岸地面開闊緩傾，自然坡度1°～3°，右岸為Ⅰ～Ⅱ級(jí)階地河床漫灘。壩址區(qū)出露地層主要有上第三系貴德組（N2g）河湖相沉積粘土巖和碎屑巖（巖性以粘土質(zhì)粉砂巖為主）及第四系沖洪基層（Qal+pl）。巖體固結(jié)程度低，成巖作用差，具有強(qiáng)度低、抗風(fēng)化能力差、軟化系數(shù)小、遇水易膨脹、崩解、失水易干縮、開裂等特性。所以一般采取鋼筋網(wǎng)混凝土噴護(hù)的方式來保護(hù)粘土巖的風(fēng)化，壩底與邊坡都用鋼筋混凝土來澆筑。第24頁(yè)/共42頁(yè)第25頁(yè)/共42頁(yè)壩區(qū)地下水埋藏類型主要為第四系沖積層中孔隙型潛水和第三系地層中淺部卸荷基巖隙潛水。第四系沖積層孔隙型潛水為壩區(qū)主要地下水類型（來源為大氣降雨和灌溉），左岸含水層厚度3m～10m，右岸含水層厚度為2m～5m，浸潤(rùn)線與基巖頂板形態(tài)基本一致?；鶐r裂隙水主要分布在淺部風(fēng)化帶和卸荷帶內(nèi)，開挖初期滲出或溢出。應(yīng)該及時(shí)做好抽水和排水工作，以免影響邊坡和基底的施工。

第26頁(yè)/共42頁(yè)第27頁(yè)/共42頁(yè)第28頁(yè)/共42頁(yè)

粘土巖開挖粘土巖開挖采用鉆爆開挖方法與機(jī)械直接開挖方法相結(jié)合，預(yù)留保護(hù)層，以大面梯段爆破和邊坡預(yù)裂爆破開挖為主，局部采用D9L推土機(jī)松土器松土后進(jìn)行挖裝作業(yè)。開挖爆破參數(shù)由生產(chǎn)性試驗(yàn)得出。第29頁(yè)/共42頁(yè)

⑴大面開挖大面開挖采用梯段爆破方式進(jìn)行施工，梯段高度3.0m，采用大間距、小排距的爆破方法，毫秒微差爆破技術(shù)，起爆材料采用火雷管、導(dǎo)爆索，非電毫秒雷管?？變?nèi)連續(xù)裝藥，炸藥選用2#巖石硝銨炸藥，有水孔內(nèi)采用乳化炸藥。造孔設(shè)備采用ROC742HC鉆機(jī)、YQ—100B鉆機(jī)及手持式麻花鉆,單耗0.26kg/m3，最大單響藥量不大于100kg，鉆機(jī)無法施工的部位采用手持式麻花鉆鉆孔進(jìn)行淺孔爆破。大面梯段開挖時(shí)水平建基面予留3m厚保護(hù)層。第30頁(yè)/共42頁(yè)第31頁(yè)/共42頁(yè)

⑵邊坡開挖邊坡開挖采用預(yù)裂爆破或光面爆破，并預(yù)留1.0m厚保護(hù)層，手持式麻花鉆及100B鉆機(jī)造孔，孔徑φ45mm和φ90mm，孔距0.5m和0.7m，裝藥時(shí)采用竹片綁扎，導(dǎo)爆索串聯(lián)φ32mm乳化藥卷間隔裝藥，最大單響藥量不大于30kg。第32頁(yè)/共42頁(yè)第33頁(yè)/共42頁(yè)圖3-3

第34頁(yè)/共42頁(yè)

⑶保護(hù)層開挖水平建基面保護(hù)層厚3m,采用手持式麻花鉆造孔，孔徑為φ45mm，爆破孔間排距1.5m×1.2m，孔深2m-1.5m，炸藥根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采用乳化炸藥或2#巖石硝銨炸藥，藥卷直徑φ32mm。為減小爆破對(duì)邊坡及建基面的破壞，爆破采用火炮或毫秒延期非電微差起爆網(wǎng)絡(luò)。并且建基面留30～50cm厚人工撬挖層，在建基面澆筑之前人工挖除。邊坡保護(hù)層開挖采用工撬挖的方式，并要保證在倉(cāng)號(hào)澆筑之前4～8h內(nèi)將撬挖層剝除，以便及時(shí)覆蓋混凝土。

第35頁(yè)/共42頁(yè)第36頁(yè)/共42頁(yè)第37頁(yè)/共42頁(yè)粘土巖防護(hù)：

粘土巖具有強(qiáng)度低、抗風(fēng)化能力差、軟化系數(shù)小、遇水易膨脹、崩解、失水易干縮、開裂等特性。因此，要在施工中做好基巖面的保護(hù)工作。新挖基