水里工程爆破工程

第二章】爆破基礎(chǔ)〖本章內(nèi)容導(dǎo)航〗「“態(tài)一、爆破與爆炸杠.二、基本概念「“態(tài)?一、無限均勻介質(zhì)的爆破作用T二、有限介質(zhì)的爆破作用I 三、藥包量計算「強一、孔眼爆破「強?二、洞室爆破T三、改善爆破效果方法及措施「找一、炸藥的基本性能I ■二、爆破的安全控制〖概述〗〖第一節(jié)〗爆破的基本原理及藥量計算〖第二節(jié)〗爆破的基本方法〖第三節(jié)〗特種爆破技術(shù)〖第四節(jié)〗炸藥的性能及爆破的安全控制概述一．爆破與爆炸請看爆破動畫1（爆破漏斗的形成）、爆破動畫2爆破：爆炸作用于周圍介質(zhì)的破壞效應(yīng)結(jié)果。爆炸：物質(zhì)內(nèi)能的高速釋放過程，分化學(xué)爆炸和物理爆炸炸藥爆炸屬于化學(xué)爆炸，指炸藥在一定的起爆能的作用下，在瞬時內(nèi)發(fā)生化學(xué)分解產(chǎn)生高溫和高壓的氣體。二．基本概念1．沖擊波：炸藥爆炸后對相鄰介質(zhì)的沖擊壓力以波的形式向四周傳播，使介質(zhì)受到一定程度的破壞。2．炸轟波：炸藥在局部引爆后迅速擴展到全體，從引爆到爆炸全部結(jié)束在炸藥中傳播的化學(xué)反應(yīng)能的波的形式。二者的關(guān)系:1、 炸轟波是介質(zhì)中沖擊波的激發(fā)源，即介質(zhì)中的沖擊波是由炸藥爆炸時產(chǎn)生炸轟波引起的。2、 炸轟波是與炸藥同時發(fā)生反應(yīng)的沖擊波，它是在炸藥中傳播的沖擊波而沖擊波是指在巖體介質(zhì)中傳播的波。3、炸轟波與沖擊波在炸藥中以同一速度傳播，但炸轟波總比沖擊波滯后一個時段。第一節(jié)爆破的基本原理及藥量計算插圖一爆破作用示意圖一．無限均勻介質(zhì)的爆破作用1．基本假定藥包是球形藥包是放在無限介質(zhì)中介質(zhì)是均勻的各向同性2．爆破作用范圍壓縮圈（粉碎圈）Rc拋擲圈 R松動圈（破裂圈）Rp震動圈 Rz二．有限介質(zhì)的爆破作用1．基本概念：臨空面：爆破介質(zhì)與空氣的交界面自由面：不同介質(zhì)的交界面聲抗阻系數(shù)：pc（p為介質(zhì)的密度kg/",c為縱波傳播速度m/s）2．臨空面發(fā)射拉應(yīng)力的破壞作用透射波產(chǎn)生的應(yīng)力口=紜（1-啄反射波產(chǎn)生的應(yīng)力'N=皿/S為爆破沖擊波產(chǎn)生的應(yīng)力， ，兩介質(zhì)的聲抗阻系數(shù)之比。臨空面的作用可見：當(dāng)藥包在介質(zhì)1中爆破N=1時，S=o即：不會形成反射應(yīng)力波N<1時,66均為壓縮波不同N=0（即在空氣中爆破，巖石面受到加倍的壓縮作用）N>1時，勺透射壓縮波礙反射拉伸波不同"Teo（即在巖石中爆破，應(yīng)力波向臨空面發(fā)射，全部生成反射拉伸波，可能引起巖石的破壞）可看出充分利用自由面的存在對爆炸應(yīng)力波的作用，一般地，每增加一個自由面，單位耗藥量減少10%?20%，即提高爆破能量利用率具有十分重要的意義。3．爆破漏斗插圖二爆破漏斗：在有限介質(zhì)中的爆破，當(dāng)藥包中心距離自由面較小時，藥室周圍的巖石發(fā)生壓縮粉碎破壞和徑向與環(huán)向裂縫的交錯破裂，同時自由面處的巖石發(fā)生落片破裂，若爆轟氣體還有一定的膨脹壓力時會把一部分已破裂的巖石拋擲出去，形成爆破坑稱爆破漏斗。爆破漏斗的幾何參數(shù)：最小抵抗線長W：藥包中心至自由面的最短距離爆破漏斗半徑r爆破漏斗的底圓半徑爆破作用半徑R：藥包中心至爆破漏斗底圓圓周上任一點距離可見漏斗深度L爆破漏斗底部到自由面的最短距離爆破作用指數(shù)n：n=r/W爆破的分類：標準拋擲爆破n=1加強拋擲爆破n>1減弱拋擲爆破0.75<n<1松動爆破0.33<nW0.75隱藏式爆破（臨空面不會破壞）nW0.33三．藥包量計算藥包的分類：按形狀分類①集中藥包②延長藥包集中藥包：藥包的最長邊與最短邊的比值小于等于4延長藥包：藥包的最長邊與最短邊的比值大于4單個集中藥包的藥包量計算一般公式：根據(jù)實踐證明在單一的水平自由面條件下，自由面附近（抵抗線小于25m）巖體內(nèi)單個集中藥包爆破形成的爆破漏斗，其爆落的巖石方量與裝藥量成正比。Q二K/V標準拋擲爆破藥包量計算卩=1看喩=1加3 3其他爆破的藥包量計算e=加強拋擲爆破了⑹=04+G亦減弱拋擲爆破減弱拋擲爆破松動爆破畑=記或0.33?0.55若采用非標準炸藥藥包量計算eK~Ke二eb/eiK為標準情況下單位耗藥量（kg/m3）eb為標準炸藥的爆力值（cm3）,2號巖石銨銻炸藥的暴力320cm3ei為采用炸藥的爆力值（cm3）標準情況：標準拋擲爆破，標準炸藥，在一個臨空面的平地上爆破藥包量計算的總公式：臨空面的影響若臨空面2個以上單位耗藥量會減少2個臨空面K—0.83K3個臨空面K—0.67K4個臨空面K—0.50K3．垂直于臨空面的延長藥包量計算最小抵抗線長：W=LW+LZ/2=2L/3+L/6=5L/6LW為藥包頂面與自由面的距離LZ為藥包埋藏深度,O=125^7W/藥包量的計算：它選擇適當(dāng)?shù)呐诳字睆絹砣菁{這些炸藥量：Q裝二LZA?2n/4二L△口2n/12△為裝藥密度t/m3第二節(jié)爆破的基本方法插圖一階梯爆破布孔示意圖．孔眼爆破淺孔爆破法：孔徑小于75mm，孔深小于5m深孔爆破法：孔徑大于75mm，孔深大于5m1．炮孔布置原則：I充分利用臨空面或創(chuàng)造臨空面，形成階梯II炮孔與巖石層面和節(jié)理面正交，不宜穿過與地面貫穿的裂縫2．布孔的技術(shù)參數(shù)：計算抵抗線長Wp（m）淺孔：Wp=KWd深孔：Wp=HDnd/150KW為巖石性質(zhì)對抵抗線的影響系數(shù)，通常采用15?30,巖性越軟取值越大，d為炮孔直徑，淺孔以m計，深孔以mm計H為階梯高度，mD為巖石硬度影響系數(shù)，一般取0.46?0.56，n為階梯高度系數(shù)，階梯高度H（m）淺孔H=KHWpKH為防止爆破頂面逸出的系數(shù)，通常1.2?2.0深孔的階梯高度H主要根據(jù)總挖深、地層巖石情況以及挖掘機對掌子高度要求等綜合確定。炮孔深度L（m）淺孔（豎直鉆孔）L=KLH深孔（豎直鉆孔）L=H+^HKL為巖性對孔深的影響系數(shù)，通常，對堅硬巖石取1.1?1.15,中等堅硬巖石取1.0，松軟巖石取0.85?0.95△H為超鉆深度，山，取（0.12?0.3）Wp炮孔間距a（m）淺孔a=KaWp深孔a=（0.7?1.4）WpKa為起爆方式對孔距的影響系數(shù)，火花起爆取1.0?1.5,電氣起爆取1.2?2.0。炮孔排距b（m）b=asin60o=0.87a炮孔的最小堵塞長度Lmin（m）防止爆生氣體逸出，有利于提高爆破效果。淺孔：Lmin《L/2深孔：Lmin《Wp3．孔眼爆破的藥量計算：單孔裝藥量：Q=0.33KHWpa各種布孔參數(shù)用上式確定裝藥量后應(yīng)根據(jù)孔徑及最小堵塞長度復(fù)核是否滿足允許最大裝藥量的要求，否則應(yīng)調(diào)整布孔參數(shù)。二．洞室爆破插圖二洞室爆破洞室布置示意圖1．適用情況：用于大量爆破采料、截流或定向爆破筑壩等2．導(dǎo)洞和洞室的布置：導(dǎo)洞可選擇平洞或豎井，當(dāng)開挖工作量相近時選擇平洞更方便施工、節(jié)約投資。平洞截面一般1.2mX1.8m，不宜過長，豎井一般1.5m見方，深度不宜超過30m。連接藥室的洞井宜布置成T型或倒T型。對條形布藥可利用與自由面平行的平洞，集中藥包的藥室接近立方體為好。藥室布置：集中布藥a=（1.1?1.2）Wpb=（1.3?1.4）Wp，條形布藥根據(jù)裝藥量和不耦合系數(shù)大小定。其中a為藥室間距，b為藥室排距，Wp為相鄰藥室的平均最小抵抗線長。藥量計算:V=CQ/AC為炸藥的裝填系數(shù)，有支護時1.5?1.8，無支護取1.1?1.25,散裝取小值，袋裝取大值。Q為裝藥量，t△為炸藥密實度，t/m3施工要點：裝藥:裝藥前，洞內(nèi)松石須處理；裝藥時，導(dǎo)洞和藥室應(yīng)采用12?36V的低壓電燈照明。裝藥程序為先在藥室周圍裝填炸藥一再放置猛度較高性能穩(wěn)定的炸藥f最后于中部放置起爆體。堵塞：先用木板封閉藥室一再用粘壤土堵塞3?5m-最后用石渣料堵塞。總長不應(yīng)小于（1.2?1.5）Wp三．改善爆破效果方法及措施提高爆破的有效能量利用率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．分段裝藥爆破4．采用不耦合裝藥5．保證堵塞長度和堵塞質(zhì)量第三節(jié)特種爆破技術(shù)類型：定向爆破、光面爆破、預(yù)裂爆破、巖塞爆破、建筑物拆除爆破一．定向爆破原理及其筑壩技術(shù)插圖一定向爆破筑壩藥包布置示意圖1．原理：根據(jù)爆破流體力學(xué)可推求得同時實驗也證明，拋擲速度與介質(zhì)質(zhì)點距藥包中心R的三次方成反比，該介質(zhì)獲得的拋擲動能EK與R的六次方成反比。同時說明臨空面對拋擲速度的影響，臨空面越向內(nèi)彎曲，即R0越小，則V越大，EK越大，拋擲越集中，表現(xiàn)了臨空面的聚能作用。結(jié)論：介質(zhì)流主要沿藥包中心至臨空面的最短距離，即沿最小抵抗線W方向拋射是必然結(jié)果。2．定向爆破筑壩（1973年石砭峪定向爆破筑壩，總藥量1589T,上壩堆石143.7萬方，為我國規(guī)模最大的一次定向爆破筑壩工程）要求：地形上要求河谷狹窄，岸坡陡峻（40度以上）山高山厚應(yīng)為設(shè)計壩高的兩倍以上。地質(zhì)上要求爆區(qū)巖性均勻、強度高、構(gòu)造簡單等水工上要求，（對壩體有防滲要求的采用斜墻防滲）施工上要求爆前完成導(dǎo)流建筑物、布藥岸的交通、藥室的施工及引爆系統(tǒng)敷設(shè)。藥包布置：可一岸布藥，或兩岸布藥。藥包布置在安全前提下盡量提高拋擲上壩方量。藥包位于正常高水位以上大于垂直破壞半徑，藥包與壩肩的水平距離應(yīng)大于水平破壞半徑藥包布置應(yīng)盡量利用天然凹岸技術(shù)參數(shù)：定向爆破多用加強拋擲爆破，爆破作用指數(shù)n采用1.0?1.75，岸坡陡、河谷窄取小值，反之，取大值。n值的確定有以下幾種方法。I按拋擲距離：n=5X/W，其中X為藥包中心起至最遠水平拋距II平坦地面可按拋擲介質(zhì)的百分率：n=E/55+0.5，其中E為設(shè)計介質(zhì)拋擲的百分率

Ill斜坡地可按爆破區(qū)的坡度0:當(dāng)0=70度?45度時，n=1.0?1.25當(dāng)0=45度?30度時，n=1.25?1.5當(dāng)0=30度?20度時，n=1.5?1.75最小抵抗線長W值主要取決于拋擲方向和拋距的要求，同時應(yīng)滿足爆落和拋擲方量。W與藥包埋深之比應(yīng)在0.6?0.8斜坡地面爆破漏斗的幾何參數(shù)計算:插圖二斜坡地爆破示意圖22V=AW/3"1+乞IIIE瓊丄Kr對土質(zhì)、松軟巖石及中硬巖石取0.04,V=AW/3"1+乞IIIE瓊丄Kr對土質(zhì)、松軟巖石及中硬巖石取0.04,對于堅硬巖石取0.016③藥包的水平間距（a）和層或垂直間距（b）應(yīng)滿足0.5W（n+1）WaWnWWnWbW藥量計算:集中藥包W>25mWW25mWW25m請看秭歸舊城圖、秭歸舊城爆破、秭歸爆破后二．預(yù)裂爆破（多用于明挖）插圖三預(yù)裂爆破布孔和裝藥1．定義：在主體爆破前，在設(shè)計輪廓線上預(yù)先炸出一條一定寬度的裂縫。2．預(yù)裂原理：由于不耦合裝藥（即藥包和孔壁間有環(huán)狀空隙），空隙的存在削減了作用在孔壁上的爆壓峰值，并為孔間彼此提供了聚能的臨空面。削減后的爆壓峰值不致使孔壁產(chǎn)生明顯的壓縮破壞，只切向拉力使炮孔四周產(chǎn)生徑向裂紋，加之臨空面聚能作用使孔間連線產(chǎn)生應(yīng)力集中，孔間裂紋發(fā)展，而滯后的高壓氣體沿縫產(chǎn)生“氣刃”劈裂作用，使周邊孔間連線上裂紋全部貫通。3．施工技術(shù)參數(shù)：選擇適當(dāng)?shù)呐诳字睆?，不耦合系?shù)（即炮孔直徑與藥卷直徑比值）一般2?4,（經(jīng)驗數(shù)據(jù)及公式炮孔直徑通常50?200mm多取于葛洲壩工程炮孔孔距一般為孔徑的8?12倍，炮孔孔距與巖石特性、炸藥性質(zhì)、裝藥情況、縫壁平整度、孔徑大小有關(guān)。線性分散裝藥,，預(yù)裂炮孔內(nèi)間隔裝藥，線裝藥密度取200?400g/m。鉆孔軸線與設(shè)計開挖邊線的偏離值控制在15cm內(nèi)。預(yù)裂炮孔孔口應(yīng)用不小于10mm的礫石堵塞。起爆可用傳爆線或毫秒微差雷管，起爆時差控制在10ms內(nèi)。其他經(jīng)驗可補充如下：鉆孔質(zhì)量影響效果，尤其是巖壁的不平整度；小直徑、密間距與低線裝藥密度，成型效果好；在孔深較大時，為克服夾制作用保證裂縫面的形成，孔底藥量酌情適當(dāng)增加，頂部除了預(yù)留不裝藥的堵塞段外，上部一定長度內(nèi)線裝藥密度適當(dāng)減少；所有藥包應(yīng)綁在導(dǎo)爆索上用雷管施行成組起爆。我國《水工建筑物地下開挖工程施工技術(shù)規(guī)范》（SDJ212-83）附錄提供預(yù)裂爆破參數(shù)。三．光面爆破（多用于地下工程開挖）插圖四光爆洞挖布孔1．定義：主體工程爆破之后，利用布置在開挖輪廓線上的炮孔準確地把預(yù)留的先爆層在巖石上切下來。2．施工方法：沿設(shè)計開挖線布置小孔徑，密間距的周邊孔，采用低密度、低爆速、低猛度和高爆力的光爆炸藥，不耦合裝藥或間隔裝藥，進行弱震爆破，炸除沿洞周留下的厚度為最小抵抗線的光爆層，形成光面。3．施工技術(shù)參數(shù)：炮孔直徑50mm以下。當(dāng)炮眼較深時從經(jīng)濟角度考慮應(yīng)選用60?100mm?？拙啵?2?16）d，若輪廓線為曲線則加密20cm。控制裝藥量Q=KaWLL為炮眼長度?？刂瓶拙嗯c最小抵抗線之比a/W=0.8?1.0,巖石堅韌取大值，巖石松軟可取小，甚至達0.5?0.6。周邊孔要同時起爆，鉆孔準確度高。光面爆破常用參數(shù)可見下表：插圖五光爆常用爆破參數(shù)值4．光面爆破的優(yōu)點：超挖少，減少工程量降低開挖后的糙率對圍巖的破壞小與預(yù)裂爆破相比孔數(shù)少，耗藥低，起爆時間不象預(yù)裂那樣先于主爆破孔而是滯后于主爆破孔。四．巖塞爆破（1971年遼寧清河取水工程首次使用并獲成功）插圖六巖塞爆破示意圖1．定義：巖塞爆破是一種水下控制爆破，施工時，先從隧洞出口逆水流向開挖，待掌子面到達水庫庫底或湖底附近，預(yù)留一定厚度的巖塞，當(dāng)隧洞和進口閘門井全部完建后，再一次將巖塞炸除。2．爆破后的巖渣處理：聚渣爆破：爆前在洞內(nèi)正對巖塞的下方挖一容積與巖塞體積相當(dāng)?shù)募?，讓爆落的石渣大部分拋入坑?nèi)，且保證運行期中坑內(nèi)石渣不被帶走。泄渣爆破：對于灌溉、供水、防洪隧洞取水口巖塞爆破，爆破時閘門開啟，借助高速水流將石渣沖出洞口。3．施工技術(shù)參數(shù)：裝藥量：° 耳疋滬（CH+0冷）其中n取1?1.5藥室布置及炮孔形式：藥室呈“王”字型，藥室開挖采用淺孔小炮。巖塞周邊宜采用預(yù)裂爆破，預(yù)裂孔距30cm，孔徑45?55mm，孔深3?8m。線裝藥密度220?270g/m。起爆方式：起爆網(wǎng)路采用復(fù)式并一一串一一并，或增補一套傳爆線，起爆體可放在塑料袋中，封口涂上黃油，炸