爆破工程（第3版）課件：露天爆破技術(shù)

露天爆破技術(shù)本章主要內(nèi)容：?爆破工程地質(zhì)?

露天臺階爆破?

硐室爆破?爆破塊度統(tǒng)計(jì)與預(yù)報(bào)

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露天爆破技術(shù)

爆

破

工

程露天爆破的應(yīng)用情況：已在露天采礦工程、鐵路和公路路塹工程、水電工

程、基坑開挖工程等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。與隧道爆破的不同a

波及范圍、爆破周圍環(huán)境的影響大；b

安全問題更重要；c

一次性爆破的裝藥量大、布藥范圍大；d

需要更多地考慮地形、地層等爆破效果的影響。e

炸藥爆破的夾制作用較小。

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露天爆破技術(shù)

爆

破

工

程第一節(jié)

爆破工程地質(zhì)1

爆破工程地質(zhì)主要研究：地形、地質(zhì)、爆破方法與爆破效果及爆破安全之間的相互關(guān)系，它是爆破設(shè)計(jì)的主要因素。(1)地形條件對爆破的影響概念：

地形條件是指爆區(qū)地面坡度、臨空面數(shù)量及其形態(tài)、山體高低以及沖溝分布等自然地形特征。它是爆破設(shè)計(jì)的重

要依據(jù)。它影響爆破范圍大小、爆破方量、爆破拋擲方向和距離、爆堆形態(tài)、爆后清方以及爆破施工現(xiàn)場布置等。

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露天爆破技術(shù)

爆

破

工

程①地形與爆破的關(guān)系a

地形對爆破漏斗形狀與體積的影響：集中藥包在平坦

地形的爆破漏斗形狀一般是倒立的圓錐體，而非平坦地形時，實(shí)的爆破漏斗形狀將隨之發(fā)生變化：見圖6-1所

示。圖6-1圖多邊界條件爆破漏斗示意圖a—圓錐體；b—橢圓錐體；c—兩個以上橢圓錐體

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第一節(jié)爆破工程地質(zhì)爆

破

工

程②

地形對拋擲方向的影響

:地形決定了藥包最小抵抗線的

方向不同地形破碎介質(zhì)拋散方向不同(圖6-2所示)

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第一節(jié)爆破工程地質(zhì)圖6-2圖山坡不同縱向形態(tài)對拋擲方向的影響a—平直斜坡；b—凸出山坡；c—凹形山坡爆

破

工

程③

地形與爆破方量的關(guān)系：平地為V=πW3/3≈W3

，鼓包為V=2.5W3

，洼地為V=0.4W3。④

地形與爆破參數(shù)的關(guān)系：爆破作用指數(shù)n值、爆破漏斗上破裂半徑、漏斗可見深度和藥包間距都與地形有關(guān)，地形還影響到拋擲形狀、拋擲距離和堆積高度等等。(2)爆破類型對地形條件的要求a

影響拋擲方向：

松動爆破和加強(qiáng)松動爆破一般不受地形

條件的限制，但要結(jié)合不同的地形采用不同的藥包布置方式以求得較好的爆破效果。拋擲爆破是要求將礦巖拋出爆

破漏斗以外或露天礦境界以外，其拋擲百分率與地形條件有關(guān)，地形坡度愈陡則拋擲率愈高，可以達(dá)到70%~80%，采用加強(qiáng)拋擲甚至可達(dá)90%以上。定向拋擲爆破要求爆破拋擲體向一定方向和位置堆積成一定的形狀，對地形條件要求較高。

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第一節(jié)爆破工程地質(zhì)爆

破

工

程圖6-4斜坡定向爆破改造地形圖b

改造地形：輔助藥包開創(chuàng)的臨空面，應(yīng)準(zhǔn)確引導(dǎo)后面主藥包的拋擲方向，否則合影響爆破效果：見圖6-3

、6-4。

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第一節(jié)爆破工程地質(zhì)

圖6-3平地定向爆破改造地形圖

爆

破

工

程2

地質(zhì)條件對爆破的影響(1)均質(zhì)巖體與爆破作用的關(guān)系a

主要以其物理力學(xué)性質(zhì)對爆破作用產(chǎn)生影響，包括巖性與爆破參數(shù)、炸藥與巖性匹配，巖性影響爆破應(yīng)力波傳播。(2)非均質(zhì)巖體對爆破作用的影響a不利影響主要體現(xiàn)在：改變最小抵抗線方向，降

低爆炸能量，易形成飛石，危害大；爆破后使邊坡不穩(wěn)。(3)巖體結(jié)構(gòu)面對爆破作用的影響巖體的結(jié)構(gòu)面是指巖體中的斷層面、層理、褶曲、節(jié)理、裂隙等分割巖體的各種分界面。重新錯動的危險(xiǎn)。

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第一節(jié)爆破工程地質(zhì)爆

破

工

程①

斷層對爆破作用的影響：斷層主要影響爆破作用方向

及爆破漏斗的形狀，甚至引起爆破安全事故。a

斷層通過藥包位置：圖6-5所示。當(dāng)斷層帶較寬、斷層破碎物膠結(jié)不良時，爆破氣體將從斷層破碎帶沖出。從而降低爆破效果，甚至造成斷層。

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第一節(jié)爆破工程地質(zhì)爆

破

工

程b

斷層與最小抵抗線相交：這種情況對爆破的影響程度主要取決于斷層的產(chǎn)狀與最小抵抗線的關(guān)系及距離藥包的遠(yuǎn)近。圖6-6所示，F(xiàn)4斷層比F3斷層影響大。c

斷層截切爆破漏斗：圖6-7所示，斷層在爆破漏斗范圍內(nèi)對爆破的影響主要是縮小或加大爆破漏斗尺寸，影響的大小要看它距離藥包的遠(yuǎn)近，遠(yuǎn)則影響小。d

斷層在爆破漏斗范圍以外：斷層截面在爆破漏斗的附近或以遠(yuǎn)的位置，它對爆破效果影響較小，但如果斷層處在邊坡體內(nèi)，則將嚴(yán)重影響爆破后邊坡的穩(wěn)定性。

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第一節(jié)爆破工程地質(zhì)爆

破

工

程②

層理對爆破作用的影響取決于產(chǎn)狀與藥包最小抵抗線方向的關(guān)系：a

藥包的最小抵抗線與層理面平行；b

最小抵抗線與層理面垂直，爆破時不改變拋擲方向，但將擴(kuò)大爆破漏斗和增大爆破力量，巖體拋擲距離將縮小最小抵抗線與層理面平行、垂直、斜交。c

層理面與最小抵抗線相交，爆破時拋擲方向和爆破方量都將受到影響。③褶曲對爆破作用的影響：表現(xiàn)為巖石的破碎性對爆破作用的影響，向斜褶曲比背斜褶曲明顯

。④節(jié)理裂隙對爆破作用的影響：節(jié)理裂隙對爆破的影響取決于它的其張開度、組數(shù)、頻率及產(chǎn)狀，其中張開度與產(chǎn)狀影響較大。

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第一節(jié)爆破工程地質(zhì)爆

破

工

程(4)特殊地層條件下的爆破問題①巖溶對爆破的影響a

改變抵抗線的方向

：如圖6-8。b

溶洞對拋擲方量的影響：如圖6-8。c

溶洞對安全技術(shù)的影響②滑坡與爆破的關(guān)系滑坡體通常處在不穩(wěn)定或極限平衡狀態(tài)，采用硐室爆破開挖更容易造成危害。一方面爆破氣體容易沿著滑坡面擴(kuò)散而影響爆破效果，另一方面又會引起滑坡體的劇烈活動，所以滑坡體一般不宜進(jìn)行硐室爆破。③地下水對爆破的影響主要是對爆破前的導(dǎo)硐、藥室開挖、裝藥、堵塞等施工條件有直接的影響。

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第一節(jié)爆破工程地質(zhì)爆

破

工

程3

爆破引起的工程地質(zhì)問題引起的工程地質(zhì)問題邊坡穩(wěn)定、基礎(chǔ)穩(wěn)定、滲漏問題等問題。4

爆破工程地質(zhì)勘察

(1)地質(zhì)勘察基本要求a

解決的問題由地形地質(zhì)條件論證采用爆破施工的合理性和可靠性；查明爆破區(qū)(包括爆破影響范圍)的地質(zhì)條件，論證爆破后可能因地質(zhì)條件變化而引起的建筑物基礎(chǔ)的破壞，并提出相應(yīng)的對策等。b

注意的地質(zhì)地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、自然地質(zhì)現(xiàn)象和地下水。(2)勘測工作內(nèi)容及方法分為初步設(shè)計(jì)階段、內(nèi)容設(shè)計(jì)階段、施工階段三個階段。

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第一節(jié)爆破工程地質(zhì)爆

破

工

程第二節(jié)

露天臺階爆破分為露天淺孔爆破、露天深孔爆破。1

露天淺孔爆破：d<50mm，h<5ma

分類：分為零星孤石爆破、拉槽爆破和臺階爆破三種類型。常用于場地平整、開挖路塹、溝槽、傍山挖石、采石、采礦、開挖基礎(chǔ)等工程。b

爆破參數(shù)

:單位炸藥消耗量q

、炮眼直徑d

、炮眼深度L與超深h

、底盤抵抗線WD

、炮眼間距a和排距b

。c

優(yōu)點(diǎn)：施工機(jī)具簡單，適應(yīng)性強(qiáng)；施工組織較容易。對

于爆破工程量較小，開采深度較淺的工程，淺孔爆破可以

獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益和爆破效果。

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露天爆破技術(shù)

爆

破

工

程2

深孔爆破：d>50mm，h>

5ma

應(yīng)用：露天開采工程、山地工業(yè)場地平整、港口

建設(shè)、鐵路和公路路塹、水電閘壩基坑開挖等。b

優(yōu)點(diǎn)：鉆孔、鏟裝機(jī)械化程度高；工程質(zhì)量易于控制，施工速度快；炸藥用量少，工程成本低，同等條件下比—般爆破節(jié)省炸藥1/3~1/2；爆破有害效應(yīng)小，

安全易于保障。

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第二節(jié)

露天臺階爆破

爆

破

工

程

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第二節(jié)

露天臺階爆破

圖6-9臺階要素及鉆孔形式示意圖H-臺階高度；WD-底盤抵抗線；h-超深；L-鉆孔深度；a-孔距;a-臺階坡面角；b-排距；c-孔邊距；1-堵塞；2-炸藥(1)

臺階要素與布孔方式

a

臺階要素，見圖6-9。爆

破

工

程b

鉆孔形式：分垂直鉆孔與傾斜鉆孔，優(yōu)缺點(diǎn)見表6-1。表6-1垂直深孔與傾斜深孔比較

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第二節(jié)

露天臺階爆破

爆

破

工

程)(2)

深孔爆破參數(shù)a

臺階高度：

H=10~15mb

孔徑：

d=100~200mm

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第二節(jié)

露天臺階爆破

圖6-10深孔布置方式a

－單排布孔；b－方形布孔；c

－矩形布孔；d－三角形布孔c

布孔方式：

單排、多排

(方形、三角形、矩爆

破

工

程形c

超深與孔深

：

h

=

(0.15

~

0.35)WD垂直深孔：

h

=

(0.30

~

0.50)WD傾斜深孔：

h

=

(0.05

~

0.25)H或參考下列公式計(jì)算：

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第二節(jié)

露天臺階爆破

孔深是超深與臺階高度之和，即L=H+h。h

=(8~12)d

爆

破

工

程階高度和坡面角等因素有關(guān)，計(jì)算公式：根據(jù)鉆孔作業(yè)的安全條件：WD

=

(0.6

~

0.9)H按臺階高度：

0.785ρ

l

L

mqH

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第二節(jié)

露天臺階爆破

巴隆公式

：e

孔距與排距經(jīng)驗(yàn)公式：d

底盤抵抗線：與鉆孔直徑、炸藥威力、巖石可爆性、臺c值應(yīng)能保證鉆孔作用安全，式中，a=60°~75°f

鉆孔孔邊距c和臺階坡面角ac

=WD

?H

?tgαWD

=db

0

L=0.866

a

DW

≤H

?cotα

+Bb

=(0.6~1.0)WDa

=m

WD爆

破

工

程bi

單孔裝藥量Q

=qaWD

H

或

Q′=(1.2~1.3)3

施工技術(shù)包括鉆孔、裝藥、堵塞、敷設(shè)網(wǎng)路與起爆。g

堵塞長度l

≥0.75WD

或

l

=(20~40)d

h

單位炸藥消耗量：根據(jù)表6-2選取

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第二節(jié)

露天臺階爆破

爆

破

工

程第三節(jié)

硐室爆破1

硐室爆破分類及其適用條件

(1)

分類a

藥包形狀和布置形式分類：集中藥包、條型藥包、混合藥包、平面藥包

。b

爆破作用分類：松動爆破、拋擲爆破、

定向拋擲爆破、崩塌爆破和拋坍爆破。(2)

適用條件分集中藥包、條型藥包、分

集藥包等5種情況。

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露天爆破技術(shù)

爆

破

工

程2

硐室爆破設(shè)計(jì)原則與內(nèi)容(1)

設(shè)計(jì)原則和基本要求(5條)(1)根據(jù)有關(guān)部門批準(zhǔn)的任務(wù)書和必要的基礎(chǔ)資料進(jìn)行編制。(2)根據(jù)工程要求及爆區(qū)地質(zhì)地形條件，確定合理的爆破范圍和爆破方案。在保證爆破效果前提下，盡可能做到投資省，開挖工程量少，工程進(jìn)度快，爆破成本低。(3)貫徹安全生產(chǎn)的方針，提出可靠的安全技術(shù)措施，確保施工安全和爆區(qū)周圍建(構(gòu))筑物和設(shè)備等不受損害。(4)采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，合理地選擇爆破參數(shù)，以達(dá)到良好的爆破效果。(5)爆破應(yīng)符合挖掘工藝要求，保證爆破方量和破碎質(zhì)

量，爆堆分布均勻，底板平整，以利于裝運(yùn)。同時要保護(hù)邊坡不受破壞。

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第三節(jié)

硐室爆破

爆

破

工

程(2)

設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料(4方面)(1)工程任務(wù)資料包括工程概況、目的、任務(wù)、技術(shù)要求、有關(guān)工程設(shè)計(jì)的合同、文件、會議紀(jì)要以及領(lǐng)導(dǎo)部門的批復(fù)和決定。(2)地形地質(zhì)資料1)爆區(qū)及爆巖堆積區(qū)的1:500地形圖；2)比例為1:2000~1:5000的大區(qū)域地形圖，其范圍包括爆破影響區(qū)內(nèi)的所有的建((構(gòu)))筑物、道路和設(shè)施；3)1:500或1:1000的爆區(qū)地質(zhì)平面圖及主要地質(zhì)剖面圖；4)工程地質(zhì)勘測報(bào)告書及附圖。

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第三節(jié)

硐室爆破

爆

破

工

程(3)周圍環(huán)境調(diào)查資料包括爆破影響范圍內(nèi)各類建 (構(gòu))筑物的完好程度和重要程度；爆區(qū)附近隱蔽工程的分布情況；影響爆破作業(yè)安全的高壓線、電臺、電視塔的位置及功率；近期氣象條件。(4)試驗(yàn)資料1)爆破器材說明書、合格證及檢測結(jié)果；2)爆破漏斗試驗(yàn)報(bào)告；3)爆破網(wǎng)路試驗(yàn)資料；4)雜散電流監(jiān)測報(bào)告；5)針對爆破工程中的特殊問題(如邊坡問題、地震影響問題、堆積參數(shù)問題等)所做的試驗(yàn)炮的分析報(bào)告。

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第三節(jié)

硐室爆破

爆

破

工

程(3)

設(shè)計(jì)內(nèi)容a

爆破設(shè)計(jì)說明書(12方面)(1)爆破設(shè)計(jì)說明書1)工程概況、環(huán)境與技術(shù)要求2)爆破區(qū)地形、地貌、地質(zhì)條件，被爆體結(jié)構(gòu)、材料及爆破工程

量計(jì)算3)設(shè)計(jì)方案選擇4)爆破參數(shù)選擇與裝藥量計(jì)算5)藥室及導(dǎo)硐布置6)裝藥、填塞和起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)7)爆破安全距離計(jì)算8)爆破施工組織9)施工機(jī)具、儀表及器材表10)工程投資概算11)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

12)大型爆破工程有時還應(yīng)包括科研觀測設(shè)計(jì)和試驗(yàn)炮設(shè)計(jì)。

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第三節(jié)

硐室爆破

爆

破

工

程b

主要附圖

(8方面)1)爆破環(huán)境平面圖；2)爆破區(qū)地形、地質(zhì)平面及剖面圖；3)藥包布置平面及剖面圖；4)藥室和導(dǎo)硐平面圖、斷面圖；5)裝藥、堵塞結(jié)構(gòu)圖；6)起爆網(wǎng)路敷設(shè)圖；7)爆破安全范圍及崗哨布置圖；8)防護(hù)工程設(shè)計(jì)圖。

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第三節(jié)

硐室爆破

爆

破

工

程3

藥包布置的原則和方法

(1)藥包布置原則a

根據(jù)爆區(qū)條件，研究適宜的藥包形式和組合布置方式，以及藥包分排、分層布置原則。b藥包寬度要注意側(cè)面地形和地質(zhì)情況，預(yù)防側(cè)向逸出拋

散和邊坡坍塌、失穩(wěn)。c

各排藥包參數(shù)要通盤考慮、合理調(diào)整，既要考慮本排各藥包設(shè)計(jì)參數(shù)的合理性，更要考慮前、后排藥包的關(guān)系。d

藥包布置高程應(yīng)根據(jù)工程使用要求，結(jié)合爆區(qū)地形地質(zhì)

條件確定。e

多排多層藥包布置時，以前排先爆、后排相繼依次起爆為原則。f

藥室應(yīng)當(dāng)避開溶洞、斷層、破碎帶和軟弱夾層帶。g

藥包規(guī)劃布置方案確定后，對同一爆區(qū)的藥包進(jìn)行爆破

漏斗設(shè)計(jì)時。

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第三節(jié)

硐室爆破

爆

破

工

程(2)藥包布置方法修正尋優(yōu)、循環(huán)設(shè)計(jì)，遵循整體性和靈活性。表6-3，圖6-11。a

路塹開挖爆破藥包布置原則(5條)b

露天礦剝離爆破藥包布置(3條)：見圖6-12所示c

定向拋擲爆破的藥包布置原則(3條)

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第三節(jié)

硐室爆破

a

－單層單排單b－單層雙排單c

－雙層單排單側(cè)作用藥包；d－多層多排藥包布置；側(cè)作用藥包側(cè)作用藥包爆

破

工

程

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第三節(jié)

硐室爆破

h－雙層單排延遲爆破i－單層單排雙側(cè)不對稱作用的藥包j－單層單排雙側(cè)對稱作用藥包；f－等量對稱齊發(fā)藥包布置g－向一側(cè)拋擲延遲藥包布置e

－單排揚(yáng)棄爆破藥包布置爆

破

工

程

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第三節(jié)

硐室爆破

k－單層多排藥包主藥包雙向作用，輔助藥包單向作用；l－單層雙排雙側(cè)作用的不等量藥包圖6-12單側(cè)拋擲削頂爆破藥包布置1－原地面線；2－拋擲堆積線；3－滾動堆積線3

硐室爆破對邊坡的影響(5方面表現(xiàn))圖6-11藥包布置方式圖爆

破

工

程4

爆破參數(shù)計(jì)算與選擇

(1)裝藥量計(jì)算a

松動爆破

:集中藥包Q

=

eK

'W

條形藥包q

l

=

eK

′W

b

加強(qiáng)松動和拋擲爆破

(3原則)：表6-6。22，3(2)藥包間距：由最小抵抗線和爆破作用指數(shù)確定a

集中藥包間距計(jì)算b

條形藥包間距計(jì)算：見表6-8。

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第三節(jié)

硐室爆破

，條形藥包ql

=eKW

2

(0.4+0.6n3

)/mQ

=eKW3

(0.4+0.6n3

)集中藥包爆

破

工

程

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第三節(jié)

硐室爆破

爆

破

工

程

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第三節(jié)

硐室爆破

爆

破

工

程c

斜坡爆破時藥包的層間距離b值與多層集中藥包相同?；ハ?/p>

垂直的條形藥包之間的距離，可按：表6-9中條形藥包與集中藥包之間的距離計(jì)算集中藥包間距計(jì)算。

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第三節(jié)

硐室爆破

爆

破

工

程

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第三節(jié)

硐室爆破

(3)

延時時間確定：表6-10爆

破

工

程b

漏斗下破裂半徑斜坡地形：R

=

W

山頭雙側(cè)作用藥包：R

=

W

c

爆破漏斗上破裂半徑斜坡地形：R′

=

W

坡度變化較大：R′

=

(

+

)

d

條形藥包軸向側(cè)破裂半徑

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第三節(jié)

硐室爆破

軟巖R′′=W

e

不逸出半徑(4種情況)(4)

爆破漏斗計(jì)算a

壓縮圈半徑Ry

=0.0623，條形藥包R

′′=

W

1+0.25

n

2R

=0.56yqμy

/ρ集中藥包硬巖爆

破

工

程a

平坦地面拋擲爆破：

P

=0.33W(2n

?1)b

斜坡地面單層藥包拋擲爆破(圖6-18)：

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第三節(jié)

硐室爆破

c

斜坡地面多層藥包，上層先爆，下層延期起爆：(5)

可見爆破漏斗深度P

=0.2(4n

?1)W

P

=(0.32n

+0.28)W爆

破

工

程5

起爆系統(tǒng)：必須采用復(fù)式起爆網(wǎng)絡(luò)

(1)

起爆網(wǎng)絡(luò)－復(fù)式起爆網(wǎng)絡(luò)電＋電、電＋導(dǎo)爆索、電＋非電導(dǎo)爆管、雙導(dǎo)爆索，前兩者

應(yīng)用最廣泛。(2)

起爆網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)(7

條)d

多臨空面拋擲爆破(圖6-17)：P

=(0.6n+0.2)W

e陡坡地形崩塌爆破：P

=0.2(4n+0.5)W

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第三節(jié)

硐室爆破

圖6-17斜坡地面多面臨空爆破可見漏斗深度圖6-18斜坡地面單層藥包可見漏斗深度爆

破

工程(3)

起爆電源：一般采用380V交流電起爆，交流大于40A

。

(4)起爆站6

施工技術(shù)(1)

導(dǎo)硐、藥室設(shè)計(jì)與施工①導(dǎo)硐a

定義、分類：

連通地表與藥室的井巷稱為導(dǎo)硐。導(dǎo)硐一般分為平硐與立井兩類。b

設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)(4條)②

藥室設(shè)計(jì)a

集中藥包的藥室設(shè)計(jì)b

條型藥包的藥室設(shè)計(jì)(2)

裝藥、填塞設(shè)計(jì)①

裝藥結(jié)構(gòu)a

集中藥包：見圖6-17，起爆藥包結(jié)構(gòu)見圖6-18b

條型藥包：見圖6-19(3)

填塞：應(yīng)注意的問題(8條)

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第三節(jié)

硐室爆破

爆

破

工

程

Blasting

Engineering

第三節(jié)

硐室爆破

圖6-17集中藥包裝藥結(jié)構(gòu)示意圖1－藥室壁；2－外圍裝藥；3－中心裝藥；4－起爆體圖6-18起爆體結(jié)構(gòu)示意圖1－雷管腳線；2－木箱；3－炸藥；4－導(dǎo)爆索結(jié)；5－雷管爆

破

工

程

Blasting

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第三節(jié)

硐室爆破

圖6-19條形藥室裝藥示意圖1－導(dǎo)線；2－銨油炸藥；3－導(dǎo)爆索；4－硝銨炸藥；5－起爆體；6－導(dǎo)爆索束爆

破

工

程第四節(jié)

爆破塊度統(tǒng)計(jì)與預(yù)報(bào)a

不同爆破，對爆后塊度的大小要求不同，通過爆破參數(shù)進(jìn)行有效調(diào)整，達(dá)到控制爆破塊度，優(yōu)化爆破參數(shù)的。1

爆破塊度a

定義爆破塊度是指爆破后礦巖碎塊的幾何尺度。幾何

尺度