硐室爆破课件2.ppt

1、主要内容主要内容第第十一十一章章 硐室爆破硐室爆破 11.1 硐室爆破的硐室爆破的基本基本原理原理 11.2 布药布药设计设计11.3 施工设计施工设计：第1页，共32页。硐室爆破的优点：硐室爆破的优点：1、工期较短，有利于加快工程速度；、工期较短，有利于加快工程速度；2、施工机械和设备简单；、施工机械和设备简单；3、可采用抛掷爆破减少土量的运输；、可采用抛掷爆破减少土量的运输；4、施工过程受地形地质和气候等条件的影响较小。、施工过程受地形地质和气候等条件的影响较小。缺点：缺点：1、硐室施工工作面狭小，劳动条件较差；、硐室施工工作面狭小，劳动条件较差；2、炸药过于集中，大块产出率高，块度不均匀

2、；、炸药过于集中，大块产出率高，块度不均匀；3、单位炸药消耗量较高；、单位炸药消耗量较高；4、爆破震动等破坏作用较大。、爆破震动等破坏作用较大。第2页，共32页。硐室爆破适用条件：硐室爆破适用条件：1、缺乏穿孔设备或穿孔设备太少；、缺乏穿孔设备或穿孔设备太少；2、因山势较陡，设备无法上山或现场地势狭窄，不利于使、因山势较陡，设备无法上山或现场地势狭窄，不利于使用大型穿孔机械；用大型穿孔机械；3、工期紧，为适应生产发展的急需，采用生产能力较、工期紧，为适应生产发展的急需，采用生产能力较高的爆破方式；高的爆破方式；4、在地形有利的条件下，采用抛掷爆破可实现快速剥离和、在地形有利的条件下，采用抛掷爆

3、破可实现快速剥离和搬移；搬移；5、地下采空区处理时的大量崩落爆破。、地下采空区处理时的大量崩落爆破。第3页，共32页。硐室爆破的分类硐室爆破的分类ABC第4页，共32页。第一节第一节 硐室爆破的基本原理硐室爆破的基本原理 硐室爆破硐室爆破是将大量炸药集中装填于按设计开挖成的药室中，是将大量炸药集中装填于按设计开挖成的药室中，达到一次起爆完成大量土石方开挖、抛填任务的爆破技术。达到一次起爆完成大量土石方开挖、抛填任务的爆破技术。作用机理作用机理：硐室爆破硐室爆破 硐室爆破的作用原理是基于埋入岩土内的集团炸药，爆炸硐室爆破的作用原理是基于埋入岩土内的集团炸药，爆炸反应产生的高温高压气体产物对药室周

4、壁介质产生强烈球对反应产生的高温高压气体产物对药室周壁介质产生强烈球对称的冲击力，以及随即产生的气体膨胀作功和气室压力下降，称的冲击力，以及随即产生的气体膨胀作功和气室压力下降，而在介质中引起压力波、卸载波、反射拉伸波和剪切波效应。而在介质中引起压力波、卸载波、反射拉伸波和剪切波效应。第5页，共32页。硐室爆破药包的形式硐室爆破药包的形式 1集中药包集中药包 Concentrated charge爆破作用近乎爆破作用近乎球状药包。球状药包。爆炸应力波为爆炸应力波为球面波向外传球面波向外传播。播。3 分集药包分集药包 Subconcentrated charge将条形药包沿将条形药包沿药室或导硐

5、内药室或导硐内分成多个长度分成多个长度较短的药包的较短的药包的装药形式称为装药形式称为分集药包分集药包。2条形药包条形药包Linear chargeA药包的纵向最长边药包的纵向最长边较其横截面的最短较其横截面的最短边长度之比边长度之比8.B用用药包的长度药包的长度L与药包与药包的最小抵抗线之比的最小抵抗线之比（即所谓长抗比值）（即所谓长抗比值）作为判据。作为判据。第6页，共32页。1.控制抛掷方向的基本原理控制抛掷方向的基本原理1）最小抵抗线最小抵抗线原理原理2）多向爆破作用多向爆破作用原理原理3）群药包作用群药包作用原理原理-两个药包相互作用原两个药包相互作用原理、群药包作用原理理、群药包作

6、用原理4）重力作用重力作用原理原理第7页，共32页。2.抛掷爆破药包量计算原理抛掷爆破药包量计算原理1）平担地形平担地形条件下：计算药包量时以条件下：计算药包量时以计算爆破漏斗计算爆破漏斗为依据。为依据。2）斜坡地形斜坡地形条件下：岩石的条件下：岩石的抛掷方向及各种形式的能量分配抛掷方向及各种形式的能量分配发生了变化，发生了变化，即在该地形条件下，破碎、松动和抛掷岩石三者能量的比例与平坦地即在该地形条件下，破碎、松动和抛掷岩石三者能量的比例与平坦地形条件下是不同的。无论是多面临空还是单侧临空爆破漏斗的有效部形条件下是不同的。无论是多面临空还是单侧临空爆破漏斗的有效部分是相同的。分是相同的。有效

7、部分有效部分是指爆破漏斗破坏半径与通过药包中心的铅垂线之间的部是指爆破漏斗破坏半径与通过药包中心的铅垂线之间的部分。分。随着随着斜坡地形的坡度增大斜坡地形的坡度增大，抛掷抛掷岩石的能量在爆能中所占比例也随岩石的能量在爆能中所占比例也随之之减小减小，因此，因此破碎与松动破碎与松动岩石消耗能量所占比例相对岩石消耗能量所占比例相对增大增大。第8页，共32页。3.抛体堆积原理抛体堆积原理1）基本概念（爆破作用指数大于基本概念（爆破作用指数大于1）抛体：爆破后被抛出爆破漏斗之外的岩土。、抛体：爆破后被抛出爆破漏斗之外的岩土。、坍塌体：爆破及重力作用下产生破碎、坍塌的岩土。它是在坍塌体：爆破及重力作用下产

8、生破碎、坍塌的岩土。它是在爆破作用下产生一定的裂隙，是当抛体被抛出后由于重力和爆破作用下产生一定的裂隙，是当抛体被抛出后由于重力和震动作用而形成的。其大部分或全部坍塌滚落在爆破漏斗之震动作用而形成的。其大部分或全部坍塌滚落在爆破漏斗之内，堆积规律符合松散体的坍塌堆积规律，堆积角约为内，堆积规律符合松散体的坍塌堆积规律，堆积角约为32度。度。第9页，共32页。2）抛体堆积原理抛体堆积原理：a.抛体质心运动规律遵偱质心系运动的基本原理抛体质心运动规律遵偱质心系运动的基本原理。如果忽略空气阻。如果忽略空气阻力的影响，则可认为抛体质心基本上沿弹道轨迹动行。力的影响，则可认为抛体质心基本上沿弹道轨迹动行

9、。在具体条件下，合理布置药包可获得较理想的在具体条件下，合理布置药包可获得较理想的抛射角抛射角；合理的选择爆破；合理的选择爆破参数可获得适宜的参数可获得适宜的抛速抛速；采用不同的布药方案装药结构和起爆顺序，均；采用不同的布药方案装药结构和起爆顺序，均可调节抛速的抛射角，可以取得较好的爆破效果。可调节抛速的抛射角，可以取得较好的爆破效果。b.单个抛体堆积呈三角形分布单个抛体堆积呈三角形分布。斜坡地形单层单排药包的抛体堆积分布近似于三角形，多层多排斜坡地形单层单排药包的抛体堆积分布近似于三角形，多层多排药包或其他群药包的抛体堆积为三角形的叠加合成。药包或其他群药包的抛体堆积为三角形的叠加合成。c.

10、堆积体同抛体的体积平衡堆积体同抛体的体积平衡。据此可以推算堆积体的体积、堆积高度及。据此可以推算堆积体的体积、堆积高度及抛掷率等。抛掷率等。第10页，共32页。第二节第二节 布药设计布药设计1000Q3000t 300Q1000t 50Q300t 0.2Q50t 以以一次爆破炸药用量一次爆破炸药用量Q为基础，视工程的重要性及环境的复为基础，视工程的重要性及环境的复杂性可按规定做适当调整。杂性可按规定做适当调整。分级标准：分级标准：装药量装药量大于大于3000t的的，应由业务主管部门组织论证其必要性和应由业务主管部门组织论证其必要性和可行性，其可行性，其等级按等级按A级级管理。管理。第11页，共

11、32页。1、设计所需的基础资料、设计所需的基础资料1）设计任务书。）设计任务书。2）地形与地质资料。）地形与地质资料。3）工程对抛掷方向、抛掷量和堆积形状，以及工程所允许）工程对抛掷方向、抛掷量和堆积形状，以及工程所允许的破坏范围和破坏程度、爆破块度要求的说明。的破坏范围和破坏程度、爆破块度要求的说明。4）试验与检测资料。炸药单耗、炸药及起爆器材的性）试验与检测资料。炸药单耗、炸药及起爆器材的性能、起爆网路及安全距离。能、起爆网路及安全距离。第12页，共32页。2、对布药设计的基本要求、对布药设计的基本要求1）爆破破碎范围。）爆破破碎范围。2）爆破方量、抛掷方量。）爆破方量、抛掷方量。3）抛掷

12、方向、抛掷距离及爆堆形状。）抛掷方向、抛掷距离及爆堆形状。4）破碎质量及块度要求。）破碎质量及块度要求。5）周围边坡、建筑物以及地下井巷等安全。）周围边坡、建筑物以及地下井巷等安全。6）成本低，进度快，施工安全方便。）成本低，进度快，施工安全方便。第13页，共32页。3、布药设计规则、布药设计规则1）爆破方案的选择）爆破方案的选择-松动、加强松动松动、加强松动爆破。爆破。2）一次爆破和）一次爆破和分期分期爆破方案的选择。爆破方案的选择。分期分批起爆分期分批起爆的情况：的情况：a.地形条件差采用地形条件差采用辅助药包辅助药包改造地形。改造地形。b.横向宽度较大、山体较高，横向宽度较大、山体较高，

13、多排或分层布药多排或分层布药。c.爆破规模大，爆破规模大，炸药、资金不足炸药、资金不足。d.采用分段爆破又采用分段爆破又缺乏相应器材缺乏相应器材。第14页，共32页。3）单侧爆破和双侧爆破方案的选择。）单侧爆破和双侧爆破方案的选择。4）药包形状和装药形式的选择。）药包形状和装药形式的选择。a.药包形状：药包形状：集中、分集、延长、平面药包。集中、分集、延长、平面药包。b.装药形式：装药形式：密集装药、空室装药。密集装药、空室装药。抛掷爆破中抛掷爆破中最佳空室比最佳空室比取取2-3。第15页，共32页。4、布药规模、布药规模-药包最小抵抗线药包最小抵抗线的规则的规则（W小于等于小于等于50m，大

14、于，大于7m）.主要考虑以下因素：主要考虑以下因素：a.抛掷抛掷方向方向。b.抛落抛落量量、抛掷、抛掷量量。c.抛掷抛掷距离距离。d.对对周围建筑物周围建筑物的影响。的影响。第16页，共32页。单个集中药包布置法单个集中药包布置法并列集中药包布置法并列集中药包布置法 双层单排延期药包布置法双层单排延期药包布置法第17页，共32页。5、药包的布置形式、药包的布置形式1）药包的）药包的分层分层相对抵抗线相对抵抗线-最小抵抗线最小抵抗线W与药包中心到地表垂与药包中心到地表垂直距离直距离H之比。之比。W:H=0.6-0.8时可只布置单层药包；时可只布置单层药包；W:H0.5-0.6时可改为布设两层或多

15、层药包。块度时可改为布设两层或多层药包。块度无要求时也可单层布设。无要求时也可单层布设。第18页，共32页。2）药包的）药包的分排分排注意以下几点：注意以下几点：a.尽可能使每个药包的最小抵抗体线方向指向定向中心，使尽可能使每个药包的最小抵抗体线方向指向定向中心，使每一每一个排内药包的个排内药包的n相等相等，W亦尽可能相等亦尽可能相等。b.前排药包的前排药包的高程高程较后排药包要较后排药包要低低。c.后排药包的药量较前排药包的后排药包的药量较前排药包的药量要大药量要大。d.排数不宜过多，一般为排数不宜过多，一般为2排排。e.后排药包的后排药包的W方向、数值与起爆间隔时间地质条件等因素有方向、数

16、值与起爆间隔时间地质条件等因素有关，其确定的正确与否直接影响爆破作用的效果。关，其确定的正确与否直接影响爆破作用的效果。3）药包的）药包的个数个数。第19页，共32页。6、药包起爆顺序的规划、药包起爆顺序的规划a.同一排药包同一排药包-齐爆齐爆b.前后排药包前后排药包-间隔起爆间隔起爆c.上下层药包上下层药包-可齐爆也可可齐爆也可间隔起爆间隔起爆（2s4s6s）d.两岸爆破两岸爆破-同时起爆（规模相差较大同时起爆（规模相差较大-主爆区先爆副主爆区先爆副爆区后爆）爆区后爆）第20页，共32页。ABC装药密度装药密度 7、药包设计参数的选取、药包设计参数的选取装药量计算装药量计算鲍列斯阔夫（鲍列斯

17、阔夫（.Bopeckob）公式：）公式：33(0.40.6)QeKWn最小抵抗线最小抵抗线 W单位炸药消耗量单位炸药消耗量 K 爆破作用指数爆破作用指数 n 第21页，共32页。1）爆破作用指数的确定）爆破作用指数的确定n（表（表11-1）a.按地形条件和抛掷程度要求按地形条件和抛掷程度要求平坦地形：按预期抛掷率选取；平坦地形：按预期抛掷率选取；n不宜超过不宜超过1.75。斜坡地形单侧抛掷爆破：按自然坡面角选取；斜坡地形单侧抛掷爆破：按自然坡面角选取；多面临空地形加强抛掷爆破时多面临空地形加强抛掷爆破时n=1.0-1.25,加强松动时加强松动时n=0.7-0.8；陡壁地形抛掷爆破时陡壁地形抛掷

18、爆破时n=0.8-1.0,加强松动时加强松动时n=0.65-0.75；第22页，共32页。b.按按抛掷堆积抛掷堆积的要求选取的要求选取设置辅助药包时，主药包的设置辅助药包时，主药包的n值较大，值较大，n辅辅=1.0-1.25，n主主=1.25-1.50。设置多排药包时，后一排药包较前一排大设置多排药包时，后一排药包较前一排大0.2-0.25。设置有上、下层同时起爆的药包时，上层药包的设置有上、下层同时起爆的药包时，上层药包的n值可较下层药包增大值可较下层药包增大0.1左右。左右。同排同时起爆，同排同时起爆，n值力求相同。值力求相同。第23页，共32页。7、药包设计参数的选取、药包设计参数的选取

19、2）药包）药包间距间距a的确定的确定-层间距、排间距、列间距层间距、排间距、列间距表表11-23）最小抵抗线最小抵抗线W的确定的确定-抛掷方向、方量、距离、安全距离、抛掷方向、方量、距离、安全距离、边坡安全要求、其他特定要求（断层、溶洞、破碎带及地下水边坡安全要求、其他特定要求（断层、溶洞、破碎带及地下水位标高）位标高）4）装药量装药量Q计算计算-松动松动爆破（集中药包、条形药包、分集爆破（集中药包、条形药包、分集药包）、药包）、抛掷抛掷爆破（集中药包、条形药包）爆破（集中药包、条形药包）5）炸药）炸药单耗单耗q取值取值-参考资料、漏斗试验、经验公式。参考资料、漏斗试验、经验公式。第24页，共

20、32页。7、药包设计参数的选取、药包设计参数的选取6）药包位置的确定方法）药包位置的确定方法-药包药包中心中心的的坐标和高程坐标和高程药包布设药包布设步骤步骤：摆药包：摆药包-作最小抵抗线断面图作最小抵抗线断面图-在断面在断面图上初定药包高程和最小抵抗线值图上初定药包高程和最小抵抗线值-根据初定的药包位根据初定的药包位置返到平面图上分析药包位置抛掷方向逸出方向是否能控制置返到平面图上分析药包位置抛掷方向逸出方向是否能控制-反复调整。反复调整。定向筑坝工程定向筑坝工程中：定向中心可选在中：定向中心可选在坝体的质心坝体的质心位置上。位置上。定向中心确定后，即可在以定向中心至药包中心的距离为定向中心

21、确定后，即可在以定向中心至药包中心的距离为半径的弧线半径的弧线上布置药包，使排间药包构成一个整体，以获得良上布置药包，使排间药包构成一个整体，以获得良好的抛掷效果。好的抛掷效果。第25页，共32页。第第三节三节 施工施工设计设计（7）导硐、药室开挖及竣工验收。导硐、药室开挖及竣工验收。（1）导硐进口位置；导硐进口位置；（2）主导硐进硐方向；主导硐进硐方向；（3）导硐截面尺寸；导硐截面尺寸；（4）导硐坡度；导硐坡度；（5）导硐与药室的连接形式；导硐与药室的连接形式；（6）竖井与药室开挖连接方式；竖井与药室开挖连接方式；1、导硐药室布置、导硐药室布置与施工与施工第26页，共32页。布置导硐时注意以

22、下几点：布置导硐时注意以下几点：1）每条导硐所连通的药室）每条导硐所连通的药室数目不宜过多数目不宜过多，一般，一般不超过不超过4个个为好。为好。2）每条导硐）每条导硐不宜过长不宜过长，一般在，一般在20m以内，小井深度不宜以内，小井深度不宜超过超过15m，便于掘进、装药和填塞工作的进行，导硐超过，便于掘进、装药和填塞工作的进行，导硐超过40m时考虑局部通风。时考虑局部通风。3）平硐向硐口应以）平硐向硐口应以0.3%-0.5%的坡度下坡的坡度下坡，以便于排水，以便于排水和出渣。和出渣。4）硐口不能正对附近重要的建筑物，避免爆破时）硐口不能正对附近重要的建筑物，避免爆破时空气空气冲击波和飞石冲击波

23、和飞石的危害作用。的危害作用。第27页，共32页。2、药室、药室1）以容纳设计装药量为原则）以容纳设计装药量为原则 药室体积药室体积V=装药量装药量Q*药室扩大系数药室扩大系数k/炸药密度炸药密度。2）药室的形状：）药室的形状：集中装药集中装药和和条形装药条形装药两类。两类。集中装药集中装药-正方形正方形或或矩形矩形。当药量大而地质条件差岩石不稳固时可采用当药量大而地质条件差岩石不稳固时可采用T形、回形形、回形或十字形或十字形。第28页，共32页。3、装药与填塞、装药与填塞1）起爆药包及其布置）起爆药包及其布置a.每个药室至少要有每个药室至少要有2个起爆药包，占药包总重量的个起爆药包，占药包总

24、重量的1%-2%；或每或每5t药量增用一个起爆药包，不超过药量增用一个起爆药包，不超过10个。个。b.每个起爆药包一般重每个起爆药包一般重20-25kg。c.起爆药包装入木板箱中，采用防水措施。起爆药包装入木板箱中，采用防水措施。d.药室内有多个起爆药包时，药室内有多个起爆药包时，仅主爆药包用电雷管起爆，其仅主爆药包用电雷管起爆，其他副起爆药包均由主起爆药包引出的导爆索引爆。他副起爆药包均由主起爆药包引出的导爆索引爆。第29页，共32页。2）填塞长度及填塞方法的设计）填塞长度及填塞方法的设计a.堵塞堵塞半径半径以以药室中心为圆心药室中心为圆心作图确定。作图确定。b.当两个对称药室共用一条导硐的

25、当两个对称药室共用一条导硐的T形导硐时，由于两药包爆轰形导硐时，由于两药包爆轰气体产物能产生气体产物能产生相互抑制相互抑制作用，其堵塞长度可以缩小，一般只作用，其堵塞长度可以缩小，一般只需将拐洞堵满，再在平硐或小井内堵上需将拐洞堵满，再在平硐或小井内堵上3-5m即可。即可。c.药室内装药量很大时，可使炸药完成爆轰的反应时间缩知，堵药室内装药量很大时，可使炸药完成爆轰的反应时间缩知，堵塞长度缩小短，一般可按塞长度缩小短，一般可按导硐（或宽）的最大值导硐（或宽）的最大值5倍倍进行填塞，进行填塞，再再在硐口处堵上在硐口处堵上5m即可。即可。第30页，共32页。4、起爆网路、起爆网路硐室爆破一般采用硐室爆破一般采用复式起爆网路复式起爆网路。a.一套电力起爆网路一套电力起爆网路+一套导爆索起爆网路一套导爆索起爆网路b.两套电力起爆网路两套电力起爆网路c.一套导爆索起爆网路一套导爆索起爆网路+一套导爆管非电起爆网路一套导爆管非电起爆网路d.两套导爆管非电起爆网路两套导爆管非电起爆网路第31页，共32页。青岛理工大学第32页，共32页。