1、2020年9月28日1 在铁路建设、水利工程、采矿工程以及其它土石方工程中，爆破是目前应用最为广泛、最为有效的一种破岩手段。为了优化爆破参数，必须了解岩石在爆破作用下的破碎机理、装药量的计算原理以及各种相关因素对爆破效果的影响。5 爆破破岩机理爆破破岩机理施工人员正在钻孔2020年9月28日2 由于岩石是一种非均质、各向异性的介质，爆炸本身又是一个高温高压高速的变化过程，炸药对岩石破坏的整个过程在几十微秒到几十毫秒内就完成了，因此研究岩石爆破作用机理是一项非常复杂和困难的工作。 随着测试技术的进步，相关科学的发展和引入，以及各类工程对爆破规模和质量要求的不断提高，岩石爆破作用原理的研究取得了许
2、多新的进展，建立了一些新的学说和理论体系，提出了很多计算模型和计算公式，尽管这些研究成果还不很完善，但它们基本上反映了岩石爆破作用中的某些客观规律，对爆破实践具有一定的指导意义和应用价值。2020年9月28日35.1 岩石爆破破碎原因的几种学说岩石爆破破碎原因的几种学说 (1)(1)爆轰气体压力作用学说（爆轰气体压力作用学说（explosion gas failure explosion gas failure theorytheory） 这种学说从静力学观点出发，认为岩石的破碎主要是由于爆轰气体（explosion gas）的膨胀压力引起的。这种学说忽视了岩体中冲击波和应力波（stress
3、wave）的破坏作用，其基本观点如下： 药包爆炸时，产生大量的高温高压气体，这些爆炸气体产物迅速膨胀并以极高的压力作用于药包周围的岩壁上，形成压应力场。当岩石的抗拉强度低于压应力在切向衍生的拉应力时，将产生径向裂隙。2020年9月28日4 作用于岩壁上的压力引起岩石质点的径向位移，由于作用力的不等引起径向位移的不等，导致在岩石中形成剪切应力。当这种剪切应力超过岩石的抗剪强度时，岩石就会产生剪切破坏。当爆轰气体的压力足够大时，爆轰气体将推动破碎岩块作径向抛掷运动。2020年9月28日5 (2)(2)应力波作用学说（应力波作用学说（shock wave failure theoryshock wa
4、ve failure theory） 这种学说以爆炸动力学为基础，认为应力波是引起岩石破碎的主要原因。这种学说忽视了爆轰气体的破坏作用，其基本观点如下： 爆轰波冲击和压缩着药包周围的岩壁，在岩壁中激发形成冲击波并很快衰减为应力波。此应力波在周围岩体内形成裂隙的同时向前传播，当应力波传到自由面时，产生反射拉应力波。 当拉应力波的强度超过自由面处岩石的动态抗拉强度时，从自由面开始向爆源方向产生拉伸片裂破坏，直至拉伸波的强度低于岩石的动态抗拉强度处时停止。2020年9月28日6图图5-1 5-1 反射拉伸波破坏过程示意图反射拉伸波破坏过程示意图1-1-压应力波波头；压应力波波头；2-2-反射拉应力波
5、波头反射拉应力波波头(b)(a)12(c)(c)2020年9月28日7 应力波作用学说只考虑了拉应力波在自由面的反射作用，不仅忽视了爆轰气体的作用，而且也忽视了压应力的作用，对拉应力和压应力的环向作用也未予考虑。实际上爆破漏斗主要以由里向外的爆破作用为主。2020年9月28日8 (3)(3)应力波和爆轰气体压力共同作用学说应力波和爆轰气体压力共同作用学说 这种学说认为，岩石的破坏是应力波和爆轰气体共同作用的结果。这种学说综合考虑了应力波和爆轰气体在岩石破坏过程中所起的作用，更切合实际而为大多数研究者所接受。其基本观点如下： 爆轰波波阵面的压力和传播速度大大高于爆轰气体产物的压力和传播速度。爆轰
6、波首先作用于药包周围的岩壁上，在岩石中激发形成冲击波并很快衰减为应力波。冲击波在药包附近的岩石中产生“压碎”现象，应力波在压碎区域之外产生径向裂隙。2020年9月28日9 随后，爆轰气体产物继续压缩被冲击波压碎的岩石，爆轰气体“楔入”在应力波作用下产生的裂隙中，使之继续向前延伸和进一步张开。当爆轰气体的压力足够大时，爆轰气体将推动破碎岩块作径向抛掷运动。 对于不同性质的岩石和炸药，应力波与爆轰气体的作用程度是不同的。 在坚硬岩石、高猛度炸药、偶合装药或装药不偶合系数较小的条件下，应力波的破坏作用是主要的； 在松软岩石、低猛度炸药、装药不偶合系数较大的条件下，爆轰气体的破坏作用是主要的。2020
7、年9月28日105.2 单个药包的爆破作用单个药包的爆破作用 为了分析岩体的爆破破碎机理，通常假定岩石是均匀介质，并将装药简化为在一个自由面条件下的球形药包。球形药包的爆破作用原理是其它形状药包爆破作用原理的基础。 (1)(1)爆破的内部作用爆破的内部作用 当药包在岩体中的埋置深度很大，其爆破作用达不到自由面时，这种情况下的爆破作用叫作爆破的内部作用，相当于单个药包在无限介质中的爆破作用。岩石的破坏特征随离药包中心距离的变化而发生明显的变化。 根据岩石的破坏特征，可将偶合装药条件下，受爆炸影响的岩石分为三个区域（图5-2）。2020年9月28日11R0R2R1图5-2 爆破的内部作用R0-药包
8、半径；R1-粉碎区；R2-破裂区2020年9月28日12 1)粉碎区 当密闭在岩体中的药包爆炸时，爆轰压力在数微秒内急剧增高到数万兆帕，并在药包周围的岩石中激发起冲击波，其强度远远超过岩石的动态抗压强度。在冲击波的作用下，对于坚硬岩石，在此范围内受到粉碎性破坏，形成粉碎区；对于松软岩石（如页岩、土壤等），则被压缩形成空腔，空腔表面形成较为坚实的压实层，这种情况下的粉碎区又称为压缩区。 虽然粉碎区的范围不大，但由于岩石遭到强烈粉碎，能量消耗却很大。因此，爆破岩石时，应尽量避免形成压碎区。2020年9月28日13 2)破裂区 在粉碎区形成的同时,岩石中的冲击波衰减成应力波。在应力波的作用下,岩石在
9、径向产生压应力和压缩变形,而切向方向将产生拉应力和拉伸变形。切向拉应力大于岩石的抗拉强度时,该处岩石被拉断,形成与粉碎区贯通的径向裂隙(crack)。 (a)rrrrrr(c)(b)rrrr2020年9月28日14(a)rrrrrr(c)(b)rrrr 随着径向裂隙的形成,作用在岩石上的压力迅速下降,药室周围岩石随即释放出在压缩过程中积蓄的弹性变形能,形成与压应力波作用方向相反的拉应力,使岩石质点产生反方向的径向运动。 当径向拉应力大于岩石的抗拉强度时，该处岩石即被拉断，形成环向裂隙。 在应力波和爆轰气体的共同作用下，随着径向裂隙、环向裂隙和切向裂隙的形成、扩展和贯通，在紧靠粉碎区处就形成了一
10、个裂隙发育的区域，称为破裂区。2020年9月28日15 3)震动区 在破裂区外围的岩体中，应力波和爆轰气体的能量已不足以对岩石造成破坏，应力波的能量只能引起该区域内岩石质点发生弹性振动，这个区域称为震动区。在震动区，由于地震波的作用，有可能引起地面或地下建筑物、构筑物的破裂、倒塌，或导致路堑边坡滑坡、隧道冒顶片帮等灾害。2020年9月28日16 (2)(2)爆破漏斗（爆破漏斗（cratercrater）( (爆破的外部作用爆破的外部作用) ) 当单个药包在岩体中的埋置深度不大时，可以观察到自由面上出现了岩体开裂、鼓起或抛掷现象。这种情况下的爆破作用叫作爆破的外部作用，其特点是在自由面上形成了一
11、个倒圆锥形爆坑，称为爆破漏斗爆破漏斗，如图5-4所示。 1)1)爆破漏斗的几何要素爆破漏斗的几何要素 自由面（free face）是指被爆破的介质与空气接触的面，又叫临空面临空面。 最小抵抗线（minimum burden）是指药包中心距自由面的最短距离。爆破时，最小抵抗线方向的岩石最容易破坏，它是爆破作用和岩石抛掷的主导方向主导方向。2020年9月28日17 爆破漏斗半径（crater radius）是指形成倒锥形爆破漏斗的底圆半径。常用r表示爆破漏斗半径。 爆破漏斗破裂半径，又叫破裂半径，是指从药包中心到爆破漏斗底圆圆周上任一点的距离。图5-4中的R表示爆破漏斗破裂半径。 爆破漏斗深度。爆
12、破漏斗顶点至自由面的最短距离叫爆破漏斗深度。图5-4中的H表示爆破漏斗深度。 爆破漏斗可见深度。爆破漏斗中碴堆表面最低点到自由面的最短距离叫爆破漏斗可见深度，如图5-4中h所示。 爆破漏斗张开角，即爆破漏斗的顶角，如图5-4中的所示。2020年9月28日18HhRWr图5-4 爆破漏斗的几何要素2020年9月28日19 2)2)爆破作用指数（爆破作用指数（crater indexcrater index） 爆破漏斗底圆半径与最小抵抗线的比值称为爆破作用指数，用n表示，即： （5-1） 爆破作用指数n在工程爆破中是一个极重要的参数。 爆破作用指数n值的变化，直接影响到爆破漏斗的大小、岩石的破碎程
13、度和抛掷效果。 3)3)爆破漏斗的分类爆破漏斗的分类 根据爆破作用指数n值的不同，将爆破漏斗分为以下四种: 标准抛掷爆破漏斗。如图5-5之(a)所示，当r=W，即n=1时，爆破漏斗为标准抛掷爆破漏斗，漏斗的张开角=90。形成标准抛掷爆破漏斗的药包叫做标准抛掷爆破药包。nrW2020年9月28日20 加强抛掷爆破漏斗。如图5-5(b)所示，当rW，即n1时，爆破漏斗为加强抛掷爆破漏斗，漏斗的张开角90。形成加强抛掷爆破漏斗的药包，叫做加强抛掷爆破药包。 减弱抛掷爆破漏斗。如图5-5(c)所示，当0.75n1时，爆破漏斗为减弱抛掷爆破漏斗，漏斗的张开角90。形成减弱抛掷爆破漏斗的药包，叫做减弱抛掷
14、爆破药包，减弱抛掷爆破漏斗又叫加强松动爆破漏斗。 松动爆破漏斗。如图5-5(d)所示，当0n0.75时，爆破漏斗为松动爆破漏斗，这时爆破漏斗内的岩石只产生破裂、破碎而没有向外抛掷的现象。从外表看，没有明显的可见漏斗出现。2020年9月28日21(c)(a)rWW4545rW(d)(b)rWr图5-5 爆破漏斗分类2020年9月28日22 (3)利文斯顿爆破理论利文斯顿爆破理论 1956年利文斯顿(C.W.Livingston)在各种岩石、不同炸药量、不同埋深的爆破漏斗试验的基础上，提出以能量平衡为准则的岩石爆破破碎的爆破漏斗理论。该理论认为，爆破时炸药传给岩石能量的多少、快慢，取决于岩石的性质
15、、炸药性能、药包总量、炸药的埋置深度、位置和起爆方法等因素。在岩石性质一定的条件下，爆破能量的多少取决于炸药量的多少、炸药能量释放的速度与炸药起爆的速度。 假设有一定数量的炸药埋置于地下某一深度，它所释放的能量刚好能使岩石爆破由内部爆破转化为松动爆破，即刚好使2020年9月28日23岩石发生松动破坏，这一最大埋置深度为临界深度 ：式中： 为炸药的临界深度,m；Q为药包总量,Kg；E岩石的 变形能系数,m/Kg1/3。kh3khE Qkh利文斯顿从能量的观点出发，阐明了岩石变形能系数E的物理意义。他认为在一定炸药量条件下，岩石表面开始破裂时，岩石可能吸收的最大能量为E，超过此能量，岩石表面将由弹
16、性变形变为破裂。当爆破漏斗体积最大，炸药能力充分利用，最佳深度hi；深度逐渐减小，漏斗体积减小，炸药用于破碎、抛掷岩石和声音的能力逐渐增大，过渡深度hg ；2020年9月28日245.3 体积公式体积公式 目前，在岩土工程爆破中，精确计算装药量(charge quantity)的问题尚未得到十分圆满的解决。工程技术人员更多的是在各种经验公式的基础上，结合实践经验确定装药量。其中，体积公式是装药量计算中最为常用的一种经验公式。 (1)(1)体积公式的计算原理体积公式的计算原理 在一定的炸药和岩石条件下，爆落的土石方体积与所用的装药量成正比。这就是体积公式的计算原理。体积公式的形式为： Q=qV
17、（5-2） 式中：Q 为装药量，kg ;q为单位体积岩石的炸药消耗量，kg/m3 ;V为被爆落的岩石体积，m3 。 2020年9月28日25 (2)(2)集中药包的药量计算集中药包的药量计算 1)集中药包（concentrated charge）的标准抛掷爆破2)集中药包的非标准抛掷爆破1)集中药包（concentrated charge）的标准抛掷爆破 根据体积公式的计算原理，对于采用单个集中药包进行的标准抛掷爆破，其装药量可按照下式来计算： QbqbV （5-3） 式中：Qb 形成标准抛掷爆破漏斗的装药量，kg； qb 形成标准抛掷爆破漏斗的单位体积岩石的炸药消耗量，一般称为标准抛掷爆破单
18、位用药量系数，kg/m3; V 标准抛掷爆破漏斗的体积，m3。2020年9月28日26 式（5-3）中V值的大小为： (5-4)式中：r为爆破漏斗底圆半径，m；W为最小抵抗线；m。 对于标准抛掷爆破漏斗， ，即rW，所以 (5-5) 将（5-5）式代入（5-3）式，得 QbqbW3 (5-6) 式（5-6）即集中药包的标准抛掷爆破装药量计算公式。VrW132nrW1VWWWWW3310472333.2020年9月28日27 2)集中药包的非标准抛掷爆破 在岩石性质、炸药品种和药包埋置深度都不变动的情况下，改变标准抛掷爆破的装药量，就形成了非标准抛掷爆破。当装药量小于标准抛掷爆破的装药量时，形成
19、的爆破漏斗底圆半径变小， n 1，为加强抛掷爆破。 可见非标准抛掷爆破的装药量是爆破作用指数n的函数，因此可以把不同爆破作用的装药量用下面的计算通式来表示： Q = f(n)qbW3 (5-7) 式中：f(n) 爆破作用指数函数。2020年9月28日28 对于标准抛掷爆破f(n)1.0，减弱抛掷爆破或松动爆破f(n)1。 f(n)具体的函数形式有多种，各派学者的观点不一，我国工程界应用较为广泛的是前苏联学者鲍列斯阔夫提出的经验公式： f(n) = 0.40.6n3 (5-8) 鲍列斯阔夫公式适用于抛掷爆破装药量的计算，将（5-8）式代入（5-7）式，得到集中药包抛掷爆破装药量的计算通式： Qp
20、= (0.40.6n3)qbW3 (5-9) 2020年9月28日29 应用(5-9)式计算加强抛掷爆破的装药量时，结果与实际情况比较接近。但是，当最小抵抗线W大于25m时，用（5-9）式计算出来的装药量偏小，应乘以修正系数 集中药包松动爆破的装药量可按下式计算： Qs= qsW3 (5-11) 式中：Qs集中药包形成松动爆破的装药量，kg； qs 集中药包形成松动爆破的单位体积岩石的炸药消耗量，一般称为松动爆破的单位用药量系数，kg/m3 ; Qp= (0.40.6n3)qbW3 1252525WWmWm/(5-10)2020年9月28日30 工程经验表明，qs与qb之间存在着以下关系： q
21、sf(n)qb qb （5-12） 即集中药包松动爆破的单位用药量约为标准抛掷爆破单位用药量的三分之一到二分之一。松动爆破的装药量公式可以表示为： Qs=（0.330.5）qbW3 （5-13） 13122020年9月28日31 延长药包是相对于集中药包而言的，当药包的长度和它横截面的直径（或最大边长）之比值 大于某一值时，叫做延长药包。 值大小的规定目前尚未统一。就圆柱形装药而言，通常当 4时，即视为延长药包。 实际上，要真正起到延长药包的作用，药包的长度要超过药包直径17倍以上。(3)(3)延长药包的药量计算延长药包的药量计算 延长药包（extended charge）是在工程爆破中应用最
22、为广泛的药包。如炮眼爆破法和深孔爆破法中使用的柱状药包(column charge)以及峒室爆破法中使用的条形药包（linear charge）都属于延长药包。 延长药包是相对于集中药包而言的，当药包的长度和它横截面的直径（或最大边长）之比值 大于某一值时，叫做延长药包。 值大小的规定目前尚未统一。就圆柱形装药而言，通常当 4时，即视为延长药包。 实际上，要真正起到延长药包的作用，药包的长度要超过药包直径17倍以上。2020年9月28日32 计算装药量时，仍可按体积公式来计算。 Q=qbf(n)W3 （5-14） 式中：Q-装药量，kg； W-最小抵抗线，m； l2- 堵塞长度，m； l1-
23、装药长度,m。 1)1)延长药包垂直于自由面延长药包垂直于自由面 掘进巷道(隧道)时，炮眼爆破法的柱状装药就是延长药包垂直于自由面的一种形式。这种情况下炸药爆炸时易受到岩体的夹制作用，但一般仍能形成倒圆锥的漏斗，只是易残留炮窝。W=l1/2+l221rW2 rW2020年9月28日33 需要说明的是，在浅眼爆破中，由于凿岩机所钻的眼径较小，炮眼内往往容纳不下由（5-14）式计算所得的装药量。在这种情况下，需要多打炮眼以容纳计算的药量。 延长药包垂直于自由面的爆破，实际上是在一个自由面条件下的密集炮眼群爆破。2020年9月28日34 2) 2)延长药包平行于自由面延长药包平行于自由面 深孔爆破靠
24、近边坡炮孔的装药和峒室爆破采用的条形药包都是延长药包平行于自由面的具体形式。延长药包爆破后形成的爆破漏斗是一个V形横截面的爆破沟槽。设V形沟槽的开口宽度为2r,沟槽深度W，当rW 时，n=r/w =1，称为标准抛掷爆破沟槽。21rW2rW2020年9月28日35 Q = qbV=qbr WL= qbW 2L 即:Q = qbW2L （5-15） 对于形成非标准抛掷爆破沟槽的情况,装药量的计算公式应考虑爆破作用指数n的影响，于是： Q = f(n)qbW2L （5-16） 式中：Q 延长药包的装药量，kg； f(n) 与爆破作用指数有关的经验公式； W 延长药包的最小抵抗线，m； L 延长药包的
25、装药长度，m。 2020年9月28日365.4 爆破参数的意义和选择爆破参数的意义和选择 (1)单位用药量系数qb和qs qb是指单个集中药包形成标准抛掷爆破漏斗（n1）时，爆破每一立方米岩石或土壤所消耗的2号岩石铵梯炸药的重量，称作标准抛掷爆破单位用药量系数，简称标准单位用药量系数。 qs则是指单个集中药包形成松动爆破漏斗时（一般0n0.75），爆破每一立方米岩石或土壤所消耗的2号岩石铵梯炸药的重量，称作松动爆破单位用药量系数。 qb与qs相对于同类岩石来讲，存在qs=(1/31/2)qb的关系。 因此，工程实际中常先选择qb值再决定qs的值。2020年9月28日37 选择qb或qs时，应考
26、虑多方面的影响因素来加以确定，主要有以下几个途径： 查表。对于普通的岩土爆破工程，qb和qs的值可由查表得出。拆除爆破中有关砖混结构、钢筋混凝土结构的单位用药量系数可由相关表格中查处。这些表都是对2号岩石铵梯炸药而言的，使用其它炸药时应乘以炸药换算系数e。 采用工程类比的方法，参照条件相近工程的单位用药量系数确定qb或qs的值。在工程实际中，用这个途径更为现实、可靠。2020年9月28日38 采用标准抛掷爆破漏斗试验确定qb。理论上讲，形成标准抛掷爆破漏斗的装药量Q与其所爆落的岩体体积之比即为qb的值。试验时，应选择平坦地形，地质条件要与爆区一样，选取的最小抵抗线W应大于1米，采用集中药包。根
27、据最小抵抗线W、装药量Q以及爆后实测的爆破漏斗底圆半径r，计算n值,再计算qb值。试验应进行多次，并根据各次的试验结果选取接近标准抛掷爆破漏斗的装药量。336 . 04 . 0WnQqb2020年9月28日39 (2)最小抵抗线最小抵抗线W 最小抵抗线W的确定方法根据爆破方法的不同而有所区别。对于硐室爆破、药壶法爆破以及其它采用集中药包的爆破方法，最小抵抗线W是从药包中心到地面或临空面的的最短距离图5-8(a)；而采用延长药包爆破的炮眼法爆破（浅眼爆破、深孔爆破），最小抵抗线W则是从药包长度的中心到距该中心最近临空面的最短距离。 (a)Wo(b)WW图5-8 各种爆破方法的最小抵抗线2020年
28、9月28日40 (3)(3)爆破作用指数爆破作用指数n n值值 n值是表示爆破漏斗大小的一个重要指标，是一个无量纲参数。通过n值，我们可以判断爆破工程的性质。同时，也是分析爆破的效果和经济效益的重要依据。为了获得良好的爆破效果，在选择n值时，可参考以下原则： 对于抛掷爆破对于抛掷爆破，n值的大小可根据地面坡度的大小选取： 20时 n = 1.752.0 2030时 n = 1.51.75 3045时 n = 1.251.5 4560时 n = 1.01.25 60时 n = 0.751.02020年9月28日41 对于多排药包爆破，后排药包的n值应比前排药包加大0.25，以克服前排药包爆破产生
29、的阻力。但是在任何情况下，对于抛掷和扬弃爆破n值都不应大于3。因为当n3后，n值对爆破效果的影响就不大了。 松动爆破的松动爆破的n n值值 式（5-12）表明，松动爆破的爆破作用指数函数f(n)的形式与鲍列斯阔夫的经验公式（5-8）不同。事实上，松动爆破后通常不出现可见的爆破漏斗，即多数情况下松动爆破的爆破作用指数nr/w0，所以就无法用n值表达爆破松动的情况。因此，在工程中一般只是借用爆破作用指数函数f(n)的形式来计算松动爆破的装药量。 2020年9月28日42 下面是不同类型松动爆破的f(n)值 最大的内部作用药包 f(n)=0.1250.2； 减弱松动药包 f(n)=0.20.44；
30、正常松动药包 f(n)=0.44； 加强松动药包 f(n)=0.440.64； 为了达到松动爆破的爆破目的， 对于上述取值范围，f(n)一般不宜超过上限0.25，即使在岩石坚硬完整的情况下也应遵守这个原则。 2020年9月28日43 5.5 影响爆破效果的因素影响爆破效果的因素 影响爆破效果的因素很多，在第四章爆破工程地质中就地质条件对爆破的影响进行了描述，本节就炸药性能、装药结构、堵塞以及起爆方式等爆破工程中影响爆破效果的共性问题进行阐述。 (1)(1)炸药性能对爆破效果的影响炸药性能对爆破效果的影响 炸药的密度、爆热、爆速、作功能力和猛度等性能指标，反映了炸药爆炸时的作功能力，直接影响炸药
31、的爆炸效果。增大炸药的密度和爆热，可以提高单位体积炸药的能量密度，同时提高炸药的爆速、猛度和作功能力。2020年9月28日44 工程爆破领域的技术人员一般不能变动这些性能指标。即使象铵油炸药、水胶炸药或乳化炸药这些可以在现场混制的炸药，过分提高其爆热，也会造成炸药成本的大幅度提高。 另外，工业炸药的密度也不能进行大幅度的变动，例如当铵梯炸药的密度超过其极限值后，就不能稳定爆轰。因此，根据爆破对象的性质，合理选择炸药品种并采取适宜的装药结构，从而提高炸药能量的有效利用，是改善爆破效果的有效途径。2020年9月28日45 爆速是炸药本身影响其能量有效利用的一个重要性能指标。不同爆速的炸药，在岩体内
32、爆炸激起的冲击波和应力波的参数不同，从而对岩石爆破作用及其效果有着明显的影响。 波阻抗(wave impedance) 的物理意义是：在岩石（或其它介质）中引起扰动使质点产生单位振动速度所必需的应力。波阻抗大，产生单位振动速度所需的应力就大；反之，波阻抗小，产生单位振动速度所需的应力就小。2020年9月28日46 实验表明，当炸药或凿岩机钎杆的波阻抗值同岩石的波阻抗值愈接近，炸药或钎杆传给岩石的能量就愈多，在岩石中所引起的破碎程度也愈大。从能量观点来看，为提高炸药能量的有效利用，炸药的波阻抗应尽可能与所爆破岩石的波阻抗相匹配。因此，岩石的波阻抗愈高，所选用炸药的密度和爆速应愈大。 (2)(2)
33、装药结构对爆破效果的影响装药结构对爆破效果的影响 炸药在被爆介质内的安置方式称为装药结构。根据炮眼内药卷与炮眼、药卷与药卷之间的关系，炮眼爆破法中的装药结构可以分为以下几种： 2020年9月28日47 按药卷与炮眼在径向的关系分为: 1)偶合装药（coupling charge）:药卷与炮眼在径向无间隙图5-9(a)，如散装药。 2)不偶合装药(decoupling charge):药卷与炮眼径向有间隙,间隙内可为空气或其它缓冲材料图5-9(b),如水、砂等。 按药卷与药卷在炮眼轴向的关系分为: 1)连续装药（continuous charge）:药卷与药卷在炮眼轴向紧密接触图5-9(c)。
34、2)间隔装药（spaced charge）:药卷（或药卷组）之间在炮眼轴向存在一定长度的空隙，空隙内可以是空气、炮泥、木垫或其它材料图5-9(d) 。2020年9月28日4887(e)(d)2345623456(c)654322321(b)(a) 图5-9 装药结构 (a)偶合装药； (b) 不偶合装药； (c) 正向连续装药； (d) 正向空气间隔装药； (e) 反向连续装药1-炸药；2-炮眼壁；3-药卷；4-雷管； 5-炮泥； 6-脚线； 7-竹条；8-绑绳2020年9月28日49 理论研究、实验室试验和工程实践证明，在一定的岩石和炸药条件下，采用不偶合装药或空气间隔装药具有下列优点： 1
35、)降低炸药消耗量。 2)减少炸药爆炸产生的冲击波和爆炸应力波在炮孔内壁产生的冲击载荷。 3)改善岩石破碎的均匀度，降低大块率，从而使装岩效率得到提高。 4)在某种程度上减小甚至避免孔壁岩石的压缩破坏，减小弹性破坏区的范围。能有效地保护爆破时形成的新自由面。 这两种装药结构,特别是不偶合装药结构在光面爆破和预裂爆破中得到广泛的应用。2020年9月28日50 (3)(3)堵塞对爆破效果的影响堵塞对爆破效果的影响 堵塞（tamping）就是针对不同的爆破方法采用相应的材料，将岩体中通向药室(chamber)的通道填实。堵塞的目的：保证炸药充分反应，使之产生最大热量，防止炸药不完全爆轰；防止高温高压的
36、爆轰气体过早地从炮眼或导洞中逸出，使爆炸产生的能量更多地转换成破碎岩体的机械功，提高炸药能量的有效利用率。 图5-10表示在有堵塞和无堵塞的炮孔中，压力随时间变化的关系。从图中可以看出，在有堵塞和无堵塞两种条件下，爆炸作用对炮孔壁的初始冲击压力虽然没有很大的影响，但是堵塞却明显增大了爆轰气体作用在孔壁上的压力和压力作用的时间，从而大大提高了它对岩石的破碎和抛掷作用。2020年9月28日51时间0b炮孔压力a图5-10 堵塞对爆破作用的影响a-有堵塞；b-无堵塞2020年9月28日52 (4)(4)起爆点位置对爆破效果的影响起爆点位置对爆破效果的影响 起爆用的雷管或起爆药柱在装药中的位置称为起爆
37、点(initiation point)。在炮眼爆破法中，根据起爆点在装药中的位置和数目，将起爆方式分为正向起爆（collar firing ）、反向起爆（bottom firing )和多点起爆(multipoint priming)。2020年9月28日53 单点起爆时，如果起爆点位于装药靠近炮眼口的一端，爆轰波传向眼底，称为正向起爆图5-9(c)、(d)。反之，当起爆点置于装药靠近眼底的一端，爆轰波传向眼口，就称为反向起爆图5-9(e) 。当在同一炮眼内设置一个以上的起爆点时，称为多点起爆。沿装药全长敷设导爆索起爆，是多点起爆的一个极端形式，相当于无穷多个起爆点。 试验和经验表明，起爆点位
38、置是影响爆破效果的重要因素。在岩石性质、炸药用量和炮眼深度一定的条件下，与正向起爆相比，反向起爆可以提高炮眼的利用率，降低岩石的夹制作用，降低大块率。2020年9月28日5487(e)(d)2345623456(c)654322321(b)(a) 图5-9 装药结构 (a)偶合装药； (b) 不偶合装药； (c) 正向连续装药； (d) 正向空气间隔装药； (e) 反向连续装药1-炸药；2-炮眼壁；3-药卷；4-雷管； 5-炮泥； 6-脚线； 7-竹条；8-绑绳2020年9月28日55 在炮眼较深，起爆间隔时间较长以及炮眼间距较小的情况下,反向起爆可以消除采用正向起爆时容易出现的一些情况,如起
39、爆药卷被邻近炮眼内的装药爆破“压死(dead pressed)”或提前炸开的现象。 反向起爆不足:如需长脚线雷管,装药较麻烦;在有水深孔中起爆药包易受潮;装药操作危险性增加,机械化装药时静电效应可能引起早爆(premature explosion)等。 无论是正向，还是反向起爆，岩体内的应力分布都是很不均匀的，如果相邻炮眼分别采用正、反向起爆，就能改善这种状况。 采用多点起爆，由于爆轰波发生相互碰撞，可以增大爆炸应力波参数，包括峰值应力，应力波作用时间及其冲量，从而能够提高岩石的破碎度。2020年9月28日56演讲完毕，谢谢观看！Thank you for reading! In order to facilitate learning and use, the content of this document can be modified, adjusted and printed at will after downloading. Welcome to download!汇报人：XXX 汇报日期：20XX年10月10日
