1、第二章第二章 爆破工程施工爆破工程施工 爆破是利用炸药的能量对炸药周围的介质进行破坏，在水利工程施工中，广泛采用爆破方法开挖基坑和地下建筑物，开采砂石料以及完成其它特定的施工任务。探索爆破机理，正确掌握各种爆破技术，对加快工程进度，保证工程质量，降低工程造价具有十分重要的意义。第一节第一节 爆破器材与钻孔机具爆破器材与钻孔机具第二节第二节 爆破基本原理及药量计算爆破基本原理及药量计算第三节第三节 爆破的基本方法爆破的基本方法第四节第四节 爆破技术在水利水电工程中的应用爆破技术在水利水电工程中的应用第五节第五节 爆破公害及安全控制爆破公害及安全控制第二章第二章 爆破工程施工爆破工程施工第一节第一
2、节 爆破器材与钻孔机具爆破器材与钻孔机具 工程炸药及起爆器材是爆破所必需的材料，起爆及起爆网路的设计是爆破设计施工的重要环节。钻孔是爆破施工的一个重要环节，它的效率和质量很大程度上取决于钻孔机具。一、一、炸药和起爆器材炸药和起爆器材二、起爆方法和起爆网路二、起爆方法和起爆网路三、钻孔机具三、钻孔机具第一节第一节 爆破器材与钻孔机具爆破器材与钻孔机具一、一、炸药和起爆器材炸药和起爆器材u炸药炸药n 一般来说，凡能发生化学爆炸的物质均可称为炸药。n 炸药的性能指标：p 1）威力(爆力和猛度);爆力，为静力威力，表征炸药炸胀介质的能力；爆力，为静力威力，表征炸药炸胀介质的能力；猛度为动力威力，表征炸
3、药粉碎介质的能力。猛度为动力威力，表征炸药粉碎介质的能力。p 2）敏感度；代表起爆能力代表起爆能力p 3）氧平衡；反映炸药含氧量和氧化反映程度的指标反映炸药含氧量和氧化反映程度的指标p 4）安定性；代表长期贮存中保持自身性质稳定不变的能力代表长期贮存中保持自身性质稳定不变的能力p 5）殉爆距离；为炸药药包的爆炸引起相邻药包起爆的最大距离为炸药药包的爆炸引起相邻药包起爆的最大距离p 6）最佳密度；为炸药获得最大爆破效果时的密度。为炸药获得最大爆破效果时的密度。一、一、炸药和起爆器材炸药和起爆器材u炸药炸药n 常用的工业炸药：铵-硝酸铵p TNT（三硝基甲苯）爆炸后呈负氧平衡，释放爆炸后呈负氧平衡
4、，释放CO。不适于工程爆破。不适于工程爆破。p 胶质炸药（硝化甘油炸药）容易结冻，结冻后敏感度高，安全性差，使用日趋减少。容易结冻，结冻后敏感度高，安全性差，使用日趋减少。p 铵梯炸药；应用广泛，但现在已不再生产。因为含有应用广泛，但现在已不再生产。因为含有TNT。p 铵油炸药；油-柴油 常用，施工现场拌制常用，施工现场拌制p 浆状炸药；为抗水硝铵类炸药 抗水性强，威力大，常用于露天有水深孔爆破。缺点是储存期短。抗水性强，威力大，常用于露天有水深孔爆破。缺点是储存期短。p 乳化炸药；主要成分为硝酸铵 性能较好。抗水性强，爆炸性能好，原料来源广，加工工艺简单，生产使用安全，环性能较好。抗水性强，
5、爆炸性能好，原料来源广，加工工艺简单，生产使用安全，环境污染小。境污染小。在水利水电工程中，常用乳化炸药，铵油炸药。在水利水电工程中，常用乳化炸药，铵油炸药。2号岩石铵梯炸药1号铵松蜡炸药粘性粒状乳化铵油炸药乳化炸药一、一、炸药和起爆器材炸药和起爆器材u起爆器材p 常用的起爆器材包括各种雷管、用来引爆雷管或传递爆轰波的各种材料。主要包括：p 1）雷管：）雷管：有电雷管和火雷管两种，用于引爆炸药有电雷管和火雷管两种，用于引爆炸药p 2）导火索）导火索：黑火药，靠火焰 用于激发火雷管用于激发火雷管p 3）导爆索：）导爆索：黑索金，靠冲击波 能直接引爆炸药；燃速快，能直接引爆炸药；燃速快，6500m
6、/s，故准爆性好，价格贵。，故准爆性好，价格贵。p 4）导爆管：）导爆管：聚乙烯管加黑索金，靠冲击波 传递爆轰波，需雷管引爆。传递爆轰波，需雷管引爆。p 5）导爆雷管）导爆雷管 火雷管加导爆管组成。火雷管加导爆管组成。火雷管电雷管导爆管雷管导火索导火索 导爆索导爆索导爆管炸药混装车和地面站一、一、炸药和起爆器材炸药和起爆器材p炸药混装车炸药混装车是一种可以现场混制炸药的一种适用于工程爆破现场的设备。目前有铵油炸药、浆状炸药、乳化炸药、乳化粒状炸药、或重铵油炸药混装车。p地面站地面站是现场混装车的地面配套设施，用于原材料贮存、半成品加工等。二、起爆方法和起爆网路二、起爆方法和起爆网路u起爆方法l
7、 1）火花起爆；由导火索加火雷管引爆炸药；由导火索加火雷管引爆炸药；l 2)电力起爆；由电源，电线和电雷管引爆炸药；由电源，电线和电雷管引爆炸药；l 3）导爆管起爆；雷管轴向激发导爆管，管内形成稳定传播的爆轰波，末端引爆导爆雷管轴向激发导爆管，管内形成稳定传播的爆轰波，末端引爆导爆雷管进而引爆炸药；雷管进而引爆炸药；l 4）导爆索起爆。既传递爆轰波，又直接引爆炸药。开始要用雷管侧向引爆导爆索，导爆既传递爆轰波，又直接引爆炸药。开始要用雷管侧向引爆导爆索，导爆索再侧向引爆炸药。索再侧向引爆炸药。二、起爆方法和起爆网路二、起爆方法和起爆网路u起爆网路：p（1）含义：当采用群药包进行爆破时，为了达到
8、增强爆破效果、控制爆破震动等目的，可能采用齐发、延迟，或组内齐发、组间延迟齐发、延迟，或组内齐发、组间延迟等起爆方式，这就要求用起爆材料将各药包联接成既可统一赋能起爆、又能控制各药包起爆延迟时间的网络。二、起爆方法和起爆网路二、起爆方法和起爆网路p（2）分类l1）电力起爆网路；准爆性可检查，但需防外电场的干扰。准爆性可检查，但需防外电场的干扰。l 2）导爆管起爆网路；不受外电场干扰，但其准爆性无法检查。不受外电场干扰，但其准爆性无法检查。l 3）导爆索 传爆速度快，网络齐爆性好，但网络成本高。目前主传爆速度快，网络齐爆性好，但网络成本高。目前主要用于光面爆破和预裂爆破等齐爆性要求高的网络中。要
9、用于光面爆破和预裂爆破等齐爆性要求高的网络中。起爆网络三、钻孔机具三、钻孔机具根据破岩机理，可将钻孔方法分为冲击式、旋转式、旋转冲击式和滚冲击式、旋转式、旋转冲击式和滚压式压式四种。钻机动力一般为风动、电动、内燃、液压风动、电动、内燃、液压。钻孔机具分为以下几种：钻孔机具分为以下几种：1）回转式钻机）回转式钻机 ，适用于软弱岩层或煤层。，适用于软弱岩层或煤层。有电动、液压式。有电动、液压式。2）冲击式钻机）冲击式钻机，适用于硬岩，称为凿岩机。，适用于硬岩，称为凿岩机。有风动、电动、液压、内燃式等。有风动、电动、液压、内燃式等。3）潜孔钻）潜孔钻，为旋转加冲击式，适用于大孔径硬岩。，为旋转加冲击
10、式，适用于大孔径硬岩。工作方式：多为风动冲击式，冲击器与钻头一起潜入孔内，属于深工作方式：多为风动冲击式，冲击器与钻头一起潜入孔内，属于深孔钻机。孔钻机。4）液压钻机）液压钻机，牙轮钻头，滚压式，大孔径硬岩。，牙轮钻头，滚压式，大孔径硬岩。以液压为动力以液压为动力 5)手风钻快速钻及钻孔台车，前者为风动，后者一般为液压。手风钻快速钻及钻孔台车，前者为风动，后者一般为液压。钻孔施工钻孔施工潜孔钻潜孔钻回转钻机回转式冲击钻机潜孔式液压钻手风钻和快速钻手风钻和快速钻多臂钻孔台车多臂钻孔台车第二节第二节 爆破基本原理及药量计算爆破基本原理及药量计算 爆破基本原理及药量计算是进行工程爆破设计和施工的基础
11、。一、爆破机理一、爆破机理第二节第二节 爆破基本原理及药量计算爆破基本原理及药量计算二、爆破漏斗二、爆破漏斗三、药包种类和装药量计算基本方法三、药包种类和装药量计算基本方法一、爆破机理一、爆破机理 n爆破的机理 岩土介质的爆破破碎是炸药爆轰产生的冲击波的动态作用和爆轰气体准静态作用的联合作用的结果。在无限介质和有限介质的爆破作用是不同的。一、爆破机理一、爆破机理u无限均匀介质中的爆破（见下页图）无限均匀介质中爆破作用的最终影响范围可划分为：粉碎圈（压缩圈）；破碎圈（松动圈）；震动圈。以上各圈只是为说明爆破破坏作用的范围而划分的，并无明显界限，其作用半径的大小与炸药的特性与用量、药包结构、爆炸方
12、式以及介质特性等密切相关。一、爆破机理一、爆破机理u半无限介质表面附近的爆破爆破漏斗爆破漏斗p1、爆破漏斗、爆破漏斗爆破在半无限介质临空面附近进行时，若药包的爆破作用使部分破碎介质具有抛向临空面的能量时，往往形成一个倒立圆锥形的爆破坑，形如漏斗，称为爆破漏斗。（如下图所示）二、爆破漏斗二、爆破漏斗p 2、爆破漏斗的几何特征参数 1）药包中心至临空面的最短距离，即最小抵抗线长度W；2）爆破漏斗底半径r；3）爆破破坏半径R；4）可见漏斗深度P；5）抛掷距离L。爆破漏斗的几何特征反映了药包重量和埋深的关系，反映了爆破作用的影响范围。二、爆破漏斗二、爆破漏斗p 3、爆破作用指数n系数 nr/W，它反映
13、了爆破漏斗的几何特征。工程应用中，通常根据n值大小对爆破进行分类。当n1即r=W时，称为标准抛掷爆破；当n1即rW时，称为加强抛掷爆破；当0.75n1时，称为减弱抛掷爆破；当0.33n0.75时，称为松动爆破；当n0.33时，称为隐藏式爆破。二、爆破漏斗二、爆破漏斗u 4、有关爆破漏斗的计算、有关爆破漏斗的计算p可见漏斗深度可见漏斗深度P：PCW（2n1）（2-1）C为介质系数，对岩石为介质系数，对岩石C0.33，对粘土，对粘土C=0.4。p抛掷距离抛掷距离L-抛掷堆积体距药包中心的最大距离抛掷堆积体距药包中心的最大距离L5nW （2-2）三、药包种类和装药量计算基本方法三、药包种类和装药量计
14、算基本方法u1、药包种类、药包种类集中药包集中药包-L/a4延长药包延长药包-La4 L和和a分别为药包的长边和短边的长度。分别为药包的长边和短边的长度。u2、装药量计算、装药量计算 Q=q0V (2-3)式中，式中，Q为装药量，为装药量，kg；q0为单位耗药量，为单位耗药量，kg/m3；V爆除介质体积，爆除介质体积，m3；单位耗药量与炸药品种、爆破方法、爆破部位、地质条单位耗药量与炸药品种、爆破方法、爆破部位、地质条件、自由面数目、爆破参数及工艺措施有关。件、自由面数目、爆破参数及工艺措施有关。三、药包种类和装药量计算基本方法三、药包种类和装药量计算基本方法u3、对单个集中药包，其装药量计算
15、公式为：对单个集中药包，其装药量计算公式为：Q=KW3f(n)(2-4)K规定条件下的标准抛掷爆破的单位耗药量，规定条件下的标准抛掷爆破的单位耗药量，kg/m3；W最小抵抗线长度，最小抵抗线长度，m；f（n）爆破作用指数函数。爆破作用指数函数。标准抛掷爆破：标准抛掷爆破：f（n）=1；加强抛掷爆破：加强抛掷爆破：f（n）=0.40.6n3；减弱抛掷爆破：减弱抛掷爆破：f（n）=；松动爆破：松动爆破：f（n）=n3。333()7n 三、药包种类和装药量计算基本方法三、药包种类和装药量计算基本方法u4、对钻孔爆破，一般采用延长药包，其药量计算公式为：Q=qV （2-5）q为钻孔爆破条件下的单位耗药
16、量。式中的q与单个集中药包中的K值是有区别的。【例】埋置深度为4m的药包，爆破后得到底直径为10m的爆破漏斗。求 (1)爆破作用指数，指出属何种类型的爆破?如果炸药单耗为15kgm3,爆破药量是多少？（2）如果爆破漏斗直径不变，要求实现减弱抛掷爆破，其深度如何调整？解：(1)W4 m，r10/25 m 故减弱抛掷爆破的条件：5W6.67所以 n=5/4=1.25，属加强抛掷爆破。装药量 Q=1.543(0.4+0.61.253)=150.9 kg 2)当n=1，5/W=1，所以W=5 m当n=0.75,，5/W=0.75，所以W=6.67 m第三节第三节 爆破的基本方法爆破的基本方法 工程爆破
17、的基本方法按照药室的形状不同主要可分为：钻孔爆破、洞室爆破。一、钻孔爆破一、钻孔爆破二、洞室爆破二、洞室爆破第三节第三节 爆破的基本方法爆破的基本方法三、改善爆破效果方法及措施三、改善爆破效果方法及措施一、钻孔爆破一、钻孔爆破u钻孔爆破分为浅孔爆破和深孔爆破钻孔爆破分为浅孔爆破和深孔爆破p浅孔爆破浅孔爆破优点：优点：有利于控制开挖面形状和规格；钻孔机具简单，操作方便。缺点：缺点：劳动生产率低，不适于大规模爆破。适用场合：适用场合：地下工程开挖；基础分层开挖；城市控制爆破；露天中小型料场开采一、一、钻孔爆破钻孔爆破u钻孔爆破钻孔爆破分为浅孔爆破和深孔爆破分为浅孔爆破和深孔爆破p深孔爆破深孔爆破优
18、点：优点：劳动生产率高，适合于大规模、高强度开挖；劳动生产率高，适合于大规模、高强度开挖；缺点：缺点：不利于控制开挖面的形状和规格。适用场合：适用场合：基坑和料场的高强度开挖基坑和料场的高强度开挖钻孔爆破钻孔爆破往往形成进行爆破一、钻孔爆破一、钻孔爆破u钻孔爆破往往形成钻孔爆破往往形成台阶状台阶状进行爆破进行爆破;p原因：原因：形成台阶状以合理布置炮孔；形成台阶状以合理布置炮孔；充分利用天然临空面或创造更多临空面；充分利用天然临空面或创造更多临空面；便于组织钻孔、装药、爆破、出渣的平行流水便于组织钻孔、装药、爆破、出渣的平行流水作业，避免干扰。作业，避免干扰。台台阶阶爆爆破破台阶爆破施工台阶爆
19、破施工台阶爆破施工台阶爆破施工一、钻孔爆破一、钻孔爆破u浅孔爆破孔径小于75mm，孔深小于5m。p1.炮孔布置参数 1）最小抵抗线W (2-6)Kw为岩质系数，一般为15-30，坚硬岩石取小值，松软 岩石取大值；d钻孔直径。wWK d一、钻孔爆破一、钻孔爆破2）台阶高度）台阶高度H 台阶高度台阶高度必须大于必须大于最小抵抗线最小抵抗线W，以防止冲天炮；，以防止冲天炮；同时炮孔深度也不能太大以防止炮孔药量分布不均。同时炮孔深度也不能太大以防止炮孔药量分布不均。兼顾到爆破效果和生产率两方面，台阶高度可按下式确定兼顾到爆破效果和生产率两方面，台阶高度可按下式确定:(2-7)3）炮孔深度）炮孔深度L
20、(2-8）系数对坚硬岩石取大值，松软岩石取小值。系数对坚硬岩石取大值，松软岩石取小值。(1.2 2.0)HW(0.85 1.15)LH一、钻孔爆破一、钻孔爆破4）孔距）孔距a和排距和排距b合理的孔距和排距是保证形成平整的新台阶面及合理的孔距和排距是保证形成平整的新台阶面及爆后爆后岩块均匀岩块均匀的前提。一般有：的前提。一般有：（2-9）（2-10）5）堵塞长度）堵塞长度L1浅孔台阶爆破多采用浅孔台阶爆破多采用连续装药连续装药，装药长度应控制，装药长度应控制在在孔长的孔长的1/21/3 范围，因此范围，因此孔口堵塞长度一般孔口堵塞长度一般不小于孔长的一半。不小于孔长的一半。(1.0 2.0)(0
21、.8 1.0)aWbW一、钻孔爆破一、钻孔爆破p2.装药量计算装药量计算按延长药包计算，单孔药量为按延长药包计算，单孔药量为 (2-12)Q为浅孔台阶爆破单耗，一般为为浅孔台阶爆破单耗，一般为0.20.6kg/m3，可按照岩性不同从，可按照岩性不同从有关表格中选取。有关表格中选取。p3.起爆网路起爆网路 一般采用电力起爆或导爆管起爆网络；一般采用电力起爆或导爆管起爆网络；采取微差间隔起爆；采取微差间隔起爆；常用的微差间隔起爆方法包括排间微差和常用的微差间隔起爆方法包括排间微差和“V”形起爆。形起爆。QqaW H一、钻孔爆破一、钻孔爆破u深孔爆破深孔爆破 孔径大于孔径大于75mm，孔深超过，孔深
22、超过5m。深孔台阶爆破的钻孔分为垂直孔和倾斜孔。深孔台阶爆破的钻孔分为垂直孔和倾斜孔。深孔台阶爆破的炮孔布置与参数选择的原则与浅深孔台阶爆破的炮孔布置与参数选择的原则与浅孔爆破类似：孔爆破类似：p 1.炮孔布置参数炮孔布置参数（1）台阶高度台阶高度H H值的选取应综合考虑地质与岩性，开挖强度与进度要求，值的选取应综合考虑地质与岩性，开挖强度与进度要求，钻孔、装碴和运输设备的性能及合理配套等条件来确定。钻孔、装碴和运输设备的性能及合理配套等条件来确定。多为多为8-12m。（2）钻孔直径）钻孔直径d在水工建筑物基础开挖中，钻孔直径一般不超过在水工建筑物基础开挖中，钻孔直径一般不超过150 mm；在
23、临近建基面、设计边坡轮廓处，孔径一般不大在临近建基面、设计边坡轮廓处，孔径一般不大于于110 mm。（3）底盘抵抗线）底盘抵抗线Wd 底盘抵抗线是指炮孔中心线至台阶坡脚的水平距离底盘抵抗线是指炮孔中心线至台阶坡脚的水平距离。(2-13)D为岩石硬度影响系数，一般取为岩石硬度影响系数，一般取0.460.56，硬岩取小值，硬岩取小值，软岩取大值；软岩取大值；为台阶高度影响系数为台阶高度影响系数。150ddWHD一、钻孔爆破一、钻孔爆破一、钻孔爆破一、钻孔爆破（4）超钻深度）超钻深度H超深可按下式确定：超深可按下式确定：(2-14)式中的系数在台阶高度大、岩石坚硬时取大值。式中的系数在台阶高度大、岩
24、石坚硬时取大值。（5）孔长）孔长L (2-15)为钻孔倾斜角，一般与台阶坡面角相同；对垂直为钻孔倾斜角，一般与台阶坡面角相同；对垂直钻孔，钻孔，=900。0.15 0.35dHW（）sinHHL一、钻孔爆破一、钻孔爆破（6）孔距）孔距a和排距和排距b合理的孔距和排距是保证形成平整的新台阶面及爆后岩块合理的孔距和排距是保证形成平整的新台阶面及爆后岩块均匀的前提。一般有：均匀的前提。一般有：(2-16)(2-17)（7）堵塞长度）堵塞长度L1深孔台阶爆破的堵塞长度可参考以下公式综合确定深孔台阶爆破的堵塞长度可参考以下公式综合确定:（2-18）（2-19）（2-20）(0.8 2.0)(0.8 1.
25、0)ddaWbW1110.75(20 40)(0.2 0.4)dLWLdLL一、钻孔爆破一、钻孔爆破p 2.装药量计算：装药量计算：前排炮孔的单孔药量为前排炮孔的单孔药量为:（2-21）后排炮孔的单孔药量为：后排炮孔的单孔药量为：（2-22）q为深孔台阶爆破单耗，按照岩性不同从有关表格中选取；为深孔台阶爆破单耗，按照岩性不同从有关表格中选取；q的大体范围为：的大体范围为：软岩软岩0.150.3kg/m3；中硬岩中硬岩0.30.45kg/m3；硬岩硬岩0.450.6kg/m3。dQqaW HQqabH二、洞室爆破二、洞室爆破 洞室爆破又称大爆破，其药室是专门开挖的洞室。药室用平洞或竖井相连，装药
26、后按要求将平洞或竖井堵塞。洞室爆破施工洞室爆破施工洞室爆破施工洞室爆破施工洞室爆破施工洞室爆破施工洞室爆破施工洞室爆破施工洞室爆破施工洞室爆破施工洞室爆破施工二、洞室爆破二、洞室爆破u 洞室爆破的特点及适用范围：洞室爆破的特点及适用范围：p1.特点：特点：1）洞室爆破一次爆落方量大，有利于加快施工进度；）洞室爆破一次爆落方量大，有利于加快施工进度；2）需要的凿岩机械设备简单；）需要的凿岩机械设备简单；3）节省劳力，爆破效率高；）节省劳力，爆破效率高；4）导洞、药室的开挖受气候影响小，但开挖条件差；）导洞、药室的开挖受气候影响小，但开挖条件差；5）爆破后块度不均，大块率高，爆破震动、空气冲击）爆
27、破后块度不均，大块率高，爆破震动、空气冲击波等爆破公害严重。波等爆破公害严重。二、洞室爆破二、洞室爆破p适用范围：适用范围：1）挖方量大而集中并需在短期内发挥效益的工程；）挖方量大而集中并需在短期内发挥效益的工程；2）山势陡峻，不利于钻孔爆破安全施工的场合；）山势陡峻，不利于钻孔爆破安全施工的场合；3）定向爆破筑坝；）定向爆破筑坝；4）当地质、地形条件满足要求时，洞室爆破可用于）当地质、地形条件满足要求时，洞室爆破可用于定向爆破筑坝、面板堆石坝次堆料区料场开挖以及定向爆破筑坝、面板堆石坝次堆料区料场开挖以及定向爆破截流。定向爆破截流。二、洞室爆破二、洞室爆破 u药包布置与爆破参数确定：药包布置
28、与爆破参数确定：p（1 1）药包布置药包布置 为达到良好的爆破效果，为达到良好的爆破效果，需要根据地形地质需要根据地形地质条件和工程要求，一般按照条件和工程要求，一般按照“排、列、层排、列、层”的立体的立体格局布置群药包。格局布置群药包。p（2 2）爆破参数爆破参数 洞室爆破中，最小抵抗线洞室爆破中，最小抵抗线W W和爆破作用指数和爆破作用指数n n值值共同决定了爆落方量与抛掷率、抛掷距离和爆堆分共同决定了爆落方量与抛掷率、抛掷距离和爆堆分布状况。布状况。W W和和n n是决定爆破规模的两个最基本参数。是决定爆破规模的两个最基本参数。二、洞室爆破二、洞室爆破 u药包布置与爆破参数确定：p（2）
29、爆破参数 1 1）最小抵抗线长度）最小抵抗线长度W W W的方向决定了主抛方向，它和n值一道决定了爆落与抛掷方量以及抛掷距离；W越小，可能产生的公害越大；W值的选定应和药包布置一并考虑，要反复调整力争最优；我国已建定向爆破堆石坝，W多在多在540m之间之间。2）爆破作用指数）爆破作用指数n n的选择 主要根据爆破类型（松动爆破还是抛掷爆破）和地形条件（多面临空、斜坡地形或平地等）确定;n值一般采用0.71.75。若采用双排或双层布药，上层和前排药包应适当增大n值，同时后排和下层的 n值应比前排和上层的n值大0.150.25。3）药包间距药包间距有水平间距a和层间距b，与爆破性质、地形地址条件有
30、关，直接影响爆破质量和成本。【例【例】某项爆破工程拟采用集中药包洞室爆某项爆破工程拟采用集中药包洞室爆破，设计最小抵抗线长度为破，设计最小抵抗线长度为20m，取用爆破作用，取用爆破作用指数指数n=1。若要求增加爆破方量。若要求增加爆破方量10000m3，在最，在最小抵抗线不变的情况下，试近似计算爆破作用指小抵抗线不变的情况下，试近似计算爆破作用指数数n值。并指出数何种爆破类型？值。并指出数何种爆破类型？解：解：n=1时，爆破漏斗底直径为时，爆破漏斗底直径为22040m 爆破方量爆破方量V1/440220/3=8377.6m3 增加爆破方量增加爆破方量10000m3，总爆破方量为，总爆破方量为1
31、8377.6m3。设爆破作用指数为设爆破作用指数为nx 爆破漏斗底直径为：爆破漏斗底直径为：220nx=40nx，则则/4（40nx）220/318377.6 nx1.48。属加强抛掷爆破。属加强抛掷爆破 二、洞室爆破二、洞室爆破 (3)装药量计算：装药量计算：1)集中药包：集中药包：抛掷爆破：抛掷爆破：(2-23)松动爆破：松动爆破：(2-24)2)条形药包：条形药包：条形药包的装药量通常以线装药密度条形药包的装药量通常以线装药密度 表示，表示，其装药量计算基础为集中药包的药量计算公式，其装药量计算基础为集中药包的药量计算公式，通常只是将药量均匀分布于用集中药包药量计算通常只是将药量均匀分布
32、于用集中药包药量计算公式算出的相应药包间距上：公式算出的相应药包间距上：(2-25)33(0.4 0.6)QeKWn3(0.33 0.55)QeKWQqa二、洞室爆破二、洞室爆破 （4）施工要点：1)药室与导洞布置 集中药包的药室体积V按下式计算：(2-30)式中：KV药室扩大系数，当药室无支撑时，取1.11.25；散装取小值，袋装取大值；有支护时取1.51.8。为炸药密实度，t/m3。QKVV 2)装药堵塞 堵塞时，先用木板封闭药室，再用粘壤土填塞35 m，最后用石碴料堵塞。总的堵塞长度一般不应小于最小抵抗线长度的1.21.5倍。对T型导洞可适当缩小堵塞长度。3)起爆网路 电爆网路和电爆与导
33、爆索的复式网路被广泛使用，这是因为洞室爆破的起爆网路要求万无一失，而只有电爆网路能用仪表检查 三、改善爆破效果方法及措施三、改善爆破效果方法及措施p改善爆破效果归根结底是提高爆破的有效改善爆破效果归根结底是提高爆破的有效能量利用率，有以下方法和措施：能量利用率，有以下方法和措施：(1)合理利用或创造人工自由面；合理利用或创造人工自由面；(2)采用毫秒微差挤压爆破；采用毫秒微差挤压爆破；(3)优化起爆网路；优化起爆网路；(4)采用不耦合装药或分段装药爆破；采用不耦合装药或分段装药爆破；(5)保证堵塞长度和堵塞质量。保证堵塞长度和堵塞质量。微差爆破的概念微差爆破的概念p 利用毫秒量级间隔，实现按顺
34、序起爆的的方法称为毫秒利用毫秒量级间隔，实现按顺序起爆的的方法称为毫秒爆破或微差爆破。爆破或微差爆破。p 由于顺序起爆的时间间隔为毫秒级，致使各装药爆破的由于顺序起爆的时间间隔为毫秒级，致使各装药爆破的应力场发生相互干涉，以致产生以下良好效果：应力场发生相互干涉，以致产生以下良好效果：增加了破碎作用，减小了块度，降低了单位耗药量；增加了破碎作用，减小了块度，降低了单位耗药量；减小了抛掷作用；减小了抛掷作用；降低了爆破产生的地震效应；降低了爆破产生的地震效应；因为是依次起爆，不是同时。因为是依次起爆，不是同时。p 既不同于瞬发起爆，又异于秒延期起爆。既不同于瞬发起爆，又异于秒延期起爆。挤压爆破的
35、概念挤压爆破的概念p 挤压爆破又称留渣挤压爆破，是指在露天深孔梯段爆破中，利挤压爆破又称留渣挤压爆破，是指在露天深孔梯段爆破中，利用预留渣堆对爆区的挤压约束作用，控制爆堆的前冲距离。用预留渣堆对爆区的挤压约束作用，控制爆堆的前冲距离。p 多排孔微差挤压爆破露天台阶深孔爆破时，有时需在台阶坡面多排孔微差挤压爆破露天台阶深孔爆破时，有时需在台阶坡面前方留有一定厚度的碴堆作为挤压材料，进行挤压爆破。前方留有一定厚度的碴堆作为挤压材料，进行挤压爆破。p 多排孔微差挤压爆破兼有微差爆破和挤压爆破的双重优点：多排孔微差挤压爆破兼有微差爆破和挤压爆破的双重优点：(1)爆堆集中整齐，根底很少；爆堆集中整齐，根
36、底很少；(2)块度较小，爆破质量好；块度较小，爆破质量好；(3)个别飞石飞散距离小；个别飞石飞散距离小；宽孔距（大孔距）爆破的概念宽孔距（大孔距）爆破的概念p在保持单炮孔负担面积不变的条件下，加在保持单炮孔负担面积不变的条件下，加大孔距，相应缩小最小抵抗线，从而达到大孔距，相应缩小最小抵抗线，从而达到改善爆破质量的一种控制爆破技术。改善爆破质量的一种控制爆破技术。第四节第四节 爆破技术在水利水电工程爆破技术在水利水电工程中的应用中的应用 本节将从轮廓线控制爆破、岩石坝基和高边坡的开挖、定向爆破筑坝、岩塞爆破、面板堆石坝填筑料开采、围堰和岩坎的爆破拆除等方面，介绍爆破技术在水利水电工程中的应用。
37、一、预裂爆破和光面爆破一、预裂爆破和光面爆破二、坝基开挖二、坝基开挖三、岩石高边坡爆破开挖三、岩石高边坡爆破开挖五、岩塞爆破五、岩塞爆破六、面板堆石坝填筑石料开采六、面板堆石坝填筑石料开采七、拆除爆破七、拆除爆破第四节第四节 爆破技术在水利水电工程爆破技术在水利水电工程中的应用中的应用四、定向爆破筑坝四、定向爆破筑坝一、预裂爆破和光面爆破一、预裂爆破和光面爆破（1）定义）定义 预裂爆破和光面爆破都属于轮廓线控制爆破。预裂爆破和光面爆破都属于轮廓线控制爆破。所谓预裂爆破，就是首先起爆布置在设计轮廓所谓预裂爆破，就是首先起爆布置在设计轮廓线上的预裂爆破孔药包，形成一条沿设计轮廓线贯线上的预裂爆破孔
38、药包，形成一条沿设计轮廓线贯穿的裂缝，再在该人工裂缝的屏蔽下进行主体开挖穿的裂缝，再在该人工裂缝的屏蔽下进行主体开挖部位的爆破，保证保留岩体免遭破坏；部位的爆破，保证保留岩体免遭破坏；光面爆破是先爆除主体开挖部位的岩体，然后光面爆破是先爆除主体开挖部位的岩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包，将光爆再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包，将光爆层炸除，形成一个平整的开挖面。层炸除，形成一个平整的开挖面。预裂爆破主要用于明挖，光面爆破主要用于洞挖。预裂爆破主要用于明挖，光面爆破主要用于洞挖。一、预裂爆破和光面爆破一、预裂爆破和光面爆破（2）其成缝机理预裂爆破和光面爆破都要求沿设计轮廓产生规
39、整的爆生裂缝面，两者成缝机理基本一致。区别在于预裂孔在主爆破孔之前起爆，光爆孔在主爆破孔之后起爆。现以预裂缝为例论述它们的成缝机理：预裂爆破现以预裂缝为例论述它们的成缝机理：预裂爆破采用不耦合装药结构，其特征是药包和孔壁间有环采用不耦合装药结构，其特征是药包和孔壁间有环状空气间隔层，该空气间隔层的存在削减了作用在状空气间隔层，该空气间隔层的存在削减了作用在孔壁上的爆炸压力峰值。因为岩石动抗压强度远大孔壁上的爆炸压力峰值。因为岩石动抗压强度远大于抗拉强度，因此可以控制削减后的爆压不致使孔于抗拉强度，因此可以控制削减后的爆压不致使孔壁产生明显的压缩破坏，但切向拉应力能使炮孔四壁产生明显的压缩破坏，
40、但切向拉应力能使炮孔四周产生径向裂纹。加之孔与孔间彼此的聚能作用，周产生径向裂纹。加之孔与孔间彼此的聚能作用，使孔间连线产生应力集中，孔壁连线上的初始裂纹使孔间连线产生应力集中，孔壁连线上的初始裂纹进一步发展，而滞后的高压气体的准静态作用，使进一步发展，而滞后的高压气体的准静态作用，使沿缝产生气刃劈裂作用，使周边孔间连线上的裂纹沿缝产生气刃劈裂作用，使周边孔间连线上的裂纹全部贯通成缝。全部贯通成缝。一、预裂爆破和光面爆破一、预裂爆破和光面爆破（3）质量控制标准）质量控制标准 开挖壁面岩石完整，开挖壁面岩石完整，半孔率半孔率高；高；钻孔孔位准确，偏斜度小，壁面不平整度钻孔孔位准确，偏斜度小，壁面
41、不平整度小，符合要求；小，符合要求；预裂缝面的最小张开度符合要求。预裂缝面的最小张开度符合要求。（4）参数设计）参数设计预裂爆破和光面爆破的参数设计一般采用预裂爆破和光面爆破的参数设计一般采用工程类比法初步选定爆破参数，并通过现场工程类比法初步选定爆破参数，并通过现场试验最终确定。试验最终确定。一、预裂爆破和光面爆破一、预裂爆破和光面爆破1）预裂爆破参数：预裂爆破参数：孔径孔径 明挖为明挖为60110mm，隧洞开挖，隧洞开挖4050mm；大型地下厂房为；大型地下厂房为6080mm。孔距孔距 与岩石特性、炸药性质、装药情况、与岩石特性、炸药性质、装药情况、开挖壁面平整度要求和孔径大小有关。孔距开
42、挖壁面平整度要求和孔径大小有关。孔距一般为孔径的一般为孔径的7 71212倍。质量要求高、岩质软倍。质量要求高、岩质软弱、裂隙发育者取小值。弱、裂隙发育者取小值。装药不偶合系数装药不偶合系数 不偶合系数指炮孔半径与药卷半径的比值不偶合系数指炮孔半径与药卷半径的比值，为防止炮孔壁的破坏，该值一般取，为防止炮孔壁的破坏，该值一般取2 25 5。线装药密度线装药密度 目前以经验公式为主，主要与岩石的极限目前以经验公式为主，主要与岩石的极限抗压强度、炮孔间距、钻孔直径等因素有关。抗压强度、炮孔间距、钻孔直径等因素有关。随岩性不同，预裂爆破的线装药密度一般为随岩性不同，预裂爆破的线装药密度一般为2002
43、00500g/m500g/m。为克服岩石对孔底的夹制作用。为克服岩石对孔底的夹制作用，孔底段应加大线装药密度到，孔底段应加大线装药密度到2 25 5倍。倍。一、预裂爆破和光面爆破一、预裂爆破和光面爆破2）光面爆破参数：光面爆破参数：光面爆破层厚度光面爆破层厚度 即最小抵抗线的大小，一般为炮孔直径的即最小抵抗线的大小，一般为炮孔直径的1020倍，岩质软弱、裂隙发育者取小值。倍，岩质软弱、裂隙发育者取小值。孔距孔距 一般为光面爆破层厚度的一般为光面爆破层厚度的0.750.90倍，岩质倍，岩质软弱、裂隙发育者取小值。软弱、裂隙发育者取小值。钻孔直径及装药不偶合系数钻孔直径及装药不偶合系数 参照预裂爆
44、破选用。参照预裂爆破选用。线装药密度线装药密度 一般按照经验计算公式确定。一般按照经验计算公式确定。一、预裂爆破和光面爆破一、预裂爆破和光面爆破具体爆破参数详见下表：预裂爆破施工预裂爆破施工预裂爆破施工预裂爆破施工预裂爆破施工预裂爆破施工预裂爆破施工预裂爆破施工预裂爆破施工预裂爆破施工预裂爆破施工预裂爆破施工预裂爆破施工预裂爆破施工光面爆破施工光面爆破施工光面爆破施工光面爆破施工半孔率半孔率装药结构装药结构装装药药结结构构二、坝基开挖二、坝基开挖 一）深孔台阶（梯段）爆破开挖一）深孔台阶（梯段）爆破开挖对坝基保护层以上的岩体开挖，国内广对坝基保护层以上的岩体开挖，国内广泛运用以毫秒爆破技术为主
45、的深孔台阶爆泛运用以毫秒爆破技术为主的深孔台阶爆破方法。破方法。常用的爆破方式有常用的爆破方式有:齐发爆破、微差爆破、齐发爆破、微差爆破、微差顺序爆破、微差挤压爆破和小抵抗线微差顺序爆破、微差挤压爆破和小抵抗线宽孔距爆破技术等。宽孔距爆破技术等。二、坝基开挖二、坝基开挖 常用的深孔台阶爆破参数见下表。主体建筑物部位的深孔台阶爆破参数炮孔 类型 孔径(mm)装药直径(mm)台阶高度(m)孔深(m)超钻深度(m)底盘抵抗线(m)排拒(m)孔间距(m)堵塞长度(m)炸药单耗(kg/m3)主爆孔 80-100 70-80 8.0-12 8.5-13.0 0.5-1.0 3.0-5.0 2.0-3.5
46、2.5-6.5 2.0-3.0 0.35-0.80 缓冲孔 80-100 32-70 8.0-12 8.5-13.0 0.5-1.0 1.5-2.5 1.5-2.5 1.5-2.5 1.0-2.0 0.30-0.70 二、坝基开挖二、坝基开挖 深孔台阶爆破常用的装药结构有：耦合连续装药 耦合间隔装药 不耦合连续装药 不耦合间隔装药 混合装药等方式二、坝基开挖二、坝基开挖 二）坝基保护层开挖 坝基保护层的开挖是控制坝基质量的关键。只有不具备现场试验的条件下，才允许使用工程类比法确定。用工程类比法确定保护层厚度时的参考值见下表。岩体特性节理裂隙不发育和坚硬的岩体节理裂隙较发育、发育和中等坚硬的岩体
47、节理裂隙极发育和软弱的岩体H/D253040注：H是保护层厚度，D是梯段炮孔底部的装药直径。二、坝基开挖二、坝基开挖对岩体保护层的开挖方法在水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范SL47-94规范第3.6.3和3.6.4有具体明确得说明。通常有以下要求：1）炮孔不得穿入建基面1.5m的范围，装药直径不得大于40mm，控制单响药量不超过300kg；2）对节理裂隙极发育和软弱岩体，炮孔不得穿入建基面0.7m的范围，其余岩体不得超过0.5m范围，且炮孔与水平建基面的夹角不应大于60o，装药直径不应大于32mm，须采用单孔起爆方法；3）对节理裂隙极发育和软弱岩体，须留0.2m厚岩体进行撬挖，其余岩体炮
48、孔不得穿过建基面。必须说明 保护层开挖严重影响施工进度，一些工程采用炮孔底部加柔性垫层、水平预裂或光爆的方法一次开挖至设计面。三、岩石高边坡爆破开挖三、岩石高边坡爆破开挖控制爆破对岩石高边坡的影响，在水电工程建设中广泛采用了预裂爆破、光面爆破、缓冲爆破和深孔梯段微差爆破技术，下图是典型的边坡开挖炮孔布置示意图。四、定向爆破筑坝四、定向爆破筑坝定向爆破筑坝是利用陡峻的岸坡布药，定向松动崩塌或抛掷爆落岩石至预定位置，拦断河道，然后通过人工修整达到坝的设计轮廓的筑坝技术。适用条件：(1）地形上要求河谷狭窄，岸坡陡峻（通常在40o以上），山高山厚应为设计坝高的两倍以上；(2）地质上要求爆区岩性均匀、强
49、度高、风化弱、构造简单、覆盖层薄、地下水位低、渗水量小；（3）水工上对坝体有严格防渗要求的多采用斜墙防渗；（4）泄水和导流建筑物的进出口应在堆积范围以外并满足防止爆破震动影响的安全要求。药包布置药包布置：五、岩塞爆破五、岩塞爆破 岩塞爆破是一种水下控制爆破。在已建水库或天然湖泊中取水、发电、灌溉、供水和泄洪时，为修建隧洞的取水口，避免在深水中建造围堰，采用岩塞爆破是一种经济而有效的方法。一）岩塞布置及爆落石碴处理：（1）岩塞布置 岩塞厚度一般为岩塞底部直径的11.5倍，太厚则难以一次爆通，太薄则不安全。施工方法：施工时，先从隧洞出口逆水流向开挖，施工方法：施工时，先从隧洞出口逆水流向开挖，待掌
50、子面达到水库或湖泊的岸坡或底部附近时，预待掌子面达到水库或湖泊的岸坡或底部附近时，预留一定厚度的岩塞，待隧洞和进口控制闸门井全部留一定厚度的岩塞，待隧洞和进口控制闸门井全部完建后，再一次将岩塞炸除，使隧洞和水库或湖泊完建后，再一次将岩塞炸除，使隧洞和水库或湖泊连通。连通。五、岩塞爆破五、岩塞爆破(2)石碴处理 1）集碴处理；2）泄碴处理 二）装药量计算、装药及起爆（1）装药量计算 岩塞爆破为水下爆破，装药量计算应考虑静水压力的作用，比常规抛掷爆破药量增大2030，即 （2-27）式中：Qs岩塞爆破的装药量；n爆破作用指数，一般取11.5。33(1.2 1.3)(0.40.6)sQKWn五、岩塞
