1、7 毫秒延时爆破理论毫秒延时爆破理论（教材目录）（教材目录）7.1 毫秒延时爆破原理毫秒延时爆破原理 7.2 毫秒延时爆破间隔时间的确定毫秒延时爆破间隔时间的确定 7.3 毫秒延时爆破的减震作用毫秒延时爆破的减震作用 7.5 光面爆破和预裂爆破光面爆破和预裂爆破学习要点：学习要点：1、了解毫秒延时爆破的特点和破岩机理的几种假说；、了解毫秒延时爆破的特点和破岩机理的几种假说；2、熟悉毫秒延时爆破减震机理；、熟悉毫秒延时爆破减震机理；3、掌握光爆实质、特点、成缝机理和评价标准；、掌握光爆实质、特点、成缝机理和评价标准；4、掌握预裂爆破的概念、特点以及与光面爆破的区别。、掌握预裂爆破的概念、特点以及
2、与光面爆破的区别。7.1 毫秒延时爆破原理毫秒延时爆破原理 毫秒延时爆破是一种相邻药包以极短的毫秒级时间间隔顺毫秒延时爆破是一种相邻药包以极短的毫秒级时间间隔顺序起爆，使各药包造成的能量场相互影响而产生一系列良好序起爆，使各药包造成的能量场相互影响而产生一系列良好的爆破效果，称之为的爆破效果，称之为毫秒爆破毫秒爆破或或微差爆破微差爆破。7.1.1 毫秒延时爆破破碎原理毫秒延时爆破破碎原理 目前，国内外对毫秒延时爆破原理的分析意见尚不一致，目前，国内外对毫秒延时爆破原理的分析意见尚不一致，现以露天台阶单排深孔爆破为例对目前公认的观点加以论述。现以露天台阶单排深孔爆破为例对目前公认的观点加以论述。
3、有四种假说：有四种假说：应力波干涉假说应力波干涉假说 自由面假说自由面假说 岩块碰撞假说岩块碰撞假说 剩余应力假说剩余应力假说 1）应力波干涉假说）应力波干涉假说 若相邻两装药同时爆炸，由于应力波的相互干涉，在两装药中间岩若相邻两装药同时爆炸，由于应力波的相互干涉，在两装药中间岩体某区域内将形成无应力或应力降低区，从而容易产生大块。但若使相邻体某区域内将形成无应力或应力降低区，从而容易产生大块。但若使相邻的两装药间隔一定时间爆炸，即当先期爆炸装药在岩体内激起压缩波从自的两装药间隔一定时间爆炸，即当先期爆炸装药在岩体内激起压缩波从自由面反射成拉伸波后，再引爆后期爆炸的装药，不仅能消除无应力区，而
4、由面反射成拉伸波后，再引爆后期爆炸的装药，不仅能消除无应力区，而且能增大该区内的拉应力，改善破碎块度（图且能增大该区内的拉应力，改善破碎块度（图7.1）。）。图图7.1 瞬发爆破和微差爆破时相邻装药产生应力波干涉的比较瞬发爆破和微差爆破时相邻装药产生应力波干涉的比较aa瞬发爆破；瞬发爆破；bb微差爆破；微差爆破；1 1、22起爆顺序起爆顺序 2）自由面假说）自由面假说 该假说认为，微差爆破能够改善岩石的破碎质量，是由该假说认为，微差爆破能够改善岩石的破碎质量，是由于先期爆炸装药在岩体内已造成了某种程度的破坏，形成于先期爆炸装药在岩体内已造成了某种程度的破坏，形成了一定宽度的裂隙和附加自由面，为
5、后期装药爆炸创造了了一定宽度的裂隙和附加自由面，为后期装药爆炸创造了有利的破岩条件。按照这种假说，在各种微差爆破形式中有利的破岩条件。按照这种假说，在各种微差爆破形式中（图（图7.2），以间孔或波形微差爆破的效果最好。），以间孔或波形微差爆破的效果最好。此外，除间排微差爆破外，由于先期爆炸产生的新自由此外，除间排微差爆破外，由于先期爆炸产生的新自由面改变了后期爆炸装药的作用方向（不再垂直原有自由面改变了后期爆炸装药的作用方向（不再垂直原有自由面），故能减小岩石的抛掷距离和爆堆宽度，并为运动岩面），故能减小岩石的抛掷距离和爆堆宽度，并为运动岩块相互碰撞、利用动能使之发生二次破碎创造了条件。块相互
6、碰撞、利用动能使之发生二次破碎创造了条件。图图7.2 微差爆破的各种型式微差爆破的各种型式a间孔；间孔；b波形；波形；c楔形；楔形；d梯形；梯形；e间排。间排。3）剩余应力假说）剩余应力假说 该假说的主要内容包括：该假说的主要内容包括：（1）先期爆炸激起的爆炸应力波在岩体内形成动态应力场并）先期爆炸激起的爆炸应力波在岩体内形成动态应力场并 产生一系列裂缝；产生一系列裂缝；（2）其后，岩体承受高压爆炸气体的作用，使裂缝进一步扩）其后，岩体承受高压爆炸气体的作用，使裂缝进一步扩 展，但随着爆炸气体的膨胀，压力不断降低；展，但随着爆炸气体的膨胀，压力不断降低；（3）后期爆炸装药应在先期爆炸装药产生的
7、静态应力场尚未）后期爆炸装药应在先期爆炸装药产生的静态应力场尚未 消失前起爆，利用先期爆炸装药在岩体产生的剩余应力消失前起爆，利用先期爆炸装药在岩体产生的剩余应力 来改善岩石的破碎质量。来改善岩石的破碎质量。该假说与自由面假说是相辅相成的。该假说与自由面假说是相辅相成的。4）岩块碰撞假说）岩块碰撞假说 当先爆炮孔爆落的岩石尚未落地时，后爆炮孔爆下的岩当先爆炮孔爆落的岩石尚未落地时，后爆炮孔爆下的岩石朝新形成的自由面方向飞散，利用其动能产生碰撞破碎，石朝新形成的自由面方向飞散，利用其动能产生碰撞破碎，并使爆堆比较集中。并使爆堆比较集中。其它其它 由于微差爆破能够在很大程度上降低爆破震动的危害，由
8、于微差爆破能够在很大程度上降低爆破震动的危害，于是又提出了地震波相互干扰的观点。该观点认为由于相于是又提出了地震波相互干扰的观点。该观点认为由于相邻炮孔之间有一个短的时间间隔，使得地震波相互干扰，邻炮孔之间有一个短的时间间隔，使得地震波相互干扰，因而减弱爆破地震效应。因而减弱爆破地震效应。7.1.2 微差爆破的特点微差爆破的特点 1）增强了破碎作用，减小了岩石块度，降低了单耗；）增强了破碎作用，减小了岩石块度，降低了单耗；2）降低了地震效应；）降低了地震效应；3）减小了抛掷，爆堆集中；）减小了抛掷，爆堆集中；4）能实现全断面一次爆破，缩短了爆破、通风时间；）能实现全断面一次爆破，缩短了爆破、通
9、风时间；5）在有瓦斯、煤尘的工作面，总延时只要不超过）在有瓦斯、煤尘的工作面，总延时只要不超过130ms，可以采用微差爆破。可以采用微差爆破。7.2 毫秒延时爆破间隔时间的确定毫秒延时爆破间隔时间的确定7.2.1 按应力波叠加原理确定时间间隔按应力波叠加原理确定时间间隔 前苏联学者波克洛夫斯基提出，自由面岩石在先爆炸药产生的压应前苏联学者波克洛夫斯基提出，自由面岩石在先爆炸药产生的压应力波及气楔作用下，发生强烈变形，随着爆生气体的逸散，孔内空腔压力力波及气楔作用下，发生强烈变形，随着爆生气体的逸散，孔内空腔压力下降，在岩石弹性恢复力作用下，自孔壁向围岩产生拉伸波，此时是后爆下降，在岩石弹性恢复
10、力作用下，自孔壁向围岩产生拉伸波，此时是后爆炸药起爆的最佳时间。按此原理，间隔时间应由下式确定：炸药起爆的最佳时间。按此原理，间隔时间应由下式确定：式中：式中：a 炮孔间距，炮孔间距，m m；Cp应力波传播速度，应力波传播速度，m/sm/s；Q 单孔装药量，单孔装药量，KgKg。34105QCatp苏联学者哈努卡耶夫认为，先爆炸药爆破裂隙使岩石脱离原苏联学者哈努卡耶夫认为，先爆炸药爆破裂隙使岩石脱离原岩形成岩形成0.80.81.0 cm1.0 cm宽的贯穿裂缝的时间为最优微差间隔时间，宽的贯穿裂缝的时间为最优微差间隔时间，即：即：式中：式中：t t1 1弹性应力波传至自由面并返回所需的时间，弹
11、性应力波传至自由面并返回所需的时间，msms；t t2 2形成裂缝所需的时间，形成裂缝所需的时间，msms；t t3 3破碎的岩块离开原岩，裂隙宽度达到破碎的岩块离开原岩，裂隙宽度达到S=0.8S=0.81.0cm 1.0cm 时，所时，所 需的时间。需的时间。7.2.2 按产生新自由面原理确定时间间隔按产生新自由面原理确定时间间隔321ttt国内外学者在总结实践经验的基础上，认为合理的间隔时国内外学者在总结实践经验的基础上，认为合理的间隔时间与岩石性质、最小抵抗线和爆破参数有关，并提出间隔时间与岩石性质、最小抵抗线和爆破参数有关，并提出间隔时间的经验公式。间的经验公式。波克罗弗斯基提出能够增
12、强破碎效果的合理间隔时间公式：波克罗弗斯基提出能够增强破碎效果的合理间隔时间公式：式中：式中：a炮孔间距，炮孔间距，m m；Cp岩石纵波波速，岩石纵波波速，m/sm/s ；w最小抵抗线，最小抵抗线，m m。7.2.3 按增强碰撞作用原理确定间隔时间按增强碰撞作用原理确定间隔时间pCwat224以达到爆破块度均匀的目的，在实践资料的基础上，瑞典以达到爆破块度均匀的目的，在实践资料的基础上，瑞典的兰格福斯提出在最小抵抗线为的兰格福斯提出在最小抵抗线为0.50.8m的条件下，能保证的条件下，能保证产生较好的爆破效果的的计算公式：产生较好的爆破效果的的计算公式：7.2.4 为改善爆破效果确定间隔时间为
13、改善爆破效果确定间隔时间Kwt3.3式中：式中：K系数，系数，ms/m，矿岩的矿岩的 f 值较大时，取值较大时，取K=3，f 值较小时，取值较小时，取K=6；w最小抵抗线，最小抵抗线，m。K各因素影响系数取（各因素影响系数取（12）一般取一般取1575ms，自由面少、孔深时可取，自由面少、孔深时可取100ms。Kwt 爆炸能量经过粉碎区与破裂区，大部分能量耗散掉了，剩余小部分爆炸能量经过粉碎区与破裂区，大部分能量耗散掉了，剩余小部分能量以球面波或柱面波的形式在介质内继续传播，随着曲面半径的增大，能量以球面波或柱面波的形式在介质内继续传播，随着曲面半径的增大，单位曲面上的能量不断减小。由于岩土介
14、质都是不均匀、不连续的，在其单位曲面上的能量不断减小。由于岩土介质都是不均匀、不连续的，在其中传播的波动现象也是非常复杂的，波的能量不断耗散，因此，中传播的波动现象也是非常复杂的，波的能量不断耗散，因此，。毫秒延时爆破的地震效应是一个比较复杂的问题，毫秒延时爆破的地震效应是一个比较复杂的问题，很多，例如很多，例如等。等。由于影响因素较多，所以到目前为止，国内外尚无一个统一的精确由于影响因素较多，所以到目前为止，国内外尚无一个统一的精确公式来计算微差爆破的地震效应。公式来计算微差爆破的地震效应。7.3 毫秒延时爆破的减震作用毫秒延时爆破的减震作用7.3.2 毫秒延时爆破的减震机理毫秒延时爆破的减
15、震机理 关于毫秒延时爆破的减震机理，主要有以下观点。关于毫秒延时爆破的减震机理，主要有以下观点。1 1）提高了炸药能量的有效利用率）提高了炸药能量的有效利用率 这种观点认为，毫秒延时爆破在合理延期时间条件下能够减小震动的这种观点认为，毫秒延时爆破在合理延期时间条件下能够减小震动的原因，如原因，如图图7.37.3，图中，对每种岩石，相应地都存在有使振速达到最小的合，图中，对每种岩石，相应地都存在有使振速达到最小的合理延期时间。主要是爆破过程中更多的能量用在了岩石的二次破碎上，使理延期时间。主要是爆破过程中更多的能量用在了岩石的二次破碎上，使炸药能量获得了较充分的利用，从而减小了地震波的能量和强度
16、。炸药能量获得了较充分的利用，从而减小了地震波的能量和强度。图图7.3 延期时间与振速延期时间与振速 2)相反相位震动的叠加相反相位震动的叠加 这种观点认为，毫秒延时爆破的减震作用主要取决于炸这种观点认为，毫秒延时爆破的减震作用主要取决于炸药先后爆炸产生地震波的相位差，与岩石破碎质量或爆破效药先后爆炸产生地震波的相位差，与岩石破碎质量或爆破效果无关。当相位相反时，地震波叠加后的强度和质点振速将果无关。当相位相反时，地震波叠加后的强度和质点振速将减小。如果这种观点成立的话，那么同样也存在着使强度和减小。如果这种观点成立的话，那么同样也存在着使强度和振速加强的可能性，然而在实际中并未观测到有这种现
17、象的振速加强的可能性，然而在实际中并未观测到有这种现象的发生。发生。然而，在井下粘土页岩试验巷道内的观测资料表明，一然而，在井下粘土页岩试验巷道内的观测资料表明，一次爆炸产生震动过程的延续时间只有次爆炸产生震动过程的延续时间只有4 48 8毫秒，而微差爆破毫秒，而微差爆破采用的间隔时间远比该时间大，这说明实际不可能发生震动采用的间隔时间远比该时间大，这说明实际不可能发生震动的叠加。的叠加。173）减小了一次齐爆药量）减小了一次齐爆药量 这种观点认为，由于震动过程的延续时间很短，可将每组这种观点认为，由于震动过程的延续时间很短，可将每组装药爆炸激起的地震波看作是孤立的，相互之间没有影响。装药爆炸
18、激起的地震波看作是孤立的，相互之间没有影响。当一次齐爆的药量愈大时，距爆源相同距离处产生的振速就当一次齐爆的药量愈大时，距爆源相同距离处产生的振速就愈大。愈大。但这种观点不能用来说明毫秒延时爆破与秒延时爆破在减但这种观点不能用来说明毫秒延时爆破与秒延时爆破在减震作用方面的区别。震作用方面的区别。7.3.3 井巷微差爆破的安全性及减震作用井巷微差爆破的安全性及减震作用 在有瓦斯危险的工作面内进行爆破工作，以瞬发爆破最安全，但在在有瓦斯危险的工作面内进行爆破工作，以瞬发爆破最安全，但在 这种情况下，全断面只能分次放炮。爆破次数愈多对巷道开挖进度影响这种情况下，全断面只能分次放炮。爆破次数愈多对巷道
19、开挖进度影响 愈大，爆破次数愈少对爆破效果和震动作用影响愈大。愈大，爆破次数愈少对爆破效果和震动作用影响愈大。研究指出，若爆破前瓦斯浓度已达爆炸极限，则总延期时间超过研究指出，若爆破前瓦斯浓度已达爆炸极限，则总延期时间超过 75100ms，就有可能引燃瓦斯。，就有可能引燃瓦斯。因此，在有瓦斯危险工作面内采用因此，在有瓦斯危险工作面内采用 微差爆破时，总延期时间有明确规定：微差爆破时，总延期时间有明确规定：130ms。爆破前必须严格检。爆破前必须严格检 查工作面内瓦斯含量，并按安全规程规定进行装药、放炮。查工作面内瓦斯含量，并按安全规程规定进行装药、放炮。从理论上讲，相邻两段爆破引起的爆破地震，
20、从理论上讲，相邻两段爆破引起的爆破地震，若时间间隔等于爆破若时间间隔等于爆破 振动周期振动周期T的一半和的一半和T/2的奇数倍，可以使两次爆破峰谷相消，最大程的奇数倍，可以使两次爆破峰谷相消，最大程 度地降低地震效应。度地降低地震效应。微差爆破不仅可以改善岩石破碎质量，提高爆破效果，而且可以减微差爆破不仅可以改善岩石破碎质量，提高爆破效果，而且可以减 小在巷道围岩内产生的震动。小在巷道围岩内产生的震动。瑞典从瑞典从2020世纪世纪5050年代开始，率先研究一种能按设计轮廓线爆破岩体，年代开始，率先研究一种能按设计轮廓线爆破岩体，使巷道周壁或开挖面平整，并使围岩不受明显破坏的控制爆破技术，即使巷
21、道周壁或开挖面平整，并使围岩不受明显破坏的控制爆破技术，即光光面爆破技术面爆破技术。美国、加拿大等国也相继进行了研究。美国、加拿大等国也相继进行了研究。我国自我国自19701970年以来，在矿山、水利、地下工程中获得了广泛应用光面年以来，在矿山、水利、地下工程中获得了广泛应用光面爆破技术，至今成为控制开挖轮廓线的主要爆破方法之一。特别是光面爆爆破技术，至今成为控制开挖轮廓线的主要爆破方法之一。特别是光面爆破与锚喷支护相结合后，已成为井巷工程中一项重大技术改进。破与锚喷支护相结合后，已成为井巷工程中一项重大技术改进。7.4 光面爆破和预裂爆破光面爆破和预裂爆破7.4.1 光面爆破光面爆破图图7.
22、4 普通爆破和光面爆破的效果普通爆破和光面爆破的效果(a)普通爆破普通爆破 (b)光面爆破光面爆破1 1）概述）概述 光面爆破效果见图组光面爆破效果见图组7.47.132）光面爆破及特点）光面爆破及特点 光爆实质光爆实质 是在断面设计的轮廓线上布置间距较小相互平行是在断面设计的轮廓线上布置间距较小相互平行的炮孔，控制装药量及不耦合装药结构，选用低密度、低爆的炮孔，控制装药量及不耦合装药结构，选用低密度、低爆速（低威力）炸药并同时起爆，沿炮孔连线将岩石切断崩落。速（低威力）炸药并同时起爆，沿炮孔连线将岩石切断崩落。适用于断面周边一层岩石，爆后断面符合设计要求、围岩适用于断面周边一层岩石，爆后断面
23、符合设计要求、围岩形状规整。表面光滑、损伤小、保持稳定。形状规整。表面光滑、损伤小、保持稳定。特点：减少超欠挖；特点：减少超欠挖；井巷成形规整、质量高；井巷成形规整、质量高；围岩稳定，自身承载能力强，减少支护及用材；围岩稳定，自身承载能力强，减少支护及用材；掘进速度快、成本低、施工安全；掘进速度快、成本低、施工安全；钻孔质量要求高。钻孔质量要求高。3）光爆原理）光爆原理 光面爆破的基本原理是合理选择周边眼爆破参数（即眼间光面爆破的基本原理是合理选择周边眼爆破参数（即眼间距、抵抗线、装药量），在井巷掘进轮廓线上钻凿相互平距、抵抗线、装药量），在井巷掘进轮廓线上钻凿相互平行的炮眼；控制炸药的爆破作
24、用，选用低密度和低爆速的行的炮眼；控制炸药的爆破作用，选用低密度和低爆速的炸药或专用药包，控制每个炮眼的装药量和装药结构，降炸药或专用药包，控制每个炮眼的装药量和装药结构，降低炸药爆炸的初始冲量；保证周边眼同时起爆，使炸药的低炸药爆炸的初始冲量；保证周边眼同时起爆，使炸药的爆炸作用刚好切断周边炮眼连线上的岩石，形成贯穿裂缝，爆炸作用刚好切断周边炮眼连线上的岩石，形成贯穿裂缝，从而减少了对炮眼眼壁岩体的破坏，并将井巷轮廓线内岩从而减少了对炮眼眼壁岩体的破坏，并将井巷轮廓线内岩石崩落下来，爆后形成围岩形状规整、表面光滑，符合设石崩落下来，爆后形成围岩形状规整、表面光滑，符合设计要求的井巷断面。计要
25、求的井巷断面。关于裂缝形成的机理有以下三种观点：关于裂缝形成的机理有以下三种观点：应力波叠加原理应力波叠加原理 相邻两孔装药同时爆炸相邻两孔装药同时爆炸时，应力波沿炮孔连线相时，应力波沿炮孔连线相向传播，相互干涉叠加，向传播，相互干涉叠加，当切向拉应力大于岩石的当切向拉应力大于岩石的抗拉强度时，切断岩石形抗拉强度时，切断岩石形成贯穿裂缝，图成贯穿裂缝，图7.14。图图7.14.1 相邻炮孔同时爆炸时炮孔连线上的应力相邻炮孔同时爆炸时炮孔连线上的应力（图上数字：经历时间，（图上数字：经历时间，s）以高压气体为主要作用的理论以高压气体为主要作用的理论 U.兰格福斯、山口梅太郎等人认为，爆生气体的作
26、用对预裂爆破和兰格福斯、山口梅太郎等人认为，爆生气体的作用对预裂爆破和光面爆破成缝的影响更大。试验证明，两圆孔连线与孔壁的交点在切线光面爆破成缝的影响更大。试验证明，两圆孔连线与孔壁的交点在切线方向产生很大的拉应力。因此，裂缝应首先在孔壁上出现。预裂爆破与方向产生很大的拉应力。因此，裂缝应首先在孔壁上出现。预裂爆破与光面爆破时岩石的开裂，可认为是由孔壁切向拉应力造成的，而且孔的光面爆破时岩石的开裂，可认为是由孔壁切向拉应力造成的，而且孔的间距与裂缝的开裂关系很大。间距与裂缝的开裂关系很大。据上得出以下结论：不论是单孔或是两孔同时起爆，裂缝均能产生，据上得出以下结论：不论是单孔或是两孔同时起爆，
27、裂缝均能产生，后者更易形成裂缝；强调堵塞和不耦合装药结构，使爆破气体在炮孔内后者更易形成裂缝；强调堵塞和不耦合装药结构，使爆破气体在炮孔内作用时间延长；要求使用爆速低、生成气体量多的炸药；他们认为应力作用时间延长；要求使用爆速低、生成气体量多的炸药；他们认为应力波不会形成孔间贯穿裂缝，仅能形成潜在的闭合裂缝，对于单孔而言，波不会形成孔间贯穿裂缝，仅能形成潜在的闭合裂缝，对于单孔而言，这些裂隙是无规则的，对于双孔而言，两孔连线方向的裂缝最长，裂缝这些裂隙是无规则的，对于双孔而言，两孔连线方向的裂缝最长，裂缝的贯穿是在气体作用下完成的；裂缝是由孔壁向中间发展的。的贯穿是在气体作用下完成的；裂缝是由
28、孔壁向中间发展的。应力波与爆生气体共同作用原理应力波与爆生气体共同作用原理 实际爆破时，两孔难以保证同时，故连线上应力波叠加实际爆破时，两孔难以保证同时，故连线上应力波叠加难以实现。因此，认为贯穿裂缝的形成，是基于各装药爆难以实现。因此，认为贯穿裂缝的形成，是基于各装药爆炸所激起的应力波先在孔壁上产生初始裂缝，然后，在爆炸所激起的应力波先在孔壁上产生初始裂缝，然后，在爆生气体静压作用下，形成生气体静压作用下，形成“气楔气楔”使裂缝扩展，最终贯通。使裂缝扩展，最终贯通。图图7.14.2 光面爆破断裂面的形成光面爆破断裂面的形成a炮孔和装药；炮孔和装药；b孔边初始裂纹；孔边初始裂纹；c贯穿裂缝形贯
29、穿裂缝形成成4)光爆参数光爆参数 (1)(1)不耦合系数不耦合系数(Kb)由不耦合装药炮孔壁上产生的冲击压力知由不耦合装药炮孔壁上产生的冲击压力知 令令 可求得可求得Kb。一般取一般取Kb1.51.52.52.5(2)(2)最小抵抗线最小抵抗线(w)在爆破中，为了使保留区岩壁光滑而不致破坏，抵抗线在爆破中，为了使保留区岩壁光滑而不致破坏，抵抗线w也不宜过大，否则爆破后不能形成光滑的岩壁，达不到光面也不宜过大，否则爆破后不能形成光滑的岩壁，达不到光面爆破的目的。爆破的目的。因此对于露天深孔光面爆破的抵抗线因此对于露天深孔光面爆破的抵抗线w最好采用与钻孔直最好采用与钻孔直径径d d有关的关系式计算
30、，即有关的关系式计算，即w=(720)d；或；或w=(1.52.0)a nddDPbc62028cbKP2(3)钻孔直径钻孔直径(d)深孔爆破时，公路、铁路与水电取深孔爆破时，公路、铁路与水电取80100mm，大直径，大直径150300mm多用于矿山；浅孔爆破取多用于矿山；浅孔爆破取4250mm。(4)台阶高度台阶高度(H)与主爆区台阶高度相同，一般情况，深孔不大于与主爆区台阶高度相同，一般情况，深孔不大于15m，浅孔取浅孔取1.55.0m为宜。为宜。(5)炮孔超深炮孔超深(h)h=1.51.5m，孔深大、岩石坚硬完整者取大值，反之取，孔深大、岩石坚硬完整者取大值，反之取小值。小值。(6)炮眼
31、间距炮眼间距(E)根据不同的光爆原理有不同的确定方法。炮孔间距一般为根据不同的光爆原理有不同的确定方法。炮孔间距一般为孔眼直径的孔眼直径的1020倍；倍；也可按也可按 E=mW 确定（确定（m取取0.60.8），如），如图图7.15。在节理裂隙比较发育的岩石中应取小值，整体性好的岩石在节理裂隙比较发育的岩石中应取小值，整体性好的岩石可取大值。可取大值。图图7.15 光爆参数示意图光爆参数示意图 EW(7)起爆时差起爆时差()周边眼最好同时起爆，周边眼与相邻孔，一般在周边眼最好同时起爆，周边眼与相邻孔，一般在50100ms，随孔深，随孔深不同变化。不同变化。时差越短则壁面平整效果越有保证时差越短
32、则壁面平整效果越有保证,图图7.16。图图7.16 起爆时间对光面爆破效果的影响起爆时间对光面爆破效果的影响 （a）不同段秒差延期起爆；）不同段秒差延期起爆；（b）齐发爆破；）齐发爆破；（c）微差起爆）微差起爆 t(8)单位装药量单位装药量(q)单位装药量又叫线装药密度和装药集中度，它是指单位装药量又叫线装药密度和装药集中度，它是指单位长单位长度孔眼中装药量的多少度孔眼中装药量的多少(gm或或kgm)。为了控制裂缝的发。为了控制裂缝的发展，保持新壁面的完整稳固，在保证沿孔眼连线破裂的前提展，保持新壁面的完整稳固，在保证沿孔眼连线破裂的前提下，应尽可能减少装药量。下，应尽可能减少装药量。也可按教
33、材计算。也可按教材计算。软岩一般用软岩一般用 70120gm，中硬岩为中硬岩为 100150gm，硬岩为硬岩为 150250gm。5)施工要点施工要点 钻孔质量：钻孔质量：做到做到“准、平、直、齐准、平、直、齐”装药结构：装药结构：起爆顺序起爆顺序：光面爆破与主体爆破一起分段延期起爆，也光面爆破与主体爆破一起分段延期起爆，也可采用预留光爆层在主体爆破后起爆。可采用预留光爆层在主体爆破后起爆。多采用多采用标准药卷空气间隔装药；标准药卷空气间隔装药；小直径药卷间隔装药；小直径药卷间隔装药；如图如图7.17 所示所示小直径药卷连续装药。小直径药卷连续装药。图图7.17.a 光面爆破炮孔装药结构光面爆
34、破炮孔装药结构1导爆索；导爆索；2堵塞段；堵塞段；3中间装药；中间装药；4底部增强装药底部增强装药图图7.17.b 光面爆破炮孔装药结构光面爆破炮孔装药结构6）光爆标准（质量控制标准）光爆标准（质量控制标准）开挖壁面岩石的完整性用岩壁上炮孔痕迹率来衡量，炮孔痕迹率也称半孔率。开挖壁面岩石的完整性用岩壁上炮孔痕迹率来衡量，炮孔痕迹率也称半孔率。光面爆破的质量控制标准是什么光面爆破的质量控制标准是什么?（1）眼痕率，硬岩不低于）眼痕率，硬岩不低于80%，中硬岩不小于，中硬岩不小于60%;（2）软岩巷道周边成型应符合）软岩巷道周边成型应符合设计设计要求要求;（3）两炮的衔接台阶尺寸，眼深小于）两炮的
35、衔接台阶尺寸，眼深小于3m时，不得大于时，不得大于150mm，眼深为，眼深为5m 时，不得大于时，不得大于250mm;（4）岩面不应有爆震裂缝）岩面不应有爆震裂缝;（5）巷道周边不应欠挖，平均线性超控值应小于）巷道周边不应欠挖，平均线性超控值应小于200mm。光面爆破的标准光面爆破的标准（1）岩壁上留下的半圆形炮眼残痕应该占周边眼数量的百分之五十以；）岩壁上留下的半圆形炮眼残痕应该占周边眼数量的百分之五十以；（2）岩壁上超欠挖深度不得超过）岩壁上超欠挖深度不得超过150mm。岩面上不得留有明显的炮震裂痕。岩面上不得留有明显的炮震裂痕。欠挖还不得超过质量标准的要求。欠挖还不得超过质量标准的要求。
36、在水电部门在水电部门1）对节理裂隙极发育的岩体，一般应使炮孔痕迹率达到）对节理裂隙极发育的岩体，一般应使炮孔痕迹率达到10%50%；节理裂隙中等发育者应达节理裂隙中等发育者应达50%80%；节理裂隙不发育者应达节理裂隙不发育者应达80%以上。以上。围岩壁面不应有明显的爆生裂隙。围岩壁面不应有明显的爆生裂隙。2）围岩壁面不平整度（又称起伏差）的允许值为）围岩壁面不平整度（又称起伏差）的允许值为15mm。3）在临空面上，预裂缝宽度一般不宜小于）在临空面上，预裂缝宽度一般不宜小于1mm。影响轮廓爆破质量的因素，除爆破参数外，主要依赖于地质影响轮廓爆破质量的因素，除爆破参数外，主要依赖于地质条件和钻孔
37、精度。这是因为爆生裂缝极易沿岩体原生裂隙、节条件和钻孔精度。这是因为爆生裂缝极易沿岩体原生裂隙、节理发展，而钻孔精度则是保证周边控爆质量的先决条件。理发展，而钻孔精度则是保证周边控爆质量的先决条件。7.4.1 预裂爆破预裂爆破1）概述）概述 所谓预裂爆破，就是沿露天矿设计边坡境界线，钻凿一排所谓预裂爆破，就是沿露天矿设计边坡境界线，钻凿一排较密较密 集的钻孔集的钻孔，每孔装入少量炸药，在采掘带主爆孔未爆之前先行，每孔装入少量炸药，在采掘带主爆孔未爆之前先行 起爆，从而起爆，从而炸出一条炸出一条有一定宽度（一般大于有一定宽度（一般大于12cm）并贯穿）并贯穿 各钻孔的各钻孔的预裂缝预裂缝。由于有
38、这条预裂缝将采掘带和边坡分隔开来，因而后续采掘带由于有这条预裂缝将采掘带和边坡分隔开来，因而后续采掘带 爆破的爆破的地震波在预裂带被吸收并产生较强的反射，地震波在预裂带被吸收并产生较强的反射，使得透过它使得透过它 的地震波强度大为减弱，从而降低地震效应；的地震波强度大为减弱，从而降低地震效应；切断爆破区裂隙切断爆破区裂隙 向边坡延伸，向边坡延伸，减少对边坡岩体的破坏，提高边坡坡面的平整减少对边坡岩体的破坏，提高边坡坡面的平整 度，保护边坡的稳定性。度，保护边坡的稳定性。预裂爆破与普通生产爆破相比，减震效果一般可达预裂爆破与普通生产爆破相比，减震效果一般可达460。工程经验实测数据表明，由于预裂
39、缝的作用，爆破震动可减工程经验实测数据表明，由于预裂缝的作用，爆破震动可减 少少5082，破坏范围可缩小破坏范围可缩小40，预裂面的不平整度为预裂面的不平整度为 20cm，孔壁的保留程度为：坚硬岩石大于孔壁的保留程度为：坚硬岩石大于80，软岩大于软岩大于 50。2）预裂爆破原理）预裂爆破原理与光面爆破一致，消灭粉碎区，控制破裂区。与光面爆破一致，消灭粉碎区，控制破裂区。预裂爆破与光面爆破很相似，它是在光面爆破的基础上预裂爆破与光面爆破很相似，它是在光面爆破的基础上 发展而来的，发展而来的，所不同的是：所不同的是：光面爆破是光面爆破是光面眼前面的岩石光面眼前面的岩石 都崩落后都崩落后再才进行爆破
40、，它有最小抵抗线；而预裂爆破是再才进行爆破，它有最小抵抗线；而预裂爆破是在在预裂眼前面的岩石都没有爆的情况下预裂眼前面的岩石都没有爆的情况下所进行的爆破所进行的爆破。3）预裂爆破的优点）预裂爆破的优点 预裂爆破形成裂隙后，前面的炮孔再爆破时预裂爆破形成裂隙后，前面的炮孔再爆破时所产生的应所产生的应力波遇到裂缝就会发生反射；力波遇到裂缝就会发生反射；隔离了爆区裂隙向保护区延隔离了爆区裂隙向保护区延伸。从而减弱了对保护区边坡的冲击破坏，使边坡岩体完整伸。从而减弱了对保护区边坡的冲击破坏，使边坡岩体完整稳定。稳定。4）预裂爆破参数）预裂爆破参数（1）炮孔直径）炮孔直径 一般采用潜孔钻机，孔径从一般采
41、用潜孔钻机，孔径从90150mm，也有用，也有用 200mm的。一般孔径越小，留的孔痕率越高。的。一般孔径越小，留的孔痕率越高。（2）不耦合系数）不耦合系数 由于不偶合装药，因而药包与孔壁之间形成了一定的由于不偶合装药，因而药包与孔壁之间形成了一定的环形间隙。环形间隙的存在，可降低爆轰波的初始压力，环形间隙。环形间隙的存在，可降低爆轰波的初始压力，保护孔壁及防止其周围岩石出现过分粉碎；同时还可以延保护孔壁及防止其周围岩石出现过分粉碎；同时还可以延缓爆破作用时间，有利于预裂缝的扩展，图缓爆破作用时间，有利于预裂缝的扩展，图7.18。不偶合系数的大小，主要与岩石性质有关。不偶合系数的大小，主要与岩
42、石性质有关。根据国内外资料，一般以根据国内外资料，一般以25为宜。为宜。图图7.18 不耦合装药结构示意图不耦合装药结构示意图（3）线装药密度）线装药密度 指单位炮孔长度的装药量（不包括填塞部分）指单位炮孔长度的装药量（不包括填塞部分）保证孔壁不损坏的线装药密度：保证孔壁不损坏的线装药密度：=2.75压压0.53r0.36 保证形成贯通裂缝的线装药密度：保证形成贯通裂缝的线装药密度：=0.36压压0.63a0.67 在钻孔底部约在钻孔底部约1m左右，由于夹制严重，其线装药密度应左右，由于夹制严重，其线装药密度应根据岩性不同，适当增大装药量，一般根据岩性不同，适当增大装药量，一般增大增大12倍倍
43、。（4）孔距）孔距 一般为钻孔直径的一般为钻孔直径的715倍，即倍，即 a=（715）D 硬岩一般取较小值，软岩取大值。硬岩一般取较小值，软岩取大值。马鞍山矿山研究院推荐的预裂孔孔距经验公式：马鞍山矿山研究院推荐的预裂孔孔距经验公式：式中：式中：a预裂孔孔距，预裂孔孔距，cm；D钻孔直径，钻孔直径，cm；K不偶合系数。不偶合系数。（5）预裂爆破的台阶高度）预裂爆破的台阶高度H 以以 H 15m 为宜为宜。当挖深大于当挖深大于15m时，宜采用分层爆破。层间应设平台，时，宜采用分层爆破。层间应设平台，平台宽度平台宽度1.52.0m。523.014.19KDa（6）预裂孔深）预裂孔深 即要考虑不留根
44、底，又要考虑不破坏岩石的整体结构。即要考虑不留根底，又要考虑不破坏岩石的整体结构。（7）填塞长度）填塞长度 良好的填塞能充分利用炸药的爆炸能量，减少爆破有害良好的填塞能充分利用炸药的爆炸能量，减少爆破有害效应的产生。效应的产生。一般情况下，填塞长度与炮孔直径有关，通常一般情况下，填塞长度与炮孔直径有关，通常取炮孔直取炮孔直径的径的1220倍。倍。5）施工技术）施工技术 为了获得较整齐的预裂壁面，必须确保钻孔精度。国内外为了获得较整齐的预裂壁面，必须确保钻孔精度。国内外预裂爆破实践表明，孔底的钻孔偏差不应超过预裂爆破实践表明，孔底的钻孔偏差不应超过1520cm。对。对沿预裂面方向的偏差可以放宽一
45、些，但对垂直预裂面方向的沿预裂面方向的偏差可以放宽一些，但对垂直预裂面方向的偏差要严格控制，只有这样，才能保证壁面平整。偏差要严格控制，只有这样，才能保证壁面平整。预裂钻孔的下部，通常距孔底预裂钻孔的下部，通常距孔底1m左右仍有裂缝出现。如左右仍有裂缝出现。如果底部也要保护，应适当减小孔深。此外，为了防止采掘爆果底部也要保护，应适当减小孔深。此外，为了防止采掘爆破的地震波从预裂线端部绕过去，预裂缝端部应比采区伸长破的地震波从预裂线端部绕过去，预裂缝端部应比采区伸长(60100)D，即为孔径的，即为孔径的60100倍。为了更好地保护边坡，倍。为了更好地保护边坡，临近预裂线的几排采掘钻孔，最好也适
46、当缩小孔距、排临近预裂线的几排采掘钻孔，最好也适当缩小孔距、排距（或抵抗线）和装药量。距（或抵抗线）和装药量。总之，预裂爆破是保护露天矿边坡的有效措施，特别对于总之，预裂爆破是保护露天矿边坡的有效措施，特别对于稳固性差或需要重点保护的边坡地段，更有必要精心使用预稳固性差或需要重点保护的边坡地段，更有必要精心使用预裂爆破。当然，相对于正常的采掘爆破来说，预裂爆破的钻裂爆破。当然，相对于正常的采掘爆破来说，预裂爆破的钻孔、爆破工作量大，施工工艺复杂，费用也较高，这是它的孔、爆破工作量大，施工工艺复杂，费用也较高，这是它的最大缺点。最大缺点。6）预裂爆破的效果）预裂爆破的效果一般要求：一般要求：首先形成裂缝，地表裂缝宽度不应小于首先形成裂缝，地表裂缝宽度不应小于1cm；预裂面保护平整，不平整度小于预裂面保护平整，不平整度小于15cm；壁面上孔痕百分率，硬岩中不小于壁面上孔痕百分率，硬岩中不小于80，软岩中不小，软岩中不小 于于50；减震要求。减震要求。
