精品课程《爆破工程》课件（全）.pptx

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1、武汉理工大学武汉理工大学资源与环境工程学院资源与环境工程学院爆破工程绪论绪论爆 破 工 程 四大发明之一的火药，对人类社会生产力的发展起了重要的作用。作为炸药的应用与推广的爆破技术历史悠久，有学者把这一漫长的发展史划为三个不同的时期：2024/4/11绪论2一、爆破工程发展简史黑火药时期黑火药时期奠基时期奠基时期现代化时期现代化时期1黑火药时期黑火药时期 （公元（公元7世纪世纪-18世纪）世纪）（1）火药概念的演变）火药概念的演变 2024/4/11绪论3 几千年前，燧人氏钻木取火开始了人类对火的利用，继而进入煤和石油燃烧的利用。当今已进入原子能的时代，从某种意义上讲，人类是从火中繁荣起来的。

2、在利用火的技术中，火炸药的利用独树一帜。古代药物虽多是天然品，但能爆发着火的药都不是天然产物，而是中国炼丹家发明的。2024/4/11绪论4公元前475-86年，周末汉初盛行神仙之说，战国策中已有方士向荆王献“不死之药”的记载。西汉武帝（公元前140-86年）找人炼丹以求长生不老。炼丹家利用各种金、石药物炼药时，硝、硫、炭为常备物，当此三种成分相遇受热或激发即会爆炸着火（炼出白如冰的三氧化二砷）。一直到1956年，我国由于受苏联文字翻译的影响，把爆发物中以爆燃为主要反应形式的才称为火药，而把以爆轰为主要反应形式的称为炸药，同时也把一切爆发物都称为炸药。2024/4/11绪论5由于炼丹而形成的火

3、药爆发燃烧丹房的事故多了，后慢慢转为重视火药的爆发性质而作兵家火攻之用，也因此将一切爆发着火的物质都以药字命名，统称为火药。公元660年孙思邈（药学家）丹经中”伏硫磺法”，就记载了硝石与硫磺的化学反应；公元803年,清庶子铅汞甲辰至宝集成中记载了硫二两、硝二两、马兜铃三钱半配合而成的矾伏火法：2024/4/11绪论6即民间所谓的“一硫二硝三木炭”的说法。4KNO3+2S+6C=2K2S+2N2+6CO2（2）黑火药的发展史）黑火药的发展史2024/4/11绪论717世纪欧洲产业革命后，爆破技术的应用有了发展，黑火药始用于开采矿石。1799年雷汞的发现和应用标志着黑火药时代的结束。年雷汞的发现和

4、应用标志着黑火药时代的结束。直到18世纪末，黑火药还是唯一的炸药品种，统治了一千多年.10世纪后，宋朝就有“飞火”即“火炮”、“火箭”等用于兵事的记载。大约1113世纪，黑火药经由阿拉伯传入欧洲。1242年国外才有第一次专门记载。2奠基时期奠基时期 （18001949年）年）19世纪基础化学的发展促进了炸药化学的研究，一些工业炸药相继问世。值得纪念的是：18671875年伟大的化学家诺贝尔发明了：硝化甘油炸药、硝化棉炸药和雷管，推动了爆破技术向生产建设的广阔领域发展。20世纪初，人类经历了两次世界大战。炸药的研究和生产达到了空前时期，从另一个角度讲也推动了炸药和爆破技术的发展。这一时期的主要标

5、志为雷管、导火索、导爆索的广泛应用。1871年鲍氏公式：Q=kf(n)w3的建立使药量计算进入了半理论半经验的计算阶段。2024/4/11绪论83现代化时期现代化时期 （1950年年今）今）40年代后，由于广泛运用各学科领域的新成就，现代化的精密仪器，更由于采矿、航天、军工、水电建筑以及医疗、救灾对爆破技术的应用的特殊要求，使爆破技术出现了日新月异的局面，这可以从以下几方面说明：2024/4/11绪论9其主要标志为：微差爆破技术、导爆管起爆、乳化油炸药、静态爆破、控制爆破等技术的发展与成熟。（1）工业炸药品种工业炸药品种，据世界不完全统计目前有几百种。（2）起爆技术有火、电、导爆索、导爆管、大

6、力神、无线电、起爆法，起爆时间可精确到毫秒ms。（3）爆破规模：一次爆破量从几公斤到几吨，甚至上万 吨。我国56年在白银厂、71年5月狮子山铁矿成功 进行了万吨级炸药一次爆破；罗马尼亚在离人体只有 40cm处炸开水泥块救人。日本采用“微小爆破疗法”治疗膀胱结石，将炸药制成直径1mm、长5-10mm 纤细药棒置于于患者体内，通过引爆使结石破碎。2024/4/11绪论10（4）爆破技术 2024/4/11绪论11定向抛掷爆破：通过爆破手段使爆破体抛掷到指定地点。南水电站定向爆破筑坝、药量1394吨，上坝方量105万方，堆积坝高62.3m，设计高65m，准确度达96%。其他如：微差爆破、挤压爆破、预

7、裂爆破、光面爆破、水压爆破以及城市拆除爆破。爆破技术视频欣赏2024/4/11绪论12预 裂 爆 破宏 大 爆 破逐孔宗量爆破二爆破技术在建设中的应用2024/4/11绪论13采掘工程采掘工程：爆破费占矿山总费用2025%。炼1吨铁需35吨矿石，为采矿要挖掘十几吨岩石，加上熔剂需1720吨矿石，有色金属约150吨以上。交通运输交通运输：铁路隧道、三峡解放来爆礁石百万立方米；黄埔港爆破水下礁石50万立方米，提高了水下爆破技术。水电工程水电工程：葛洲坝爆破队伍500余人，施工中每天爆上万立方米石方。水利工程常用定向爆破筑坝。建筑工程建筑工程：石材开采。基坑开挖：武汉彩色旅游电视塔高221米、重15

8、000吨、基坑32米、深10米，离2频道电视塔最近8米，采用了控爆开挖。城市改建、拆除爆破：地震、冲击波、飞石、毒气、噪音105分贝。其他其他：爆炸焊接、高压线导爆索焊接、沉船打捞切割、合成晶体、核爆炸、用石墨合成金刚石。三爆破事业发展的前景 爆破技术的应用爆破技术的应用随着科学技术的飞速发展，爆破技术越来越占有更广阔的领域，除在矿山、水利铁路交通等部门继续发展外，在农田建设、抢险救灾等方面也将发挥重要作用。控制爆破和爆破加工技术的发展，使机械工业出现了奇迹般的成就，一些过去难以作到的大型机械特殊部件成型，不同种类金属合金的粘合、焊接等工作能在爆破的瞬间完成。2024/4/11绪论14四、钻孔

9、设备和钻孔技术一般爆破都需要打孔，尤其是在矿山开采方面，新型的钻孔机械和钻孔方法是发展和应用爆破技术的前提，例如：光面、预裂等爆破新技术，就需要多钻孔，要推广其应用，急待解决的问题就是钻孔。2024/4/11绪论15目前出现了许多新型的钻孔机械和方法，如热力钻孔，高频液压钻孔以及潜孔钻机钻孔、牙轮钻机钻孔等凿岩机械，将来随着激光技术的发展，激光钻孔也有可能成为现实。钻孔设备视频欣赏2024/4/11绪论16矿山钻孔1钻孔牙轮钻深孔堵塞机械矿山钻孔2超 级 铲 装五、爆破器材2024/4/11绪论17特别是炸药新品种的出现，作为工程爆破能源来看，有力地推动了爆破技术的应用范围和使用的规模，并使一

10、向认为技术复杂、危险性大的爆破作业，有可能变的简单、安全，便于掌握应用。例如70年代在瑞典首先制造的塑料导爆管、NONEL管，可以代替传统的导爆索，又可作为非危险器材运输和储存。本课程的内容、特点与要求本课程的内容、特点与要求三大基本内容三大基本内容 炸药炸药 炸药组成、起爆、爆轰理论 爆破岩石的破碎机理爆破岩石的破碎机理 地质、岩石力学、弹塑性理应力波、断裂力学 爆破技术爆破技术 方案设计、操作、施工特点特点 安全性 是搞爆破工作的重要前提 专业基础课和专业技术的综合性2024/4/11绪论18 要求要求由于爆破问题所涉及的许多现象包含着复杂的由于爆破问题所涉及的许多现象包含着复杂的高压、高

11、温、高速过程，尚有许多问题仍停留在假高压、高温、高速过程，尚有许多问题仍停留在假说和经验计算阶段，不象高等数学那样严密，因此，说和经验计算阶段，不象高等数学那样严密，因此，对于刚刚转入专业课学习的同学们，要能够理解接对于刚刚转入专业课学习的同学们，要能够理解接受。受。2024/4/11绪论19 习惯预习 -应付跳跃 认真听课作笔记 -是考试课，不指重点，不辅导，以讲的为准。独立完成作业 多提建议提出如下要求：2024/4/11第一章 炸药爆炸基本理论20主要内容第一章第一章 炸药爆炸基本理论炸药爆炸基本理论1.1 基本概念 1.2 炸药化学反应基本形式 1.3 炸药氧平衡与反应产物 1.4 炸

12、药热化学参数 1.5 炸药感度 1.6 炸药起爆 1.7 炸药爆轰理论 1.8 炸药爆炸性能：本章思考题2024/4/11第一章 炸药爆炸基本理论21第一节第一节 基本概念基本概念物理爆炸物理爆炸（不发生化学变化不发生化学变化）核爆炸核爆炸 （核裂变或核聚变核裂变或核聚变）化学爆炸化学爆炸（有新的物质生成有新的物质生成）（explosive）：在一定条件下，能够发生快速化学反应，放出能量，生成气体产物，显示爆炸效应（explosive effect）的化合物或混合物。爆炸的分类：炸药2024/4/11第一章 炸药爆炸基本理论22 化学爆炸三要素化学爆炸三要素1反应的放热性 炸药爆炸必须的能源

13、3反应中生成大量气体产物 炸药爆炸对外做功的媒介 2反应过程的高速度爆炸反应区别一般化学反应的重要标志 2024/4/11第一章 炸药爆炸基本理论23铝热剂反应铝热剂反应 2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe+828kJ 尽管反应非常迅速，且放出很多的热量，反应放出的热量足以把反应产物加热到3000K，但终究由于没有气体产物生成，没有把热能转变为机械能的媒介，无法对外做功，所以不具有爆炸性。2024/4/11第一章 炸药爆炸基本理论24第二节第二节 炸药化学反应基本形式炸药化学反应基本形式 爆炸速度增长到稳定爆速爆炸速度增长到稳定爆速（stationary detonation velocit

14、y）的最的最大值大值 ，以每秒数千米的最大稳定速度进行的反应过程。以每秒数千米的最大稳定速度进行的反应过程。反映炸药的化学安定性A缓慢分解缓慢分解 炸药以每秒数百米至数千米的高速进行爆炸反应C爆炸与爆轰爆炸与爆轰 对爆破材料的安全生产,加工,运输保管以及过期变质炸药的销毁都很有必要B燃烧与爆燃燃烧与爆燃爆轰2024/4/11第一章 炸药爆炸基本理论25第三节第三节 炸药氧平衡与反应炸药氧平衡与反应产物产物 炸药内含氧量与所含可燃元素充分氧化所需氧量相比之间的差值称为氧平衡。氧平衡用每克炸药中剩余或不足氧量的克数或质量分数来表示。炸药的氧平衡（Oxygen balance）2024/4/11第一

15、章 炸药爆炸基本理论26氧平衡的计算氧平衡的计算令令炸药的通式：炸药的通式：CaHbNcOd则则氧平衡的计算式：氧平衡的计算式：式中 炸药的氧平衡；炸药的摩尔质量（g/mol）；氧的摩尔质量（g/mol）162024/4/11第一章 炸药爆炸基本理论27混合炸药氧平衡的计算混合炸药氧平衡的计算计算公式计算公式：或者式中 、分别为第 i 组分的质量分数和氧平衡值 2024/4/11第一章 炸药爆炸基本理论28氧平衡的三种类型氧平衡的三种类型正氧平衡正氧平衡零氧平衡零氧平衡负氧平衡负氧平衡Qb0Qb=0Qb 1.00.75 n 1.0n =1.0n 0.75爆破漏斗的基本形式爆破漏斗的基本形式 2

16、024/4/11第五章 岩石爆破理论153第三节第三节 延长装药爆破作用延长装药爆破作用 装药垂直自由面的爆破漏斗装药倾斜自由面的爆破漏斗装药平行自由面的爆破漏斗 当药包的长度和它横载面的直径（或最大边长）之比值 大于某一值时，叫做延长药包。延长药包（extended charge）2024/4/11第五章 岩石爆破理论154第四节第四节 成组药包爆破时岩石破坏特成组药包爆破时岩石破坏特征征 当相邻两药包齐发爆破时，在沿炮孔连心线上的应力得到加强，而在炮孔连心线中段两侧附近则出现应力降低区。相邻炮孔应力波相遇叠加 相邻炮孔中心连线上准静态拉应力分析 （a）单个A孔产生的切向伴生拉应力 （b）单

17、个B孔产生的切向伴生拉应力（c）两孔合成的切向伴生拉应力2024/4/11第五章 岩石爆破理论155应力降低的分析应力降低的分析多排成组药包的齐发爆破效果不好，得不到实际使用。应 力 降 低 的 分 析 图2024/4/11第五章 岩石爆破理论156 第五节第五节 能量平衡原理与装药量计算能量平衡原理与装药量计算外 部 药 包 效 应 相似法则体积法则2024/4/11第五章 岩石爆破理论157 能量平衡原理与装药量计算能量平衡原理与装药量计算（2）体积法则相似法则 在一定的炸药和岩石条件下，爆落的土石方体积同所用的装药量成正比，即：Q=KV 如果药包是集中药包,标准抛掷爆破时爆破作用指数n的

18、值为1，即：r=W所以，爆破漏斗体积的大小为：标准抛掷爆破的装药量可以认为是：于是：f(n)为爆破作用指数函数（function of crater index）2024/4/11第五章 岩石爆破理论158利文斯顿爆破漏斗理论利文斯顿爆破漏斗理论 利 文 斯 顿 爆 破 漏 斗 示 意 图利文斯顿将岩石爆破时的变形和破坏形态分为四种类型：（1）弹性变形（4）空气中爆炸（2）冲击破坏（3）碎化破坏 相关名词解释：临界深度，最适宜深度，转折深度。2024/4/11第五章 岩石爆破理论159集中药包装药量计算集中药包装药量计算 鲍列斯阔夫提出的经验公式（适用于抛掷爆破装药量的计算）：集中药包抛掷爆破

19、装药量的计算通式：松动爆破的装药量公式可以表示为：2024/4/11第五章 岩石爆破理论160延长药包装药量计算延长药包装药量计算 AB延长药包垂直于自由面 延长药包平行于自由面 2024/4/11第五章 岩石爆破理论161单位炸药的耗药量单位炸药的耗药量 Kb 指单个集中药包形成标准抛掷爆破漏斗（n=1）时，爆破每1m3岩石或土壤所消耗的2号岩石铵梯炸药的质量，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。Ks 则是指单个集中药包形成松动爆破漏斗时（一般n0.75），爆破每1m3岩石或土壤所消耗的2号岩石铵梯炸药的质量，称作 松动爆破单位用药量系数。需要强调的符号含义：2024/4

20、/11第五章 岩石爆破理论162Kb与与Ks的选取的选取 A 查表B 工程类比C 试验对于普通的岩土爆破工程，Kb和Ks的值可由相关表格中查出；采用标准抛掷爆破漏斗试验确定Kb 的值。参照条件相近工程的单位用药量系数确定Kb和Ks的值；标准抛掷爆破漏斗试验中Kb的计算：2024/4/11第五章 岩石爆破理论163群药包的单位耗药量群药包的单位耗药量 上页所提到的 Kb 与 Ks都只是单个集中药包爆破时装药量与所爆落岩体体积之间的一个关系系数。当群药包共同作用时，群药包的总装药量与群药包一次爆落的岩体总体积的比值称为单位耗药量，简称炸药单耗，用字母q来表示，即：炸药单耗2024/4/11第五章

21、岩石爆破理论164 最小抵抗线原理（最小抵抗线原理（1）最小抵抗线方向 最小抵抗线原理 破碎和抛掷、堆积的主导方向。抛掷、堆积同最小抵抗线的关系。各 种 爆 破 方 法 的 最 小 抵 抗 线 2024/4/11第五章 岩石爆破理论165 最小抵抗线原理（最小抵抗线原理（2）适于集中抛掷堆积的凹形地形 改变最小抵抗线的辅助药包2024/4/11第五章 岩石爆破理论166 最小抵抗线原理（最小抵抗线原理（3）药包位置与起爆顺序对最小抵抗线方向的影响 最小抵抗线的指向是岩石破碎、抛掷和产生飞石的主导方向.应特别注意该方向的选择和安全防护。施工时应认真测量核实最小抵抗线 W 的大小和指向。由于装药量

22、 Q与W 的3次幂有关,W 值的错误测算往往会导致严重的爆破事故。2024/4/11第五章 岩石爆破理论167毫秒爆破作用理论毫秒爆破作用理论 它是利用毫秒雷管（millIseconcond MS）或其他毫秒延期引爆装置，将同一网路的装药分组，以毫秒级的时间间隔进行顺序起爆的方法。毫秒爆破（MS blasting）毫秒爆破又称微差爆破或毫秒微差爆破.2024/4/11第五章 岩石爆破理论168毫秒爆破作用机理毫秒爆破作用机理CBA3.剩余应力叠加2.形成新的自由面 1.应力波相互干涉DE4.岩块碰撞辅助破碎 5.毫秒爆破的减振作用 2024/4/11第五章 岩石爆破理论1691）我国长沙矿冶研

23、究院提出的公式：t=(2040)Wo/f2）U.Langefors（兰格弗斯）等人的瑞典经验公式：t=3.3KW3）前苏联矿山部门的公式：t=KW(24 f)毫秒间隔时间计算原理毫秒间隔时间计算原理A A按应力波干涉计算 B B按形成新的自由面计算 C C按地震效应最小的原则确定 DD依经验公式计算2024/4/11第五章 岩石爆破理论170第六节第六节 影响爆破作用的主影响爆破作用的主要因素要因素 密度、爆热和爆速密度、爆热和爆速 爆轰压力、爆炸压力爆轰压力、爆炸压力 炸药爆炸能量利用率炸药爆炸能量利用率 ABC炸药完成爆炸反应以后，爆轰气体产物膨胀作用在炮孔壁上的压力。炸药完成爆炸反应以后

24、，爆轰气体产物膨胀作用在炮孔壁上的压力。爆轰压力是指炸药爆炸时爆轰波波阵面（爆轰压力是指炸药爆炸时爆轰波波阵面（C-JC-J面）上的压力。面）上的压力。区分:爆轰压力爆炸压力2024/4/11第五章 岩石爆破理论171 自由面在爆破中的作用自由面在爆破中的作用 反射应力波。当爆炸应力波遇到自由面时发生反射，压缩应力波变为拉伸波，引起 岩的片落和径向裂隙的延伸。改变岩石应力状态及强度极限。在无限介质中，岩石处于三向应力状态，而自由面附近的岩石则处于 单向或双向应力状态。故自由面附近的岩石强度接近岩石单轴抗拉或抗压 强度,比在无限介质中承受爆破作用时相应的强度减少几倍甚至十几倍。自由面是最小抵抗线

25、方向，应力波低达自由面后，在自由面附近的介质运 动因阻力减小而加速，随后而到的爆炸气体进一步向自由面方向运动，形 成鼓 包,最后破碎、抛掷。2024/4/11第五章 岩石爆破理论172自由面大小方向和位置对爆破作用的影响自由面大小方向和位置对爆破作用的影响 自 由 面 数 对 爆 破 效 果 的 影 响炮 孔 与 自 由 面 相 关 位 置 对 爆 破 的 影 响（a）垂直布置炮眼（b）倾斜布置炮眼（c）自由面在炮孔下方（d）自由面在炮孔上方2024/4/11第五章 岩石爆破理论173炸药与岩石匹配关系及对爆破作用的影响炸药与岩石匹配关系及对爆破作用的影响岩石（或其他介质）的密度同岩石（或其他

26、介质）纵波速度的乘积。波阻抗（wave impedance）间隔装药 不耦合装药 连续装药 耦合装药 装 药 结 构 药包与孔壁的不耦合程度常用不耦合系数来表示：Rd 降低了作用在炮孔壁上的冲击压力峰值。增加了应力波作用时间。增大了应力波传给岩石的冲量，而且比 冲量沿炮孔分布较均匀。2024/4/11第五章 岩石爆破理论174爆破工艺对爆破作用的影响爆破工艺对爆破作用的影响 炮孔堵塞的作用：（1）保证炸药充分反应，使之放出最大热量和减少有毒气体生成量.（2）降低爆生气体逸出自由面的温度和压力，提高炸药的热效率，使更多的热量转变为机械功。（3）在有瓦斯的工作面内，除降低爆炸气体逸出自由面的温度和

27、压力外，炮泥还起着阻止灼热固体颗粒（例如雷管壳碎片等）从炮孔内飞出的作用，提高爆破安全性。2024/4/11第五章 岩石爆破理论175起爆方法起爆方法 正向起爆反向起爆并敷装药（superposition charge）两种固有爆速不同的爆炸材料并排敷设.（2）导爆索并敷起爆（1）正向起爆（explosion）与反向起爆（indirect initiation）2024/4/11第六章 预裂爆破与光面爆破176主要内容第六章第六章 预裂爆破与光面爆破预裂爆破与光面爆破 6.1 预裂爆破 6.2 光面爆破 6.3 光面爆破与预裂爆破应用条件（略）6.4 预裂、光面爆破工程应用（略）6.5 定向断

28、裂爆破新技术简介：2024/4/11第六章 预裂爆破与光面爆破177第一节第一节 预裂爆破预裂爆破（presplitting preshearing）预裂爆破 沿开挖边界布置密集炮孔，采取不耦合装药或装填低威力炸药，在主爆区之前起爆，从而在爆区与保留区之间形成预裂缝，以减弱主爆区爆破时对保留岩体的破坏并形成平整轮廓面的爆破技术，称为预裂爆破。爆破开采或开挖都是在有限的范围内需要解决两个同等重要的问题：用最有效的方法将既定范围内的岩石进行适度破碎，必要时，再将 破碎后的岩石进行抛掷，以达到一定的工程目的；降低爆破对爆破范围以外岩石的破坏（损伤），最大限度地保持岩 石原有的强度和稳定性，以利于爆破

29、后围岩的长期稳定。同时，也 包括降低爆破地震效应对环境的影响等。2024/4/11第六章 预裂爆破与光面爆破178预裂爆破成缝的力学条件预裂爆破成缝的力学条件 单个炮孔装药爆炸产生的径向压力应小于岩石的动态极限动态抗 压强度，使孔壁不发生粉碎性破坏，即：单个炮孔装药爆炸产生的切向伴生拉应力应小于岩石的动态极限 抗拉强度，使孔壁不产生不定向裂隙，即：相邻炮孔在其炮孔连心线上产生的合成拉应力应大于岩石的动态 极限抗拉强度，使相邻炮孔在其连心线上产生定向裂缝，即：2024/4/11第六章 预裂爆破与光面爆破179预裂爆破成缝机理预裂爆破成缝机理 A AB B2）相邻炮孔连心线上应力加强 C CDD1

30、）不耦合装药3）相邻炮孔互为导向空孔 4）同时起爆预裂孔2024/4/11第六章 预裂爆破与光面爆破180预裂爆破装药量的确定预裂爆破装药量的确定 三种方法：理论计算法，经验公式计算法 和 经验数值法。经验公式计算法地下隧道及巷道开挖：取 1.54；露天爆破及大型硐库中的深孔爆破：取 24。不耦合系数建议用于地下隧道爆破 用于深孔爆破装药量的计算式中，q 为炮孔线装药密度，kg/m；为岩石极限抗压强度，MPa；a 为炮孔间距，m。2024/4/11第六章 预裂爆破与光面爆破181预裂爆破施工预裂爆破施工 钻孔钻孔装药结构装药结构堵塞堵塞ABC当预裂孔与主爆区炮孔一起爆破时：预裂孔应在主爆孔 爆

31、破前引爆，其时间差应不小于75110ms。2024/4/11第六章 预裂爆破与光面爆破182第二节第二节 光面爆破光面爆破（Smooth blasting）光面爆破 沿开挖边界布置密集炮孔，采取不耦合装药或装填低威力炸药，在主爆区之后起爆，以形成平整轮廓面的爆破作业，称为光面爆破。2024/4/11第六章 预裂爆破与光面爆破183预裂爆破与光面爆破的差异预裂爆破与光面爆破的差异区分:预裂爆破光面爆破A 预裂爆破是在主爆区爆破之前进行；B 光面爆破则在两个自由面条件下爆破，所受夹制作用小。A 光面爆破则在主爆区爆破之后进行；B 预裂爆破是在一个自由面条件下爆破，所受夹制作用很大.2024/4/1

32、1第六章 预裂爆破与光面爆破184光面爆破的其他相关知识光面爆破的其他相关知识一二三光面爆破作用机理光面爆破施工光面爆破设计2024/4/11第六章 预裂爆破与光面爆破185第五节第五节 定向断裂爆破新技术简定向断裂爆破新技术简介介（1）炮孔切槽爆破（2）聚能药包爆破（3）切缝药包爆破 炮孔切槽及异形钻孔方法 （a）炮孔切槽 （b）炮孔切割槽 （c）设置导向孔 （d）异形炮孔 1 炮孔壁 2 孔内装药 风动潜孔刻槽机示意图 1 圆形机头；2 风动马达；3 金刚石锯片；4 炮孔2024/4/11第六章 预裂爆破与光面爆破186 定向断裂爆破新技术简介（定向断裂爆破新技术简介（2）（1）炮孔切槽爆

33、破（2）聚能药包爆破（3）切缝药包爆破 聚能装药及异形药包方法（a）聚能药包（b）矩形药包（c）设置高硬度介质1炮孔壁 2孔内装药 3高硬度介质2024/4/11第六章 预裂爆破与光面爆破187 定向断裂爆破新技术简介（定向断裂爆破新技术简介（3）（1）炮孔切槽爆破（2）聚能药包爆破（3）切缝药包爆破 切 缝 药 包 方 法 （a）切缝药包（b）内切槽装药管1炮孔壁 2切缝管内装药 3切缝管2024/4/11第七章 井巷掘进爆破 188主要内容第七章第七章 井巷掘进爆破井巷掘进爆破 7.1 平巷掘进爆破 7.2 井筒掘进爆破：7.3 地下大跨度硐库开挖爆破（略）2024/4/11第七章 井巷掘

34、进爆破 189第一节第一节 平巷掘进爆破平巷掘进爆破 平巷井巷工程系指为进行采矿和其他工程目的，在地下开凿的各类通道和硐室的总称。在地下矿山，开凿在岩体或矿层中不直通地表的水平通道，称为平巷（水平巷道）。平硐在地层中开凿的直通地面的水平巷道称为平硐。2024/4/11第七章 井巷掘进爆破 190工作面和炮眼布置工作面和炮眼布置 平巷掘进中的炮眼，按其位置和作用的不同，分为掏槽眼、辅助眼和周边眼。1 掏槽眼用于爆出新的自由面，为其他后爆炮眼创造有利的爆破条件。3 周边眼控制爆破后的巷道断面形状、大小和轮廓，使之符合设计要求。巷道中的周边眼按其所在位置分为顶眼、帮眼和底眼。2辅助眼（崩落眼）是破碎

35、岩石的主要炮眼。崩落眼利用掏槽眼爆破后创造的平行于炮眼的自由面，爆破条件大大改善，故能在该自由面方向上形成较大体积的破碎漏斗 周边眼又可分为顶眼、底眼和帮眼。2024/4/11第七章 井巷掘进爆破 191各种炮眼各种炮眼 各 种 炮 眼 图 示 1掏槽眼；2辅助眼；3周边眼2024/4/11第七章 井巷掘进爆破 192掏槽眼的形式掏槽眼的形式 掏槽眼形式平行空眼直线掏槽 混合式掏槽 倾斜眼掏槽楔形掏槽 锥形掏槽 单向掏槽 桶形掏槽 龟裂掏槽 螺旋形掏槽 渐近式螺旋 掏槽2024/4/11第七章 井巷掘进爆破 193各种掏槽眼图例（各种掏槽眼图例（1）单 向 掏 槽 锥 形 掏 槽（a）三角形；

36、（b）四边形2024/4/11第七章 井巷掘进爆破 194 各种掏槽眼图例（各种掏槽眼图例（2）龟 裂 掏 槽(a)垂直龟裂掏槽(b)水平龟裂掏槽 桶 形 掏 槽装药眼；空眼 2024/4/11第七章 井巷掘进爆破 195 各种掏槽眼图例（各种掏槽眼图例（3）螺旋掏槽原理示意图（a）小直径空眼；（b）大直径空眼2024/4/11第七章 井巷掘进爆破 196 各种掏槽眼图例（各种掏槽眼图例（4）(a)渐进式螺旋掏槽布孔平面图 (b)渐进式螺旋掏槽孔剖面装药结构示意图 渐近式螺旋掏槽图（单位：cm）2024/4/11第七章 井巷掘进爆破 197爆破参数的确定爆破参数的确定 A AB B2）炮眼深度

37、（hole depth）C CDD1）炮眼直径（borehole diameter）3）炮眼数目（embrasure number）4）单位炸药消耗量（explodes consumption）2024/4/11第七章 井巷掘进爆破 198第二节第二节 井筒掘进爆破井筒掘进爆破（1）浅眼爆破法（2）深孔爆破法 天井反向掘进浅眼爆破法2024/4/11第七章 井巷掘进爆破 199 井筒掘进爆破（井筒掘进爆破（2）（1）浅眼爆破法（2）深孔爆破法 天井反向掘进一些典型的掏槽方式爆破漏斗法2024/4/11第八章 一般土岩爆破200主要内容第八章第八章 一般土岩爆破一般土岩爆破1.1 露天深孔台阶爆

38、破 1.2 露天浅眼台阶爆破 1.3 地下采场深孔爆破 1.4 地下采场浅眼爆破 1.5 挤压爆破 1.6 药壶爆破及二次爆破（略）1.7 炮孔装药机械化（略）：2024/4/11第八章 一般土岩爆破201第一节第一节 露天深孔台阶爆破露天深孔台阶爆破 （bench blasting）：台阶爆破是工作面以台阶形式推进的爆破方法。台阶爆破孔深大于5m的钻孔称为深孔。反之，则称为浅孔。台阶要素 W1为前排钻孔的底盘抵抗线。是自炮孔中心至坡底线的最短距离；L为钻孔深度 lc为装药长度 ld为堵塞长度；h为超深 b为排距；B为在台阶面上从钻孔中心至坡顶线的安全距离。2024/4/11第八章 一般土岩爆

39、破202钻孔形式钻孔形式露 天 深 孔 布 置H台阶高度；h超深；Wd底盘抵抗线；ld堵塞长度；b排距 2024/4/11第八章 一般土岩爆破203布孔方式（布孔方式（1）深 孔 布 置 方 式a单排布孔；b方形布孔；c矩形布孔；d三角形布孔布孔方式有单排布孔和多排布孔两种。多排布孔又分为方形、矩形及三角形（梅花形）三种。半 壁 路 堑 布 孔a倾斜孔；b垂直孔；c分层布孔一、深孔台阶平面布孔方式2024/4/11第八章 一般土岩爆破204布孔方式（布孔方式（2）复 线 扩 建 路 堑 开 挖 法 单 线 全 路 堑 分 层 开 挖 法二、全路堑开挖布孔方式 2024/4/11第八章 一般土岩

40、爆破205爆破参数爆破参数(1).孔 径(6).单位炸药消耗量 (2).孔深与超深(3).底盘抵抗线(5).堵塞长度(4).孔距和排距 爆破参数1）根据钻孔作业 的安全条件2）按台阶高度 和孔径计算3）按每孔装药条 件(巴隆公式)2024/4/11第八章 一般土岩爆破206装装 药药 结结 构构分段装药 孔底间隔装药 混合装药 连续装药 1 堵塞 2 炸药 3 空气 分 段 装 药孔 底 间 隔 装 药 1 堵塞 2 炸药 3 空气 装药结构2024/4/11第八章 一般土岩爆破207 起爆顺序起爆顺序1（1）排间顺序起爆（2）排间奇偶式顺序起爆（3）波浪式顺序起爆（4）V字形顺序起爆（5）梯

41、形顺序起爆（6）对角线顺序起爆（7）径向顺序起爆（8）组合式顺序起爆 排 间 顺 序 起 爆a排间全区顺序起爆；b排间分区顺序起爆 2024/4/11第八章 一般土岩爆破208 起爆顺序起爆顺序2排 间 奇 偶 式 顺 序 起 爆（1）排间顺序起爆（2）排间奇偶式顺序起爆（3）波浪式顺序起爆（4）V字形顺序起爆（5）梯形顺序起爆（6）对角线顺序起爆（7）径向顺序起爆（8）组合式顺序起爆2024/4/11第八章 一般土岩爆破209 起爆顺序起爆顺序3波 浪 式 顺 序 起 爆a小波浪式；b大波浪式（1）排间顺序起爆（2）排间奇偶式顺序起爆（3）波浪式顺序起爆（4）V字形顺序起爆（5）梯形顺序起爆

42、（6）对角线顺序起爆（7）径向顺序起爆（8）组合式顺序起爆2024/4/11第八章 一般土岩爆破210 起爆顺序起爆顺序4 V 字 形 顺 序 起 爆（1）排间顺序起爆（2）排间奇偶式顺序起爆（3）波浪式顺序起爆（4）V字形顺序起爆（5）梯形顺序起爆（6）对角线顺序起爆（7）径向顺序起爆（8）组合式顺序起爆2024/4/11第八章 一般土岩爆破211 起爆顺序起爆顺序5梯 形 顺 序 起 爆（1）排间顺序起爆（2）排间奇偶式顺序起爆（3）波浪式顺序起爆（4）V字形顺序起爆（5）梯形顺序起爆（6）对角线顺序起爆（7）径向顺序起爆（8）组合式顺序起爆2024/4/11第八章 一般土岩爆破212 起

43、爆顺序起爆顺序6 对 角 线 顺 序 起 爆（1）排间顺序起爆（2）排间奇偶式顺序起爆（3）波浪式顺序起爆（4）V字形顺序起爆（5）梯形顺序起爆（6）对角线顺序起爆（7）径向顺序起爆（8）组合式顺序起爆2024/4/11第八章 一般土岩爆破213 起爆顺序起爆顺序7径 向 顺 序 起 爆（1）排间顺序起爆（2）排间奇偶式顺序起爆（3）波浪式顺序起爆（4）V字形顺序起爆（5）梯形顺序起爆（6）对角线顺序起爆（7）径向顺序起爆（8）组合式顺序起爆2024/4/11第八章 一般土岩爆破214 起爆顺序起爆顺序8组 合 式 顺 序 起 爆（1）排间顺序起爆（2）排间奇偶式顺序起爆（3）波浪式顺序起爆（

44、4）V字形顺序起爆（5）梯形顺序起爆（6）对角线顺序起爆（7）径向顺序起爆（8）组合式顺序起爆2024/4/11第八章 一般土岩爆破215 降低大块产出率和根底率降低大块产出率和根底率措施措施 大块的标准主要取决于铲装设备和初始破碎设备的型号和尺寸，因此，其标准的制定是因地、因时而异的。（1）产生部位和原因分析。（2）降低大块率，根底率的措施a.正确的设计b.严格的施工c.科学的管理2024/4/11第八章 一般土岩爆破216 大区多排孔毫秒爆破技术大区多排孔毫秒爆破技术 毫秒爆破是指相邻炮孔或排间孔以及深孔内以毫秒级的时间间隔 顺序起爆的一种爆破技术。毫秒爆破A A增强辅助破碎作用。B B炮

45、孔间应力迭加作用减弱。C C防止爆炸气体过早泄气，提高炸药能量利用率。DD增大爆破漏斗角，形成弧形自由面，为岩石受拉伸破坏创造有利条件.宽孔距、小抵抗线爆破机理2024/4/11第八章 一般土岩爆破217 第二节第二节 露天浅眼台阶爆破露天浅眼台阶爆破 侧 向 宽 孔 距 布 孔a布孔孔距；b布孔排距；a起爆孔距；b起爆排距2024/4/11第八章 一般土岩爆破218 爆爆 破破 参参 数数 爆破参数12 炮孔深度和超深 （h）3 炮孔间距 （a）5 单位炸药消耗量 （q）4 底盘抵抗线 （Wd）炮孔直径 （d）2024/4/11第八章 一般土岩爆破219 第三节第三节 地下采场深孔爆破地下采

46、场深孔爆破 深 孔 布 置a平行布孔；b扇形布孔2024/4/11第八章 一般土岩爆破220扇形布孔种类扇形布孔种类倾斜扇形布孔1深 孔 2凿岩天井3电耙道垂直扇形布孔水平扇形布孔三种方式2024/4/11第八章 一般土岩爆破221 爆爆 破破 参参 数数 扇 形 孔 装 药 处 的 孔 口 及 孔 底 距 离 1间柱；2采区天井；3凿岩硐室；4炮孔未装药部分；5炮孔装药部分；6矿房（1）深孔直径 （2）孔深 （3）最小抵抗线、孔间距和密集系数密集系数 密集系数是孔间距与最小抵抗线的比值。即：孔底密集系数是孔底距与最小抵抗线的比值；孔口密集系数是孔口装药处垂直距离与最小抵抗线的比值。常用孔底密

47、集系数和孔口密集系数表示：2024/4/11第八章 一般土岩爆破222VCR 法VCR法是垂直深孔球状药包后退式崩矿方法的简称。VCR法（Vertical Crater Retreat method）典 型 采 矿 示 意 图1凿岩巷道；2大孔径深孔；3拉底空间；4充填台阶；5装矿巷道；6运输巷道 2024/4/11第八章 一般土岩爆破223 第五节第五节 挤压爆破挤压爆破 CAB挤压爆破原理地下深孔挤压爆破 露天矿挤压爆破 挤压爆破：为了提高炸药能量利用率和改善破碎质量，人们创造出不留足够补偿空间的爆破。由于松散介质（矿石）的阻挡作用，补偿空间要靠碎块矿石的动能来撞击和挤压爆堆才能形成，这样

48、就延长了高压爆破气体产物的膨胀作功的时间，有利于裂隙的发展，可以提高爆炸能量的有效利用率。露 天 台 阶 压 碴 爆 破波阻抗；压碴厚度；底盘抵抗线2024/4/11第八章 一般土岩爆破224露天矿挤压爆破两种布孔方式露天矿挤压爆破两种布孔方式三 角 形 排 列，斜 线 起 爆 矩 形 排 列，V 形 起 爆2024/4/11第九章 硐室爆破225主要内容第九章第九章 硐室爆破硐室爆破 1.1 基本概念 1.2 设计依据与基本内容 1.3 药包布置方法 1.4 药包参数选择与装药量计算 1.5 药包爆破漏斗图绘制原理和方法（略）1.6 定向爆破抛掷堆积计算（略）1.7 爆破影响安全校核（略）1

49、.8 爆破施工与管理：2024/4/11第九章 硐室爆破226第一节第一节 基本概念基本概念 （chamber blasting）：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，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：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，而在介质中引起压力波、卸载波、反射拉伸波和剪切波效应。2024/4/11第九章 硐室爆破227硐室爆破录像硐室爆破录像2024/4/11第九章 硐室爆破228硐室爆破的分类硐室爆破的分类松

50、动爆破松动爆破 抛掷爆破抛掷爆破 内部爆破内部爆破 ABC（Loose blasting）（Casting blasting）（Internal blasting）2024/4/11第九章 硐室爆破229硐室爆破药包的形式硐室爆破药包的形式 1集中药包 Concentrated charge爆破作用近乎球状药包。爆炸应力波为球面波向外传播。3 分集药包 Subconcentrated charge将条形药包沿药室或导硐内分成多个长度较短的药包的装药形式称为分集药包。2条形药包Linear chargeA药包的纵向最长边较其横截面的最短边长度之比8.B用药包的长度L与药包的最小抵抗线之比（即所谓