| 實用爆破技術(shù)
工程技術(shù)學(xué)院
土木工程教研室
葛克水
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第一章爆破理論基礎(chǔ)
第一節(jié) 爆炸和炸藥的基本概念
一、爆炸現(xiàn)象
定義：爆炸是物質(zhì)系統(tǒng)一種急劇的物理或化學(xué)變化，在變化過程中放出大量的能量對周圍及介質(zhì)做機械功，同時伴隨有聲、光和熱等效應(yīng)。
三類：1、物理爆炸；2、化學(xué)爆炸；3、核爆炸。
二、炸藥爆炸的必備條件
三個條件：
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1、放熱反應(yīng)（是高速自動進行的首要條件）
（NH4)2C2O4----2NH3+H2O+CO+CO2-263KJ/mol
Ag2C2O4---2Ag+2CO2+123KJ/mol
2、反應(yīng)高速進行
煤、炸藥
3、生成大量氣體（氣體是做功的介質(zhì)）
2Al+Fe2O3---Al2O3+2Fe+841.4kJ/mol
三、炸藥化學(xué)反應(yīng)形式
爆炸不是炸藥唯一的反應(yīng)形式
四種形式：
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1、熱分解
2、燃燒 數(shù)米/秒 密閉---爆炸
3、爆炸 沒有處在理想狀態(tài) 數(shù)百米/秒---爆轟
4、爆轟 數(shù)千米/秒 最大穩(wěn)定速度進行 、定值
上述形式可相互轉(zhuǎn)化
四、炸藥的分類
1、按炸藥的組成分：
兩種：單質(zhì)炸藥（軍用）；混合炸藥（工業(yè)炸藥）
2、按用途分：
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2、氮化鉛
分子式：Pb(N3)2
顏色：白色針狀晶體
敏感度：比雷汞熱感度低，起爆威力大，且不因潮濕而降低；因此，可用在水下爆破。
反應(yīng)：在有二氧化碳存在的潮濕環(huán)境中，極易與銅反應(yīng)生成氮化銅，極敏感，因此，不能用銅殼，可用鋁、紙殼。
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二、單質(zhì)炸藥
單質(zhì)炸藥是一種具有強烈爆炸作用的化合物，與起爆藥相比，敏感度較低，爆炸威力較大，可用作雷管的加強藥。
工業(yè)上常用的單質(zhì)猛炸藥有：
梯恩梯、
黑索金、
泰安、
硝化甘油。
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1、梯恩梯
分子式：C6H2(NO2)3CH3 三硝基甲苯
簡稱：TNT.
顏色：黃色晶體
溶解度：幾乎不溶于水
安定性：好。常溫不分解，遇火燃燒，密閉→爆炸，機械感度較低，加細砂感度增高，工業(yè)炸藥敏化劑。
爆速：7000m/s.
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2、黑索金
分子式：C3H6N3(NO2)3 環(huán)三次甲基三硝胺
簡稱：RDX
顏色：白色晶體
溶解度：幾乎不溶于水
安定性：好。機械感度比TNT高，威力、爆速均高
爆速： 8300m/s
用途：導(dǎo)爆索
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第三節(jié) 混合炸藥
混合炸藥是由爆炸性成分和非爆炸性成分按照一定配比混合制成的敏感度較起爆藥低但威力較大、土石方爆破常用之。又稱之為工業(yè)炸藥。常見的工業(yè)炸藥有：銨銻炸藥、銨油炸藥、漿狀炸藥、乳化炸藥、硝化甘油炸藥。
一、銨銻炸藥
1、硝酸銨。是氧化劑、銨銻炸藥的主要成分。其本身是弱性炸藥，不能直接被一只普通工業(yè)雷管引爆，吸濕性強、易溶于水。
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2、梯恩梯。敏化劑、兼起還原劑、提高感度和威力
3、石蠟和瀝青?？顾畡⒎牢鼭窠Y(jié)塊。
4、木粉。松散劑、又是還原劑。
5、食鹽。消焰劑、不參加爆炸反應(yīng)、目的降低爆炸溫度（主要用于含瓦斯的煤礦）
用途較廣。
優(yōu)點：爆炸性能好，威力較大，原材料廣，成本較低。
缺點：易吸濕結(jié)塊，不適合在潮濕有水環(huán)境中使用
型號：1#、2#、3#巖石炸藥。
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二、銨油炸藥（Dry Blasting Agent)
1、硝酸銨。氧化劑。
2、柴油?？扇紕?、還原劑。
3、木粉。疏松劑。
優(yōu)點：價格便宜。
三、銨松蠟炸藥
1、硝酸銨。氧化劑。
2、松香和石蠟。還原劑和防水劑。
3、木粉。疏松劑。能接近2#巖石炸藥。
優(yōu)點：防潮抗水能力強。
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四、漿狀炸藥
它是一種防水炸藥，它為硝銨類炸藥的應(yīng)用開辟了新領(lǐng)域，解決了硝銨類炸藥應(yīng)用于水中爆破的問題
1、氧化劑水容液
采用硝酸銨飽和水溶液，有時加入少量硝酸鈉。
2、敏化劑及可燃劑
因含水使其起爆感度下降，未能順利起爆需加入敏化劑提高其起爆感度。
兩類：一類是高敏度炸藥：如TNT、硝化甘油；另一類是可燃劑：如鋁粉、鎂粉、柴油。
3、膠凝劑
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起增稠作用，使炸藥固體顆粒呈懸浮狀態(tài)。并將氧化劑水溶液、不溶于水的敏化劑顆粒及其它組分膠凝在一起。膠凝劑有：魁豆膠、田箐膠、皂角膠、聚丙烯酰胺。
4、膠聯(lián)劑
促使膠凝劑分子中的基團互相鍵和，進一步連接成為巨型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增稠和抗水。主要成份：硼砂或硼砂與重鉻酸鈉的混合溶液。
5、安定劑（尿素）
特點：高威力防水炸藥，防水性能良好、密度大、可用于水下爆破；缺點是感度低、一只8#雷管不能起爆，需起爆藥包起爆，成本較高。
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五、水膠炸藥
它是在漿狀炸藥基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，性質(zhì)與漿狀炸藥基本相同；不同之處在于敏化劑，它是采用一種可溶于水的甲基安硝酸鹽，水偶合較好。因此，該炸藥高度較高，可用一只8#雷管起爆，成本較高。
六、乳化炸藥
乳化炸藥是氧化劑水溶液被乳化成微細液滴分散地懸浮在連續(xù)的油相中，構(gòu)成油包水型防水炸藥。
水包油型（漿狀炸藥、水膠炸藥）：水溶液為連續(xù)相，懸浮的固體顆粒為分散相。
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1、氧化劑水溶液
主要為硝酸銨和硝酸鈉的飽和水溶液。
2、敏化劑
猛炸藥：TNT；金屬粉：鋁、鎂粉；發(fā)泡劑、空心球
3、可燃劑
主要為油相材料---柴油、石蠟或凡士林。
4、乳化劑
能在氧化劑水溶液中形成油包水型乳狀體系。
5、少量添加劑
主要為乳化促進劑、晶型改性劑和穩(wěn)定劑之類的物質(zhì)
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特點：抗水性能強、爆炸威力高、可在水下爆破，缺點是安全性差、成本高，使用數(shù)量占總藥量的0.5~1.0%。
第四節(jié) 炸藥的起爆
一、炸藥的起爆與起爆機理
1、炸藥的起爆與起爆能
炸藥是具有相對穩(wěn)定性和爆炸性的物質(zhì)，欲使它發(fā)生爆炸，必須提供一定的外界能量，以打破原來相對平衡狀態(tài)。
在外界能量作用下，使炸藥發(fā)生爆炸的過程稱為起爆。
這種使炸藥發(fā)生爆炸的外界能量稱為起爆能。
起爆能主要有三種形式：熱能、機械能、爆炸能。
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2、起爆機理
起爆能能否起爆炸藥，不僅與起爆能的大小有關(guān)，而且還取決于能量的集中程度。
另外，根據(jù)活化能理論，反應(yīng)是在活化分子之間發(fā)生。要起爆---足夠外能、多---反應(yīng)越快---活化能越多---足夠的活化分子---發(fā)生---作用在部分炸藥分子---活化分子---活化分子越多→爆炸。
⑴ 熱能起爆機理
炸藥在熱能作用下發(fā)生熱分解，但不一定爆炸。只有在下列條件下發(fā)生爆炸：
炸藥化學(xué)反應(yīng)放出的熱量大于散失的熱量。
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⑵ 機械能起爆機理
炸藥在摩擦、撞擊等作用下，由機械能---熱能---來不及均勻地分布到全部炸藥分子---集中到個別小點上（結(jié)晶的兩面角、多面棱角或微小氣泡等）---即所謂的熱點---溫度很高---自身反應(yīng)的同時---灼熱周圍炸藥分子---發(fā)生熱積累---爆炸。
這種熱點稱為熱核。
熱點形成的原因：
炸藥中微小氣泡的絕熱壓縮；
炸藥顆粒間或摻和物間的強烈摩擦；
高粘性液體炸藥的流動生熱。
炸藥中經(jīng)常加入發(fā)泡劑、珍珠巖、空心玻璃微球和堅硬摻和物等，目的就是有利于熱點形成。
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炸藥的感度包括：
熱感度（0.05g）：加熱感度、火焰感度；
撞擊感度（0.05g）：
摩擦感度（0.05g）：
爆炸能感度：單質(zhì)炸藥（極限藥量0.5g）、混合炸藥（殉爆度）
幾種單質(zhì)猛炸藥的極限起爆藥量
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幾種單質(zhì)猛炸藥的極限起爆藥量
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了解炸藥感度的高低，對于炸藥的生產(chǎn)、貯存、運輸、使用具有重要意義。
2、影響炸藥感度的因素
炸藥的化學(xué)結(jié)構(gòu)
炸藥的分子結(jié)構(gòu)結(jié)合得越脆弱，其感度就越高；反之就越低?；旌险ㄋ幍母卸热Q于炸藥中結(jié)構(gòu)最脆弱的組分的感度。
炸藥的物理性質(zhì)
⑴ 炸藥的相態(tài)
熔融狀態(tài)比固態(tài)感度高，因為，固態(tài)→熔融→吸收熔化潛熱→內(nèi)能較高。
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⑸ 摻和物
炸藥中加入一定量摻和物可使炸藥感度法甚顯著變化
兩種情況：
高熔點、高硬度、導(dǎo)熱性差的摻和物（石英、玻璃）可提高撞擊、摩擦感度；
石蠟、石墨等軟質(zhì)摻和物可降低感度。
三、起爆系統(tǒng)
良好的起爆方式既有利于安全可靠的準(zhǔn)爆，確保爆破過程根據(jù)工程需要，在時間上和空間上按一定的順序進行，又有利于提高炸藥能量的利用率，改善爆破質(zhì)量、降低爆破危害。
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1、火雷管:
由管殼（銅、鋁、紙）、起爆藥（良好火感、二硝基重氮酚）、猛炸藥（感度略低但威力較大黑索金、泰安）、加強帽（1.9~2.1mm小孔金屬罩，銅片制，加強起爆藥爆轟的約束條件，密封作用，減少外界影響）組成。
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1、電雷管
結(jié)構(gòu)與火雷管類似，不同的是引火部分。（火雷管是導(dǎo)火索；而電雷管是由腳線、橋絲和引火頭組成點燃裝置）
電雷管的類別：
瞬發(fā)電雷管
延期電雷管（秒延期電雷管、毫秒延期電雷管）
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秒延期時間為：0.5s、1s、or 2s.
與瞬發(fā)電雷管不同之處是：秒延期電雷管的引火頭與起爆藥之間裝有一段精致導(dǎo)火索。
國產(chǎn)秒延期電雷管為1到7段（見下表）
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∴ KBmax－KBmin≤I2tqmin
即 I2≥（ KBmax －KBmin )／tqmin
即 I ≥〔 （KBmax －KBmin ）／tqmin 〕1/2
盡管單個雷管最小準(zhǔn)爆電流不大于0.7 A，但為了可靠起見規(guī)定：
采用直流電起爆時，電流大于2.5A;
采用交流電起爆時，電流大于4A。
2、導(dǎo)線
電爆網(wǎng)路中的導(dǎo)線通常用絕緣良好的銅線和鋁線，大量爆破時，電線用量大。在網(wǎng)路的不同部分需要采用不同規(guī)格導(dǎo)線。通常可分為：端線、連接線、區(qū)域線、主線。
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⑴、端線:在深孔或藥室爆破中，由于腳線不夠長，需要在腳線上加接一段導(dǎo)線，稱為端線。
深孔：截面為0.2~0.4mm2銅芯多股塑料軟線；
藥室：截面為1~1.5mm2銅芯多股塑料軟線。
⑵、連接線:連接各孔口或藥室之間的電線稱為連接線。
⑶、區(qū)域線:連接連接線與主線的電線，稱為區(qū)域線。
⑷、主線:連接區(qū)域線和爆破電源的電線稱為主線。主線一般可反復(fù)使用。
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3、起爆電源:常用的有：
起爆器：發(fā)電機式、電容式（常用）
照明電或動力電源（除瓦斯礦外，均可使用）
4、電爆網(wǎng)路的連接方式及其計算
連接方式:串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)
⑴、串聯(lián)
注意：
①、要使通過每個雷管的電流足夠大（直流電：2.5A;交流電：4A.)
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②、各雷管阻值接近，差值不應(yīng)大于規(guī)定值（康銅絲：0.25歐姆、鎳鉻絲：0.8歐姆。）
③、同廠同批；
④、通過每個雷管的電流值應(yīng)滿足：
i=I=U/(R線+n.r) ≥i準(zhǔn)
U---電源電壓、 R線---主線電阻、
n---串聯(lián)雷管數(shù)、r---每個雷管電阻值。
⑤、優(yōu)缺點
優(yōu)點：連接容易，所需總電流小，導(dǎo)線消耗少。
缺點：一個雷管不通，整個網(wǎng)路都不通。
⑵并聯(lián)
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注意：
⑴、當(dāng)采用雷管激發(fā)導(dǎo)爆管時，應(yīng)使雷管的聚能穴與傳爆方向相反；
⑵、當(dāng)采用導(dǎo)爆索激發(fā)導(dǎo)爆管時，應(yīng)盡量使導(dǎo)爆管與導(dǎo)爆索垂直。
2、導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路
導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路為：串聯(lián)（逐孔起爆法）、并聯(lián)、混聯(lián)
根據(jù)導(dǎo)爆管雷管在網(wǎng)路中的作用分： 傳爆雷管（地表雷管）、起爆雷管（孔內(nèi)雷管）
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特點：
優(yōu)點：操作簡單，使用安全，能抗雜散電流和靜電；可節(jié)省大量棉紗和金屬材料，成本低。
缺點：不能用儀表檢查網(wǎng)路質(zhì)量，不能用于瓦斯、礦塵爆炸危險的地點。
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第五節(jié) 炸藥的傳爆
一、沖擊波的基本概念
1、波的基本概念
擾動：在外界作用下，介質(zhì)局部狀態(tài)參數(shù)（如壓力、密度、質(zhì)點移動速度、溫度）的變化叫做擾動。
波：擾動在介質(zhì)中傳播，稱為波。
壓縮波：使介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)增高的擾動波成為壓縮波。
稀疏波（拉伸波）：使介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)降低的擾動波稱為稀疏波。
沖擊波：它是一種介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)發(fā)生突躍式增加的強壓縮波。
2、沖擊波的性質(zhì)
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沖擊波以脈沖形式傳播，不具有周期性。其波陣面上介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)呈突躍式升到最高值。
沖擊波引起介質(zhì)質(zhì)點移動的方向與波的傳播方向一致，其速度小于波速。
沖擊波波速大于未擾動介質(zhì)中的音速。
沖擊波波速與波的強度有關(guān)。
二、爆轟波及其結(jié)構(gòu)
1、定義：爆轟波是在炸藥中傳播的、帶有化學(xué)應(yīng)區(qū)的特殊形式的沖擊波。
2、爆轟波結(jié)構(gòu)
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爆轟波結(jié)構(gòu)圖
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3、爆轟波參數(shù)（通常是指反應(yīng)終了面上的狀態(tài)參數(shù)）
爆轟壓力：P=ρ0D2/4
爆轟產(chǎn)物移動速度：u=D/4
爆轟結(jié)束瞬間爆轟產(chǎn)物密度：ρ2=4ρ0/3
式中：ρ0----炸藥密度；D-----爆速。
三、化學(xué)反應(yīng)區(qū)反應(yīng)機理
爆轟波在炸藥中傳播引起反應(yīng)區(qū)的化學(xué)反應(yīng)機理可歸納為兩種類型：
1、整體均勻灼熱引起的化學(xué)反應(yīng)
（在炸藥中爆炸）激起爆轟波----傳播---波陣面壓力作用下---其前方炸藥薄層均勻地受到強烈壓縮，壓力、溫度速升---產(chǎn)生劇烈化學(xué)反應(yīng)（爆炸）
由于炸藥整體均勻作用，需提供較強的沖擊能量。
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現(xiàn)在我們已知道工業(yè)炸藥都是混合炸藥，而混合炸藥是由多種不同性質(zhì)的成分組成，因此，反應(yīng)具有多階段性；
在沖擊波波陣面壓力作用下，炸藥各組分首先分解（稱為第一次反應(yīng)），
分解產(chǎn)物互相作，生成最終爆轟產(chǎn)物（稱為第二次反應(yīng)）。
由于混合炸藥的多階段反應(yīng)，加大了反應(yīng)區(qū)寬度，反應(yīng)時間增長、爆速降低。
四、影響穩(wěn)定傳爆的因素
爆速是爆轟波的一個重要參數(shù)，它的變化直接反映了化學(xué)反應(yīng)區(qū)釋放出能量的大小和速度以及爆轟波傳播的狀態(tài)。因此，可以通過爆速的變化規(guī)律來分析各種因素對爆轟波傳播過程的影響。
第一章爆破理論基礎(chǔ)
從上圖看出：藥包直徑存在極限直徑dL和臨界直徑dc.
當(dāng)d≤ dc時，爆轟完全中斷，即不穩(wěn)定爆轟。
當(dāng)dc＜d＜dL時，D∝d 爆轟以小于極限速度的定常速度傳播，即穩(wěn)定爆轟。
當(dāng)d≥dL時，爆速趨于恒定的極限值，即理想爆轟。
Dc和dL同爆速D一樣，都是衡量炸藥爆轟性能的重要指標(biāo)。
從工程角度看，應(yīng)避免不穩(wěn)定爆轟的發(fā)生，而力求達到理想爆轟。亦即盡量使d≥dc或d≥dL。由于某些技術(shù)限制，往往很難達到。如混合炸藥極限直徑很大、光面爆破等。因此，采用大孔徑爆破、洞室爆破可提高爆破效率。
為什么藥包直徑對爆速有影響呢？
主要原因是在炸藥的傳播過程中，發(fā)生能量的側(cè)向擴散。（見下圖）
側(cè)向擴散對反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)的影響
第一章爆破理論基礎(chǔ)
從上圖可看出：
沖擊波陣面→抵達處的炸藥薄層被強烈壓縮→發(fā)生急劇化學(xué)反應(yīng)→化學(xué)反應(yīng)區(qū)→生成高溫、高壓氣體→迅速向外膨脹→自反應(yīng)區(qū)發(fā)生側(cè)向擴散→強大的擴散氣流中含有：完全反應(yīng)的爆轟產(chǎn)物、來不及發(fā)生反應(yīng)的炸藥顆粒、反應(yīng)未完全的炸藥顆粒→化學(xué)反應(yīng)區(qū)熱效應(yīng)降低→能量損失→爆速、爆壓降低。
因此，爆轟波的傳播實際上是靠有效反應(yīng)區(qū)釋放出的能量來維持的。
不同藥包直徑側(cè)向擴散對反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)的影響（見下圖）
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不同藥包直徑側(cè)向擴散對反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)的影響
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隨著藥包直徑的減小，有效反應(yīng)區(qū)寬度相應(yīng)減小
如果設(shè)藥包周邊擴散至中心所經(jīng)歷的時間為t1，炸藥顆粒開始反應(yīng)到反應(yīng)完全所經(jīng)歷的時間為t2。
則：當(dāng)t1＞＞ t2時，藥包中心部分在反應(yīng)過程中未受 側(cè)向擴散影響。有效反應(yīng)區(qū)寬度等于炸藥固有寬度，有足夠能量維持傳播，即理想爆轟；
當(dāng)t1＜ t2時，藥包中心部分受側(cè)向擴散影響，有效反應(yīng)區(qū)寬度略小于固有寬度，維持傳播能量減小，但能維持穩(wěn)定傳爆，即非理想爆轟。
當(dāng)t1＜＜ t2時，側(cè)向擴散嚴重，有效反應(yīng)區(qū)寬度大大縮小，釋放能量不足以維持穩(wěn)定傳爆，即不穩(wěn)定爆轟。
第一章爆破理論基礎(chǔ)
2、裝藥密度的影響
單質(zhì)炸藥
混合炸藥
第一章爆破理論基礎(chǔ)
3、藥包外部約束條件的影響
當(dāng)d＞dL時，外部約束對穩(wěn)定傳爆無影響；
只有當(dāng)d＜dL時，外部約束對炸藥穩(wěn)定傳爆才有明顯影響。兩種情況：
對于低威力炸藥：外殼的強度對炸藥穩(wěn)定傳爆影響顯著，外殼強度越強，炸藥的臨界直徑越小，越有利于穩(wěn)定傳爆。
對于高威力炸藥：外殼強度已不起作用，外殼的密度起主導(dǎo)作用。因為，密度大質(zhì)量大，側(cè)向擴散時消耗能量大，側(cè)向擴散減小。
4、徑向間隙效應(yīng)
定義：藥包與炮孔之間的間隙，稱為徑向間隙。
第一章爆破理論基礎(chǔ)
其值大小對穩(wěn)定傳爆影響顯著（尤其混合炸藥)
原因：炸藥在炮孔內(nèi)爆炸→孔內(nèi)產(chǎn)生空氣沖擊波→其波速比在炸藥中傳播的爆速略高→炸藥前端未反應(yīng)區(qū)出現(xiàn)“壓死”現(xiàn)象→爆轟終止。
徑向間隙量：經(jīng)驗表明：其值為10~15mm時，間隙效應(yīng)最顯著。
消除辦法：不留間隙或增大間隙。
5、炸藥粒度的影響
顆粒越細→炸藥分解、反應(yīng)速度越高→反應(yīng)區(qū)寬度越小→側(cè)向擴散損失小→有利于穩(wěn)定傳爆。
對于混合炸藥，其粒度比也很重要。應(yīng)使感度低的炸藥顆粒小于感度高的炸藥顆粒，這樣有利于相互作用
第一章爆破理論基礎(chǔ)
因此，從提高炸藥爆炸威力；充分利用炸藥能量；降低有毒氣體生成量的角度來看，顯然應(yīng)力求在爆炸反應(yīng)時，炸藥中的C、H被完全氧化生成二氧化碳和水，而避免生成一氧化碳和氮氧化物。
㈡、炸藥的氧平衡
炸藥的爆炸是瞬間的過程，它所需用的氧原子全部需本身供應(yīng)。而爆炸反應(yīng)究竟生成什么產(chǎn)物，也受到炸藥中O量同C、H含量比例的影響。這就涉及到一個氧平衡問題。
定義：一克炸藥生成C、H氧化物時，以克為單位來表示氧的剩余量。
根據(jù)養(yǎng)剩余量情況，OB可分為：
炸藥中的氧含量足夠?qū)、H量完全氧化，且有剩余，稱為正氧平衡。
第一章爆破理論基礎(chǔ)
炸藥中的氧恰夠?qū)、H量完全氧化，不多不少，稱為零氧平衡。
炸藥中的氧不足以將C、H量完全氧化，稱為負氧平衡。
由此看出，只有零氧平衡時，其放熱量最大；而負氧平衡生成CO，正氧平衡生成氮氧化物而且吸熱，因此，后兩種情況均不利于發(fā)揮炸藥的最大潛能。
1、氧平衡的計算方法
將炸藥分子式改寫為：
CaHbOcNd. a、b、c、d分別代表一個炸藥分子中C、H、O、N的含量。
炸藥發(fā)生爆炸反應(yīng)時，C、H完全氧化按下式進行：
第一章爆破理論基礎(chǔ)
C+O2→CO2 一個C需2個O.
H2+1/2O2→H2O 一個H需1/2個O。
∴ a個C需2a個氧原子，b個H需1/2b個氧原子，炸藥本身含有c個氧原子。
∴ c與（2a+1/2b）的差值，就反映了OB的三種情況：
當(dāng)c-(2a+b/2) ＞0時，為正氧平衡。
當(dāng)c-(2a+b/2）=0時，為零氧平衡。
當(dāng)c-(2a+b/2）＜0時，為負氧平衡。
∴ ⑴、單質(zhì)炸藥的氧平衡計算方法
O.B=[c-(2a+b/2)] ×16/M×100% (單位：g/g或%）
式中：16---為氧的原子量、 M---為炸藥的摩爾質(zhì)量。
第一章爆破理論基礎(chǔ)
例一、求硝酸銨的O.B值。
解、硝酸銨的分子式為：NH4NO3→C0H4O3N2 M=80
∴O.B=[3－（2×0+4/2）] ×16/80=+0.2g/g或+20%
例二、求TNT的O.B值。
解、TNT的分子式為：C6H2(NO2)3CH3→C7H5O6N3 M=227
∴O.B=[6－(2×7+5/2)] ×16/227=－0.74g/g 或－74%
⑵、混合炸藥的氧平衡計算方法
它是在已知炸藥組成成分、及其在炸藥中的配比的基礎(chǔ)上求得的。
O.B=∑Bi.Ki
式中：Bi---為某一成分的氧平衡值 %、Ki---為該成分在炸藥中的百分率 %。
第一章爆破理論基礎(chǔ)
例、求銨油炸藥的O.B值。
解、已知銨油炸藥的成分配比為：硝酸銨：92%、木粉：4%、柴油：4%。
查表或計算得各成分的O.B值：硝酸銨：+20%、柴油：-327%、木粉：-137%。
根據(jù)公式：
O.B=∑Bi.K=92%×20%+4%×（-327%）+4%×（-137%）
=-0.16%
⑶、根據(jù)氧平衡值設(shè)計混合炸藥配比
單質(zhì)炸藥和炸藥的單質(zhì)成分的O.B值是由其分子所決定的，不能人為地加以改變，然而，人們可以將幾種物質(zhì)按某種比例混合在一起以調(diào)整總的氧平衡值。
①、兩種成分的混合炸藥配比方法
設(shè)炸藥中氧化劑、還原劑兩種成分的合適配比為：x、y
第一章爆破理論基礎(chǔ)
其強度主要取決于爆熱和爆炸氣體體積，測量方法：鉛柱擴孔法，單位：mL.
2、炸藥的殉爆
一個藥包爆炸后，引起與它不相接觸的臨近藥包爆炸的現(xiàn)象。在一定程度上，反映了炸藥對爆轟波的敏感度。單位：cm .
3、爆速
爆轟波在炸藥中的傳播速度，稱為爆速。它是衡量炸藥爆炸性能的一個重要指標(biāo)。
測定方法：導(dǎo)爆索法、導(dǎo)爆管法、電測法、高速攝影法。
第一章爆破理論基礎(chǔ)
作用力、反作用力相等
應(yīng)力波的疊加性
縱波的垂直入射
第一章爆破理論基礎(chǔ)
討論分析：
⑴、當(dāng)ρ1.cp1=ρ2.cp2 即兩側(cè)介質(zhì)波阻抗相等。
, Rr=0 Rt=1 бr=0 бr = бt 不反射。
⑵、當(dāng) ρ1.cp1＜ρ2.cp2 則Rr＞0 бr＞0 бt＞0 界面 處既有透射又有反射，性質(zhì)與入射波相同。
若：ρ1.cp1＜＜ρ2.cp2 則 Rr=1 Rt=2 бr = бi бt= 2.бi vt=0
⑶、當(dāng)ρ1.cp1＞ρ2.cp2 時，則Rr＜0 Rt＞0 бr＜0 бt＞0 在界面處既有透射壓縮波（ ∵бt＞0 ）又有反射拉伸波（∵ бr＜0 ）。
第一章爆破理論
二、脆性介質(zhì)爆破破壞機理
在礦山、水利、建筑及交通等工程中均涉及巖石等脆性介質(zhì)破碎問題。爆破是使用最頻繁，也是最有效的手段。為了改善爆破效果、確定合理的爆破參數(shù)，以及提高炸藥的能量利用率和獲得最優(yōu)的技術(shù)、經(jīng)濟指標(biāo)，就必須研究脆性介質(zhì)在爆炸作用下的破壞機理。
1、爆破破壞機理的幾種假說
歸納起來有三種：
爆生氣體膨脹壓力破壞理論
反射拉伸波破壞理論
反射拉伸波和爆生氣體壓力共同作用理論
第一章爆破理論
⑴、爆生氣體膨脹壓力破壞理論
該理論認為：爆炸引起的破壞，主要是由于爆生氣體的膨脹壓力做功的結(jié)果。主要破壞過程如下：
炸藥在孔內(nèi)爆炸→爆生氣體膨脹→孔壁產(chǎn)生極高壓→孔周產(chǎn)生應(yīng)力場→質(zhì)點徑向位移→衍生出切向拉應(yīng)力→徑向裂隙→（若有自由面）在最小抵抗線方向阻力最小→該方向質(zhì)點移動速度最大→質(zhì)點移動速度不同→引起剪應(yīng)力→剪切破壞；如果藥室中爆生氣體壓力足夠大，還可以將巖塊徑向拋出。
該理論只強調(diào)爆生氣體壓力準(zhǔn)靜態(tài)作用而忽視了應(yīng)力波對介質(zhì)的動作用。不符合實際
第一章爆破理論
⑵、反射拉伸波破壞理論
該理論認為：破壞主要是應(yīng)力波傳到自由面反射變成拉伸應(yīng)力波造成對介質(zhì)破壞所致。
該理論依據(jù)：巖石抗拉強度遠小于巖石抗壓強度，在工程實踐中確實發(fā)生拉斷破壞現(xiàn)象。但該理論只強調(diào)動作用，同樣片面。
⑶、反射拉伸波和爆生氣體壓力共同作理論
該理論認為：二者都是引起介質(zhì)破壞的主要因素。二者既密切相關(guān)又互相影響，它們分別在介質(zhì)破壞過程中的不同階段起著重要作用。一般說來，介質(zhì)破壞首先是爆炸應(yīng)力波的動作用，然后是爆生氣體壓力的靜作用。
該理論較符合實際，為大多數(shù)所接受。
第一章爆破理論
形成過程：炸藥爆炸→高溫高壓→沖擊波→壓碎區(qū)→應(yīng)力波→裂隙區(qū)→自由面→拉、剪應(yīng)力→漏斗內(nèi)的巖石脫離原巖→在爆生氣體作用下，鼓起、拋移→漏斗
幾何參數(shù)：
第一章爆破理論
所以，為克服炮孔連線中心區(qū)出現(xiàn)應(yīng)力降低區(qū)（大塊區(qū)），必須增加孔距，降低最小抵抗線（或排距）?。拙嘀辽偈亲钚〉挚咕€的２倍），爆破效果才能得以改善。
單排成組藥包的齊發(fā)爆破產(chǎn)生的應(yīng)力波相互作用情況更為復(fù)雜，多排成組藥包齊發(fā)爆破時，自由面不充分，夾制力較大，效果不佳，一般不用而采用逐排微差爆破。
５、裝藥量計算原理
體積法則：在一定的炸藥、巖石和爆破參數(shù)條件下，爆下的巖石等介質(zhì)體積，同所用的裝藥量成正比。
即： Ｑ＝ｑ.v
其中：Q---裝藥量； q---炸藥單位消耗量 kg/m3,
v---爆破漏斗體積m3.
若藥包是集中藥包，爆破作用指數(shù)n=1，即：標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破漏斗；r=W。
第一章爆破理論
則：V=1/3. πr2.w≈w3
∴標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破漏斗的裝藥量計算式為：
Q標(biāo)=q.w3
適用于各種類型的拋擲爆破的裝藥量計算式為：
Q拋=f(n).q.w3
式中： f(n)---爆破作用指數(shù)的函數(shù)；其表達式有許多，應(yīng)用較廣的為：
f(n)=0.4+0.6n3
∴Q拋=（0.4+0.6n3)qw3
對于松動爆破的裝藥量，更為合適的經(jīng)驗公式為：
Q松=（0.33~0.55)qw3
第一章爆破理論
炸藥單耗q 是爆破工程中一項重要的技術(shù)指標(biāo)，受許多因素影響。
確定q的方法較多，主要有：
查表法
經(jīng)驗類比法
經(jīng)驗公式法 q=0.4+（ρ/2450)2
試爆法
三、影響爆破的因素
在爆破工程中，為了提高炸藥能量的有小利用率，改善爆破效果，有必要對影響爆破效果的各種因素進行全面分析，以指導(dǎo)爆破工作進行。
第一章爆破理論
影響因素主要有：
炸藥爆炸特性
巖石等介質(zhì)的爆破特性
爆破參數(shù)與爆破工藝
㈠、炸藥特性對爆破效果的影響
對爆破效果有影響的炸藥性能參數(shù)有：
炸藥密度
爆速
炸藥波阻抗
爆轟壓力
爆炸壓力
第一章爆破理論
3、爆炸壓力(Pb)
由于炸藥爆轟反應(yīng)過程極為短暫，常在巖石破壞過程尚未完成之前即告結(jié)束。所以，爆轟壓力的作用時間遠不如在后來達到某一峰值的爆炸壓力作時間長，尤其在較軟弱的巖石中。
巖石中爆破時，爆炸壓力對改善爆破效果顯得更為重要。
裂隙在較低應(yīng)力作用下開始出現(xiàn)，然后在較長時間的爆生氣體（爆炸壓力）作用下裂隙擴展延伸，能量分配合理。
下圖即為巖石爆破壓力---時間曲線圖
第一章爆破理論
巖石爆破壓力---時間曲線圖
第一章爆破理論
6、起爆藥位置
起爆藥包在炮孔裝藥部分的位置決定：爆轟波傳播方向、巖石中的應(yīng)力分布。
在炮孔裝藥中，起爆藥包的位置主要有（兩種）：
正向起爆：起爆藥包位于孔口第二個藥卷處，方便、壓應(yīng)力。
反向起:爆起爆藥包位于孔底第二個藥卷處，有水時，裝藥不利，拉應(yīng)力。
洞室裝藥，放中心。
第二章 露天爆破技術(shù)
露天爆破技術(shù)在國民經(jīng)濟中有著廣泛的應(yīng)用前景，主要用于露天采礦、興修水利、道路工程、定向筑壩、移山填海、農(nóng)業(yè)造田等開挖工程
第一節(jié) 露天臺階爆破設(shè)計
一、爆破參數(shù)
1、炮孔直徑（d）
露天臺階爆破的孔徑與下列因素有關(guān)：
臺階高度
巖石性質(zhì)
炸藥性能
鉆孔機械類型
第二章 露天爆破技術(shù)
孔徑大，有利于提高生產(chǎn)效率，提高延米爆破量，但塊度有可能增大。
用潛孔鉆時為：100~200mm、牙輪鉆：250~300mm。
2、底盤抵抗線
露天臺階爆破有兩種抵抗線：
最小抵抗線（w):由裝藥中心至臺階坡面的最小距離。
底盤抵抗線（wd)：第一排炮孔中心至臺階坡底線的水平距離。
底盤抵抗線是影響露天臺階爆破的重要參數(shù)，其值選過大，爆破質(zhì)量不佳，產(chǎn)生根底，后沖增強。其值過小，爆破能量得不到充分利用，效率降低。不僅浪費炸藥，而且還增加鉆孔工作量。
第二章 露天爆破技術(shù)
⑴、按鉆機安全作業(yè)要求（見下圖）
Wd=c+H.ctgα H---臺階高、
c---安全值（2.5~3.0m)、 α---坡角（60~80度）
第二章 露天爆破技術(shù)
⑵、按每孔裝藥量計算
Wd=d.(7.85.Δτ/m.q)1/2 (m)
式中：d---炮孔直徑 單位：dm.
Δ---裝藥密度kg/dm3.
τ---裝藥系數(shù) 0.6~0.8。
m---密集系數(shù)m=a/w.
q---炸藥單耗 kg/m3.
a---炮孔間距 m.
第二章 露天爆破技術(shù)
3、炮孔間距（a)、排距（b)、密集系數(shù)（m)
兩炮孔之距為a、兩排之距為b、密集系數(shù)：m=a/w.
孔距與排距一般稱為孔網(wǎng)參數(shù)；
確定孔網(wǎng)參數(shù)，通常是以每個炮孔容許裝入藥量為依據(jù)，再計算每個炮孔所負擔(dān)的爆破體積，最后得出炮孔間距。
第二章 露天爆破技術(shù)
式中：L----炮孔深度，L=H+h
qL---每米炮孔裝藥量，kg/m，其值為：
△-----為炮孔裝藥密度，其值為900kg/m3~1000kg/m3 。
d------炮孔直徑，m。
第二章 露天爆破技術(shù)
炮孔密集系數(shù)m值的確定
該值得確定一般取決于起爆方式：
當(dāng)采用斜線起爆時其值為：0.9~1.2；
當(dāng)采用逐排起爆時其值為：2為佳。
炮孔排距的確定（b）
b=(0.9~0.95)Wd
第二章 露天爆破技術(shù)
4、超深（h)
目的：克服底盤夾制力，減小根底。
h=（0.15~0.35）Wd
難爆時，取大值；易爆時，取小值。
h值一般不超過3.5m。
5、堵塞高度（l)
堵塞物：鉆孔巖粉、碎石粉、尾礦粉、砂、粘土。
目的：延長爆生氣體在巖石中的作用時間，提高炸藥利用率，減少碎石飛散、降低聲響，防止過早從孔口噴出。
l=(12~32)d
6、裝藥量的計算
單孔裝藥量Q,以炮孔爆破負擔(dān)體積巖石所需的炸藥量計算確定：
第二章 露天爆破技術(shù)
Q=q.Wd.a.H
按上式計算得出的炸藥量，還需要以每一炮孔可能裝入的最大藥量來驗算：
Q≤qL(L-l)
若Q不滿足上式，則Q大于容許炮孔裝藥量，Q不能全部裝入炮孔。
原因：主要是：Wd、a、或q值偏大、或炮孔直徑偏小。要重新設(shè)計。
多排孔爆破時，第一排炮孔裝藥量計算同上；
從第二排起，因爆破時受到巖石夾制作用，裝藥量適當(dāng)加大，其單孔裝藥量計算為：
第二章 露天爆破技術(shù)
Q=kqabH
K---巖石夾制系數(shù)，采用微差爆時：k=1.1~1.3;齊發(fā)爆破時：k=1.2~1.5.
二、炮孔布置方式與起爆順序
隨著爆破技術(shù)的發(fā)展，爆破規(guī)模↗，排數(shù)↗，→微差爆破。
露天臺階爆破的兩種鉆孔形式：
垂直鉆孔：鉆孔速度高，但爆破效果不好；
傾斜鉆孔：鉆孔速度較低，但爆破效果較好。
1、布孔參數(shù)與起爆參數(shù)
布孔參數(shù)：相對于臺階眉線而言，計算出的孔網(wǎng)參數(shù)。即孔網(wǎng)參數(shù)（a×b）
第二章 露天爆破技術(shù)
大塊孤石的爆破法（見下圖）
第二章 露天爆破技術(shù)
最小抵抗線方向，決定著介質(zhì)的拋擲方向，其大小，對飛石、振動、破碎程度、裝藥量、布藥間距等有著一定的影響。
最小抵抗線的方向和大小是設(shè)計人員根據(jù)工程實際人為確定的。
根據(jù)最小抵抗線原理，就可以利用凹形地形將爆破巖體向某一處集中堆積；如地形不利，可利用輔助藥包和合理起爆順序控制拋擲方向。（參見下圖）
第二章 露天爆破技術(shù)
利用地形或輔助藥包控制拋擲方向
第二章 露天爆破技術(shù)
若WA=WB, 可實現(xiàn)A、B兩側(cè)等量等距的拋擲，見圖a。
欲使介質(zhì)沿A方向拋擲，而B方向加強松動時，見圖a所示，應(yīng)使：
WA=[f(nB)/f(nA)]1/3.WB
式中：WA---A方向的最小抵抗線
WB---B方向的最小抵抗線
nA---加強拋擲爆破作用指數(shù)
nB---加強松動爆破作用指數(shù)
欲使介質(zhì)沿A方向加強拋擲，B方向為松動爆破時，
第二章 露天爆破技術(shù)
群藥包作用原理
第二章 露天爆破技術(shù)
4、重力作用原理
利用地形，在陡峭而狹窄的山谷，搞定向爆破可不用拋擲爆破方法，而是布置松動藥包將山谷上部巖石炸開，靠重力作用是爆松的巖土滾落到溝底，形成堆體。
三、拋體堆積原理
1、拋體堆積的基本概念
在斜坡地形條件下，藥包爆炸將產(chǎn)生半徑為R1的壓碎圈，下坡方向的爆破作用半徑為R，上坡方向爆破作用半徑為R`，分別稱為下破裂半徑和上破裂半徑（見下圖）。
第二章 露天爆破技術(shù)
拋體堆積情況
第二章 露天爆破技術(shù)
μ---巖土的壓縮系數(shù)，其值見下表：
第二章 露天爆破技術(shù)
當(dāng)藥包上部巖土呈平臺或山脊地形時上部破裂范圍按破裂角φ確定，破裂角φ值一般取為55~65度。對于土壤或n值較大時，取小值，對于硬巖或n值較小時，取大值。見下圖。
第二章 露天爆破技術(shù)
2、拋體的質(zhì)心運動規(guī)律
爆破介質(zhì)拋體質(zhì)心運動規(guī)律遵循質(zhì)心系運動的基本原理。若忽略空氣阻力影響，可認為拋體質(zhì)心基本上沿彈道軌道運行，見下圖。
第二章 露天爆破技術(shù)
其計算式為：
第二章 露天爆破技術(shù)
⑵、藥室布置原則。
對于一般爆破工程，藥包的最小抵抗線控制在5~50m；
如果地形條件適宜，爆破方量和拋擲方量均不過大時，應(yīng)盡量采用單排藥室爆破；
如果地形條件不允許，單排藥室爆破滿足不了對爆破方量和對破壞范圍的要求時，則應(yīng)考慮雙排或多排藥室爆破；
若地形高差適宜，即藥包的最小抵抗線與藥包中心至地表垂直距離之比:（W/H)=0.6~0.8時，藥室可按一層布置，破碎與拋擲效果均較好；
第二章 露天爆破技術(shù)
當(dāng)?shù)匦胃卟钶^大時，即W/H＜0.5~0.6或要求爆破破碎質(zhì)量較高時，應(yīng)考慮雙層或多層藥室布置；
若對爆破塊度無嚴格要求時，對于陡坡，可采用崩塌爆破，此時，W/H可小于0.5。
若W/H＞0.8時，宜出現(xiàn)“沖天”炮不宜采用。（見下圖）
第二章 露天爆破技術(shù)
②、松動爆破裝藥量
斜坡或臺階地形時為：
Q=e.q松W3
或 Q=0.36eqw3
式中： q松---松動爆破時的單位炸藥消耗量，kg/m3.
平坦地形或掘溝爆破時為：
Q=0.44eqW3
或 Q=eq松W3
第二章 露天爆破技術(shù)
③、單位炸藥消耗量q的確定
單位炸藥消耗量對爆破效果、成本和安全等都有很大影響，因此一定要選得準(zhǔn)確。Q值為標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破的單位炸藥消耗量，一般采用下面幾種方法確定：
查表法
經(jīng)驗類比法
經(jīng)驗公式確定法：主要根據(jù)爆破地區(qū)的巖石密度ρ（kg/m3)來計算q值。即：
q=0.4+(ρ/2450)2
通過現(xiàn)場試爆來確定。具體步驟如下：
第二章 露天爆破技術(shù)
邊坡保護層
第二章 露天爆破技術(shù)
五、施工設(shè)計
藥室爆破設(shè)計主要包括：
導(dǎo)洞設(shè)計
藥室設(shè)計
裝藥堵塞設(shè)計
起爆網(wǎng)路設(shè)計
安全距離計算
1、導(dǎo)洞設(shè)計
連通地表和藥室的井巷稱為導(dǎo)洞。導(dǎo)洞一般可分為：平硐、豎井。導(dǎo)洞和藥室之間用橫巷相聯(lián)。橫巷與導(dǎo)洞垂直。（見下圖）
第二章 露天爆破技術(shù)
導(dǎo)洞、橫巷與藥室
第二章 露天爆破技術(shù)
在藥室爆破中常用的幾種藥室形狀主要有：
正方形：適用于裝藥量較小，地質(zhì)條件穩(wěn)固的巖體中。
長方形：適用于裝量較大，地質(zhì)條件較差地層。
T字型
十字形
回字形
第二章 露天爆破技術(shù)
藥室形狀
第二章 露天爆破技術(shù)
⑴、爆破震動安全距離
①、對地面建（構(gòu)）筑物的安全距離
采用爆破引起的質(zhì)點振動速度指標(biāo)進行判斷：
v=K.(Q1/3/R)α
式中：v---振動速度，cm/s. 其值可參考《中華人民共和國爆破安全規(guī)程》。
Q----最大一響藥量，kg.
α---地震波的衰減系數(shù)， α=1~3.
K----同巖石性質(zhì)、爆破方法等因素有關(guān)的系數(shù)，K=50~200
第二章 露天爆破技術(shù)
②、對地下井巷的安全距離
R地=K地（Q)1/3
式中： R地---爆破中心至被保護巷道的安全距離，m .
K地---系數(shù)，對于圍巖不穩(wěn)固巷道， K地＞2時，安全； K地＞3時無影響；對于圍巖穩(wěn)固的巷道， K地＞1.5時，安全； K地＞2時，無影響。
Q---最大一響起爆藥量，kg。
第二章 露天爆破技術(shù)
⑵、空氣沖擊波安全距離
R空=K空(Q)1/3
式中： R空---爆破空氣沖擊波的最小安全距離，m.
K空----系數(shù)，對于一般建筑物為70，對于人員為 25~60。
Q----最大藥室的裝藥量，kg.
上式適用于平坦地形，沿溝谷方向安全距離應(yīng)增大50%~100%；處于山坡背面時，安全距離減少30%~70%。
第二章 露天爆破技術(shù)
③、最小抵抗線w
w=b
④、炮孔堵塞長度（Ld)
Ld=22d
⑤、單孔裝藥量Qd
Qd=(h-Ld).P
第二章 露天爆破技術(shù)
爆擴樁基礎(chǔ)和普通施工的條形基礎(chǔ)和獨立基礎(chǔ)相比，具有以下優(yōu)點：
顯著減少土方挖掘工程量，減少土方量50%~90%；
提高了基礎(chǔ)施工的機械化程度，大大加快了施工進度，一般能縮短工期%~50%；
第二章 露天爆破技術(shù)
爆擴樁樁柱的直徑一般為300~600mm，最大的可達1.5m 左右。樁頭的直徑約為樁柱直徑的2.5~3.5倍。樁基的埋置深度一般以3.0m~6.0m為宜。
二、樁柱爆擴成孔
爆擴成孔法適用于地下水位較低的均勻土層。
它的施工工藝和要求如下：
沿樁柱軸線用洛陽鏟或鋼釬開鑿出裝藥炮孔，直徑為4~7cm。土質(zhì)較差，地下水位較高可取10cm。
第二章露天爆破技術(shù)
二、樁頭爆擴
包括樁頭的空腔時，其工藝流程為：
1、根據(jù)地質(zhì)條件，暗算各級要形成的空腔容積計算裝藥量；
2、在樁柱孔底裝置炸藥包；
3、在藥包上方澆灌第一次混凝土；
4、起爆；
5、測量混凝土沉落高度，并根據(jù)沉落高度計算爆擴成型后的空腔直徑；
6、搗實沉落空腔中的混凝土；
7、在樁柱孔中放入鋼筋網(wǎng)籠；
8、澆注第二次混凝土并筑成爆擴樁基礎(chǔ)。
第二章露天爆破技術(shù)
當(dāng)采用集中藥包爆擴樁頭空腔時，裝藥量可采用下試計算：
Q=b.D3
式中：Q---裝藥量，kg;
b---與土質(zhì)有關(guān)的裝藥系數(shù)kg/m3;
D----樁頭空腔直徑。
在施工過程中，應(yīng)注意以下幾個問題：
1、對藥包要做好防水。在澆注第一次混凝土前應(yīng)在藥包上面蓋上厚15~20cm的砂子；
第二章露天爆破技術(shù)
3、灌入混凝土后應(yīng)立即起爆。
樁柱間的距離較大時，各樁頭可單獨起爆；
距離較小時，宜同時起爆；
相鄰擴樁頭不在同一標(biāo)高時，起爆應(yīng)先淺后深；
對于串聯(lián)樁基起爆應(yīng)先深后淺。
4、爆擴樁時，在地面上的爆破安全距離一般不小于20m.
第三章地下爆破技術(shù)
21世紀將是地下空間開發(fā)利用的世紀，地下空間將成為城市的地二空間，解決城市交通擁擠問題的關(guān)鍵在于發(fā)展高效城市交通，其中地下城市交通是首選方案。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類進步，地下空間和地下資源的開發(fā)利用有著廣闊的發(fā)展前景。
地下工程爆破是地下空間和地下資源開發(fā)的重要手段。
就地下空間的應(yīng)用來說，如地下工廠、地下商業(yè)街、人防工程等等，既節(jié)省土地，又提供了十分穩(wěn)固的地基，還為各種地下設(shè)施創(chuàng)造了合適的溫度環(huán)境。
第三章地下爆破技術(shù)
第一節(jié) 井巷爆破技術(shù)
一、概述
井巷掘進爆破是指豎井和水平巷道掘進的爆破技術(shù)。
目前，井巷施工工藝主要有兩方法。
1、綜合機械化施工方法。
2、鑿巖爆破法。
目前，這種方法是井巷施工的基本方法。若巖石堅固系數(shù)f大于6,該法則是唯一經(jīng)濟有效的方法。
二、掘進工作的炮孔布置與起爆順序
第三章地下爆破技術(shù)
掘進工作面（掌子面）炮孔安其位置分為：掏槽孔、輔助孔、周邊孔。周邊孔又可分為：頂孔、底孔、幫孔。（見下圖）
第三章地下爆破技術(shù)
它們的作用分別是：
掏槽孔：將自由面上某一部位的巖石順井巷前進的方向掏出一個凹槽，創(chuàng)造出新的自由面，為其他炮孔創(chuàng)造有利的爆破條件。
輔助孔：用來進一步擴大和延伸掏槽孔爆破形成的自由面。
周邊孔：主要用來控制爆破后巷道斷面輪廓。
㈠、掏槽孔的排列形式：
1、傾斜掏槽。
特點：掏槽孔與工作面斜交。
第三章地下爆破技術(shù)
類型：
⑴、錐形掏槽：各掏槽孔在工作面中部以同等角度向槽底集中，但各孔并不相通。通?？膳帕谐桑喝清F形、圓錐形。
錐形孔底距：20~30cm;
掏槽孔傾角：55~70°
每對掏槽孔孔口距離：0.4~1m，巖石難爆取小值。（見下圖）
第三章地下爆破技術(shù)
傾斜掏槽
第三章地下爆破技術(shù)
⑵、楔形掏槽
特點：用2~4對相對傾斜孔組成，爆破后形成楔形空間。
孔底距：20~30cm。
類型：垂直楔形（打眼方便，用途廣）
水平楔形掏槽（水平層理用之）。
見下圖
第三章地下爆破技術(shù)
楔形掏槽
第三章地下爆破技術(shù)
⑶、單向掏槽：
適用范圍：適用于軟弱或具有層理、節(jié)理、裂隙或軟弱夾層的巖石中。
類型：頂部掏槽、底部掏槽、側(cè)向掏槽、扇形掏槽。
第三章地下爆破技術(shù)
側(cè)向掏槽
第三章地下爆破技術(shù)
扇形掏槽
第三章地下爆破技術(shù)
傾斜掏槽的優(yōu)點：
易將掏槽范圍內(nèi)的巖石向外拋出，所需掏槽孔數(shù)較少；
傾斜掏槽的缺點：
炮孔深度受巷道寬度或高度的限制，拋渣較遠，易打壞工作面附近的臨時支架。
2、垂直掏槽（桶形掏槽）
特點：所有掏槽孔都垂直于工作面，彼此平行。其中有些孔為不裝藥孔，提供裝藥孔爆破時的碎脹空間。
第三章地下爆破技術(shù)
類型：龜裂掏槽、桶形掏槽、螺旋掏槽。
⑴、龜裂掏槽（見下圖 ） ：
特點：個掏槽孔的軸線互相平行且處于一個平面內(nèi)，炮孔數(shù)目3~7個，孔間距8~12cm，空孔同裝藥孔相間布置，爆后掏出一條不太寬的縫隙。
適用范圍：中等硬度以上巖石。
第三章地下爆破技術(shù)
⑵、桶形掏槽（又稱柱形掏槽）
掏槽孔的布置多采用對稱式易于掌握，在一般中硬巖石巷道中使用效果很好，采用較多經(jīng)常采用的形式有：三角柱掏槽、菱形掏槽、五星掏槽。
①、三角柱掏槽：它適用于中硬以上巖層的小斷面巷道，掏槽眼采用分類兩段或三段毫秒雷管起爆，眼距為100~300mm.
第三章地下爆破技術(shù)
②、菱形掏槽：中心眼為不裝藥的空眼，各眼間距隨巖石性質(zhì)不同而異。一般在f=4~6的砂巖或頁巖中取a=150mm,b=200mm;在f=6~8的中硬巖中a=100~130mm,b=170~200mm.在堅硬中，中心空眼為兩個，眼距為100mm.(見下圖）
第三章地下爆破技術(shù)
③、五星掏槽：中心眼為裝藥眼，在其四周對稱地布置四個等直徑的空眼，毫秒雷管起爆，起爆順序為：1號眼為一段，2~5號眼為二段。各眼之間的距離，在軟巖中a≤200mm，b=250~300mm;在中硬巖中a=160mm,b=250mm ,炮眼深度在2.5~3.0m效果良好。（見下圖）
第三章地下爆破技術(shù)
桶形掏槽由于是垂直工作面布置掏槽孔，完全沒有向外拋渣的作用通?？蓪⒅行牡目湛状蛏钜稽c，并在孔底裝一個藥卷，與全部掏槽裝藥孔起爆之后爆炸，以便將巖扎拋出槽腔。
⑶、螺旋掏槽
它是由桶形掏槽演變而來，其特點是各裝藥孔至空孔的距離不等而依次遞增，槽腔體積也是逐步擴展的。各孔之間的距離為：L1=(1~.8)D,L2=(2~3.5)D,L3=(3~4.5)D,
L4=(4~5.5)D，D為孔直徑；空孔比裝藥孔深300mm，以便裝入一卷藥用于清渣。（見下圖）
第三章地下爆破技術(shù)
螺旋掏槽
第三章地下爆破技術(shù)
3、混合式掏槽法
為了加強直眼掏槽的拋渣力和提高炮眼的利用率，形成了以直眼掏槽為主并吸取斜眼掏槽有點的混合式掏槽。斜眼布置成垂直楔形，與工作面夾角85°；起爆順序安排在所有垂直掏槽眼起爆之后。（見下圖）
第三章地下爆破技術(shù)
㈡、輔助眼和周邊眼的布置
1、輔助眼：其布置原則應(yīng)當(dāng)充分利用掏槽眼所創(chuàng)造的自由面，最大限度地爆破巖石。其間距一般為：500~700mm,方向基本上垂直工作面，布置要均勻。
2、周邊眼：它是控制巷道成型好壞的關(guān)鍵，其眼口中心都應(yīng)布置在設(shè)計掘進巷道的輪廓線上，眼底應(yīng)稍向輪廓線外偏斜100~150mm，間距0.5~1m。
周邊眼還包括底眼，底眼的作用主要是控制巷道底板標(biāo)高以及拋擲已破碎的巖石。底眼口應(yīng)高出底板水平150mm以防灌水，眼底要向下傾斜，可扎道底板標(biāo)高以下200mm，以防拉底河漂底。
第三章地下爆破技術(shù)
㈢、掘進炮孔的起爆順序
為提高爆破效果，掘進炮孔必須有合理的起爆順序，通常是掏槽孔→輔助孔→周邊孔。
每類炮孔還可以在分組按順序起爆；
合理起爆順序，應(yīng)使后起爆炮孔充分利用先起爆炮孔所創(chuàng)造的自由面；
一次起爆孔少，能減震、增自由面；
掏槽孔起爆順序因掏槽形式不同而不同；螺旋逐孔、龜裂和桶形同時或多段延期起爆。
輔助孔也要分段起爆。
第三章地下爆破技術(shù)
三、井巷掘進爆破參數(shù)
㈠、炸藥選擇
炸藥是破碎巖石的能源，對爆破效果很大。一般是根據(jù)巷道所穿過巖層的堅固性、含水性等因素選取炸藥。
㈡、爆破參數(shù)的確定
1、單位炸藥消耗量q
單位炸藥消耗量隨炸藥性能、巖石性質(zhì)、井巷斷面及爆破參數(shù)等因素的不同而不同。該值的大小對爆破效果、灶眼和莊嚴的工作量、炮空利用率以及巷道周壁平整性和圍巖穩(wěn)定性等均有較大影響。
第三章地下爆破技術(shù)
q制的確定方法：試爆、經(jīng)驗類比、查表（見下表)
平巷掘進時單位炸藥消耗量 （kg/m3)（炸藥2#巖石）
第三章地下爆破技術(shù)
若選用的炸藥不是2#巖石炸藥，須乘以修正系數(shù)k
k=A/B A---2#巖石炸藥的爆力；B---選用炸藥的爆力。則改用新炸藥的q′值為： q′=k.q。
單位炸藥消耗量確定后，即可求得每循環(huán)使用的炸藥消耗總量Q：
Q=qslη
式中：s---掘進斷面積，m2。
l---平均炮孔深度，m.
η---炮孔利用率，一般為：80%~95%。
第三章地下爆破技術(shù)
q、Q確定后，可根據(jù)各類炮眼不同的爆破作用，合理地按照裝藥系數(shù)分配到每個炮眼里，掏槽眼：0.7~0.8，輔助眼：0.5~0.7，周邊眼：0.4~0.6。
2、炮眼直徑
炮眼直徑主要根據(jù)藥包直徑來確定的。一般標(biāo)準(zhǔn)要捐直徑為32及35mm,炮眼直徑應(yīng)比藥卷直徑大4~7mm，因此炮眼直徑為36~42mm。
3、炮眼深度
影響炮眼深度的主要因素：巷道斷面尺寸和掏槽方法、巖性、鉆眼設(shè)備、勞動組織和循環(huán)作業(yè)方式等。
第三章地下爆破技術(shù)
確定合理的炮眼深度應(yīng)考慮以下因素：
合理的炮眼深度必須與具體的施工條件相適應(yīng)。
氣腿輕型：2.2~3.0； 臺車、重型鑿巖機3m為宜。
合理的炮眼深度必須保證較高的爆破效率。
太深鉆眼質(zhì)量難保、夾制力太大。
合理的炮眼深度應(yīng)盡可能使每班能夠完成整循環(huán)。
經(jīng)驗公式：l=(0.5~0.7)B B---巷道的寬或高的最小值。
4、炮眼數(shù)目
炮孔數(shù)目主要同巷道斷面、炮眼布置、巖石性質(zhì)、炸藥性能等因素有關(guān)。不能過多也不能過少。
第三章地下爆破技術(shù)
炮孔數(shù)目可按一個循環(huán)的總裝藥量平均裝入所有炮眼的原則計算：
N=Q/Q單
其中：Q=qsl η
Q單=πd2Δle/4 le---炮孔裝藥長度，d—炮孔直徑，Δ---炮孔裝藥密度。
∴ N=4qs η/d2Δτ τ ---裝藥系數(shù) τ=le/l。
四、井巷掘進爆破說明書的編制
它是工程施工組織設(shè)計的組成部分，是指導(dǎo)、檢查和總結(jié)鑿巖爆破工作的技術(shù)文件。內(nèi)容包括：
第三章地下爆破技術(shù)
爆破作業(yè)原始條件；
選用鑿巖爆破器材；
確定鑿巖爆破綜合指數(shù)；
炮眼布置；
預(yù)期爆破效果。
第四章 控制爆破技術(shù)
定義：控制爆破就是有效地控制爆破作用范圍，降低爆破振動對周圍的破壞作用，達到預(yù)想的破壞方法
第一節(jié)微差爆破
一、微差爆破的優(yōu)點
可使爆破地震效應(yīng)和空氣沖擊波以及費時作用降低；
可增大一次爆破量，減少爆破次數(shù)，提高大型設(shè)備的利用率；
爆下的礦巖塊度均勻，大塊率低；
爆對形狀整齊、集中，前、后沖小，有利于下個循環(huán)的穿爆作業(yè)，提高產(chǎn)裝生產(chǎn)率；
可提高延米爆破量
第四章 控制爆破技術(shù)
二、微差爆破作用原理
1、應(yīng)力增強作用；
2、增加自由面；
3、巖塊間的相互擠壓碰撞；
4、錯開主震相，地震效應(yīng)減弱。
三、微差間隔時間的確定
確定合理的微差間隔時間和準(zhǔn)確地控制它，是關(guān)系到微差爆破應(yīng)用成功與否的關(guān)鍵。從理論上講，前排炮孔起爆后，前排巖體已經(jīng)脫離原巖，在后排產(chǎn)生的應(yīng)力尚未消失，產(chǎn)生的微小裂隙尚未閉合，此時后排炮孔起爆最佳。
第四章 控制爆破技術(shù)
根據(jù)實地爆破觀測研究的結(jié)果：從起爆到礦巖被破壞和發(fā)生位移的時間，大約是應(yīng)力波傳到自由面所需時間的5~10倍。也就是說，巖石的破壞和移動時間同最小抵抗線的大小成正比。即：
Δt=kw
式中： Δt---微差間隔時間，ms;
k-----系數(shù)，露天臺階爆破，k=2~5;
w----最小抵抗線，m。
一般在爆破實際中通常采用15~30ms,排間微差時間取長些，可改善破碎質(zhì)量，減少后沖。
第四章 控制爆破技術(shù)
四、控制微差間隔時間的方法
目前普遍采用的控制微差間隔時間的方法有：毫秒電雷管起爆系統(tǒng)、導(dǎo)爆索和繼爆管起爆系統(tǒng)、非電導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)、導(dǎo)爆索和導(dǎo)爆管聯(lián)合起爆系統(tǒng)。
五、大孔距爆破技術(shù)
貫通裂縫兩側(cè)產(chǎn)生應(yīng)力釋放波、拉應(yīng)力增強。
六、孔內(nèi)微差間隔起爆
該方法就是在同一個炮孔中進行分段裝藥，各分段裝藥之間進行毫秒間隔起爆。它具有微差起爆和間隔裝藥二者的優(yōu)點。
1、裝藥結(jié)構(gòu)與起爆順序。
第四章 控制爆破技術(shù)
裝藥結(jié)構(gòu)：分段裝藥；
起爆順序：自上而下、自下而上。
2、間隔時間。見下圖
第四章 控制爆破技術(shù)
自下而上的合理間隔時間為：
Δt=L4/ D+L3/ vH+L2/ v′H
式中：L4---下部裝藥長度；
L3----中間填塞長度；
L2----上部裝藥長度；
vH -----應(yīng)力波在充填物中的傳播速度；
v′H -----應(yīng)力波在炸藥中的傳播速度；
D------炸藥爆速。
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