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爆破与爆炸2007-10-05 015736 一．爆破爆炸作用于周围介质的破坏效应结果。 爆炸物质内能的高速释放过程，分化学爆炸和物理爆炸 炸药爆炸属于化学爆炸，指炸药在一定的起爆能的作用下，在瞬时内发生化学分解产生高温和高压的气体。 二．基本概念 1．冲击波炸药爆炸后对相邻介质的冲击压力以波的形式向四周传播，使介质受到一定程度的破坏。 2．炸轰波炸药在局部引爆后迅速扩展到全体，从引爆到爆炸全部结束在炸药中传播的化学反应能的波的形式。 二者的关系1、炸轰波是介质中冲击波的激发源，即介质中的冲击波是由炸药爆炸时产生炸轰波引 起的 2、炸轰波是与炸药同时发生反应的冲击波，它是在炸药中传播的冲击波，而冲击波是 指在岩体介质中传播的波。 3、炸轰波与冲击波在炸药中以同一速度传播，但炸轰波总比冲击波滞后一个时段。 第一节 爆破的基本原理及药量计算 一．无限均匀介质的爆破作用 1． 基本假定 ①药包是球形 ②药包是放在无限介质中 ③介质是均匀的各向同性 2． 爆破作用范围 压缩圈（粉碎圈）Rc 抛掷圈 R 松动圈（破裂圈）Rp 震动圈 Rz 二．有限介质的爆破作用 1．基本概念 临空面爆破介质与空气的交界面 自由面不同介质的交界面 声抗阻系数ρc（ρ为介质的密度kg/m3，c为纵波传播速度m/s） 2．临空面发射拉应力的破坏作用 透射波产生的应力σt2σi/1N 反射波产生的应力σr2σi1-N/1N σi为爆破冲击波产生的应力， Nρ1c1/ρ2c2，两介质的声抗阻系数之比。 临空面的作用可见当药包在介质1中爆破 N1时，σr0即不会形成反射应力波 N1时，σt透射压缩波σr反射拉伸波不同N→ （即在岩石中爆破，应力波向临空面发射，全部生成反射拉伸波，可能引起岩石的破坏） 可看出充分利用自由面的存在对爆炸应力波的作用，一般地，每增加一个自由面，单位耗药量减少10～20，即提高爆破能量利用率具有十分重要的意义。 3．爆破漏斗在有限介质中的爆破，当药包中心距离自由面较小时，药室周围的岩石发生压缩粉碎破坏和径向与环向裂缝的交错破裂，同时自由面处的岩石发生落片破裂，若爆轰气体还有一定的膨胀压力时会把一部分已破裂的岩石抛掷出去，形成爆破坑称爆破漏斗。 爆破漏斗的几何参数①最小抵抗线长W药包中心至自由面的最短距离 ②爆破漏斗半径r爆破漏斗的底圆半径 ③爆破作用半径R药包中心至爆破漏斗底圆圆周上任一点距离 ④可见漏斗深度l爆破漏斗底部到自由面的最短距离 ⑤爆破作用指数nnr/W 爆破的分类 ①标准抛掷爆破n1 ②加强抛掷爆破n1 ③减弱抛掷爆破0.75n1 ④松动爆破0.3325m W≤25m 二．预裂爆破（多用于明挖） 1．定义在主体爆破前，在设计轮廓线上预先炸出一条一定宽度的裂缝。 2．预裂原理由于不耦合装药（即药包和孔壁间有环状空隙），空隙的存在削减了作用在孔壁上的爆压峰值，并为孔间彼此提供了聚能的临空面。削减后的爆压峰值不致使孔壁产生明显的压缩破坏，只切向拉力使炮孔四周产生径向裂纹，加之临空面聚能作用使孔间连线产生应力集中，孔间裂纹发展，而滞后的高压气体沿缝产生“气刃”劈裂作用，使周边孔间连线上裂纹全部贯通。 3．施工技术参数①选择适当的炮孔直径，不耦合系数（即炮孔直径与药卷直径比值）一般2～4， （经验数据及公式 炮孔直径通常50～200mm 多取于葛洲坝及 ②炮孔孔距一般为孔径的8～12倍，炮孔孔距与岩石特性、炸药性质、装药情东江工程） 况、缝壁平整度、孔径大小有关。 ③线性分散装药，，预裂炮孔内间隔装药，线装药密度取200～400g/m。 ④钻孔轴线与设计开挖边线的偏离值控制在15cm内。 ⑤预裂炮孔孔口应用不小于10mm的砾石堵塞。起爆可用传爆线或毫秒微差雷管，起爆时差控制在10ms内。 其他经验可补充如下钻孔质量影响效果，尤其是岩壁的不平整度；小直径、密间距与低线装药密度，成型效果好；在孔深较大时，为克服夹制作用保证裂缝面的形成，孔底药量酌情适当增加，顶部除了预留不装药的堵塞段外，上部一定长度内线装药密度适当减少；所有药包应绑在导爆索上用雷管施行成组起爆。 我国水工建筑物地下开挖工程施工技术规范（SDJ212-83）附录提供预裂爆破参数。 三．光面爆破（多用于地下工程开挖） 1．定义主体工程爆破之后，利用布置在开挖轮廓线上的炮孔准确地把预留的先爆层在岩石上切 下来。 2．施工方法沿设计开挖线布置小孔径，密间距的周边孔，采用低密度、低爆速、低猛度和高爆力的光爆炸药，不耦合装药或间隔装药，进行弱震爆破，炸除沿洞周留下的厚度为最小抵抗线的光爆层，形成光面。 3．施工技术参数①炮孔直径50mm以下。当炮眼较深时从经济角度考虑应选用60～100mm。 ②孔距12～16d，若轮廓线为曲线则加密20cm。 ③控制装药量QKaWL L为炮眼长度。 ④控制孔距与最小抵抗线之比a/W0.8～1.0，岩石坚韧取大值，岩石松软可取 小，甚至达0.5～0.6。 ⑤周边孔要同时起爆，钻孔准确度高。 光面爆破常用参数可见下表 4．光面爆破的优点①超挖少，减少工程量 ②降低开挖后的糙率 ③对围岩的破坏小 与预裂爆破相比孔数少，耗药低，起爆时间不象预裂那样先于主爆破孔而是滞后于主爆破孔。 四．岩塞爆破（1971年辽宁清河取水工程首次使用并获成功） 1．定义岩塞爆破是一种水下控制爆破，施工时，先从隧洞出口逆水流向开挖，待掌子面到达水库库底或湖底附近，预留一定厚度的岩塞，当隧洞和进口闸门井全部完建后，再一次将岩塞炸除。 2．爆破后的岩渣处理①聚渣爆破爆前在洞内正对岩塞的下方挖一容积与岩塞体积相当的集渣 坑，让爆落的石渣大部分抛入坑内，且保证运行期中坑内石渣不被带走。 ②泄渣爆破对于灌溉、供水、防洪隧洞取水口岩塞爆破，爆破时闸门开 启，借助高速水流将石渣冲出洞口。 3．施工技术参数①装药量QS（1.2～1.3）KW3（0.40.6n3）其中n取1～1.5 ②药室布置及炮孔形式药室呈“王”字型，药室开挖采用浅孔小炮。岩塞周 边宜采用预裂爆破，预裂孔距30cm，孔径45～55mm，孔深3～8m。线装药密度 220～270g/m。 ③起爆方式起爆网路采用复式并串并，或增补一套传爆线，起爆体 可放在塑料袋中，封口涂上黄油，炸药和雷管也需进行防水处理。 第四节 炸药的性能及爆破的安全控制 一．炸药的基本性能 1．威力分别以爆力和猛度表示。爆力又称静力威力，用定量的炸药炸开规定尺寸铅柱体内空腔的容积（mL）表示，表征炸药炸胀介质的能力；猛度又称动力威力，用定量炸药炸塌规定尺寸铅柱体的高度（mm），表征炸药粉碎介质的能力。 2．最佳密度炸药能获得最大爆破效果的密度。 3．氧平衡指炸药含氧量和氧化反应程度的指标。当炸药的含氧量恰好等于可燃物完全氧化所需的氧量称零氧平衡。当含氧量大于需氧量称正氧平衡。当含氧量少于需氧量称负氧平衡。 4．安定性炸药在长期储存中，具有保持自身性质稳定不变的能力。 5．敏感度炸药在外部能量激发下，引起爆炸反应的难易程度。 6．殉爆距炸药药包的爆炸引起相邻药包起爆的最大距离，以cm计。 二．爆破的安全控制 1．安全距离①飞石安全距离RP（m） ②爆破地震作用的安全距离R（m） ③空气冲击波影响的安全距离RB（m） ④殉爆的安全距离rs（m） ⑤有害气体扩散安全距离[Rr]max（m） 2．瞎炮及其处理①通过引爆而未能爆炸的药包称瞎炮。 ②产生的原因主要是爆破器材失效或损伤，制度不严或操作不当也是一重要 原因。 ③瞎炮的处理（仅介绍工程上常用方法）距瞎炮炮孔30～60cm，钻平行孔装药 爆破，切勿与瞎炮炮孔斜交；若证实雷管未失效，宜从新接线 起爆；若证实炸药已失效且其敏感度不高可将炮泥掏出；对散 装的粉状硝铵炸药可用水冲洗，冲出炮泥和炸药；对深孔或洞 室爆破，最好重新接线起爆。