《露天爆破工程》PPT课件.ppt

第七章 露天爆破工程,露天爆破按一次爆破装药量和装药方式的不同可分为：浅孔爆破、深孔爆破、硐室爆破、裸露药包爆破。,第一节 露天浅孔爆破,浅孔爆破的炮孔直径不超过50mm，炮孔深度不超过5m，是目前工程爆破的主要方法之一，也是广泛采用的爆破方法，近几年来，城市建设中基础拆除及建、构筑物的拆除，都采用浅孔爆破来实现。,一、浅孔爆破的特点 浅孔爆破是相对深孔而言的。这种爆破方法主要优点是，凿岩工具较简单，具有较大的机动性；操作简单、容易掌握；飞石距离近，不易损坏附近的建筑物；炸药消耗量比较少；爆后的岩石块度小且块度较均匀，便于控制开挖面的形状和规格，适用范围很广。浅孔爆破的主要缺点是，不能适应大规模爆破作业的要求：安全性差，尤其是一次爆破孔数较多时，问题更突出。对于爆破工程量较小，开采深度较浅的工程，浅孔爆破可以获得较好的经济效益和爆破效果。二、浅孔爆破的类型 浅孔爆破大致可以分为三种类型：零星孤石的爆破、台阶爆破、沟槽爆破。1、零星孤石的浅孔爆破 零星孤石爆破的特点是：有两个以上临空面；孤石的破碎效果一般只要求震裂、震破，不要求破碎成小块度；可以单孔或几个孔组成爆区，规模可大可小。,2、台阶爆破 台阶的浅孔爆破主要用在采石场以及梯段高度比较低的石方开挖工程中。爆破作业的设计及药量计算按台阶深孔爆破的程序进行。台阶浅孔爆破可以获得良好的爆破效果及经济效益，因此在浅孔爆破中要创造条件进行台阶爆破。3、沟槽爆破 一般来说，沟槽爆破的浅孔爆破只有一个临空面，爆破条件较差，为了得到较好的爆破效果，可以采用成群炮孔齐发爆破。三、炮孔的选择和布置形式 浅孔爆破，炮孔位置、方向和深度都直接影响爆破效果。炮孔有水平孔、竖直孔、斜孔、倒斜孔、吊孔等几种，如图7-1所示。一般在陡壁、陡坡打水平孔或水平斜孔；较平整的地形和进行路堑开挖时，一般打竖直孔和竖直斜孔；斜坡地面一般先打斜孔截角，炸成台阶地形后再打竖直孔。水平状的岩层打垂直孔或倾斜孔，垂直岩层打水平孔。竖直孔最好打，进度快，效率高。应尽量避免倾斜孔或吊孔。,图7-1 炮孔类型,选择炮孔一般应注意以下几点：1.炮孔方向最好避免与临空面垂直，并且不宜与最小抵抗线平行，如图7-2所示。最好垂直或斜交，否则易发生冲炮(残留较长的炮根，浪费炸药)，达不到预期的效果。,图7-2 炮孔与最小抵抗线位置图,2.炮孔选在暴露面多的地面，如图7-3所示。当无适当的地形可利用时，应有计划地改造地形，使第一次爆破给第二次爆破创造两个或多个临空面，例如：斜坡地形可先截角，按照由外向内台阶式的布置顺序爆破(坡脚的炮先响)，使爆破地面经常保持台阶，形成两面或多面临空，如图7-4所示。,图7-3 多临空面炮孔布置图,图7-4斜坡炮孔布置图1-炮孔；2-未爆前地面线；3-爆破后地面线,水平地面可在中间布置两排炮孔先爆，顺线路方向开挖一条长槽后，使两侧岩石形成多个临空面，然后在两侧布孔，左右交错顺序起爆，如图7-5所示。,图7-5 水平地面炮孔布置图1-炮孔；2-未爆前地面线；3-爆破后地面线,当地面较曲折时，要利用其多面临空布孔，并注意保持爆破之后仍为多面临空，突起山头的地形，应使爆后保持其形状基本不变。在开挖路堑的爆破中，为了提高爆破效果，常采取阶梯形爆破，使爆破在两个临空面的情况下进行，如图7-6所示。,图7-6路堑浅孔爆破炮孔布置形式图,3.炮孔应避免平行或穿过裂缝，最好与裂缝垂直。尤其是装填炸药的部位，不应有裂缝，孔底距离裂缝应保持0.20.3m的距离，以免爆炸气浪从石缝中漏走，如果允许，也可以适当利用石缝，这样可以增大爆破效果，如图7-7所示。,（a）避开石缝（b）利用石缝图7-7 炮孔布置和石缝关系图,选择炮孔时，用锤在岩石表面敲击，如有空音响声，表明内部有裂缝或空洞。如岩石表面有裂缝而内部完整，就应先清除表层而后打孔。4.不平状的岩层打垂直孔或倾斜孔，垂直岩层打水平孔。,四、爆破参数确定 浅孔爆破的爆破参数可根据施工现场的具体条件和类似的经验选取，并通过实践检验修正，以取得最佳参数值。1、单位体积炸药消耗量(单位耗药量)q q值与岩石性质、台阶自由面数目、炸药种类和炮孔直径等因素有关，一般q0.30.8kgm3。2、炮孔直径d 浅孔台阶爆破一般使用直径32mm或35mm的标准药卷，炮孔直径比药径大47mm，故炮孔直径为3642mm。在某些情况下，由于设备的限制，浅孔爆破也可采用大直径的炮孔，但不宜超过76mm，一般为51mm、64mm、76mm。3、炮孔深度L与超深h 炮孔深度根据岩石坚硬程度、钻孔机具和施工要求确定。对于软岩，LH；对于坚硬岩石，为了克服台阶底部岩石对爆破的阻力，使爆破后不留根底，炮孔深度要适当超出台阶高度量，其超出部分A为超深。其取值 h（0.10.15）H,4、底盘抵抗线WD 台阶爆破一般都用WD代替最小抵抗线进行有关计算，W。与台阶高度有如下关系 WD（0.41.0）H 在坚硬难爆的岩体中，或台阶高度量较高时，计算时应取较小值，亦可按炮孔直径的2540倍确定。5、炮孔距a和排距b 炮孔间距a不大于L、不小于WD，并有以下关系 a(1.02.0)WD或a(0.51.0)L 实践证明，在台阶爆破中，采用2WDa4WD宽孔距小抵抗线爆破，在不增加单位体积炸药消耗量的条件下，可降低大块，改善爆破质量。五、施工技术 浅孔爆破的施工程序有装药、填塞、联线、点火起爆等。1.装药 浅孔爆破的装药工作要在完成钻孔以后清理炮孔内杂物，装药前检查炮孔有无堵塞物和孔内水深、最小抵抗线与原设计的抵抗线有无变化，以确保最后调整核实药量的准确程度。装药时要注意以下几点,（1）雷管聚能穴的方向要指向被其引爆炸药的传爆方向；（2）要防止药包与雷管脱离而引起拒爆，孔内装入起爆药包后严禁用力捣压起爆药包，以免发生意外；（3）要保证炸药的连续性，以免影响爆轰波的传递；（4）装药密度要适中，一定的炸药密度可增加爆破威力，密度过大会影响炸药感度，甚至会出现拒爆；（5）水孔装药要注意作好防水处理，或采用抗水炸药。2.填塞 炮孔填塞是很重要的工序，填塞质量好可以使炸药爆炸完全、改善爆破效果。填塞材料可以用砂、粘土或砂和粘土的混合物，事先拌好，做成泥条备用。水孔中也可用水作填塞材料，但是孔口必须用水封好，这可以减少飞石。3.联线 单个雷管起爆时，不需要进行网路联接，当一次起爆多发雷管时，需要进行网路联接及联线工作。4.起爆 起爆的工作一般在生产工人撤离现场或下班以后进行。,第二节 露天深孔爆破 大中型露天矿山或一些规模较大的工程开挖施工中，广泛使用深孔爆破。因为在露天作业条件好、机械化程度高，采用深孔爆破可加大爆破方量，充分满足大型装载设备连续作业。,图7-8 露天深孔爆破（a）垂直深孔；（b）倾斜深孔 H-台阶高度；W-最小抵抗线；Wd-底盘抵抗线；h-超深；a-孔距；b-排距；L-填塞高度；c-安全距离；d-炮孔直径；l-填塞长度,一、爆破参数选择,（一）炮孔直径,炮孔直径大小与所选用的钻孔设备类型直接相关。炮孔直径确定之后，与其有关的爆破参数将可相应确定。（二）底盘抵抗线 露天矿台阶坡面往往是一斜面。这样对于垂直深孔来说，就存在两种抵抗线，即最小抵抗线与底盘抵抗线。最小抵抗线是指台阶平台水平上药柱中心至台阶坡面的最小距离。底盘抵抗线是指台阶平台水平上药柱中心至台阶坡面底线的距离。为了克服爆破时的最大阻力，避免台阶底部出现“根底”，一般都采用底盘抵抗线作为爆破参数设计的依据，而不依据最小抵抗线。按照深孔钻机安全作业的要求，底盘抵抗线Wd应满足下列关系 WdcHtga，m式中 H台阶高度，m；a台阶坡面角，一般为6080；c安全距离，取2.53.0m。,按已知的炮孔直径、装药密度和炮孔密集系数，可根据每个炮孔装药量计算底盘抵抗线：,式中 d炮孔直径，dm；装药密度，g/ml；装药系数，0.60.8；m炮孔密集系数；q单位炸药消耗量，kg/m3。,根据爆破实践经验，底盘抵抗线与台阶高度H之间存在如下关系 Wd（0.60.9）H，m岩石坚硬，台阶高度小，系数取小值；反之，系数取大值。,我国些冶金露天矿采用的底盘抵抗线如表所示。在压碴（挤压）爆破时，考虑到台阶坡面前留有岩石堆且钻机作业较为安全，底盘抵抗线可适当减小。,上述各式都是就一个炮孔来说的。当考虑多炮孔爆破相互作用时，底盘抵抗线可按下式计算:Wd Wd(1.60.5m)，m 式中 Wd多炮孔爆破时底盘抵抗线，m；m炮孔密集系数。,多炮孔爆破时底盘抵抗线，m；m一炮孔密集系数。,（三）炮孔间距和密集系数,炮孔间距和炮孔排距一般统称为孔网参数。确定孔网参数，通常是以每个深孔容许装药量为依据，再计算每个深孔所必需崩落的岩石体积，最后得出炮孔间距,式中 L炮孔深度，m；每m炮孔装药量，kg/m；炮孔装药系数，0.50.6。,。,炮孔密集系数m是指炮孔间距a与抵抗线的比值，即=,随着多排毫秒爆破技木和合理的深孔起爆顺序的应用，出现了缩小排距、增大孔距，从而增大炮孔密集系数的趋势。我国一些露天矿山采用的m值一般为0.91.2，有的m值达到2。实践证明，适当加大m值有利于改善爆破块度。表8-2列出了一些露天矿山采用的a与m值。,（四）超深,超深是为了增加深孔底部装药量、增强对深孔底部岩石的爆破作用，以克服底盘抵抗线的阻力，避免爆破后在台阶底部残留岩柱，即所谓“根底”。超深值与岩石坚硬程度、炮孔直径、底盘抵抗线有关，其值可按下式确定 h（1015）d，m（8-8）h（0.15 0.35）Wd，m（8-9）,式中 d炮孔直径，mm；Wd底盘抵抗线，m。,（五）炮孔装药量,每个深孔中的装药量，是以深孔爆破一定体积岩石所需的炸药量计算确定的，如下式,式中 Q每一深孔中的装药量，kg；q单位炸药消耗量，kg/m3；a炮孔间距，m；H台阶高度，m；Wd底盘抵抗线，m。,按上式计算得出的装药量，还需要以每一深孔可能装入的最大装药量来验算，即,式中 q深孔每m装药量，kg/m；L炮孔深度，m;l填塞高度，m。,多排爆破时，第一排深孔装药量计算如上式。第二排以后各排深孔，因爆破时受到其前面巳爆破的岩石阻力作用，装药量应适当加大，其值可按下式计算确定,式中 K岩石阻力系数。当采用毫秒爆破时，取K1.11.3；若用齐发爆破时，取 K=1.21.5；最后一排炮孔，取K值的上限值 b 炮孔排距，m。单位炸药消耗量q与岩石坚硬程度的关系列于表8-3。,表8-3 单位炸药消耗量q,（六）装药结构,（1）连续装药结构,如图7-9（a）所示，这是深孔爆破最常用的一种装药结构。,（2）空气间隔装药结构,这是一种非连续装药结构，如图7-9（b）所示。,（3）混合装药结构,如果底盘抵抗线大或岩层坚硬，可于深孔底部或坚硬岩层部位装高威力高密度炸药。而在深孔其它部分装密度和威力较低的炸药，构成混合装药结构，如图7-9（c）所表示。,（4）底部空气垫层装药结构,如图7-9（d）所表示，它的实质是利用炸药在空气垫层中激起的空气冲击波对孔底岩石的强大冲击压缩作用，使岩石破碎。,图8-2 深孔装药结构1-堵塞材料；2-炸药；3-空气间隔；4-高威力炸药；5-空气垫层,（七）填塞高度,填塞是为了延长爆炸气体在岩体中的作用时间，调节炮孔中爆炸气体压力，以提高炸药能量利用率。同时，填塞还可以减弱破碎岩石的飞散，降低空气冲击波和爆破噪声对周围环境的不良影响。填塞高度是一个重要的爆破参数，合理的填塞高度应保证爆炸气体不过早从孔口喷泄，同时又使台阶上部岩石能得到充分破碎。根据经验，按炮孔直径d大小，填塞高度可取 l=(2030)d,m(8-12)若按底盘抵抗线Wd大小，则 l=(0.50.75)Wd,m(8-13)有时为了获得更集中的爆堆，可适当加大填塞高度，这时 l=(0.81.0)Wd,m(8-14),二、深孔布置方式及起爆顺序,多排深孔爆破时，在台阶平台深孔的布置方式有三种，即正方形、矩形、三角形布置，如图8-3所表示。,深孔布置方式（a）正方形；（b）矩形；（c）三角形,露天矿深孔爆破时常用的起爆顺序，归纳起来有如下主要几种:,1、排间顺序起爆,这种起爆顺序还可分为两种，一种是如图7-11（a）所示，另一种起爆顺序如图7-11（b）所示：,图7-11 排间顺序起爆-雷管；-继爆管；-导爆索；-炮孔；0，1，2，3-起爆顺序,2、波浪式起爆,这一起爆顺序的特点是深孔爆破时可增加孔间或排间深孔爆破的相互作用，达到加强岩块碰撞和挤压、改善破碎块度的效果，同时还可减小爆堆宽度，但施工操作比较复杂，如图所示。,图7-12 波浪式起爆（a）起爆网路；（b）起爆顺序-雷管；-继爆管；-导爆索；-炮孔；0，1，2，3，4-起爆顺序,3、楔形起爆,特点是爆区第一排中间12个深孔先起爆，形成一楔形空间，然后两侧深孔按顺序向楔形空间爆破，起爆顺序如图所示。,图7-13 楔形起爆 WP.设计的最小抵抗线；Ws.实际的最小抵抗线 ap.设计的孔间距；aS.实际的孔间距,4、斜线起爆,它的特点是炮孔爆破方向朝台阶的侧向，同一时间起爆的深孔联线与台阶眉线斜交成一角度（一般为45。），如图所示。,图8-7 斜线起爆1，2，311，12-起爆顺序,5、逐孔起爆 逐孔爆破是指所有炮孔均按一定的等间隔延期顺序接力起爆。逐孔起爆网路是露天矿山台阶炮孔开挖爆破技术的发展方向。推广应用表明，逐孔起爆网路具有爆破效果好、震动小和综合效益显著的特点，为爆破参数优化提供了科学的基础。逐孔起爆网路应用的关键是孔间和排间延时的精确性，由于雷管延期精度在12，因此主控排孔间延时最佳范围为25msm，传爆列排间延时范围为l020msm。这样就能获得良好的爆破效果。由于逐孔起爆网路具有充分发挥炸药能量的作用，所以逐孔起爆网路可以扩大网孔参数，减少穿孔工作量。逐孔起爆网路能够针对不同的岩石选取不同的段间延时，以控制和减少爆破产生的震动影响。在逐孔网路的爆区中，主控制排方向的孔间延时主要影响爆区的破碎块度，传爆列方向的排间延时主要影响爆区的岩石位移。因此，当既要求破碎效果好又要求爆破震动小时，可以在保证主控制排方向最佳孔间延时不变的情况下调整传爆列方向的延时。常用的起爆网路如图7-15。,图7-15逐孔起爆网路,6、周边深孔预裂起爆,特点是首先起爆爆区周边的深孔，类似于预裂爆破，图7-16表示了这种起爆顺序。,图7-16 周边深孔预裂起爆，-爆区,三、露天深孔爆破作业应该注意的问题 露天深孔爆破作业除了应该遵守一般爆破作业的规定外，还应该遵守下列特殊规定：1.在复杂地质条件下（如冰、冻层或流砂等），须经总工程师批准后，方准采用边钻孔、边装药的爆破方法，且只准用导爆索起爆法；2.进行深孔爆破时，应有爆破技术人员在场进行技术指导和监督；3.装药前，应验收深孔的布置参数，排除干净孔底的泥沙和积水，清理干净孔口周围（半径为0.5m）的碎石、杂物。孔口岩石不稳固时，应该进行维护；4.装药时，严禁向孔内投掷炸药和起爆器材，严禁用炮棍撞击阻塞的起爆药包。,第三节 露天硐室爆破,硐室爆破具有工期短、施工设备简单、用于抛掷爆破时可大大减少岩土的装运量等优点。但是硐室爆破也具有爆破施工组织工作较复杂，一次爆破装药量多，爆破后大块率较高，二次破碎量大，安全问题比较复杂等缺点。硐室爆破按爆破目的不同，分为松动爆破和抛掷爆破两种。松动爆破有标准松动和加强松动两种。抛掷爆破又分上向、平向和下向几种。一、硐室爆破的设计原则和内容（一）硐室爆破的设计原则 1硐室爆破设计应根据上级机关批准的任务书及勘探资料、图纸为依据而实施。2要求硐室爆破施工既要达到预想的爆破效果，又要保证附近地上或地下建筑物的安全，并以经济合理的原则出发，确定合理的爆破方案。,3合理选择爆破参数，必要时可以经过试验决定，以保证达到良好的爆破效果。4在确定爆破方案、选择参数、硐室布置、药量计算、起爆系统的设计以及安全技术等方面都应慎重考虑，在保证爆破效果的同时，应使施工简便、降低成本。（二）硐室爆破的设计内容 硐室爆破设计文件主要包括如下的内容：1爆破工程概况及爆破方案。2爆破参数选择及药量计算。3导硐及药室的设计。4装药与填塞设计。5起爆线路设计。6计算爆破方量及爆堆分布。7计算爆破安全距离并确定安全措施。8各种附图。9工程预算及主要技术指标。,二、药包布置方法 药包布置的灵活性体现在任一爆破工程的设计方案都可以根据爆破任务的基本要求、结合爆区的地形、地质条件和周围环境条件，灵活选用不同的药包形式，进行多种方案的药包布置。如表7-8和图7-21。,表7-8 硐室爆破常用药包布置形式及其适用条件,(a)(b)(c)(d),(e)(f)(g),图7-21 药包布置方式图(a)单层单排单侧作用药包；(b)单层双排单侧作用药包；(c)双层单排单侧作用药包;(d)多层多排药包布置；(e)单排扬弃爆破药包布置；(f)等量对称齐发药包布置；(g)向一侧抛掷延迟药包布置；(h)双层单排延迟爆破；(i)单层单排双侧不对称作用的药包；(j)单层单排双侧对称作用药包；(k)单层多排药包（主药包双向作用，辅助药包单向作用）；(l)单层双排双侧作用的不等量药包,(h)(i)(j),(k)(l),三、硐室爆破的参数确定,1加强松动爆破及抛掷爆破装药量计算,Q=eqW3f(n)，kg,式中 Q装药量，kg；e炸药换算系数，2号岩石硝铵炸药e1；q标准抛掷漏斗的单位体积耗药量，kg/m3；W最小抵抗线，m；f(n)装药作用指数的函数，f(n)=0.40.6n3。公式的适用范围为0.75n3、3mW25m。,（一）装药量计算,2松动爆破装药量计算,（1）对于平坦地形沟槽爆破：Q0.44qW3，kg（2）对于斜坡或台阶地形崩塌爆破：Q（0.1250.44）eqW3，kg,3大抵抗线装药量计算,加强松动爆破与抛掷爆破，当装药的最小抵抗线W大于25m时，按上述公式计算的装药量，一般认为有些偏低。为了保证大抵抗线的爆破效果，在计算大抵抗线的药量时，应将QeqW3f(n)乘以重力修正系数 即：,（二）炸药换算系数e的确定,炸药换算系数e，代表着某一种炸药的能量比例关系，它的数值大于1时，表示这种炸药的能量较小；它的数值小于1时，表示这种炸药的能量较大。,e值的确定方法是以炸药的爆力与猛度作为衡量标准的，以2号岩石硝铵炸药的爆力作为标准炸药，规定为el，对具有不同爆力和猛度的炸药品种，系数e可按下式计算：,或,（三）单位体积耗药量q值的确定,q为标准抛掷漏斗（rW）的单位体积耗药量，它集中反映了爆破时的土石、地质与装药量的关系。工程实践中，可以参照以下几种方法选取合理的q值。,1根据岩石的容重,计算q值,2根据岩石种类、岩石强度等级等有关因素查表确定,3根据现场平地爆破漏斗试验求得q值,首先根据上述两种方法初步选定qq1，取n1，W=l3m，计算Q=q1W3。装药爆破后，测出实际漏斗坑半径r实的平均值，按r实/W计算出实际的爆破作用指数n实值。再根据q1和n实值计算出实际的单位炸药消耗量q值：,（8-23）,4用工业试验爆破确定q值,对于有特殊要求或大型爆破工程，除了用上述方法选取q值外，必要时可在爆区局部地段按相似模型原理（各项条件与主爆区相类似）进行工业试验。,（四）爆破作用指数n的确定,爆破作用指数n值是硐室爆破中的主要参数之一，它不仅关系到装药量、爆破范围的大小和抛掷方量的多少，而且关系到抛掷距离的大小和爆破漏斗的可见深度等。,1平坦地形,（1）按预计抛掷率（E）公式反算n值,（2）按爆破性质选n值,全扬弃爆破时，n1.752.0（抛掷率7080）；,半扬弃爆破时，n=1.251.75；,加强松动爆破时，n0.751.0。,2斜坡地形,（1）单排单层装药爆破 按地面坡度选择n值 20时，n=1.752.00；=2030时，n=1.501.75；=3045时，n=1.25l.50；=4560时，n=1.00l.25；60时，n=0.751.00。按抛掷率（E）公式反算n值 单排装药的抛掷率公式为：E=26(n+0.87)(0.012+0.4),（2）多排多层装药爆破,按经验数值选择n值：主装药的n值一般应比辅助装药的n值大0.25左右；后排装药的n值应比前排装药的n值大0.25左右；上、下层同时起爆的装药，上层装药的n值可增大0.l左右；同排同时起爆的装药，在一般情况下应取同一n值。应用上述方法选取n值还要考虑土石结构、预计抛距及集中堆积的可能性。对坚硬、完整岩体（如花岗岩、片麻岩、厚层坚硬石灰岩等），取n值稍大；对节理发育岩石及碎裂土体（如含水量低的黄土），取n值不宜过大。双排装药的抛掷率公式为：E26（n0.87）（0.012+0.12/Dw）%式中 地面斜坡与水平线的夹角，（）；Dw前后排装药最小抵抗线之比值。,（五）药包间距的确定,1药包间距对爆破漏斗的影响,多个药包齐爆时，合理确定药包间距对确保爆破效果有决定性的影响。如图所示,药包间距对爆破漏斗的影响,2药包间距的确定,3分集装药,分集装药就是原来是一个集中装药分成两个间距为a且又同时起爆的两个装药（图7-23）。这种方法能使爆炸能量得到重新合理分配，提高了能量利用率。爆破方量可增加 20%50%，单位耗药量可降低1535。,图7-23 分集装药的装药间距,两个装药的间距可按下式计算：a=0.5W，m（8-24）,4分层装药间距的计算,b=m1Wcp，m,（8-25）,式中 b上、下层装药之间距离，m；m1装药的层间距系数，根据爆区地形地质条件、爆 破要求确定，一般为1.22.0；Wcp上、下层两个装药的最小抵抗线平均值，m。,5条形装药间距的计算,装药最小抵抗线W基本相等时，装药间距计算可用a=W；装药的最小抵抗线W不相等，装药间距等于两个相邻的条 形装药的最小抵抗线平均值，即 a=Wcp。,（六）爆破漏斗计算,爆破漏斗如图7-24所示。,图7-24 爆破漏斗示意图,1压碎圈半径,对集中药包：,对条形药包：,式中 RY压碎圈半径，m；Q集中药包装药量，t；q条形药包每米装药量，t/m；装药密度，t/m3；由岩石性质决定的压缩系数，可参照表选取。,岩石压缩系数,2爆破漏斗下破裂半径R：,斜坡地形时：R=W,m,山顶双侧作用药包时：R=W，m,3爆破漏斗上破裂半径R：,斜坡地形：,由陡变缓的斜坡（图8-12）：,平台地形时（图8-13）：,图7-25 由陡变缓斜坡爆破漏斗的上破裂线 图7-26 平台地形爆破漏斗的上破裂线,4可见漏斗半径Rk,下坡方向的可见漏斗半径Rk,原地面坡度为=220550时，按下式计算：,5爆破土岩方量计算,（1）剖面面积计算。用求积仪求出（或计算）爆破漏斗面积S和残存在漏斗内的爆岩面积,则残存爆岩的实方面积为:,抛出的实方面积：,S3=SS2，m2（8-35),式中,面积松散系数，,抛出的松方面积：,（8-36),表土松散系数，按表选取。,（2）土岩方量计算。用平行剖面法计算。,爆破实方：,（8-37）,爆破松方：,（8-38）,残存爆岩松方：,（8-39）,残存爆岩实方：,（8-40）,抛出松方：,（8-41）,抛出实方：,（8-42）,抛出百分率：,（8-43）,式中,第,剖面的实方面积，m2；,第,剖面的松方面积，m2；,第,剖面至第,+1剖面的距离，m；,n爆破区内计算的剖面数。,6、可见漏斗深度,表7-12 可见漏斗深度计算表,四、导硐和药室,（一）导硐和药室的形状,药室的形状常用有正方形、长方形、回字形、丁字形、十字形等，如图所示。,药室结构形状（a）十字形药室；（b）回字形药室；（c）T字形药室,所需的药室容积按下式计算：,式中 Q装药量，t；,装药密度，t/m3，一般为0.850.9；,K药室容积利用系数，一般为1.11.3。,通往药室的巷道导硐，可用平硐、小井或斜井，主要根据爆破地点的地形条件和药室的布置位置来确定，一般以平硐较好。只有在掘进平硐不可能的条件下，才采用小井，见图所示。,（a）（b）药室导硐布置（a）平硐布置图；（b）小井布置图,（二）药室布置原则,1松动爆破,（1）药室平面位置呈三角形或菱形布置，也可采用条形布置，见图。（2）药室在垂直剖面内的位置，当地形高差较小、最小抵抗线与药室中心至地面垂直高度之比W/H大于0.60.9时，药室可按一层布置，反之可按双层或多层布置。上层药包应采用加强松动，上下层要采取延期爆破。,药室的平面布置图,2抛掷爆破和加强松动爆破,抛掷爆破尽量使装药集中，可以提高抛掷效率。在双侧山坡地形条件下的加强松动及抛掷爆破中，当要求两侧爆破效果相同时，药室应布置在距两侧山坡最小抵抗线相等的位置，如图7-17（a）所示。,在药包破坏半径 与山坡交点的高度h7m时，应在山坡及主药室之间布置辅助药室；当h7m时，一般可不布置辅助药室。当要求山坡两侧效果不同时，如图7-17（b）所示，药室可不对称。,图7-17 药室在垂直剖面内的布置（a）两侧抵抗线相等；（b）两侧抵抗线不相等 R-药包破坏半径；W-最小抵抗线；n-爆破作用指数,当要求两侧爆破效果不相同，只允许一侧抛掷时：,（1）另一侧要求加强松动（爆堆降低一些高度），其两侧最小抵抗线的关系为：,式中 n1加强抛掷爆破作用指数；n2加强松动爆破作用指数。,（2）另一侧只允许松动，其两侧最小抵拉线的关系为：,但两侧最小抵抗线的差值不应小于4m。,3药室在临近露天矿场边坡附近的布置,采场边坡附近的药室布置应自下而上，从边坡往采场内进行布置，为了避免露天边坡遭受破坏，需要留保护层，如图所示。,边坡保护层的确定,保护层一般厚度：岩石较硬时为57m，岩石节理发育时为810m。保护层的计算式为：,MR1+0.7B，m,式中 M边坡保护层厚度，m；B药室宽度的一半，m；,R1压缩圈半径，m，用下式计算：,式中 Q药包装药量，kg；炸药密度，kg/m3；压缩系数，见表8-7。,保护层的计算公式可简化为：,PAW，m,4路堑爆破药室布置 在地形较陡的斜坡地面开挖单壁路堑，可用多层药包同时起爆，一般以下层药包为主药包，两药包间距按下式计算：,在一侧陡、一侧缓，多面临空的地形上开挖双壁路堑，也可用多层药包延期起爆，上层药包位置应使W2（1.11.2）W1，上层药包n1.25，下层药包n1，且延期2s爆破。,五、装药与填塞（一）装药 1.硐室爆破装药前要测量药室中心坐标，校核最小抵抗线，药包中心坐标要求误差不大于30cm。对药室的几何尺寸要丈量，能满足装药体积。要对地下水渗漏情况进行检查，对地质情况进一步核查，对导硐进口及断面尺寸进行校核。2.硐室内必须使用36伏以下的低压电源照明，照明线路必须绝缘良好。照明灯应设保护网，灯泡与炸药之间的水平距离不得小于2m，装药人员离开硐室时，应将照明电源切断。硐室装入电雷管或起爆药包后，只准使用矿用蓄电池灯，安全汽油灯或安全手电筒，而且要切断一切电源，拆除一切金属导体。装药和填塞过程中不应使用明火照明。夜间装药，硐外可采用普通电源照明。照明灯应设保护网，线路应采用绝缘胶线，灯具和线路与炸药堆和硐口之间的水平距离应大于20m。,3.装药时，导硐口设标志，标明药室编号，装药品种、数量，起爆体段别，有专人负责记录装药过程。不藕合装药条形药包的炸药放在靠近抵抗线一侧。用人力往导硐搬运炸药时，每人每次搬运量不应超过2箱（袋），行进中应保持1m间距，上下坡时保持5m间距。往硐室运送炸药时，不应与雷管混合运送。起爆体、起爆药包或已经接好的起爆雷管，应由爆破员携带运送。药室的装药作业，应由爆破员或由爆破员带领经过培训的人员进行。安装、联结起爆体的作业，应由爆破员进行，安装前应再次确认起爆体的雷管段别是否正确。硐室内有水时，应进行排水或对非防水炸药采取防水措施。潮湿的硐室，不应散装非防水炸药。硐室装药应将炸药成袋（包）码放整齐，相互密帖，威力较低的炸药放在药室周边，威力较高的炸药放置在正、副起爆体和导爆索的周围，起爆体应按设计要求安放。,（二）填塞 1.填塞工作开始前，应在导硐或小井口附近备足填塞材料，填塞材料宜利用开挖导硐和药室时的弃渣，或外挖碎块砂石土；不应使用腐殖土、草根等比重轻的材料。在导硐内壁上标明设计规定的填塞位置和长度。填塞时，药室口和填塞段各端面应采用装有砂、碎石的编织袋堆砌，其顶部用袋码砌填实不应留空隙。在有水的导硐和药室中填塞时，应在填塞段底部留一排水沟，并随时注意填塞过程中的流水情况，防止排水沟堵塞。2.填塞时，应保护好从药室引出的起爆网络，保证起爆网络不受损坏。，所有穿过填塞段的导线、导爆索和导爆管，均应采取保护措施，以防填塞时损坏。非填塞段如有塌方或硐顶掉块的情况，也应对起爆网路采取保护措施。3.由专人负责检查填塞质量，填塞完毕，应进行验收。,第四节 二次破碎,为了处理大块问题，目前生产中使用的方法有人工大锤打碎、爆破法破碎和机械破碎等。露天爆破有时在大块比较集中的地方用履带式破碎锤或风动破碎锤处理。此外，由于人工破碎既繁重、工效又极低，所以浅孔爆破和裸露爆破仍是二次破碎最常用的方法，后者因不需要钻孔工具和钻孔作业工序，是最简单和最方便的方法。,一、炮孔爆破法（一）普通浅孔爆破 一般在大块矿岩的中心部位钻凿炮孔，块度较大时可同时钻多个孔，孔深为大块厚度的1223范围内，确保钻孔深度等于或大于最小抵抗线，装入少量药包堵塞好以后爆破，可使大块矿岩解体成为许多较小尺寸的矿岩块，如图7-34所示。由于大块的自由面特大而最小抵抗线又很短，故消耗的药量较少，表7-16给出了孤石爆破装药量的经验值。,图7-34 炮孔法二次爆破1-雷管脚线；2-药包；3-炮泥,表7-16 孤石爆破药量表,(二)水压浅孔爆破法 采用裸露药包爆破法和普通浅孔爆破孤石，都会产生飞石和空气冲击波。孤石爆破施工中，为防止飞石对人员的伤亡，降低爆破的有害效应，可采用水压浅孔爆破法破碎孤石。用水压浅孔爆破法破碎大块孤石时，如图7-35所示，在大块孤石的中心钻一个浅孔，把装有雷管的药包装入孔底。如果使用炸药的密度小于1.0kgm3，可在药卷底部装入少量密度较大的碎石或细沙，然后往炮孔中注水，一直注满。最后用电雷管或导爆管起爆。,图7-35 水压爆破孤石1-水；2-脚线；3-孤石；4-药包；5-炮孔,二、裸露药包爆破法 裸露药包爆破亦称扒炮、贴炮、明炮。它是直接将炸药放在岩石或物体表面而进行爆破的一种方法，如图7-36所示。由于不要钻孔，操作简单迅速，但炸药消耗量大，一般在0.61.0kgm3左右。它只用于爆破体积不大的石块，金属结构、桥桩、伐树等。在通风不良的隧道禁止使用。裸露药包爆破时冲击很强，个别飞石很远，容易使周围建筑物和设备受损，因此除特殊紧急情况外一般不使用。,裸露药包法破碎大块,(一)爆破类型 裸露药包的布置可分为两种类型：1聚能穴药包爆破 用猛度较高，带有聚能穴结构的专用药包进行大块矿岩的覆土爆破，具体做法是：将药包垂直于大块孤石的顶面上，聚能穴朝下，药包的位置应选在顶面的几何中心或附近较平整的地点，然后在上面盖上泥沙，如图7-37所示。研究资料表明，用聚能穴药包爆破进一步降低了炸药消耗量，控制岩尘和飞石，效果很好。,图7-37 聚能穴药包爆破大块孤石1-雷管脚线；2-聚能穴成型药包；3-黏性泥土；4-大块孤石,2覆土药包爆破 这种方法是直接将药包搁置在大块矿岩的凹陷部位，或放置在被爆体的中心，然后用毅土封闭覆盖，或用草皮、土块及不易燃烧的物体加以覆盖。覆盖的泥土厚度应小于药包厚度的2倍。覆盖物内不得混有石块、砖头等物。最好用塑料水袋进行水压密封覆盖。如需将孤石抛向一例，这时应将药包放于孤石飞散方向的后面，如图7-38所示。这种方法简便易行，费时最少，但消耗药量较大，个别飞石的现象比炮孔法严重。,图7-38 覆土法二次爆破1-雷管脚线；2-药包；3-黏性泥土,(二)安全注意事项 裸露药包可以单个或成组同时起爆，但用火花起爆时，则应保证一个药包爆炸后，不致将其他药包抛散出去。导火索也不要放在一个方向上，应错开，防止燃烧时火星落在邻近的药包上，如果不能保证，则应用电力或导爆索同时起爆。裸露药包一般应采用简装物，如用散药应用防潮纸捆成包，防止炸药受潮。裸露药包爆破警戒范围宜放远一些，爆破之后，应仔细检查工作场地看有否末爆药包，如有，应将残药、雷管搜集起来，再次进行爆破，不得散落在现场。,第五节 药壶爆破,在炮孔底部用少量炸药经几次爆破逐次扩大成葫芦形空腔，然后再进行装药爆破的方法，称为药壶爆破，如图所示。,药壶爆破,一、药壶爆破的总装药量Q,1非台阶爆破与各种爆破漏斗的装药量相同。,2露天采石场药壶爆破装药量可按下式计算：,QqaHW，kg,式中 W最小抵抗线，m，W（0.81.0）H；a药壶间距，m，a（0.81.2）W；H台阶高，m；q单位炸药消耗量，kg/m3。,二、扩壶参数,l扩壶用总药量Qk按下式计算：,QkQ/P，kg,式中 Q药壶爆破需要的总装药量，kg；,P药壶的炸胀指数，按岩石爆破性分级的等级为：,级岩石，P15；级岩石，P510；级岩石，P1025；级坚土，P25200。,2扩壶次数和每次的药量。,扩壶次数与药量的比例为：,第一次扩壶 一般用药量50100g；,第二次扩壶 1：2（第一、二次扩壶的药量比，以下类同）；,第三次扩壶 1：2：4；,第四次扩壶 1：2：4：7。,扩药壶的药量与次数也可参考表所列数据。,扩药壶爆破次数及药量,三、扩壶工艺与药壶体积,1测量药壶体积的方法。,测量方法如图所示。,金属棒测量药壶直径,2药壶体积的计算方法,根据炮孔直径变化，量出药壶高度h，再测量出药壶的最大直径d0。如果d0和h的数值相差不大，可以把药壶粗略当作球体计算，即：,如果药壶高度h与最大直径d0相差较大，可以量取离药壶底h/4和3h/4处的药壶水平向直径,即：,根据计算得到的药壶体积，就可知道该药壶能装入的炸药重量Q：,QV，kg,式中 炸药的装药密度，g/cm3。V药壶体积，m3。,3简单估算药壶体积和装药量的方法。在扩壶前用炮棍量得炮孔深度，扩壶后再量炮孔深度，这扩壶前后炮孔深度的差值，即为药壶半径（即扩壶前的孔底位置为药壶的中心位置），由此可估算出药壶体积。当采用硝铵类炸药时，药壶半径与装药量的关系可参考表7-18。,表7-18 药壶半径与装药量的关系,第六节 微差爆破与挤压爆破,一、微差爆破,微差爆破又叫毫秒爆破，它是一种延期爆破，延期间隔时间是毫秒量级。,1微差爆破的优点,（1）可使爆破地震效应和空气冲击波以及飞石作用降低；,（2）可增大一次爆破量，减少爆破次数，提高大型设备的利用率；（3）爆下的矿岩块度均匀，大块率低；,（4）爆堆形状整齐，爆堆比较集中，前、后冲小，有利于下个循环的穿爆作业，提高铲装生产率；,（5）可提高延米崩矿量。,2微差爆破作用原理,（1）应力增强作用,（2）增加自由面作用,（3）岩块间的相互挤压碰撞作用,（4）地震波相互干扰作用,3微差间隔时间的确定,岩石的破坏和移动时间同最小抵抗线（或底盘抵抗线）的大小成正比，即：,tKW，ms,式中 t微差间隔时间，ms；K系数，根据试验资料或生产经验统计资料得出；在露天台阶爆破条件下，K值为25；W最小抵抗线或底盘抵抗线，m。,4控制微差间隔时间的方法,5大孔距爆破技术,在矿山生产中普遍采用的控制微差间隔时间的方法有毫秒电雷管起爆系统、导爆索和继爆管起爆系统、非电塑料导爆管起爆系统等。有时为了对起爆间隔时间加强控制，可在孔外用微差起爆器来实施微差起爆。,（1）大孔距爆破机理,（2）确定合理密集系数m,6孔内微差间隔起爆,孔内微差间隔起爆，是在同一个炮孔中进行分段装药，各分段装药之间进行毫秒间隔起爆。孔内毫秒间隔起爆，实践证明具有毫秒起爆和间隔装药二者的优点。下面就几个具体问题简单介绍如下：,（1）装药结构与起爆顺序,孔内毫秒间隔起爆时，装药结构采用分段装药，见图7-41。就一个炮孔来说，起爆顺序有两个方案：自下而上或自上而下毫秒间隔起爆。对于两排相邻炮孔，起爆顺序可以有多种方案。,图7-41 孔内毫秒间隔起爆1-起爆药包；2-塑料管；3-填塞材料；4-炸药；5-继爆管；6-雷管,（2）间隔时间,通常在台阶高度为1215m的坚硬岩石中，使用威力较高的炸药时，间隔时间以10ms为宜；如果台阶高度较高或炸药威力较低（铵油炸药），间隔时间以1020ms为宜。,优点：改善