第七章 露天工程爆破课件.ppt

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1、第七章 露天工程爆破,第一节 露天浅孔爆破 第二节 露天台阶爆破 第三节 硐室爆破,1,t课件,第二节 露天台阶爆破,一、概述（定义、分类）二、露天台阶深孔爆破 1 台阶要素、2 钻孔形式、3布孔方式、 4 露天深孔爆破参数、5 爆破施工工艺,2,t课件,（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,a为间距；,B为在台阶面上从钻孔中心至坡顶线的安全距离。,b为排距；,H

2、台阶高度,台阶坡面角,3,t课件,一、概述分类、特点,台阶爆破也称梯段爆破。通常在一个是先修好的台阶上进行，每个台阶有水平和倾斜两个自由面，在水平面上钻孔进行、装药等爆破作业，爆破岩石是朝着倾斜自由面的方向崩落，形成新的倾斜自由面。台阶爆破分类： 深孔台阶爆破：孔径大于50mm，孔深大于5m; 浅孔台阶爆破：孔径小于50mm，孔深小于5m。深孔台阶爆破的特点：钻孔机械化，孔径可达300400mm，孔深可达1030m；施工速度快；工程质量高；对基岩和边坡的破坏影响小；爆破危害性小。,4,t课件,二、露天深孔台阶爆破1、台阶要素,H台阶高度； h 超深；W1前排钻孔的底盘抵抗线； l钻孔深度； l

3、1装药长度； l2堵塞长度； b排距；台阶坡面角； W炮孔的最小抵抗线；B台阶上边缘线至前排孔口的距离 。为达到良好的爆破效果，必须正确确定上述各项台阶要素。,炸药,5,t课件,深孔爆破钻孔形式一般分为垂直钻孔和倾斜钻孔两种：a垂直钻孔； b倾斜钻孔,2、钻孔形式,6,t课件,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,7,t课件,2 钻孔形式垂直钻孔与倾斜钻孔比较,8,t课件,3、布孔方式,布孔方式有单排布孔及多排布孔两种。多排布孔又分方型、矩形及三角形（或称梅花形）三种。 从能量均匀分布的观点看，以等边三角形布孔最为理想，所以许多矿山多采用三

4、角形布孔，而方形或矩形布孔多用于挖沟爆破。 目前为了增加一次爆破量广泛推广大区多排孔微差爆破技术，不仅可以改善爆破质量而且可以增大爆破规模以满足大规模开挖的需要。,9,t课件,a单排布孔； b方型布孔；c矩形布孔； d三角形布孔,3、布孔方式,10,t课件,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,11,t课件,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

5、孔方式,12,t课件,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,13,t课件,4、露天深孔爆破参数孔径,孔径主要取决于钻机类型、台阶高度和岩石性质。当采用潜孔钻机时，孔径通常为100200mm，牙轮钻机或钢绳冲击式钻机，孔径为250310mm，也有达400mm 的大直径钻孔。一般来说钻机选型确定后，其钻孔直径已固定下来，国内采用深孔孔径有80、90、100、150、170、200、250、310mm 几种。,14,

6、t课件,4、露天深孔爆破参数台阶高度,台阶高度主要考虑为钻孔、爆破和铲装创造安全和高效率的作业条件，一般按铲装设备选型和矿岩开挖技术条件来确定。多采用1012m 的台阶高度，也有采用1520m的高台阶。有人认为经济的台阶高度为1218m。,15,t课件,4、露天深孔爆破参数超深和孔深,超深：是指钻孔超过台阶底盘水平的深度。若超深过小，起不到爆除根底的作用，而超深过大，将造成钻孔和炸药的浪费，同时还将增加爆破震动强度和对底盘的破坏。根据实践经验，超深可按下式确定：式中：WD为底盘抵抗线，m。,16,t课件,4、露天深孔爆破参数超深和孔深,关于超深的讨论： a）当岩石松软时取小值，岩石坚硬时取大值

7、，如果采用组合装药，底部使用高威力炸药时可以适当降低超深。 b）国内也有的矿山按孔径的倍数确定超深值，一般取812 倍的炮孔直径。 c）矿山的超深值一般波动在0.53.6m 之间。 d）在某些情况下，如底盘有天然分离面或底盘岩石需要保护，则可不留超深或留下一定厚度的保护层。孔深：孔深由台阶高度和超深相加确定。,17,t课件,4、露天深孔爆破参数底盘抵抗线, 底盘抵抗线是影响爆破效果的一个重要参数。 过大的底盘抵抗线会造成根底多、大块率高、后冲作用大；过小则不仅浪费炸药、增大钻孔工作量而且岩块易抛散和产生飞石危害。 底盘抵抗线的大小同炸药威力、岩石爆破性、岩石破碎要求以及钻孔直径、台阶高度和坡面

8、角等因素有关。,18,t课件,底盘抵抗线WD设计计算,1）根据钻孔作业的安全条件：式中：H台阶高度，m； a台阶坡面角，一般a 600750； B从钻孔中心至坡顶线的安全距 离，对大型钻孔B 2.53.0m 2）按台阶高度确定： 3）按炮孔直径确定 我国露天矿山深孔爆破的底盘抵抗线一般为孔径的2050 倍。即：,19,t课件,4、露天深孔爆破参数孔距与排距,孔距a 是指同一排深孔中相邻两钻孔中心线间的距离。孔距按下式求得：式中的密集系数m值通常大于1.0，在宽孔距爆破中则为34 或更大。但是第一排孔往往由于底盘抵抗线过大，应选用较小的密集系数，以克服底盘的阻力。,20,t课件,4、露天深孔爆破

9、参数孔距与排距,排距 b 是指多排孔爆破时，相邻两排钻孔间的距离，即是第一排孔以后各排孔的底盘抵抗线值。因此确定排距的方法应按确定最小抵抗线的原则考虑，在采用正三角形布孔时，排距与孔距的关系为后排炮孔由于岩石夹制作用，排距应适当减小。,21,t课件,4、露天深孔爆破参数堵塞长度,堵塞长度是指装药后剩余炮孔作为填塞物充填的长度。 合理的堵塞长度和良好的堵塞质量，对改善爆破效果和提高炸药能量利用率具有重要作用。 要求堵塞长度应能降低爆炸气体能量损失和尽可能增加钻孔装药量。堵塞过长将会降低延米爆破量，增加钻孔费用，并造成台阶上部岩石破碎不佳；堵塞过短，则炸药能量损失大，将产生较强的空气冲击波、噪声和

10、飞石危害，并影响钻孔下部破碎效果。爆破安全规程中规定禁止无堵塞爆破。 一般堵塞长度不小于底盘抵抗线的0.75 倍，或取2040 倍孔径，最好不小于20 倍孔径。即：,22,t课件,4、露天深孔爆破参数单位炸药消耗量（炸药单耗）,影响单位炸药消耗量的因素很多，主要有岩石性质、炸药性能、自由面条件、起爆方式和破碎块度要求等。 因此，选取合理的单位炸药消耗量， 值往往需要通过试验或长期生产实践来验证。也可以按下表选取单位炸药消耗量。,23,t课件,4、露天深孔爆破参数单孔装药量,单排孔爆破或多排孔爆破的第一排孔的每孔装药量按下式计算：多排孔爆破时，从第二排孔起，以后各排孔的每孔装药量按下式计算：式中

11、：K为考虑受前面各排孔的矿岩阻力作用的增加系数，一般取K 1.11.2；,24,t课件,5、露天深孔爆破施工技术布孔和钻孔,施工工艺：布孔和钻孔、装药、堵塞、敷设网路与起爆 布孔和钻孔：严格按设计孔位、深度、倾角钻孔。钻孔时要随时将孔口的岩渣和碎石清除干净并平整，防止掉入孔内，结束后及时将岩粉吹干净，并封好孔。钻孔误差不大于孔深的1%。钻孔完毕，注意封口。 从安全角度考虑，孔位要避免布在岩石震动松动圈内及节理发育或岩性变化较大的地方。 钻孔时，还应注意地面标高的变化，要调整炮孔深度以使下部平台的标高基本相同。,25,t课件,5、露天深孔爆破施工技术装药,1）装药前的准备： 炮眼装药前应认真做好

12、准备工作。首先要对炮眼参数进行检查验收，测量炮眼位置、炮眼深度是否符合设计要求。然后对钻好的炮眼进行清碴和排水。 2）装药： 装药方法有人工装药和机械装药，提倡采用后者。 装药时一定要严格按照预先计算好的每个炮眼装药量装填。在干燥的炮眼内可采用耦合散装药，在放入起爆药包之前，用木制炮棍压紧、以增加炮眼的装药密度。在有水或潮湿的炮眼中，应采取防水措施或改用防水性能好的炸药。,26,t课件,5、露天深孔爆破施工技术装药（续）,3）起爆药包位置： 起爆药包位置有三种形式，其一是孔口起爆，即起爆药包放置在孔口正向起爆；其二是孔底起爆，即起爆药包放在孔底反向起爆；其三是将起爆药包放在炮孔装药部位中间。

13、注意：放入起爆药包后，不可用猛力去冲捣起爆药包。 4）装药结构： 一般采用单一连续的装药结构，即孔内连续装入同一品种和密度的炸药。当底盘夹制作用较大时，则宜采用组合装药结构，即孔底采用威力较高的炸药，而上部采用威力较低的普通炸药,27,t课件,装 药 结 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,28,t课件,5、露天深孔爆破施工技术堵塞,炮眼装药后眼口未装药部分应该用堵塞物进行堵塞。良好的堵塞可以提高炸药的爆轰性能，使炮眼内的炸药反应完全而产生较高的爆轰压力，还能阻止爆轰气体产

14、物过早地从炮眼口冲出，提高爆炸能量的利用率。 常用的堵塞材料有砂子、粘土、岩粉等。 小直径炮眼则常用炮泥堵塞。炮泥是用砂子和粘土混合配制而成的，其重量比为31再加上20%的水。混合均匀后再揉成直径稍小于炮眼直径的炮泥段。 堵塞时要注意保护和雷管脚线和起爆药包。间隔装药时还应注意间隔堵塞长度。,29,t课件,5、露天深孔爆破施工技术起爆网路,一般采用的起爆网路有：电爆网路、非电导爆管起爆网路、或复式起爆网路等。具体连接方式和注意要求已在起爆器材和起爆技术章节中讲述。一定要保证网路的可靠性。连接过程中随时检查，电爆网路更应注意网路电阻检测。,30,t课件,5、露天深孔爆破施工技术起爆和爆后检查,起

15、爆前后的警戒工作很重要： 1）按指定的时间到达警戒位置，进行警戒。 2）按指定的警戒范围，严禁人、车等进入警戒区。 3）警戒人员要注意自身安全。 4）确认安全后，鸣笛起爆。 5）爆破后经检查确认安全后，方可解除警戒。爆后检查内容： 1）是否有拒爆（瞎炮）。 2）爆破对周围设备和建筑物的影响。 3）爆堆的形状及安全状况。,31,t课件,导爆管基本起爆网路,簇联网路 串联网路 并串联网路,32,t课件,导爆管基本起爆网路,33,t课件,起爆顺序,起爆顺序和方式有：（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

16、爆（8）组合式顺序起爆,露天台阶爆破的一个重要特征是采用毫秒延期起爆技术,合理起爆顺序和毫秒延迟时间可以（1）使相邻炮孔的应力波叠加，增强岩石的破碎效果（2）先爆炮孔为后爆炮孔创造新的自由面，增强自由面作用（3）改变爆破时的最小抵抗线和炮孔密集系数（4）爆落岩块间相互碰撞，增强破碎作用（5）减小爆破振动效应,34,t课件,起爆顺序1,（1）排间顺序起爆利用自由面原理，依次顺序起爆，网络简单。,排间顺序起爆a排间全区顺序起爆；b排间分区顺序起爆,35,t课件,起爆顺序2,排间奇偶式顺序起爆,（2）排间奇偶式顺序起爆增大自由面，改变抵抗线方向，增强破碎,36,t课件,起爆顺序3,波浪式顺序起爆a小

17、波浪式；b大波浪式,（3）波浪式顺序起爆增加孔间或排间深孔爆破的相互作用，达到加强岩块碰撞挤压、改善破碎效果，同时还可以减小爆堆宽度，但操作较复杂。,37,t课件,起爆顺序4,V 字 形 顺 序 起 爆,（4）V字形顺序起爆两侧对称起爆，加强了岩块的碰撞和挤压，破碎质量较好，爆堆宽度小，高度大，地震效应低，,38,t课件,起爆顺序5,梯 形 顺 序 起 爆,（5）U形顺序起爆特点类似于V型起爆，双壁路堑爆破或沟槽爆破常采用,39,t课件,起爆顺序6,对 角 线 顺 序 起 爆,（6）对角线顺序起爆如同扭转的孔间起爆，改变了最小抵抗线方向意即改变爆破作用方向和岩石移动抛掷方向，块度好，振动小,4

18、0,t课件,起爆顺序7,径 向 顺 序 起 爆,（7）径向顺序起爆破碎效果好，但操作复杂，不常用。,41,t课件,起爆顺序8,组 合 式 顺 序 起 爆,（8）组合式顺序起爆组合原各种起爆顺序的特点，一般特殊地形采用。,42,t课件,深孔台阶爆破逐孔起爆技术, 逐孔起爆是指每个炮孔单独一段，所有炮孔均按一定的间隔延期顺序接力起爆。 使用不同时间间隔的地表雷管连接网路（孔外延期）。逐孔起爆具有良好的爆破效果，地震效应小，综合经济效益显著。 逐孔起爆延期时间较短，对雷管延期精度要求较高。是目前较好的一种起爆技术。,43,t课件,降低大块产出率和根底率措施,大块的标准主要取决于铲装设备和初始破碎设备

19、的型号和尺寸，因此，其标准的制定是因地、因时而异的。,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,44,t课件,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,增强辅助破碎作用。,B,炮孔间应力迭加作用减弱。,C,防止爆炸气体过早泄气，提高炸药能量利用率。,D,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,45,t课件,第四节 边坡控制爆破预裂爆破,一、预裂爆破的概念和特点 二、预裂爆破成缝机理（自学） 三、预裂爆破参数设计 四、预裂爆破的质量标准

20、,46,t课件,一、预裂爆破的概念和特点,预裂爆破也是一种控制爆破技术。在设计开挖轮廓线上钻凿一排孔距合适（小孔距）的平行炮孔（预裂孔），减少装药量，采用不耦合装药结构（或间隔装药结构），在开挖区主爆炮孔爆破之前，同时起爆预裂孔内的装药，形成一条贯通预裂炮孔的裂缝预裂缝。 预裂缝形成后，再起爆主爆炮孔，此预裂缝能在一定范围内减轻主爆炮孔爆破时对边坡（保护岩体）的爆破破坏（反射爆炸应力波和地震波）。 预裂爆破具有光面爆破的优点，且由于预裂缝的存在，可适当放宽对主爆炮孔药量和爆破规模的限制。,47,t课件,二、预裂爆破成缝机理,预裂爆破的成缝机理同光面爆破（具体见相关章节） 同学们自学。,48,t

21、课件,三、预裂爆破参数,预裂爆破的主要参数是不耦合系数、装药集中度、炮孔布置参数等，可参照光面爆破参数选定。这儿再介绍一些国内深孔预裂爆破时的经验确定方法。 1、炮孔直径：60mm120mm。 2、不耦合系数：25。 3、炮孔间距：812倍的炮孔直径。 4、炮孔深度：超通常超深0.51.0m。 5、装药集中度：可根据教材介绍的公式进行计算，也可应用工程类比法确定。,49,t课件,四、预裂爆破的质量标准,1、在预裂面（即炮孔连心线）形成贯通裂缝，宽度大于10mm。 2、预裂面上留下孔痕（通常硬岩不小于80，软岩不小于50），炮孔附近不出现明显的爆破裂隙。 3、预裂面应较为平整，不平整度小于150

22、mm。 4、要有明显的减震效应，减震效果要达到设计要求。,50,t课件,第四节 微差爆破,微差爆破优点微差爆破作用原理微差时间的确定实现微差爆破的方法,51,t课件,一、微差爆破定义及优点,微差爆破的定义： 微差爆破又称为毫秒爆破，是以毫秒时间间隔依次顺序起爆多个炮孔或多排炮孔。,52,t课件,一、微差爆破定义及优点,微差爆破的优点： 1）提高爆破质量，改善爆破效果，如大块率低、爆堆集中、根底减少、后冲减少等； 2）可扩大孔网参数，降低炸药单耗，提高爆破效率； 3）一次爆破量大，故可减少爆破次数，装、运工作效率提高； 4）可降低地震效应，减少爆破对围岩的危害； 5）在有瓦斯煤尘的工作面，可实现

23、全断面一次爆破。,53,t课件,二、微差爆破作用原理,微差爆破作用原理大致有如下几种观点： 1、应力波叠加作用 2、增加自由面作用 3、增加岩块相互碰撞作用 4、减小爆破地震作用,54,t课件,1、应力波叠加作用,若相邻辆装药间隔若干毫秒爆炸，先起爆的装药在岩体内形成的应力场尚未消失，而后起爆装药又立即起爆，使两者所产生的应力波相互叠加和干涉，加强了岩石中的拉应力，从而增强了岩石的破碎效果。,55,t课件,2、增加自由面作用,在先爆炮眼破裂漏斗形成后，它对后爆炮眼来说相当于新增加的自由面，如图所示。后起爆孔的最小抵抗线和爆破作用方向都有所改变，增多了入射压力波和反射拉伸波在自由面方向的破碎岩石

24、作用，并减少夹制作用。,图中：1 第一组起爆；2 第二组起爆,56,t课件,3、增加岩块相互碰撞作用,当第一响炮孔爆破时，爆破漏斗内的破碎岩石起飞尚未回落时，相邻第二响炮孔已经起爆，此时破碎的岩石也朝刚形成的补充自由面方向飞散，二者相互碰撞。 在密集的“岩块幕中”后爆药包的爆生气体不易逸散到大气中，从而又增加了补充破碎机会。接着后排第三响又起爆，在微差适当的时间内，与第一、二响破碎的岩石可能再次碰撞，形成第三次破碎。 在碰撞破碎过程中，岩石中的动能降低，导致抛距减小，爆堆相对集中。,57,t课件,4、减小爆破地震作用,由于微差爆破显著地减小了单次起爆的装药量，即将原来同时齐爆药量在时间上得以分

25、散。因此，爆破地震能量也在时间上和空间上加以分散，使地震强度大大降低。如果微差时间选得适当，两组地震波的波峰和波谷还可能产生干扰，也会削弱地震波的强度。根据相关研究，微差爆破地震效应比一般爆破可降低1/32/3。,58,t课件,三、微差间隔时间的确定,原则：确定值的大小是微差爆破技术的关键，合理的时间间隔，应以达到形成新自由面的时间最合理，破碎质量最佳，减震效果最好为原则。影响：基于矿岩条件的复杂性，爆破材料性能指标的离散性，孔网实际参数的不均匀性、实施微差起爆器材的局限性等，作为工程爆破，其最优微差起爆时间间隔应是一个区间或范围，而不应是一个固定值。计算公式：目前，关于微差爆破的理论和假说较

26、多，相应的计算时间间隔公式也较多，极不统一，在此只能将有关公式做一介绍，供参考。,59,t课件,1、按有效的（充分的）应力迭加作用确定,波克洛夫斯基等认为，先爆炮孔产生的压应力波及气楔作用，使自由面方向的岩石发生强烈变形和移动，着爆炸气体的逸散，孔内空腔压力下降，在岩石弹性恢力的作用下，自孔壁向周围岩石产生拉伸波，若在此时爆相邻一组炮孔则为最佳时间，将产生良好的爆破效果。式中： a炮孔间距，m； Cp压应力波传播速度，m/s； W最小抵抗线；m。,60,t课件,2、按形成补充自由面确定,哈努卡耶夫认为，先爆炮孔刚好形成爆破漏斗，且爆岩脱离岩体。即形成S= 0.81.0cm 宽的贯通裂缝为宜。 式中:Cp岩石纵波波速，m/s ；C2 裂隙扩展速度， c2=0.05cpVP 矿岩碎块平均运动速度， m/s 。 t1 应力波传至自由面并返回所需的时间，ms； t2 形成裂缝所需的时间， ms ； t3 破碎的岩块离开原岩s所需的时间， ms.,61,t课件,3、按爆生气体膨胀作用确定,伊藤一郎认为要使微差爆破效果好，不仅使前后排爆破动力效果迭加，还应在前段爆破产生的气体膨胀作用正处于静力破坏时，下一段装药开始爆炸，故其最优微差间隔时间应为（ms）：式中：W最小抵抗线，m； C2裂隙扩展速度，C2=100150m/s。,62,t课件,谢 谢,63,t课件,