《爆破工程施工》PPT课件.ppt
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1、第一章 爆破工程水电水利工程爆破施工技术规范(DL/T5135-2001),爆破是开挖石方最有效的手段,也常用于土石方的松动、抛掷,定向爆破可用来撤除旧的建筑物,在水利工程施工中,通常采用爆破来开挖基坑,开挖地下建筑物所需要的空间,如遂洞开挖,也可用定向爆破建筑大坝。目前控制爆破方法的高技术,把爆破的应用领域进一步拓宽。,第一节 爆破概念与分类 一、爆破概念 一般来说爆破是指采用工业炸药破碎、压实、疏松和切割物体的作业。爆炸一般地说,压力急剧释放的现象都可称为爆炸。化学能量转化为其他如热能、机械能等,产生高压高温。能量在空气中传播为冲击波,在岩土中传播为地震波。,1.爆破作用圈 工程中的介质总
2、是有限的和不均匀的。为了研究方便,假设爆破作用的介质是无限的和均匀的。在这种理想介质中的爆破作用是:冲击波以药包中心为球心,呈同心球向四周传播。距球心越近,作用介质的压力越大,距球心越远,由于介质的阻尼,使作用于介质的压力波逐渐衰减,直至全部消失。假如沿球心切割一平面,可将爆破作用的影响范围划分为如下几个部分:(理想情况下的爆破,主要是建立物理、力学模型),爆破时,最靠近炸药处的土石受到的压力最大,其破坏程亦愈大。固结性岩石:便被粉碎;可塑性土层:被压缩成腔室。爆破作用划分如下:1-压缩圈(破碎圈);2-抛掷圈 3-松动圈;4-震动圈。,2.爆破漏斗A.概念:当药包埋设较浅,爆破后将形成以药包
3、中心为顶点的倒圆锥形爆破坑。它的大小不仅与装药量的多少有关,而且与岩石的破碎难易程度有关。岩石的破碎难易程度普遍采用岩石的坚硬系数f值有关 爆破漏斗三要素是指最小抵抗线W、爆破漏斗半径r 和爆破漏斗作用半径R。,自由面,药包,B.临空面(自由面),(1)反射拉应力波 当药包埋深小于爆破作用半径,压应力波一旦达到临空面,反射成拉应力波,产生弧状裂缝,将临空面剥离成弧形板状块,形成新的临空面,继续反射拉应力波。故临空面愈多,爆破效果愈好。,()临空面聚能作用空穴为吸收周围介质运动的中心。临空面可看作半径很大的空穴,几何参数()W:最小抵抗线,药包中心到临空面的最短距离()r:爆破漏斗半径()n:爆
4、破作用指数 n=r/W(4)R:破坏作用半径,C.爆破作用指数n是爆破设计中最重要的设计参数,n值大,爆破漏斗呈宽浅式,n值小,爆破漏斗呈窄深式,甚至不出现爆破漏斗。因此可以用n值大小对爆破进行分类。n=r/W,爆破分类(按n值大小)()标准抛掷爆破n=1()加强抛掷爆破用作定向爆破()减弱抛掷爆破1n0.75()松动爆破0.33n0.75()隐藏式爆破(内部作用式)n0.33临空面不破坏,图中的w1,炸药爆炸只产生内部作用。W小一些时:图中的w2,炸药爆炸产生外部作用。W再小些时:图中的w3,炸药爆炸产生松动破坏作用。W更小些时:图中的w4,炸药产生抛掷作用。,二、炸包种类及其装药量计算 相
5、应于以上各类爆破的药包分别叫:标准抛掷药包、加强抛掷药包、减弱抛掷药包、松动药包。集中药包:长边小于短边4倍。多用于抛掷爆破。延长药包:长边超过短边4倍。分为连续和间隔药包两种,一般用于松动爆破。,药包装药量的计算 它是爆破工程中一项非常重要的指标,直接关系到爆破效果的好坏和爆破成本的高低。目前主要是根据生产实践中积累的公式来确定装药量。装药量计算原理。计算装药量常采用体积法则。其内容是,在一定的炸药和岩石等介质条件下,爆落的岩石等介质体积同所用的装药量成正比,即:,式中:Q装药量;q(K)单位炸药消耗量;V爆破漏斗体积。注:单位炸药消耗量q(K)是爆破工程中一个重要的技术经济指标,受许多因素
6、的影响。确定q(K)的方法较多,爆破工程中常采用的方法有:查表法、经验类比法、经验公式法和现场标准抛掷爆破漏斗试验法。通常,需对影响单位炸药消耗量的诸因素进行综合分析,方能确定出爆破设计所需要的单位炸药消耗量。可见表1-2,如果药包是集中药包,标准抛掷爆破漏斗,爆破作用指数n=1即r=W,爆破漏斗体积为:,因此,标准抛掷爆破的装药量为,适用于各种类型的抛掷爆破漏斗的装药量计算式为:,式中:f(n)爆破作用指数的函数 函数f(n)的表达式有许多,其中目前应用较广的经验公式是:故适用于各种类型的抛掷爆破漏斗的装药量计算式也可表示为:对于松动爆破漏斗的装药量,更为适合的经验公式为:,对于减弱爆破延长
7、药包装药量计算()与临空面垂直的延长药包标准抛掷:qqh3125/216()与临空面平行的延长药包标准抛掷:q H-炮孔深度;L-药包长度,注意:课本装药量计算所述装药量计算公式,是以单自由面和单药包爆破为前提的,然而在实际爆破工程中常常是用多药包成组爆破,而且为了改善爆破效果,通常都是利用多个自由面进行爆破,这样就使爆破漏斗的形状变得更加复杂。在计算装药量时,应按具体情况确定每一个药包所能爆下的体积,分别求出每一个药包的装药量,然后进行累计,从而得出总装药量。,随着临空面的增多,单位耗药量随之减少,多个自由面时:二个取0.83q;三个取0.67q上述q值均以标准炸药为基准,如采用其他炸药,用
8、药量应乘以炸药爆力换算系数e。(2#岩石铵梯炸药为标准炸药)e=B0/B B0:标准炸药的爆力 B:采用炸药的爆力 以上未能反映对爆破质量、岩石破碎程度、爆破均匀程度提出要求。但实际工程爆破中要复杂的多,因此,要结合现场条件,吸取成功经验,选择符合实际情况的计算方法。,三、爆破的分类(1)按爆破规模可分为小爆破、中爆破和大爆破;(2)按凿岩情况可分为浅孔、深孔、药壶、洞室和二次爆破。(3)按爆破要求可分为压缩、松动、标准、加强及定向、光面、预裂、特殊(冻土、冰块)爆破。,第二节 爆破材料和起爆方法 一、炸药(一)炸药的基本性能 一)爆炸性能.爆速:炸药爆炸时的分解速度。一般在2000-8000
9、m/s.威力()爆力(mL):炸药在介质中爆炸做功的总能力,是对介质整体的压缩、破坏和抛掷的能力。用铅柱扩大法测定,与炸药的爆热、爆温和爆压有关。()猛度(mm):指对药包周围临近介质产生压缩、粉碎的能力。由铅柱压缩法测定,与炸药的爆速有关。爆力和猛度合称威力。,.氧平衡:炸药分解时的氧化情况()零氧平衡:指炸药爆炸后,炸药中的氧恰好能够使炸药中的碳、氢完全氧化生成二氧化碳和水,无剩余氧。()正氧平衡:如有多余的氧,就会再把炸药中的氮氧化成一氧化氮或二氧化氮,称正氧平衡。()负氧平衡:如炸药中的氧含量不足,则炸药中的碳一部分只能氧化成一氧化碳,称为负氧平衡。,注:()正氧平衡、负氧平衡都是吸热
10、反应,有两大危害。一是降低爆破效果(炸药威力下降),二是产生有害气体(不安全)。尤其负氧平衡产生的一氧化碳。()零氧平衡爆破效果好,不产生有毒气体,施工安全。()炸药配制尽量实现零氧平衡或不大的正氧平衡。地下爆破施工中,不得使用正、负氧平衡较大的炸药。,二)敏感度(感度)指炸药在外能的作用下发生爆炸的难易程度。如撞击、火花、摩擦、爆炸(引起殉爆)等。.提高敏感度的方法:炸药中掺砂、碎玻璃、金属等。.降低敏感度的方法:炸药用石蜡、沥青、油、凡士林等包装。三)炸药的安定性指炸药在长期储存中,保持其原有物理、化学性质不变的能力。.物理安定性:吸湿、结块、挥发、渗油、老化等。.化学安定性:分解、易爆。
11、如硝化甘油50开始分解,散热不好易爆。,四)爆炸安定性指炸药爆炸过程速度恒定不变的性能。与药包直径和炸药的密度有关。如硝铵炸药线密度一般为,药卷直径一般为32mm。五)殉爆一个药包爆炸引起附近药包爆炸的现象。能连续三次殉爆的最大距离称殉爆距。(二)常用的工程炸药 1炸药分类(见表1.3),有起爆炸药、单质猛性炸药、混合猛性、发射药炸药四类。.起爆炸药指用以制造起爆材料的炸药。威力大,对冲击、火花等敏感,化学安定性较好。有雷汞、氮化铅、二硝基重氮酚,后两者成本低,且耐水,已取代雷汞。.单质猛性炸药指化学成分为单一的化合物。爆力和猛度都很高,用于制造起爆材料和作为混合猛性炸药的敏化材料。如梯恩梯、
12、硝化甘油、黑索金等。梯恩梯、硝化甘油都不溶于水,在水中不降低爆炸性能。,.混合猛性炸药指由爆炸性成分和非爆炸性成分(一般为可燃物)按一定比例混合制成的炸药。工程中应用最广。()硝酸铵类炸药指以硝酸铵为主要成分的一大类炸药的总称。)铵梯炸药主要由硝酸铵、梯恩梯和木粉配成。(有毒,我国2008后逐步禁用)a.分类(按其应用条件不同分):(a)露天铵梯:多用于露天爆破对氧平衡值要求低(b)岩石铵梯:用于无瓦斯、矿尘爆炸的地下工程,严格限制有毒气体生成,接近零氧平衡,(c)安全铵梯 用于有瓦斯、矿尘爆炸的地下工程,要求有毒气体符合标准,且爆炸时不引爆瓦斯和矿尘。一般掺入15%-20%的氯化钠作为消焰剂
13、,使爆炸时不致产生火花。b.特点:威力较高,敏感度较低,安全性好,水利工程广泛应用;吸湿性、结块性强,降低敏感度。c.分类(按配比不同):号铵梯过去应用最多,为标准炸药。其成分:硝酸铵85%、梯恩梯11%、木粉4%,其爆力为320cm3,猛度为12mm。,)粉状铵油炸药由硝酸铵、柴油、木粉组成。92-4-4型,成本低,使用安全,常用于大爆破。吸湿性、结块性强,降低性能。颗粒越细,含水率越低,炸药性能越好。)水胶炸药(浆状炸药的第二代)以硝酸铵、梯恩梯为主要成分的一种含水炸药。抗水性强,威力大,爆轰敏感度高,适用于各种条件下的爆破。,)乳化炸药主要成分是硝酸铵水溶液,另加乳化剂、粘结剂、可燃剂、
14、敏化剂等配成。呈浅黄或白色乳脂状。具有高抗水性,爆轰敏感度高,机械敏感度低,使用安全方便,目前广泛应用。爆力250-310mL3,猛度为18-22mm。如小直径药卷敞口浸水96小时,其性能变化微小。(2)硝化甘油炸药主要成分为硝化甘油而得名,其他成分为硝酸铵、硝化棉、木粉等。常为可塑胶体,又名胶质炸药。价格昂贵,常用于极硬岩体的爆破。爆力为360mL3,猛度为16mm,敏感度很高(8-10开始冻结)。,二、起爆器材(一)雷管 1火雷管:用导火索引爆。根据管内起爆量的多少分110号段,常用6号和8号。在瓦斯和煤尘中不能使用。,(3)常用静态破碎剂型号及技术性能 见表3-5,2电雷管 有瞬发、普通
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