初级爆破工程师培训课件土岩爆破-硐室爆破.ppt

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1、7.4 爆破设计与施工 土岩爆破-硐室爆破,自20世纪50年代以来，我国已将硐室爆破(chamber blasting)技术广泛应用于矿山、交通、水利水电、农田基本建设和建筑工程等领域，并成功地实施了多次万吨级的爆破。例如珠海炮台山硐室大爆破，一次起爆药量达到12000吨，一次爆破实现1200万方的岩石抛掷和松动爆破。,但是由于硐室爆破本身所存在的缺陷，使得其所应用的范围和条件受到限制。现在在欧洲和北美国家，一般都限制使用硐室爆破方法。考虑到我国的具体情况，硐室爆破技术在我国仍然有应用条件。特别是在我国西部地区，硐室爆破技术仍将得到应用。,硐室爆破是将大量炸药装入专门开凿的硐室或巷道中进行爆破

2、的方法。国家爆破安全规程（GB67-2003）根据爆破总装药量把硐室爆破分为A、B、C、D四级。,1.硐室爆破特点及设计要求,装药量大于1000，属于A级；装药量在5001000，属于B级；装药量在50500，属于C级；装药量小于50，属于D级。,硐室爆破规模的分级：,即将颁布的新爆破安全规程()将硐室爆破归入岩土爆破，其爆破规模的分级为：,1976年陕西石砭裕定向硐室爆破筑坝,土 石 方 定 向 抛 掷 爆 破,惠州大亚湾芝麻洲3250吨炸药硐室大爆破,2000吨级硐室爆破,12000吨级硐室爆破,硐室爆破实例,广东珠海12000吨级硐室大爆破,6000吨级硐室爆破,1.1硐室爆破的特点 1

3、.1.1 硐室爆破的优点（1）爆破方量大、施工速度快。尤其是在土石方数量集中的工点，如铁路、公路的高填深挖路基、露天采矿的基建剥离和大规模的采石工程等，从导硐、药室开挖到装药爆破，能在短期内完成任务，对加快工程建设速度有重大作用。,（2）施工简单、适用性强。在交通不便、地形复杂的山区，特别是对于地势陡峻地段、工程量在几千立方米或几万立方米的土石方工程，由于硐室爆破使用设备少，施工准备工作量小，因此具有较强的适用性。,（3）能够对爆渣的飞散方向、距离和尺寸实现控制。通过设计计算，能够实现大方量的土岩介质堆积，形成具有一定形状和尺寸的爆堆，以满足工程目的。如定向爆破构筑拦河大坝等。,（4）经济效益

4、显著。对于地形较陡、爆破开挖较深、岩石节理裂隙发育、整体性差的岩石，采用硐室爆破方法施工，人工开挖导硐和药室的费用大大低于深孔爆破的钻孔费用，因此，可以获得显著的经济效益。,（5）在军事上具有一定的应用。可以利用地形条件，实现在敌人通道上隘路的突然堵塞；采用硐室爆破可以实现大量飞石直接杀伤敌人有生力量。,1.1.2 硐室爆破的缺点：（1）人工开挖导硐和药室，工作条件差，劳 动强度高；（2）爆破块度不够均匀，容易产生大块，二 次爆破工作量大；（3）爆破作用和震动强度大，对边坡的稳定 及周围建（构）筑物可能造成不良影响。,1.2 硐室爆破设计的要求及内容 设计工作要求：硐室爆破设计，必须按规定的设

5、计程序、内容和工程要求进行。在设计前，必须对爆破区进行地形地质勘测。,勘测的范围包括：爆破开挖区和抛填区域，爆破临近的深沟陡坡和可能波及的不稳定岩体。硐室爆破技术设计阶段，一般应采用1:500的地形图。,装药前，对各主药室应补测最小抵抗线方向1:200的地形剖面图，以保证装药量的计算精度。爆破安全规程规定，即使是对最低等级的D级硐室爆破设计，也应进行地形测量，地形图的比例和精度为1:2001:500。,地质测绘应查明的内容：爆破区岩土介质的类别、性质、成分和产状分布及物理力学指标；爆破影响区的地质构造（断层、溶洞、层理、裂隙和不稳定岩体的产状分布和形态），水文地质条件等。,工程爆破原理,理工大

6、学工程兵工程学院,硐室爆破技术总的设计原则是：确保准爆，不留隐患；确保安全，控制震动和飞石；降低大块率，为后续工序创造条件；尽量采用条形装药结构。,1.2.设计内容 硐室爆破设计应编制成爆破设计书，设计书由设计说明书和相关的图纸组成。,说明书的主要内容包括：工程概况及技术要求；爆破区地形、地质、水文地质及环境状况，技术特征与条件；设计方案选择与论证；药室及硐室布置、爆破参数选择与计算；药室、导硐开挖设计；,爆破工程量与爆破器材需要量计算；装药、堵塞、起爆网路设计；爆破安全距离计算；安全技术与措施；爆破施工组织以及工程投资概算和主要技术经济指标等。,设计图纸有：爆破区平面图和剖面图、药室布置平面

7、图和剖面图、药室和导硐开挖图、装药结构图、起爆网路敷设图、爆破危险范围图等。,2.1 爆破类型选择硐室爆破按爆破作用可划分为如下形式：,2.爆破类型选择与药包布置,进行硐室爆破时，应根据爆区的地质地形条件，爆区所处的环境及爆破技术要求等因素确定爆破类型。主要爆破类型的适用条件如下：,(1)正常松动爆破 在解理裂隙发育、可以保证爆岩大块率较低的地方，宜采用松动爆破；在爆岩可以靠重力作用滑移出爆破漏斗的陡坡地段，也可采用松动爆破。一般药包的最小抵抗线小于1520m。单位耗药量应在0.5kg/m3左右、爆堆集中、对爆区周围岩体破坏较小。,(2)加强松动爆破 加强松动爆破在矿山应用较为广泛，其单位耗药

8、量可以达到0.81.0kg/m3。一般当药包的最小抵抗线大于1520m时，为了充分破碎矿岩和降低爆堆高度，采用加强松动爆破。,(3)抛掷爆破 根据爆破作用指数的取值，抛掷爆破分为：加强抛掷爆破、标准抛掷爆破和减弱抛掷爆破。在工程实践中，根据地面坡度的不同，抛掷爆破的爆破作用指数一般在11.5之间，抛掷率为60%左右。,凡条件允许布置抛掷药包，能将部分岩石抛出爆区者，应考虑采用抛掷爆破方案。抛掷爆破对路堑边坡的稳定性有较大影响。因此，在较陡的地形条件下，用加强松动爆破也能将大量岩石抛出时，就不应采用标准抛掷爆破或加强抛掷爆破。,()扬弃爆破 在平坦地面或坡度小于30的地形条件下，将开挖的沟渠、路

9、堑、河道等各种沟槽及基坑内的挖方部分或大部分扬弃到设计开挖范围以外，基本形成工程雏形的爆破方法，称为扬弃爆破。,扬弃爆破需要利用炸药能量将岩石向上抬起并扬弃出去，故其单位耗药量高，爆破作用指数大，扬弃爆破的抛掷率一般在80左右。在平坦地面，当爆破作用指数时，抛掷率为83，单位耗药量在1.42.2 kg/m3之间。,()定向抛掷爆破 利用爆炸能量将大量土石方按照指定方向，抛掷到一定位置并堆积成一定形状的建筑物的爆破方法，称为定向抛掷爆破。定向抛掷爆破减少了挖、装、运等工序，有着很高的生产效率。,2.2 硐室爆破药包布置方式(1)平坦地面扬弃爆破的药包布置 平坦地面的扬弃爆破，通常是指横向坡度小于

10、30的加强抛掷爆破，可用于溢洪道与沟渠的土石方开挖。,根据开挖断面的深度和宽度之间的关系，可布置单排药包、单层多排药包或者两层多排药包等形式，见下图。,根据铁路公路爆破的经验，对于开挖断面底宽在8m以内的单线路堑，或者岩石边坡为1：0.51：0.75挖深在16m以内的路堑，以及边坡为：挖深在20m以内的路堑，均可布置单层药包。当挖深超过上述数据，或者底宽小于挖深却大于10m时，可布置两层药包。,(2)斜坡地形的药包布置 当地形平缓、爆破高度较小，最小抵抗线与药包埋置深度之比=0.60.8时，可布置单层单排或多排的单侧作用药包。如图7-2a、b所示。当地形陡，.6时，可布置单排多层药包，如图7-

11、2所示。,(3)山脊地形的药包布置 当山脊两侧地形坡度较陡时，可布置单排双侧作用药包，药包两侧的最小抵抗线应相等，如图7-3。,当地形下部坡度较缓时，可在主药包两侧布置辅助药包，如图7-3；或者布置双排并列单侧作用药包，如图7-3c所示。,当工程要求一侧松动，一侧抛掷（或一侧加强松动，一侧松动）时，可布置单排双侧不对称作用药包，如图7-3，或布置双排单侧作用的不等量药包，如图7-3。,(4)联合作用药包的布置 在一些露天剥离爆破或平整场地的爆破中，当爆破范围很大时，可把整个爆破范围分为几个爆区，在各个爆区内根据地质地形条件，布置多层多排主药包和部分辅助药包。,下图为贵州营盘坡山体松动爆破时西侧

12、爆区一典型断面上的药包布置图，图中各种形式药包联合作用，达到松动石方、平整场地的目的。,(5)定向抛掷爆破的药包布置 定向抛掷爆破，药包布置的基本原理有下列几个方面：最小抵抗线原理。单药包爆破时，土岩向最小抵抗线方向隆起，形成以最小抵抗线为对称轴的钟形鼓包，然后向四方抛散，爆堆分布对称于最小抵抗线的水平投影，在最小抵抗线方向抛掷最远。,根据此原理，工程上提出了“定向坑”或“定向中心”的设计方法，它是在自然的或者人为的凹面附近布置主药包，使主药包的最小抵抗线垂直于凹面，凹面的曲率中心就是定向中心，按这种形式布置药包，爆落土岩会朝着定向中心抛掷，并堆积在定向中心附近，获得定向抛掷和堆积的爆破效果。

13、,下图是根据最小抵抗线原理设计的水平地面定向爆破药包布置图。Q1为辅助药包，其最小抵抗线为W1，爆破漏斗AOB为主药包的定向坑。Q2为主药包，主药包以为OB临空面，其最小抵抗线为W2，主药包的埋置深度为H。,为了保证爆破土岩沿方向抛出，并获得最大的抛掷距离，一般主药包的埋置深度和最小抵抗线之间应满足，且最小抵抗线与水平面的夹角以45为宜。辅助药包一般提前于主药包12s爆破，以便形成定向坑，从而准确引导主药包的抛掷方向，实现定向抛掷爆破。,群药包作用原理。两个或多个对称布置的等量药包爆破时，其中间的土岩一般不发生侧向抛散，而是沿着最小抵抗线的方向抛出。根据这一规律，布置等量对称的群药包，可将大部

14、分土岩抛掷到预定地点，这种布置药包的设计方法，称为群药包作用原理。,重力作用原理 在陡峭、狭窄的山间，定向爆破可以不使用抛掷爆破方法，而是布置松动爆破药包，将山谷上部岩石炸开，靠重力作用使爆松的土岩滚落下来，形成堆石坝体。,实践表明，用这种方法筑成的坝体不会抛散，经济效果较好。这种利用重力作用的爆破方法，也称为崩塌爆破。,下图是在山谷两侧布置松动爆破药包，实现定向爆破筑坝的工程示意图。,3.1装药量计算（1）松动爆破装药量计算方法 标准松动爆破的装药量计算公式为：式中：标准抛掷爆破的单位用药量系数，下同；最小抵抗线，下同。上式也称为正常松动药包的药量计算公式。,3.硐室爆破参数的选择与计算,在

15、松动爆破中，当药量大于这一标准时称为加强松动药包，小于这一标准称为减弱松动药包。多面临空和陡崖地形的崩塌爆破，装药量可按减弱松动爆破计算：,在比较完整的岩石或者矿山覆盖层剥离时，装药量可按加强松动爆破计算：,（2）抛掷爆破装药量计算 平坦地面和山脊地形的双侧作用药包，装药量按以下公式进行计算：式中，n爆破作用指数。当0.751时，属于加强抛掷爆破。,斜坡地面的抛掷爆破，当地面自然坡度大于30时，由于爆破漏斗上方岩体的滑塌作用，装药量可按以下公式修正计算：,上式中：斜坡地面爆破漏斗体积的增量函数，根据岩石的坚固性分别按下列公式计算：地面坡度（）。,（岩石，）,（3）扬弃爆破装药量计算 平坦地面或

16、地面坡度小于30的扬弃爆破，装药量的计算仍使用上式。但也有的文献提出，当时，应进行重力修正，即：,（土壤，,）,3.2 硐室爆破的爆破参数（1）最小抵抗线 最小抵抗线W 是药包布置的核心，它直接决定了硐室爆破是采用单层药包还是采用两层或多层药包布置方案。药包最小抵抗线的取值与山体的高度有关，对露天矿剥离和平整场地的硐室爆破，最小抵抗线W与山体高度H的比值控制在0.6到0.8之间。,在爆破区域中心或最大挖深处，大药包的最小抵抗线可以在上述范围内；而在爆破区域边缘或挖深较小处，一般应保证最小抵抗线810，最小不宜小于5。,药包布置时，在合理的范围内，应尽可能选用较大的最小抵抗线。因为，选用较小的，

17、不仅增加了药包的个数和硐室的开挖量，而且增加了爆破的技术难度。,（2）单位用药量系数与单位耗药量 在硐室爆破的装药量计算公式中，单位用药量系数是标准抛掷爆破的单位用药量系数。硐室爆破的单位耗药量主要取决于岩体的种类及其裂隙发育程度。,对于裂隙发育、风化严重的岩体只需翻动或坍塌一下就可以挖运。因此，炸药单耗一般可以取0.3 0.5 kg/m3为宜。但对于坚硬完整的岩体，平均单位耗药量要高达0.7 kg/m3以上才能彻底炸开，单位耗药量较小时就可能因翻动不够而挖掘困难。,因此，在工程实践中准确选择单位用药量系数，合理确定单位耗药量对爆破效果具有重大影响。单位用药量系数的确定有查表法、工程类比法和爆

18、破漏斗试验法等。,（3）爆破作用指数 爆破作用指数是硐室爆破的主要参数之一，它关系到：爆破漏斗的直径和深度、抛掷方量和抛掷率、爆堆分布状况、装药量的大小等。因此，应根据爆破要求、地形与施工条件而定。,扬弃爆破的爆破作用指数。在平坦地面开挖沟槽、路堑、河道时，地形条件不利于实现大量抛掷，为了达到大量抛掷土石方的目的，通常选择较大的爆破作用指数n值。如果已经明确抛掷要求，可以根据扬弃百分数E值与爆破作用指数n值的关系式计算，即 一般情况下，全抛掷爆破=1.752.0；半抛掷爆破=1.251.75。,斜坡地面抛掷爆破的爆破作用指数 当抛掷率一定时，抛掷爆破的爆破作用指数与地面的自然坡度有关。当抛掷率

19、为60%时，爆破作用指数与自然坡面角的对应关系参考下表。,地面坡度,爆破作用指数,爆破作用指数与地面坡度关系,爆破作用指数的确定，也可以根据地形坡度和要求的抛掷百分数，按下列公式计算：斜坡地面单排药包爆破时：,斜坡地面有前后排药包时，,式中：,分别为前、后排药包的最小抵抗线；,地面自然坡度，（）。,多面临空或陡崖地形崩塌爆破的爆破作用指数。在多面临空或陡崖地形进行崩塌爆破时，由于地形条件十分有利，因而可选择较小的爆破作用指数，其范围一般为 n=0.751.25。,（4）爆破漏斗参数 平坦地面的抛掷爆破，药包的最小抵抗线等于埋置深度，爆破漏斗半径为：r=nW,爆破漏斗的破裂半径为：,在硐室爆破中

20、，由于存在各种地形条件，因此，爆破漏斗的几何参数也将随之变化。,斜坡地形爆破漏斗参数 斜坡地面的抛掷爆破，爆破的瞬间形成了爆破漏斗AOB。但是已经被爆破作用所破坏的BOC部分，由于坡度变得陡峭，甚至成了反坡，在重力的作用下，必然往下坍塌，最后形成一个倒立的圆锥形爆破漏斗。这个漏斗的底圆大致成椭圆形，其倾斜角度和方向与斜坡坡度一致。,从药包中心到这个爆破漏斗底圆周长上最上端点的距离，称为爆破漏斗的上破裂半径，如右图中的OC。,工程实践表明，爆破漏斗的上破裂半径 可用下式表示，即,式中，破坏系数 与斜坡坡度 有关，可由下式计算：,式中，破坏系数，与斜坡坡度有关，可由下式计算：,对于土质、松软岩石及

21、中硬岩石：,对于坚硬致密的岩石：,山头地形和台阶地形爆破漏斗 山头地形和台阶地形都是斜坡地形中的一种特殊形式。坡面较陡，至山顶后急转为下坡的地形称为山头地形。若坡面至山顶后转为平缓地面，称为台阶地形。山头和台阶地形都是有利的爆破地形。,当药包中心至山顶的高度H（即梯段高度）大于爆破作用半径R时，爆破漏斗的上破裂半径要比上式的计算值小，比下破裂半径大，一般取两者的平均值，按以下公式计算：,当药包布置的位置为HR，或者选择的爆破作用指数较大时，上破裂半径与下破裂半径相当，计算公式为：,爆破漏斗半径 a.压缩圈半径 药包周围的介质在爆炸冲击波和爆炸产物的膨胀作用下，压缩成球形空腔或粉碎成小块。此球形

22、空腔的半径称为破碎圈或压缩圈半径。压缩圈半径按以下公式计算：,压缩系数，与岩土种类和坚固性系数 有关，可查相应的表；Q 硐室爆破装药量，kg；,上式中：,破碎圈半径，m；,装药密度，t/m3；,b.保护层厚度 在路堑、河渠、溢洪道等硐室爆破中，边坡的稳定是非常重要的问题。实践表明，爆破作用在压缩圈外产生的径向裂缝，对边坡稳定性影响很大。药包位置如果距边坡过近，可能使坡脚破坏而失去稳定,甚至产生大量坍塌的危险。,因此，药包中心距边坡的最小距离，亦即保护层厚度，与压缩圈的半径和径向裂缝的深度有关。实际确定时，可按下式计算：,式中,P边坡保护层厚度，m。A预留边坡保护层系数A可查表。,岩土压缩系数与

23、预留边坡保护层系数A值表,（5）药包间距的计算 药包间距通常根据最小抵抗线和爆破作用指数来确定。合理的药包间距，不但能保证药包之间不留岩坎，又能充分利用炸药能量，发挥药包的共同作用。不同爆破类型和地质条件下的药包间距的计算公式如下表所示。,药包间距,(0.81.0)W,0.5W(1+n),4/3,(0.80.9),0.5W(1+n)a,0.9,a,药包间距的计算公式,3.3 爆堆形态 为了预计土岩爆破的堆积形状、范围和抛掷率，设计中必须进行土岩爆破的堆积计算。目前，主要是根据一些大爆破的统计资料，进行堆积形态的经验计算。下面仅以单药包双侧作用为例说明其计算方法。,(1)平坦地面的爆堆分布 平坦

24、地面单药包爆破爆堆分布见下图。,可见漏斗深度,爆堆最大高度为,3药包中心至爆堆最高处的水平距离,4药包中心至爆堆最远处（边缘）的距离,（2）山脊地形的爆堆分布 山脊地形单药包双侧爆破爆堆分布见图 7-12。,式中，h药包中心至爆堆表面的高度，m；,Kh经验系数，见表。,堆积最大高度,药包中心至爆堆边缘的水平距离,药包中心至爆堆最高处的水平距离：,式中,Kl经验系数，见表。,因地形坡度、爆区相对高差的影响，爆破标高以上爆堆外侧的堆积坡度大致为3040，如图7-12所示。,单药包双侧作用爆堆计算经验系数表,分集药包是硐室爆破中常用的装药结构。所谓分集药包，是把一个集中药包的药量分装在同一标高上相距

25、约W/2的两个子药室内构成的，爆破时两个子药包必须同时起爆。实践证明，在适宜的地形条件下，采用分集药包可以提高炸药的能量利用率，有利于岩体的破碎。,4.条形药包硐室爆破,条形药包与集中药包相比具有爆破方量多、导硐工程量少、地震效应小等优点，自20世纪60年代以来，条形药包硐室爆破已广泛用于运河开挖、铁路公路建设、抛掷筑坝等领域。,惠州大亚湾芝麻洲3250吨炸药硐室大爆破,我国在渡口狮子山万吨大爆破、成昆铁路尼波车站开挖以及珠海炮台山万吨大爆破等工程中，不同程度地应用了条形硐室药包爆破技术，取得了良好的爆破效果。由于条形药包的作用机理目前尚未完全认识清楚，因此条形药包的工程设计现在还停留在经验阶

26、段，本节只对条形药包硐室爆破技术作简要介绍。,在山体上，条形药包硐室的延伸方向大致与地形等高线的走向一致，一般呈直线段或折线段。同一条形药包不同点的最小抵抗线差异应控制在7%内。下图为某爆破工程一爆区内条形药包布置图。,(1)鲍列斯柯夫条形药包经验公式,式中，q条形药包单位长度装药量，kg/m3，其它符号的意义与集中药包装药量计算公式中的相同。,4.1 条形药包的药量计算,(2)我国铁道研究科学院提出的经验公式 我国铁科院的爆破工作者，在对常用的条形药包装药量计算公式统计分析的基础上，提出的公式为：,式中，、修正系数，分别与爆破作用指数和药包的最小抵抗线有关：,4.2 条形药包的间距和端部距离

27、(1)条形药包的间距 a=W(2)药包端头距离 处于同一直线上的两个相邻条形药包，若药室端头距离过大，爆破后会留下岩坎。工程计算时可以根据下表的经验数据选取条形药包的端头距离。,间距,条形药包端头距离,注：表中、分别为两个条形药包的最小抵抗线。,4.2 条形药包的空腔比与压缩圈半径(1)空腔比 条形药包的装药通常采用不偶合装药方法。在条形硐室内，药室直径与装药直径的比值称为条形药包的空腔比，用表示。,由于药室与药包间所留的空隙能够延长爆炸产物在岩体内的作用时间，减少用于粉碎岩石的冲击波能量，因此，条形药包空腔爆破具有爆破能量利用率高、抛掷效果好、块度均匀、边坡稳定等优点。条形药包的空腔比可在2

28、之间选取，一般选用45工程效果较好。为了克服不偶合装药传爆时可能产生的沟槽效应，条形药包一般采用多点起爆法。,(2)压缩圈半径 条形药包的压缩圈半径按以下公式计算：,式中,q 条形药包单位长度装药量，kg/m；,压缩系数，参见表；,装药密度。,5.药包布置,药包布置是硐室爆破设计的核心工作，设计水平的高低，经济效益的好坏，都与药包布置的合理与否有关。5.1 药包的布置原则(1)为了充分利用炸药能量，应根据地形条件和工程要求，正确选择药包布置方式。如山高坡陡、多面临空地形可布置双侧作用药包，平整的山坡或平台地形可布置条形药包。,(2)药包布置应使爆区形成平整的底板。为了减小爆区边缘的岩坎，同时避

29、免出现太多的小硐室，根据岩石的风化程度和铲装设备的能力，一般控制最小药包的最小抵抗线在5-10范围内。,(3)药包布置应考虑工程地质条件。当遇有软硬不同的岩层时，药包应布置在坚硬岩层中；当遇到断层、破碎带和软弱夹层时，药包位置应避开这些不良构造或者采用分集药包。(4)药包最小抵抗线与埋设深度之比，一般以0.60.8比较合适。当时，应布置两层甚至多层药包。,5.2 药包规划与药包布置 在硐室爆破中，药包布置包含两方面的内容，一方面是爆区内所有药包位置的确定过程，即从第一个主药包到最后一个辅助药包，药包位置确定的全过程。这里叫做药包的规划。另一方面是药包位置在横断面上的确定方法，简称为药包布置。,

30、硐室爆破一般用于露天矿覆盖层的剥离，土建工程的场地平整，铁路、公路的路堑爆破，运河、沟渠的开挖。归纳起来，爆破的目的主要是实现剥离或开挖。剥离爆破需要将爆区内一定标高以上的岩体全部炸除；开挖爆破是在岩体上开挖出土工建筑物的轮廓。,(1)药包规划 在剥离爆破的药包规划中，对于长条形山脊，应该首先在山脊最高峰的横断面上进行主药包布置，然后沿着山体的走向依此在相邻的横断面进行其它主药包的布置，最后，在主药包作用不到的区域内布置辅助药包。当爆区内有多个小山峰时，首先在每个山峰下布置主药包，然后再围绕这些主药包布置辅助药包。,开挖爆破的药包规划，应该首先在路堑或沟渠的最大挖深断面上布置主药包，然后沿着路

31、堑或沟渠的设计方向，分别在相邻的横断面上布置其它主药包，最后在主药包作用不到的区域内布置辅助药包。,(2)药包布置 药包布置中的几个基本概念 横断面上的药包布置是硐室爆破设计的基础。在药包的布置方法中，单侧作用药包的布置最为简单，因为药包位置的调整，只改变一个方向的最小抵抗线。对于双侧作用或多向作用药包，当调整药包位置时，各个方向的最小抵抗线同时发生变化，所以药包的布置较为复杂。,为了叙述的方便，定义：药包最小抵抗线所在的铅垂平面为爆破作用剖面，爆破作用剖面在地形图上的投影为爆破作用线，如下图a所示。在地形图上的药包作用范围内，爆破作用线与代表地形走向的等高线相垂直，最小抵抗线在爆破作用剖面切

32、取的地形断面图上量取。,沿折线取山脊（或山体）的剖面，以高差为纵坐标，水平距离为横坐标，在直角坐标中画出药包两侧爆破作用剖面与山脊的交线，得到图b。通过该图能够度量药包在山脊两侧的最小抵抗线，以及山脊两侧的坡度、，便于药包位置的调整和计算。由于折线近似于弧形，因此图b称为弧形爆破作用剖面。,药包布置时，一般需要在横断面上反复调整药包位置，才能最终确定其位置。本节讲述路堑爆破横断面上单侧作用药包的布置方法。其它类型药包的布置方法可以参照进行。,路堑横断面上的药包布置 在横断面上布置药包，应使药包尽可能炸除全部拟开挖岩体，并且不伤及边坡和路基的有效宽度。以半路堑爆破为例，在下图a上，ge为路基底板

33、，gf为路堑的设计边坡。药包位置应保证路基和边坡不受损坏，通常按以下步骤进行药包布置。,a.在路基上方距边坡1.0 1.5m的某处假设一点为药包中心。b.用压缩圈半径校核边坡和底板是否安全。以该点为圆心作圆，使圆与边坡和底板均相切，直至合适位置。然后在图上量出最小抵抗线W 值。c.计算药包的装药量、爆破漏斗的下破坏作用半径和上破坏作用半径。,d.用下破坏作用半径校核路基有效宽度是否会破坏。以下破裂线为半径，以装药中心为圆心划弧，与地面线交于b点。若与路基交叉，说明药包布置的太低，路基有效宽度将破坏，应适当提高药包位置。否则爆破后将残留炮根。最恰当的药包位置是使装药中心点与路基边缘点接近或重合。

34、,e.用上破坏半径校核爆破是否会伤及边坡。以装药中心为圆心，以上破裂线为半径划弧，与地面线交于点c。若点c位于点f右侧，说明爆破会伤及边坡，应将药包向左侧移动。若点c在点左侧f，应使点c尽可能靠近点f。,f.用压缩圈半径校核路基是否会炸松。过点作铅垂线与路基相交的点，若说明路基会炸松，应适当提高药包位置。点仅在路基面绝对不允许炸松时才予以验算，对于一般石方路基，可不必考虑。,当药包位置满足a、b、c、d四个点的控制要求时，则点o即为拟布置药包的位置。但是在药包布置过程中，能同时满足四个点要求的药包中心位置是不多的，一般在半路堑爆破中图a，以a、b两点为主要控制点，c和d两点适当照顾；而在全路堑

35、爆破中图b，a、c两点为主要控制点，e点可以炸除，以争取较大的抛掷方量。,5.3 多面临空地形药包位置的确定(1)能量分配系数能量分配系数。该系数是复杂地形条件下，保证药包位于山体爆破作用中心的控制性设计参数。在下图中，山体两侧的坡度不同，药包在山体两侧的抵抗线分别为和，设，一般把比值/称为能量分配系数，用表示，即：,(2)能量分配系数的选用原则 两侧等量抛掷：当山体两侧岩性相同时，欲实现山体两侧的等量抛掷，可根据两侧地形坡度的差值按下表选择能量分配系数。,能量分配系数选择表,一侧抛掷一侧松动 当要求一侧抛掷一侧松动时，设松动一侧的爆破作用指数为ns，抛掷一侧的爆破作用指数为np，则能量分配系

36、数按以下公式计算：,根据我国矿山大爆破的实际经验，在双面临空地形单药包或单排条形药包作用时，能量分配系数 在1.2 1.4范围内，爆破效果比较理想。,理工大学工程兵工程学院,硐室爆破技术在结构物爆破拆除中的应用；工程实例介绍。硐室爆破技术在岩石松动爆破中的应用（工程实例介绍：广西德保县硐室爆破工程）。硐室爆破技术在结构物爆破拆除中的应用（工程实例介绍：三峡大坝混凝土围堰爆破拆除工程）。,周围环境,左岸14台机组全部投入发电，主控室等机电设备的振动等需严格控制。右岸电站机组及输变电系统处于紧张的安装调试阶段。大坝坝体、电站厂房、进水口钢闸门、大坝基础帷幕灌浆区、闸门启闭机等也需严格保护。,1 工

37、程概况与方案简介,围堰拆除高程线,110,140,三期RCC围堰拆除要求,拆除不能对大坝等建筑物产生破坏影响。不能影响各种设备的正常运行。围堰爆破高程以上不能留渣。,1 工程概况与方案简介,在前期研究、试验和专题设计的基础上，设计所采用的拆除方案为：715号堰块采用预留药室（孔）倾倒爆破；左连接段和5号堰块采用深孔爆破；6号堰块采用预埋药室与深孔爆破相结合。,总体拆除方案,6号,715号,5号,左连接段,1 工程概况与方案简介,左连接段深孔爆破设计,主爆孔垂直钻孔，梅花型布孔；与纵堰交界面处布置一排垂直预裂孔。,1 工程概况与方案简介,从上游至下游共布置11排主爆孔，为便于溜渣，上游6排孔孔底

38、连线呈55下倾角。典型主爆孔孔深45.8m4.4m；,左连接段炮孔横剖面布置,1 工程概况与方案简介,左连接段装药结构,110,混装药,80药卷,50药卷,堵塞段,32药卷,主爆孔：单孔药量47516kg,1 工程概况与方案简介,药室及断裂孔爆破参数设计（1）药室布置,在装药廊道下游侧堰体内高程109.7m预埋一排断裂孔。,1号药室：高程 108.7m、离上游面2.2m。,2号药室：高程101.5m、离上游面6.0m,3号药室：高程106.4m、离上游面10.5m,1 工程概况与方案简介,（2）药室数量,预埋药室数量354个，其中：1#药室178个、2#药室78个、3#药室98个；断裂孔376

39、个。,1#：a=2.2m2#：a=5m3#：a=4m断裂孔：a=1m,1 工程概况与方案简介,n=1.560kg,n=1.25690kg,n=1.5160kg,1.5kg/m21-33kg/孔,（3）爆破参数,1 工程概况与方案简介,倾倒部分爆破网络设计,同排药室间、断裂孔、切割孔的段间时差为68ms。排水孔及补钻孔在前方2号药室之后9m起爆。,1 工程概况与方案简介,相邻的2号、3号药室间的时差为289ms；相邻的3号药室与断裂孔间的时差为17ms。排水孔及补钻孔在前方2号药室之后9ms起爆。,1 工程概况与方案简介,2.1 横向围堰1:100模型倾倒试验,三峡工程水利枢纽1:100整体模型

40、,1:100围堰模型,2 技术难题与科研攻关,EL.135水位条件下整体倾倒试验 涌浪观测,涌浪测点布置（6个）：围堰中部垂直于围堰轴线：坝前15m堰前80m堰前330m堰前630m堰前1140m茅坪溪内布设1个测点；涌浪爬高测点（2个）：坪港区岸坡堰前1380m堰前1400m斜向对应围堰（夹角约45）,2 技术难题与科研攻关,EL.135水位条件下整体倾倒试验 涌浪观测,涌浪最大值随距离变化趋势图,把3次试验各测点的最大涌浪值进行整理，得到涌浪随距离增加的变化趋势。从图中可明显看出：随着距离的增加，涌浪呈显著的衰减变化趋势。,2 技术难题与科研攻关,EL.135水位条件下整体倾倒试验倾倒形态

41、,倾倒后的堰块形态（有水试验）,从摄像资料分析：在有水条件下，围堰堰块从开始倾倒至完全触地的时间为1.11.2s。6#堰块、15#堰块坡脚局部高于EL110m；其余堰块原堰块上游面触地，倾倒后堰块均低于EL110m，也没有出现堰块之间重叠现象。,2 技术难题与科研攻关,2.2 1:10模型倾倒爆破试验,2 技术难题与科研攻关,爆破缺口能否按设计要求形成？按预定的方向倾倒？,1:10 模型倾倒爆破试验,110m高程断裂面整齐、平整，半孔残留痕迹明显。爆破缺口形成较好。爆渣块度较小。,2 技术难题与科研攻关,模型试验主要结论,（1）倾倒的可靠性得到验证：模型试验证明：1#、2#、3#药室及断裂孔能

42、形成较合理的爆破漏斗形状，并且按设计要求定向倾倒。（2）堰块倾倒后的形态是满足设计要求的。（3）围堰两端约束对围堰倾倒有一定的影响：需采取有效措施解除6#、15#堰块端部的约束。（4）涌浪不会对周围环境造成危害：随着距离的增加，涌浪呈显著的衰减变化趋势。即使堰块同时倾倒，在坝前产生的最大涌浪高度仅为2.33m。在正对围堰的凤凰山坡处的最大涌浪爬高为4.2m。,2 技术难题与科研攻关,2.3 数值仿真模拟,2 技术难题与科研攻关,0ms 200ms 400ms,600ms 800ms 1000ms,1:100模型堰块计算倾倒过程（有水条件）,2.3 数值仿真模拟,2 技术难题与科研攻关,375m

43、s 1125ms 1500ms 1875ms,1:10模型堰块计算倾倒过程（有水条件）,2250ms 2625ms 3000ms 3750ms,2.4 水下炸药单耗试验,试验表明:混凝土试件要达到基本相同的破碎效果，水下25m左右的爆破平均单耗应为陆上爆破的24倍。,2 技术难题与科研攻关,3 施工难题与科学对策,采用 I-KonTM数码雷管.现场任意设置的延期时间可达15s满足了围堰爆破时间长、分段多、起爆时间精度高、段间时差时间控制严等要求。控制器可对数码雷管进行身份采集、位置编号和延期时间输入；起爆信号一旦发出，各数码雷管将独立工作满足三峡三期围堰起爆网路对雷管延期时间、网路安全等方面的

44、要求。,3 施工难题与科学对策,I-KonTM数码雷管试验.1：10模型试验中采用了数码雷管；进行了数码雷管水下40m浸泡7天的延时精度测试；进行了三峡三期围堰数码雷管起爆网路的模拟试验（971段）。通过试验，证明数码雷管能够经受7天、水下近40m的水下浸泡的考验！,3 施工难题与科学对策,炸药试验 猛度试验；爆破漏斗试验；爆速测试；另外还进行了导爆素、起爆弹试验；并在料石场进行了炸药、数码雷管应用试验。通过试验，证明炸药、导爆索等能够经受7天、水下近40m的水下浸泡的考验！,选择合理的起爆顺序与时间起爆顺序：1#上游排水孔 2#下游排水孔 3#断裂孔。起爆时间：相邻的1号、2号药室间的时差为

45、765ms；相邻的2号、3号药室间的时差为289ms；相邻的3号药室与断裂孔间的时差为17ms。上下游排水孔与2号药室间的时差为后9ms。,3 施工难题与科学对策,典型挡水围堰拆除工程,三峡围岩爆破拆除工程,典型挡水围堰拆除工程,三峡围岩爆破拆除工程,典型挡水围堰拆除工程,三峡围岩爆破拆除工程,典型挡水围堰拆除工程,三峡围岩爆破拆除工程,典型挡水围堰拆除工程,三峡围岩爆破拆除工程,典型挡水围堰拆除工程,三峡围岩爆破拆除工程,典型挡水围堰拆除工程,三峡围岩爆破拆除工程,典型挡水围堰拆除工程,三峡围岩爆破拆除工程,典型挡水围堰拆除工程,三峡围岩爆破拆除工程,典型挡水围堰拆除工程,三峡围岩爆破拆除工

46、程,典型挡水围堰拆除工程,三峡围岩爆破拆除工程,典型挡水围堰拆除工程,三峡围岩爆破拆除工程,典型挡水围堰拆除工程,三峡围岩爆破拆除工程,典型挡水围堰拆除工程,三峡围岩爆破拆除工程,典型挡水围堰拆除工程,三峡围岩爆破拆除工程,典型挡水围堰拆除工程,三峡围岩爆破拆除工程,典型挡水围堰拆除工程,三峡围岩爆破拆除工程,典型挡水围堰拆除工程,三峡围岩爆破拆除工程,典型挡水围堰拆除工程,三峡围岩爆破拆除工程,典型挡水围堰拆除工程,三峡围岩爆破拆除工程,典型挡水围堰拆除工程,三峡围岩爆破拆除工程,典型挡水围堰拆除工程,三峡围岩爆破拆除工程,典型挡水围堰拆除工程,三峡围岩爆破拆除工程,典型挡水围堰拆除工程,三

47、峡围岩爆破拆除工程,典型挡水围堰拆除工程,三峡围岩爆破拆除工程,装药情况,（1）5月27日正式装药，至6月1日装药结束，共装药191.3吨。（2）廊道内药室（孔）、深孔下部采用混装炸药。,（3）深孔上部、断裂孔、切割孔及浅孔采用卷状炸药。,4 科学组织与精心施工,5#堰块炸碎深孔爆破装药,混装药,80药卷,50药卷,堵塞段,主爆孔：单孔药量23512kg,主爆孔：单孔药量3426kg,4 科学组织与精心施工,4.2 5#堰块炸碎爆破设计,混装药,80药卷,50药卷,堵塞段,主爆孔：单孔药量23512kg,主爆孔：单孔药量3426kg,4 科学组织与精心施工,预埋药室数量354个，其中：1#药室

48、178个、2#药室78个、3#药室98个；断裂孔376个。,施工人员正在进行炮孔填塞作业,4 科学组织与精心施工,预埋药室数量354个，其中：1#药室178个、2#药室78个、3#药室98个；断裂孔376个。,廊道内药室混装炸药长距离输送装药,4 科学组织与精心施工,6号14号堰块每个横缝面布置1列切割孔，每列23个孔，共布置8列计184个孔。,4 科学组织与精心施工,断裂孔装药的情况,4 科学组织与精心施工,（1）坡面上的雷管脚线根据分区全部拉至堰顶；,4 科学组织与精心施工,爆破起爆网络联网情况,（2）廊道内药室（孔）的雷管脚线通过排水孔拉至堰顶；,4 科学组织与精心施工,爆破起爆网络联网

49、情况,（3）每一发雷管脚线尾部贴有对应孔号、延期时间的标签；（4）每发雷管均进行检查。,4 科学组织与精心施工,爆破起爆网络联网情况,爆破起爆网络联网情况,（5）联网工作已基本结束，并对设置时间进行复核。（6）使用数码雷管2543发，分19个区，用19个编码器分别设定起爆时间。,4 科学组织与精心施工,堰内充水情况,至6月5日上午11点，堰内水位将至139m/139.5m高程,4 科学组织与精心施工,起爆顺序左连接段首先起爆，并持续2516ms。,5 设计意图与实际效果,当预埋的1#药室从左向右，并按段间时差68ms起爆时，1#药室爆破产生的高压气体作用在廊道水体上，迫使廊道内的水沿排水孔并按

50、68m的间隔依次冲出，形成“音乐喷泉”。,5 设计意图与实际效果,1#药室在第3000ms起爆，并超前相邻2#药室765ms（约4个堰块的传播距离）；,5 设计意图与实际效果,为了减轻围堰整体倾倒产生巨大的冲击震动，将中部380m长的围堰，设计分割成40m左右为一个倾倒单元，并在相邻堰块间布置了一列切割孔，共8列。由于切割孔用导爆索相连，所以当导爆索爆炸时，就发出了一团火光，犹如霹雳之剑将380长的围堰劈成40m一段时溅出的耀眼光芒。围堰被切割成40m一段后，在预埋药室、断裂孔、切割孔的共同作用下，以约0.9s的间隔，从左至右各堰块依次向上游水库倾倒，宛如多米诺骨牌一样。,5 设计意图与实际效