爆破设计专项培训PPT

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1. 爆破设计专项培训
2. 第一章爆破基础知识
3. 第一节爆破的概念与分类一、爆破的概念爆破是炸药爆炸作用于周围介质的结果。埋在介质内的炸药引爆后，在极短的时间内，由固态转变为气态，体积增加数百倍至几千倍，伴随产生极大的压力和冲击力，同时还产生很高的温度，使周围介质受到各种不同程度的破坏，称为爆破。
4. 二、爆破的常用术语 1. 爆破作用圈当具有一定质量的球形药包在无限均质介质内部爆炸时，在爆炸作用下，距离药包中心不同区域的介质，由于受到的作用力有所不同，因而产生不同程度的破坏或振动现象。整个被影响的范围就叫做爆破作用圈。这种现象随着与药包中心间的距离增大而逐渐消失，按对介质作用不同可分为四个作用圈。
5. (1)压缩圈图1-1中R1表示压缩圈半径，在这个作用圈范围内，介质直接承受了药包爆炸而产生的极其巨大的作用力，因而如果介质是可塑性的土壤，便会遭到压缩形成孔腔；如果是坚硬的脆性岩石便会被粉碎。所以把R1这个球形地带叫做压缩圈或破碎圈。
6. (2)抛掷圈围绕在压缩圈范围以外至R2的地带，其受到的爆破作用力虽较压缩圈范围内小，但介质原有的结构受到破坏，分裂成为各种尺寸和形状的碎块，而且爆破作用力尚有余力足以使这些碎块获得能量。如果这个地带的某一部份处在临空的自由面条件下，破坏了的介质碎块便会产生抛掷现象，因而叫做抛掷圈。
7. (3)松动圈松动圈又称破坏圈。在抛掷圈以外至R3的地带，爆破的作用力更弱，除了能使介质结构受到不同程度的破坏外，没有余力可以使破坏了的碎块产生抛掷运动，因而叫做破坏圈。工程上为了实用起见，一般还把这个地带被破碎成为独立碎块的一部分叫做松动圈，而把只是形成裂缝、互相间仍然连成整块的一部分叫做裂缝圈或破裂圈。
8. (4)震动圈在破坏圈范围从外，微弱的爆破作用力甚至不能使介质产生破坏。这时介质只能在应力波的作用下，产生振动现象，这就是图1—1中R4所包括的地带，通常叫做震动圈。震动圈以外爆破作用的能量就完全消失了。
9. 2、爆破漏斗在有限介质中爆破，当药包埋设较浅，爆破后将形成以药包中心为顶点的倒圆锥型爆破坑，称之为爆破漏斗。爆破漏斗的形状多种多样，随着岩土性质、炸药的品种性能和药包大小及药包埋置深度等不同而变化。
10. 　　3. 最小抵抗线　　由药包中心至自由面的最短距离。如图1-2中的W。
11. 4. 爆破漏斗半径　　　即在介质自由面上的爆破漏斗半径。如图1-2中的r。若r＝W，则r为标准抛掷漏斗半径。
12. 5. 爆破作用指数　　指爆破漏斗半径r与最小抵抗线W的比值。即：
13. 爆破作用指数的大小可判断爆破作用性质及岩石抛掷的远近程度，也是计算药包量、决定漏斗大小和药包距离的重要参数。一般用n来区分不同爆破漏斗，划分不同爆破类型：（1）当n=1时，称为标准抛掷爆破漏斗；（2）当n>1时，称为加强抛掷爆破漏斗；（3）当0.75<n<1时，称为减弱抛掷爆破漏斗；（4）当0.33＜n≤0.75时，称为松动爆破漏斗；（5）当n≤0.33时，称为裸露爆破漏斗。
14. 6. 可见漏斗深度h 经过爆破后所形成的沟槽深度叫做可见漏斗深度（如图1-2中的h），它与爆破作用指数大小、炸药的性质、药包的排数、爆破介质的物理性质和地面坡度有关。
15. 　　7. 自由面　　自由面又称临空面，指被爆破介质与空气或水的接触面。同等条件下，临空面越多炸药用量越小，爆破效果越好。　　8. 二次爆破　　二次爆破指大块岩石的二次破碎爆破。　　9. 破碎度　　破碎度指爆破岩石的块度或块度分布。　　10. 单位耗药量单位耗药量指爆破单位体积岩石的炸药消耗量
16. 三、光面爆破　　控制爆破是为达到一定预期目的的爆破。如：定向爆破、预裂爆破、光面爆破、岩塞爆破、微差控制爆破、拆除爆破、静态爆破、燃烧剂爆破等。下面仅介绍水利工程常用的几种。　　　光面爆破也是控制开挖轮廓的爆破方法之一，它可以使爆裂面光滑平顺，超欠挖均很少，能近似形成设计轮廓要求的爆破。光面爆破一般多用于地下工程的开挖，露天开挖工程中用得比较少，只是在一些有特殊要求或者条件有利的地方使用。
17. 光面爆破的要领是孔径小、孔距密、装药少、同时爆。光面爆破主要参数的确定： 1.炮孔直径宜在50mm以下。 2.最小抵抗线W通常采用1～3m，或用下式计算 W＝（7～20）D 3.炮孔间距a a＝（0.6～0.8）W 4.单孔装药量。用线装药密度Qx表示，即　　　　　　　　　Qx＝kaW 式中　　　D－炮孔直径；　　　K－单位耗药量。
18. 第二节爆破材料和起爆方法炸药的基本性能 (1）爆力。爆力是指炸药在介质内部爆炸时对其周围介质产生的整体压缩、破坏和抛移能力。它的大小与炸药爆炸时释放出的能量大小成正比，炸药的爆热愈高，生成气体量愈多，爆力也就愈大。测定炸药爆力的方法常用铅铸扩孔法。
19. 常用铅铸扩孔法来衡量，表征炸药的静作用。炸药爆炸后，孔眼扩大成梨形，可用量筒向内注水测得其容积Ｖ，从中减去原孔眼体积Ｖ１和雷管扩孔体积Ｖ２，即为炸药爆力数据，单位为mL。试验时标准温度为15℃，若试验时的温度不同于标准温室，扩孔值应进行修正。炸药爆力测定法的铅铸爆炸前的铅铸；爆炸后的铅铸ΔＶ=V-V1-V2
20. （2）猛度。炸药的猛度是指炸药在爆炸瞬间对与药包相邻的介质所产生的局部压缩、粉碎和击穿能力。炸药爆速愈高，密度越大，其猛度愈大。测量炸药猛度的方法是铅柱压缩法。ΔH=H1-H2。
21. (3)爆速。爆速是指爆炸时爆炸波沿炸药内部传播的速度。爆速测定方法有导爆索法、电测法和高速摄影法。 (4)殉爆。炸药爆炸时引起与它不相接触的邻近炸药爆炸的现象叫殉爆。殉爆反应了炸药对冲击波的感度。主发药包的爆炸引爆被发药包爆炸的最大距离称为殉爆距离。影响殉爆的因素有：装药密度、药量和直径、药卷约束条件和药卷放置方向等。
22. (5)感度。炸药在外能作用下起爆的难易程度称为该炸药的感度。不同的炸药在同一外能作用下起爆的难易程度是不同的，起爆某炸药所需的外能小，则该炸药的感度高；起爆某炸药所需的外能高，则该炸药的感度低。炸药的感度对于炸药的制造加工、运输、贮存、使用的安全十分重要。感度过高的炸药容易发生爆炸事故，而感度过低的炸药又给起爆带来困难。工业上大量使用的炸药一般对热能、撞击和摩擦作用的感度都较低，通常要靠起爆能来起爆。根据起爆能的不同，炸药的感度可分为热感度、撞击感度、摩擦感度和爆炸冲能感度。
23. (6)炸药的安定性。炸药的安定性指炸药在长期贮存中，保持原有物理化学性质的能力。有物理安定性与化学安定性之分。物理安定性主要是指炸药的吸湿性、挥发性、可塑性、机械强度、结块、老化。冻结、收缩等一系列物理性质。物理安定性的大小，取决于炸药的物理性质。如在保管使用硝化甘油类炸药时，由于炸药易挥发收缩、渗油、老化和冻结等导致炸药变质，严重影响保管和使用的安全性及爆炸性能。铵油炸药和矿岩石硝铵炸药易吸湿、结块，导致炸药变质严重，影响使用效果。炸药化学安定性的大小，取决于炸药的化学性质及常温下化学分解速度的大小，特别是取决于贮存温度的高低。有的炸药要求储存条件较高，如5＃浆状炸药要求不会导致硝酸铵重结晶的库房温度是20～30℃，而且要求通风良好。
24. 　　　(7)氧平衡。氧平衡是指炸药在爆炸分解时的氧化情况。如果炸药中的氧恰好等于其中可燃物完全氧化所需的氧量，即产生二氧化碳和水，没有剩余的氧成为零氧平衡；若含氧量不足，可燃物不能完全氧化且产生一氧化碳，此时称为负氧平衡；若含氧量过多，将炸药所放出的氮也氧化成有害气体一氧化氮称为正氧平衡。
25. 三级矿用乳化炸药主要技术指标：　　项目　　指标　　项目　　指标药卷密度（g/cm³）　　0.95—1.25撞击感度（%）≤8炸药密度（g/cm³）　　1.00—1.30摩擦感度（%）≤8爆速（m/s）　　≥2.8×10³热感度不燃烧不爆炸猛度（mm）　　≥8爆炸后有毒气体含量（L/Kg）≤80殉爆距离（cm）　　≥2可燃气安全度合格
26. 　　（二）电雷管　　电雷管分瞬发电雷管和迟发电雷管。延期电雷管分为秒或半秒延期电雷管与毫秒电雷管。
27. 　　（1）瞬发电雷管。瞬发电雷管是瞬发火引爆的雷管实际上它是由火雷管和1个发火元件组成，其结构如图1-5。当接通电源后，电流通过桥丝发热，使引火药头发火，导致整个雷管爆轰。　　瞬发雷电管的主要技术指标有：电阻、最高安全电流、最低准爆电流、铅板穿孔、进水时间等。（1）普通电雷管；（2）迟发电雷管 1－管壳；2－加强帽；3－帽孔；4－正起爆药；5－副起爆药 6－聚能窝槽；7－脚线；8－绝缘涂胶；9－球形发火剂；10－电阻丝；11－缓燃剂
28. （2）普通延期电雷管。普通延期电雷管是雷管通电后，间隔一定时间才起爆的电雷管。延期时间为半秒或秒；延期时间是用精致火索段或延期药来达到的。延期时间由其长度、药量和延期药配比来调节。采用精致导火索段的结构称为索式结构；采用延期体的结构称为装配式结构。秒或半秒延期电雷管的结构如图1-6所示，该类雷管主要用于隧道掘进、采石、土方开挖等爆破作业中，在有瓦斯和煤尘爆炸危险的工作面不准使用延期电雷管。图1－6无起爆药毫秒电雷管结构 1－脚线；2－塑料管；3－点火头； 4－延期管；5－延期药；6－起爆元件； 7－黑索金；8－管壳
29. （3）毫秒电雷管。毫秒电雷管有等间隔和非等间隔之分，段与段之间的间隔时间相等的称为等间隔，反之为非等间隔。
30. 　（三）起爆方法　　按雷管的起爆方法不同，常用的起爆方法可分为电力起爆法、非电力起爆法和无线起爆法三类。非电力起爆法又包括火雷管起爆法、导爆索起爆法和导爆管起爆法。
31. 　　电力起爆法就是利用电能引爆电雷管进而起爆炸药的起爆方法，它所需的起爆器材有电雷管、导线和起爆源等。本法可以同时起爆多个药包，可间隔延期起爆，安全可靠。但是操作较复杂；准备工作量大；需较多电线，需一定检查仪表和电源设备。适用于大中型重要的爆破工程。
32. 　　电力起爆网路主要有电源、电线、电雷管等组成。　　（1）起爆电源。电力起爆的电源，可用普通照明电源或动力电源，最好是使用专线。当缺乏电源而爆破规模又较小和起爆的雷管数量不多时，也可用干电池或蓄电池组合使用。另外还可以使用电容式起爆电源，即发爆器起爆。国产的发爆器有10发、30发、50发和100发的几种型号，最大一次可起爆100个以内串联的电雷管，十分方便。但因其电流很小，故不能起爆并联雷管。常用的形式有DF-100型、FR81－25型、FR81－50型。
33. 　　（2）导线。电爆网路中的导线一般采用绝缘良好的铜线和铝线。在大型电爆网络中的常用导线按其位置和作用划分为端线、连接线、区域线和主线。端线用来加长电雷管脚线，使之能引出孔口或洞室之外。端线通常采用断面0.2～0.4mm2的铜芯塑料皮软线。连接线是用来连接相邻炮孔或药室的导线，通常采用断面为l～4mm2的铜芯或铝芯线。主线是连接区域城与电源的导线，常用断面为16～150mm2的铜芯或铝芯线。
34. 　　（3）电雷管的主要参数　　电雷管主要参数有：最高安全电流、最低准爆电流、电雷管电阻。　　①最高安全电流。给电雷管通以恒定的直流电，在较长时间（5 min）内不致使受发电雷管引火头发火的最大电流，称为电雷管最高安全电流。按规定，国产电雷管通50mA的电流，持续5 min不爆的为合格产品。　　按安全规程规定，测量电雷管电爆网络的爆破仪表，其输出工作电流不得大于30mA。
35. 　　②最低准爆电流。给电雷管通一恒定的直流电。保证在1 min内必定使任何一发电雷管都能起爆的最小电流，称为最低准爆电流。国产电雷管的准爆电流不大于0.7A。　　 ③电雷管电阻：电雷管电阻是指桥丝电阻与脚线电阻之和，又称电雷管安全电阻。电雷管在使用前应测定每个电雷管的电阻值（只准使用规定的专用仪表），在同一爆破网络中使用的电雷管应为同厂同型号产品。康铜桥丝雷管的电阻值差不得超过0.3Ω；镍鉻桥丝雷管的电阻值差不得超过0.8Ω。电雷管的电阻值是进行电爆网络计算不可缺少的参数。
36. 　　　（4）电爆网络的连接方式当有多个药包联合起爆时，电爆网路的连接可以采用串联、并联、串并联、并串联等方式
37. 第二章爆破参数的计算一、单位炸药消耗量的计算爆破每立方米原岩所消耗的炸药量称为单位炸药消耗量，简称单位耗药量。计算单位耗药量的经验公式多采用如下修正的普氏公式：　　
38. 目前的平巷掘进爆破常根据国家定额选取或工程类比与经验法选取。
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40. 　二、炮眼直径和装药直径炮眼直径对凿岩速度、眼数、巷道形成情况和装药参数等都有影响。直径过小会影响装药和炸药稳定爆轰；过大则影响凿眼速度。一般根据药卷直径和标准砖头直径来确定炮眼直径。当采用耦合装药时，装药直径即为炮眼直径；不耦合装药时，装药直径一般指药卷直径。
41. 三、炮眼数目的确定　根据岩石性质、断面尺寸和炸药性质等，按炮眼的不同作用对炮眼进行合理布置，最终排列出的炮眼数即为一次爆破的总炮眼数。一般还需实践后再作适当调整。炮眼数目过少，易出现大块，不利于装岩，同时巷道周边轮廓会成形差；炮眼数目过多，会导致钻孔工时和成本增加。合理的炮眼数目应当保证有较高的爆破效率，即炮眼利用率在85%以上，爆下的岩块和爆破后的巷道轮廓均能符合施工和设计要求。实际设计时可以先按以下方法估算炮眼总数：
42. 按巷道断面和岩石坚固性系数估算
43. (本页无文本内容)
44. 　　　四、炮眼深度　　　炮眼深度直接决定每个循环的进尺量，也就是决定着掘进中钻眼和装岩等主要工序的工作量和完成各工序所需要的时间，是确定掘进循环劳动量和工作组织的主要钻爆参数。需要综合考虑施工设备，掘进任务和劳动组织等多方面因素进行优化设计。　　影响炮眼深度的因素很多，在各种因素综合考虑的前提下，使掘进每米巷道所需劳动量为最小的炮眼深度可认为是最优炮眼深度。
45. 　　　根据巷道掘进任务要求计算炮眼深度
46. 按掘进循环组织确定炮眼深度根据一个掘进循环时间和劳动组织，并考虑钻眼设备和装岩设备能力等因素，估算炮眼深度如下：
47. 　　　炮眼装药结构及填塞　　　装药结构有连续装药、间隔装药、耦合装药、不耦合装药、正向起爆装药和反向起爆装药等多种形式。一般巷道掘进炮眼较浅，多采用连续、耦合、反向起爆装药结构。周边眼爆破为减轻对威严的损伤，多采用不耦合装药结构。
48. 　五、炮眼利用率　炮眼利用率是最能直接反映平巷爆破效果的重要参数，有单个炮眼利用率与全面炮眼利用率之分，定义如下：
49. 　　　通常所说的炮眼利用率系指全断面炮眼利用率，是综合爆破效果参数，与设计的其他爆破参数都有直接关系。要使炮眼利用率达到最优设计很难，每一组爆破参数都有对应的值，理论计算还有较大困难。实际平巷爆破设计以经验为主，可先取炮眼利用率接近80%进行试验，如果爆破效果达不到设计值，可适当调整爆破参数。如果炮眼利用率在80%以上，则说明爆破参数合理，爆破效果较好。
50. 　　六、炮眼布置合理的炮眼布置具有如下特点：（1）先爆炸的炮眼不会破坏后爆炸的炮眼，或影响其内装药爆轰的稳定性；（2）爆破块度均匀，大小符合装岩要求，大块率低；（3）爆堆集中，飞石距离小，不会顺坏支架或其他设备；（4）有较高的炮眼利用率，爆破后断面和轮廓符合设计要求，不会发生欠挖或过量超挖现象；（5）施工方便，便于多台钻眼设备高效打眼。
51. 　一般巷道掘进炮眼布置的方法和原则如下：　（1）首先选择掏槽方式和确定掏槽眼的位置，在布置周边眼，最后布置崩落眼。　（2）掏槽眼通常布置在巷道断面的中央偏下，应考虑崩落眼的布置和减少崩坏支护结构或施工设施的可能。除面积较大的巷道外，一般在槽洞内或槽眼底间不再布置崩落眼；掏槽眼深度应比其他炮眼深度深10%~20%。
52. 　（3）周边眼布置在巷道断面的轮廓线上，但为了打眼方便，通常向外（或向上）偏斜一定角度，有时称之为外甩角，一般为3°~5°。顶眼和帮眼一般按光面爆破要求，各炮眼应尽量互相平行，眼底落在同意平面上。底眼眼口一般在巷道底板线上150~200mm，眼底低于底板线100~200mm；底眼向下倾斜，以利于钻眼，保证爆破后不留“硬坎”。周边眼深度不应大于崩落眼。
53. 　（4）崩落眼以掏槽眼形成的槽洞为中心，分层均匀布置在掏槽眼和周边眼之间。布置时应根据断面大小和形状调整抵抗线和眼距，以求炮眼数目少且能均匀。有时可适当调整掏槽眼位置或在掏槽眼旁增加辅助眼，以使崩落眼布置合理。崩落眼的抵抗线和眼距应根据装药直径、岩层可爆性和块度要求来确定，一般为500~700mm，临近系数在0.8左右。
54. 第三章爆破设计说明书　　《煤矿安全规程》第三百一十七条　　爆破作业必须编制爆破作业说明书，说明书必须符合下列要求：　　(一)炮眼布置图必须标明采煤工作面的高度或掘进工作面的巷道断面尺寸，炮眼的位置、个数、深度、角度及炮眼编号，并用正面图、平面图和剖面图表示。　　(二)炮眼说明表必须说明炮眼的名称、深度、角度，使用炸药、雷管的品种，装药量，封泥长度，连线方法和起爆顺序。　　(三)必须编入采掘作业规程，并及时修改补充。　　爆破工必须依照说明书进行爆破作业。
55. 　　由于煤矿井下的地质条件复杂多变，各个作业点的岩石性质和构造情况不尽相同，且赋存及涌出瓦斯、含水涌水情况各异，且爆破地点形成的巷道或硐室的用途或质量要求也不相同。为了提高爆破效果，减少爆破材料的消耗，同时也为了避免因爆破参数和工艺选择的不当而造成安全事故，煤矿井下每一个爆破地点都应根据所在地点的围岩性质、构造情况及瓦斯涌出量等情况编制爆破说明书。
56. 　　爆破说明书编制的内容：　　（1)炮眼布置图，必须表明采煤工作面高度和打眼范围，或掘进巷道的断面尺寸、炮眼位置、个数、深度、角度，及炮眼编号，并用正视图、平面图和剖面图表示。　　(2)炮眼说明表，必须说明炮眼的名称、深度、角度、装药量、封泥长度、连线方法和起爆顺序。　　(3)预期爆破效果表，要说明炮眼利用率、每循环进度，炮眼总长度，炸药和雷管总消耗量，及单位消耗量。　　下面以两个爆破说明书为例，具体展示掘进爆破说明书的内容。

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