預(yù)裂爆破技術(shù).ppt

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1、預(yù)裂爆破技術(shù)北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院2013.7.51預(yù)裂爆破的定義為保證保留巖體按設(shè)計(jì)輪廓面成型并防止圍巖破壞，須采用輪廓控制爆破技術(shù)。其中預(yù)裂爆破就是常用的輪廓控制爆破技術(shù)。所謂預(yù)裂爆破，就是事先沿設(shè)計(jì)開挖輪廓線爆破輪廓炮孔，形成裂縫，再起爆輪廓范圍內(nèi)的炮孔爆落巖石的方法。在于預(yù)裂爆破在巖石開挖破壞之前，就預(yù)先沿設(shè)計(jì)輪廓線爆出具有一定寬度的裂縫。預(yù)裂爆破與光面爆破的區(qū)別預(yù)裂爆破示意圖自由面預(yù)裂孔主爆孔預(yù)裂縫保留區(qū)開挖區(qū)2預(yù)裂爆破的作用機(jī)理進(jìn)行預(yù)裂爆破后，在巖體中形成一貫穿裂縫，這一裂縫能反射或吸收隨后起爆的主炮孔的應(yīng)力波，起屏蔽

2、作用，從而能最大限度地減少對(duì)要保留巖體的破壞。那么要達(dá)到預(yù)裂爆破效果的關(guān)鍵是形成定向的貫穿裂縫。由于巖石爆破過(guò)程本身的復(fù)雜性以及理論的究的不成熟，對(duì)于普通周邊孔德成縫機(jī)理各家觀點(diǎn)尚未一致，下面是比較有代表性的觀點(diǎn)。應(yīng)力波疊加原理爆炸高壓氣體作用原理應(yīng)力波與氣體壓力共同作用原理應(yīng)力波疊加原理認(rèn)為，當(dāng)相鄰兩炮孔起爆時(shí)，各個(gè)炮孔鮑照產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力波，以煮面波的形式向四周擴(kuò)散，并在兩孔連心線中點(diǎn)相遇，產(chǎn)生疊加。在交匯處，應(yīng)力波切向分量合力的方向垂直于連心線促使巖體外移，產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，如右圖所示，達(dá)到臨界值時(shí)，便會(huì)形成裂縫，并發(fā)展貫通。應(yīng)力波疊加原

3、理爆炸高壓氣體作用原理認(rèn)為應(yīng)力波的作用是微笑的，炮孔之間貫通裂紋的形成主要是爆炸生成的高壓氣體的準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力所致。該理論強(qiáng)調(diào)不耦合裝藥條件下的緩沖作用，由于空氣間隙的存在，使得作用于孔壁的沖擊波的波峰壓力大大減小。爆炸高壓氣體作用原理應(yīng)力波與氣體壓力共同作用原理目前得到較多認(rèn)可。該原理認(rèn)為，炸藥起爆時(shí)，應(yīng)力波的主要作用是在炮孔周圍產(chǎn)生一些初始的徑向裂縫，隨后，爆炸高壓氣體準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力的作用使得初始徑向裂隙進(jìn)一步擴(kuò)展。應(yīng)力波與氣體壓力共同作用原理3影響預(yù)裂爆破效果的主要因素影響預(yù)裂爆破效果的因素有很多，生產(chǎn)實(shí)踐證明，主要影響因素有以下七個(gè)方面。

4、（1）巖石物理力學(xué)性質(zhì)及地質(zhì)條件預(yù)裂爆破的主要參數(shù)均與巖石的物理力學(xué)性質(zhì)（如巖石的抗拉強(qiáng)度）直接有關(guān)。因此，在進(jìn)行預(yù)裂爆破設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)取得比較準(zhǔn)確的巖石力學(xué)性能參數(shù)，以保證選擇爆破參數(shù)的準(zhǔn)確性。3影響預(yù)裂爆破效果的主要因素（2）不耦合作用不耦合作用就是利用裝藥和孔壁之間存在的間隙，降低炸藥爆炸作用在孔壁上的初始?jí)毫?。一般不耦合系?shù)在2~4范圍內(nèi)均可獲得滿意的效果。在允許的線裝藥密度下，不耦合系數(shù)可隨孔距的減少而適當(dāng)增大。（3）裝藥結(jié)構(gòu)為保證細(xì)長(zhǎng)藥卷間隔裝藥起爆的可靠性，必須在炮孔內(nèi)沿孔全長(zhǎng)敷設(shè)導(dǎo)爆索，由于炮孔底部的夾制作用，一般底部藥量可增

5、加2~3倍。3影響預(yù)裂爆破效果的主要因素（4）起爆時(shí)間間隔為確保減震作用，必須使預(yù)裂孔超前于主炮孔起爆，超前至少應(yīng)有100ms。但在含水量或巖石松軟的地方，為防止預(yù)裂縫被充填，預(yù)裂孔可超前50~100ms起爆。（5）鉆孔質(zhì)量一般要求鉆孔在一個(gè)平面上，垂直于鉆孔平面偏差小于20cm?？椎茁湓谝粭l線上，偏差不超過(guò)15cm。否則爆后凹凸不平。3影響預(yù)裂爆破效果的主要因素（6）預(yù)裂孔的布孔預(yù)裂縫的作用是削弱應(yīng)力波的作用和地震效應(yīng)對(duì)巖壁的影響，為此預(yù)裂孔的深度一定要超過(guò)主爆孔的深度。（7）堵塞長(zhǎng)度良好的孔口堵塞時(shí)保持高壓爆炸氣體所必須的。堵塞過(guò)短和

6、裝藥過(guò)多有造成孔口成為漏斗狀的危險(xiǎn)。過(guò)長(zhǎng)堵塞和裝藥過(guò)低則難以使頂部形成完整預(yù)裂縫。堵塞長(zhǎng)度一般取孔徑的12~20倍。4預(yù)裂爆破的參數(shù)預(yù)裂爆破參數(shù)的確定是預(yù)裂爆破研究的主要問(wèn)題。雖然確定預(yù)裂爆破主要參數(shù)的方法有理論計(jì)算法、經(jīng)驗(yàn)公式法、經(jīng)驗(yàn)類比法3種，但是目前一般還是根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定。4.1預(yù)裂爆破參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算影響預(yù)裂爆破參數(shù)的因素復(fù)雜,很難從理論上推導(dǎo)出嚴(yán)格的計(jì)算公式,為了獲得滿意的欲裂爆破效果，爆破工作者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)幾個(gè)最主要的影響因素，歸納計(jì)算了一些經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式，其基本形式：其中，q1-----炮孔的線裝藥密度（kg/m）；σc

7、-----巖石抗壓強(qiáng)度（MPa）；a-----炮孔的間距（m）；db-----炮孔的直徑（m）；K、δ、β、γ-----系數(shù)。馬鞍山礦山研究院的經(jīng)驗(yàn)公式4.2預(yù)裂爆破參數(shù)的工程類比確定5裝藥結(jié)構(gòu)與起爆（1）裝藥結(jié)構(gòu)1）堵塞段堵塞段的作用是延長(zhǎng)爆生氣體的作用時(shí)間，且保證孔口段只產(chǎn)生裂縫而不出現(xiàn)爆破漏斗，對(duì)深孔爆破該段長(zhǎng)一般取0.5～1.5m。2）孔底加強(qiáng)段段長(zhǎng)大體等于堵塞段。由于孔底受巖石夾持作用，故需用較大的線裝藥密度。3）均勻裝藥段該段一般為軸向間隔不偶合裝藥，并要求沿孔軸線方向均勻分布。軸向間隔裝藥須用導(dǎo)爆索串聯(lián)各藥卷起爆。為保證孔壁

8、不被粉碎，藥卷應(yīng)盡量置于孔的中心。國(guó)外一般用炮孔中心定位器定位,國(guó)內(nèi)一般是將藥卷及導(dǎo)爆索綁于竹片進(jìn)行藥卷定位。（a）—偶合裝藥；(b)—不偶合裝藥；(c)—正向連續(xù)裝藥；(d)—正向空氣間隔裝