聚能爆破机理

作用机理：利用聚能效应，将装药前段（即与致裂方向一致）做成空穴，将聚能穴衬以金属制成药型罩，则当爆轰波传至药型罩时，爆轰产物将改变由于方向，就会在装药轴线上汇集、碰撞，产生高压，使金属罩变成液体形成沿轴向方向向前射出的一股高速、高密度的细金属射流并穿透岩体，产生初始裂缝，通过爆生气作用体进一步将裂缝扩展贯通形成断裂面。

爆破优点：能量集中, 能将爆生气体的能量更多地转化成聚能射流的动能, 节省炸药; 在节理、层理发育和原岩应力复杂的情况下, 沿切缝延伸的裂缝与原有裂缝相遇时, 爆轰压力越高、射流速度越大, 切割效果越好; 有效控制断裂方向, 防止其他裂缝的形成和延伸, 降低不平整度, 提高成材率。可用于大理石、花岗岩等材料的切割; 通过控制聚能流的方向, 大大减小了对围岩的冲击波、地震波影响; 增大预裂孔间距,减小钻孔费用和劳动强度, 提高了效率。

隧道聚能水压爆破施工技术

聚能水压爆破施工技术 一、工程概况 该隧道处于陕北东南部黄土残塬区，上部覆盖厚层黄土，由于受到强烈侵蚀作用，黄土塬已破碎不堪，零星分布，地表沟壑纵横，冲沟发育，地质主要为冲积砂质新黄土，冲洪积砂质老黄土、黏质老黄土及砂类土；下部为水平层状砂岩、泥岩等，最大埋深310m在施工过程中主要存在滑坡、高地应力、游离态有害气体、浅埋、断层等高风险，隧道结构穿越黄土、土石混合断面、水平岩层。施工难度大、安全风险高等诸多不利因素。 二、常规光面爆破技术 1 、技术原理 常规光面爆破技术原理是炮眼中的炸药爆炸后，在岩石中传播应力波产生径向压应力和切向拉应力 , 由于炮眼相邻互为“空眼” , 所以在炮眼连线两侧产生应力集中度很高的拉应力 ,超过岩石抗拉强度 , 炮眼之间的岩体形成的初始裂缝要比其他方向厉害的多 , 除此之外 ,由于炸药爆炸生成的高压气体膨胀产生的静力作用促使初始裂缝进一步延伸扩大。 2、工艺流程 3、装药结构 常规（或普通、传统）隧道爆破采用连续装药，炮眼间距炮眼中仅装炸药而无回填堵塞，其装药结构如下图所示。 炮眼无回填堵塞装药结构 4、爆破参数 常规爆破设计参数表 周边眼深度3.5m，进尺2.8m,开挖断面面90.98m3，炸药单耗0.98kg/m3 5、常规爆破存在的问题 1）炮眼间距为40-50cm,布眼过密、打眼过多、打眼作业时间占用时间过长。 2）由于炮孔内充满了空气，应力波部分能量因压缩空气而损失，所以应力波的强度因无回填堵塞而降低，结果削弱了对围岩的破碎。 3）常常出现超挖，增加混凝土衬砌量提高施工成本，隧道爆破开挖出现亏损，超挖是致命的“罪魁祸首”。 4）常规爆破后有害气体浓度高，粉尘大。再加上斜井通风困难，放炮后通风时间需要 30-40 分钟，机械才能够到达掌子面进行出碴，对工序衔接造成了极大的影响。 三、水压光面爆破技术 1 、技术原理 水压光面爆破原理为“往炮眼中一定位置注入一定量的水，并用专用的炮泥回填堵塞炮眼，利用在水中传播的冲击波对水的不可压缩性，使爆炸能量经过水传递到围岩中几乎无损失，同时，水在爆炸气体膨胀作用下产生的“水楔”效应，有利于岩石破碎，炮眼中的水可以起到雾化降尘作用，大大降低粉尘对环境的污

爆破

1）工业炸药基本要求：1、具有足够的爆炸能量2、具有合适的感度，保证使用、运输、搬运等环节的安全，并能被8号雷管或其他引爆体直接引爆3、具有一定的化学安定性，在储存中不变质、老化、失效、甚至爆炸，具有一定的存储期4、爆炸生成的有毒气体少5、原材料来源广，成本低廉，便于生产加工。 2）铵梯炸药成分：1、硝酸铵作氧化剂2、梯恩梯作还原剂3、木粉起疏松作用，可以阻止硝酸铵颗粒之间的粘结4、石蜡作防潮剂 3）乳化炸药(油包水型结构)主要成分：1、氧化剂水溶液2、燃料油3、乳化剂4、敏化剂5，稳定剂6，高热剂 4）最大安全电流：给电雷管通以恒定直流电，5min内不致引爆雷管的电流最大值，叫做最大安全电流，又称工作电流。 5）最小发火电流：给电雷管通以恒定的直流电，能准确地引爆雷管的最小电流值，称为电雷管的最小发火电流，一般不大于0.7A。 6）电雷管的反应时间：电雷管从通入最低准爆电流开始到引火头点燃的这一时间，称为电雷管的点燃时间tB，从引火头点燃开始到雷管爆炸的这一时间，称为传导时间θB,tB与θB 之和称为电雷管的反应时间。 7）电力起爆法优点：1、在准备到整个施工过程中，从挑选雷管到连接起爆网路等所有工序，都能用仪表进行检查；并能按设计计算数据，即使发现施工和网路连接中的质量和错误，从而保证了爆破的可靠性和准确性。2、能在安全隐蔽的地点远距离起爆药包群，使爆破工作在安全条件下顺利进行。3、能准确地控制起爆时间和药包群之间的爆炸顺序，因而可保证良好的爆破效果。4、可同时起爆大量雷管等。 电力起爆法缺点：1、普通电雷管不具备抗杂散电流和抗静电的能力。所以，在有杂散电流的地点或露天爆破遇有雷电时，危险性较大，此时应避免使用普通电雷管。2、电力起爆准备工作量大，操作复杂，作业时间较长。3、电爆网路的设计计算，敷设和连接要求较高，操作人员必须要有一定的技术水平。4、需要可靠的电源和必要的仪表设备等。 8）导爆管起爆法优点：操作简单轻便，使用安全、准确、可靠；能抗杂散电流、静电和雷电；原料是塑料，金属和棉纱的用量少；导爆管运输安全。缺点：不能用仪表检测网路连接质量；爆炸时产生冲击波，不适用于有瓦斯与矿尘爆炸危险的矿山。 1）爆炸：爆炸是物质系统一种极迅速的物理或化学变化，在变化过程中，瞬间放出其内含能量，并借助系统内原有气体或爆炸生成气体的膨胀，对系统周围介质做功，是之发生巨大的破坏效应，并伴随有强烈的发光和声响。分为，物理爆炸，化学爆炸，核爆炸 2）炸药：炸药是在一定条件下，能够发生快速化学反应，放出能量，生成气体产物，并显示爆炸效应的化合物或混合物。炸药是主要由碳、氢、氮、氧四种元素组成的化合物或混合物。 炸药特点：平常条件下，炸药是比较安定的物质，但一旦外界给予足够的活化能，使炸药内各种分子的运动速度和相互碰撞力增加，是之发生迅速的化学反应，就会丧失安定性，引起炸药爆炸。需要指出，炸药爆炸通常是从局部分子被活化、分解开始的，其反应热又使周围炸药分子被活化、分解，如此循环下去，直至全部炸药反应完毕。 3）爆炸三要素：反应的放热性、生成气体产物（必须借助气体介质才能转化为机械功）、化学反应和传播的高速性（由冲击波所激起） 4）炸药化学变化形式：1、缓慢分解（特点：炸药内个点温度相同；在全部炸药内反应同时进行，没有集中的反应区；分解时，既可以吸热，也可以放热，决定于炸药类型和环境温度）2、燃烧（特点：炸药的燃烧过程只是在炸药的局部区域（即反应区）内进行并在炸药内一层层地传播。）3、爆轰（特点：是借助于冲击波对炸药一层层的强烈

隧道光面爆破和预裂爆破的原理

隧道光面爆破和预裂爆破的原理 一、爆破原理 1、光面爆破作用原理：光面爆破的破岩机理十分复杂，目前仍在探索中。尽管在理论上还很成熟，但在定性分析方面已有共识。一般认为炸药起爆时，对岩体产生两种效应，主要是爆炸气体膨胀做功所起的作用。光面爆破是周边眼同时起爆，各炮眼的冲击波向四周作径向传播，相邻炮眼的冲击相遇，产生应力波德叠加，并产生切向拉力，拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线的中点，当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后，爆炸气的膨胀令裂缝进一步扩展，形成平整的爆裂面。 2、预裂爆破作原理：主要指预裂爆破成缝机理。为了保证预裂爆破成功，首要的条件是不压坏预裂孔壁，其次是沿预孔连线方向成缝。当炸药爆炸后，产生的冲击压力和高压气体的作用，将会使孔壁产生剧烈破坏。要想不压坏孔壁必须采用不偶令装药法，即药包直径小于钻孔直径。试验发现，当药包与孔壁之间存在空气间隙时，由于空气的缓冲作用，使孔壁所受压力大大降低。试验得出，当不偶令系数M=2.5时，作用在炮孔内壁的最大切向应力只相当于不偶令系数为1时的大约1/16。因此，完全有可能利用现有的常用炸药，用不偶令装药来降低孔壁压力，把几万个大气压降到每平方厘米只有几千或几百会斤的压力值。当降低的压力值小于或极接近于岩石的极限抗压强度时，便可使孔壁不受爆破压缩破坏或者只受少量的振动。在利用不偶令装药保证孔壁不受破坏的前提下，第二个条件就是怎样保证在预定的方向成缝。实践经验证明，只需要调整相邻炮孔的距离或孔内装药量便可达到成缝的目的。 二、技术措施 1、光面爆破的主要技术措施如下： （1）根据围岩特点，合理选定周边眼的间距和最小抵抗线，尽最大努力提高钻眼质量。 （2）严格控制周边眼的装药量，尽可能将药量沿眼大均匀分布。 （3）周边眼宜使用小直径药卷和低猛度、低爆速的炸药。为满足装药结构要求，可借助导爆索（传爆线）来实现客气间隔装药。 （4）采用毫秒微差有序起爆。要安排好开挖程序，使光面爆破具有良好的临空面。 （5）边孔直径小于等于50mm。 2、预裂爆破主要措施如下： （1）炮孔直径一般为50-200mm，对深孔宜采用较大的直径。

暗挖隧道水压爆破

《暗挖隧道节能环保水压爆破》专题讲座 一．观看案例视频 1. 贵阳轨道交通工程1 号线采用暗挖隧道水压爆破 优点： （1）与常规爆破相比，节省炸药20%左右，节能效果显著； （2）有效控制爆破振动速度在2cm/s 以内，保障了安全不扰民； （3）比常规爆破粉尘浓度下降70%以上，改善作业环境，保护施工人员健康，保障地面上环境不被污染； （4）提高施工效率，加快施工进度，每循环比常规爆破多推进 0.2m 左右； （5）提高经济效益降低成本，每延米可节省费用330 元。 2. 中铁十六局蒙华铁路采用聚能水压光面爆破 优点: （1）减少打光爆炮眼50%，加快施工进度，缩短施工工期； （2）光爆炮眼毋须传爆线，降低爆破成本； （3）不欠挖更不超挖，轮廓面平顺整齐，半眼痕保留率高； （4）降低成本，提高经济效益。 二．何广沂教授讲解节能环保水压爆破 1. 概念：往炮眼中一定位置注入一定量的水袋，最后用专业设 备加工成的炮泥对炮眼进行回填堵塞。 2. 原理：

（1）炮眼中没有空气，产生的能量全部利用； （2）炮眼中有水，产生水楔子，加强了围岩的破碎； （3）炮眼中有水，产生水雾，起到降尘作用； （4）堵塞产生的膨胀气体，对围岩进一步的破碎。 3. 与常规光面爆破相比的相同点： （1）炮眼分布； （2）掏槽形式； （3）炮眼数量； （4）泡眼深度； （5）起爆顺序； （6）起爆时间。 4 ．与常规光面爆破相比的不同点： （1）增添水袋和炮泥 （2）节能环保 5. 优点（三提高一保护） （1）提高炸药利用率； （2）提高施工效率，单循环进尺提高0.2m； （3）提高经济效益； （4）降低粉尘浓度，改善作业环境，保护施工人员的健康6. 六个有效控制 （1）有效控制震动在安全范围内； （2）有效控制冲击波的强度，不扰民； (3)有效控制粉尘浓度； (4)有效控制温度的升高；

爆破工程-知识点知识讲解

●爆破工程特点：对安全的高度重视和对爆破作业人员的素质有较高的要求。 ●爆破方法：（1）按药包形状：集中、平面、延长药包法，异性药包。 （2）按装药方式和装药空间形状不同：药室、药壶、炮孔、裸露药包法。 （3）按爆破技术：定向，预裂、光面，微差爆破；其他特殊条件下爆破技术。 ●浅孔：孔径＜50mm，孔深≥3~5m ●深孔：孔径≥80mm，孔深＞12~15mm ●钻孔方法：冲击式、旋转式、旋转冲击式、滚压式。 ●潜孔钻机：工作方式属于风动冲击式凿岩，穿孔过程中风动冲击器跟钻头一起潜入孔内。 ●潜孔钻机优点：（1）其冲击器活塞直接撞击在钻头上，能量损失少，穿孔速度受孔深影 响少，因此能穿凿出直径较大和较深的炮孔。（2）冲击器潜入孔内工作，噪声小。（3）冲击器排出的飞起可用来排碴，节省动力。（4）冲击力传递简单，钻杆使用寿命长。 （5）与牙轮钻机相比，钻孔结果好，购置费用低。 ●潜孔钻机缺点：（1）冲击器的气缸直径受钻孔直径限制，孔径愈小，穿孔速度愈低。（2） 当孔径在200mm以上时，穿孔速度没有牙轮款，而动力消耗更多。 ●工业炸药：指用于矿山、铁道、水利、建材等部门的民用炸药。 ●工业炸药的基本要求：（1）有足够的爆炸能量。（2）有合适的感度。（3）有一定的 化学安定性。（4）爆炸生成的有毒气体少。（5）原料来源广，成本低廉，便于生产。 ●工业炸药分类：（1）按主要化学成分：硝胺类、硝化甘油类、芳香族硝基化合物类炸药， 液氧炸药。（2）按使用条件：准许在一切地下和露天爆破工程中使用的炸药，包括有瓦斯和矿尘爆炸危险的矿山；准许在（同上），但不包括（同上）；只准许在露天爆破工程中使用的炸药。 ●起爆药：雷汞（不铝），氮化铅（二氧化碳湿不铜），二硝基重氮酚（常用）。 ●单质炸药（加强药）：梯恩梯（TNT），黑索金（RDX），泰安（PETN）。 ●混合炸药：（1）铵梯炸药：岩石、露天、煤矿、高威力硝铵炸药。（2）铵油炸药。（3） 铵松蜡炸药。（4）含水炸药：浆状、水胶、乳化炸药。（5）煤矿许用炸药：粉状硝酸铵类、许用含水、离子交换、被筒炸药。 ●起爆器材：雷管、导火索、导爆索、导爆管、继爆管、起爆药柱。 ●电雷管：瞬发、秒延期、毫秒延期、抗杂散电流、安全电雷管，无起爆药雷管。 ●电雷管性能参数：电雷管全电阻，最大安全电流，最小发火电流，6ms发火电流，100ms 发火电流，电雷管的反应时间，发火冲能。 ●电雷管全电阻：每发电雷管的桥丝电阻和脚丝电阻之和。 ●导火索检验：外观检查、喷火强度试验、耐水性能试验、燃速测定。 ●导爆索：药芯白色，表面鲜红色，以黑索金或泰安做药芯，以棉麻线做覆盖材料的传递 爆轰波的一种索状起爆器材。 ●导爆管性能：起爆感度，传爆速度，传爆性能，耐火性能，抗冲击性能，抗水性能，抗 电性能，破坏性能，强度性能。 ●起爆方法：电力、导火索、导爆索、导爆管起爆法。 ●电力起爆法：利用电雷管通电后起爆产生的爆炸能引起爆炸炸药的方法。优点：（1） 在整个施工过程中，都能用仪表进行检查，并能按设计计算数据，及时发现施工中的质量和错误，保证了爆破的准确性和可靠性。（2）能在安全隐蔽的地点远距离起爆药包群，使爆破工作安全顺利进行。（3）能准确控制起爆时间和爆炸顺序，因而保证良好爆破效果。（4）可同时起爆大量雷管等。 缺点：（1）普通电雷管不具备抗杂散电流和抗静电的能力。（2）电力起爆准备工作量大，操作复杂，作业时间较长。（3）电爆网络的设计计算、敷设和连接要求较高。（4）需要可靠的电源和必要的仪表设备等。

南华大学-岩石的爆破破碎机理

南华大学-岩石的爆破破碎机理 第七章岩石的爆破破碎机理 概论 爆破是目前采矿工程中和其他基础工程中应用最广泛最频繁的一种破碎岩石的有效手段。为了更有效的利用炸药爆炸释放的能量达到一定的工程目的，研究炸药包爆炸作用下岩石的破碎机理是一项重要的科研课题。 炸药爆轰过程属于超动态动力学问题，从药包起爆到岩石破碎，只有几十微秒。 岩石的爆破机理研究是在生产实践的基础上，借助于高速摄影，模拟试验，数值分析对爆破过程中在岩石内发生的应力、应变、破裂、飞散等现象的观测基础上总结而成的。 （讲课时间5分钟） 第一节岩石爆破破坏的几种假说 一、爆炸气体产物膨胀压力破坏理论（讲课时间10分钟） 岩石主要由于装药空间内爆炸气体产物的压力作用而破坏。 炸药爆炸—气体产物（高温，高压）—在岩中产生应力场—引起应力场内质点的径向位移—径向压应力—切向拉应力—岩石产生径向裂纹；如果存在自由面，岩石位移的阻力在自由面方向上最小，岩石质点速度在自由面方向上最大，位移阻力各方向上的不等形成剪切应力导致岩石剪切破坏；爆炸气体剩余压力对岩块产生进一步的抛掷。 这种理论认为： 1、炸药的能量中动能仅为5%~15%，大部分能量在爆炸气体产物中； 2、岩石发生破裂和破碎所需时间小于爆炸气体施载于岩石的时间。 二、冲击波引起应力波反射破坏理论（讲课时间5分钟） 岩石的破坏主要是由自由面上应力波反射转变成的拉应力波造成的。 爆炸冲击波在自由面反射为拉伸波，岩石的抗拉强度低，岩石易受拉破坏。这种理论主要依据： 1、岩体的破碎是由自由面开始而逐渐向爆心发展的； 2、冲击波的压力比气体膨胀压力大得多。

图7-1 反射拉伸破坏 三、爆炸气体膨胀压力和冲击波所引起的应力波共同作用理论 （难点）（讲课时间10分钟） 爆破时岩石的破坏是爆炸气体和冲击波共同作用的结果，它们各自在岩石破坏过程的不同阶段起重要作用。 爆轰波衰减成应力波造成岩石“压碎”，压碎区以外造成径向裂隙。气体产生“气楔作用”使裂隙进一步延伸和张开，直到能量消耗完。尽管炸药的能量中动能仅为5%~15%，但岩石开始的破裂阶段是非常重要的。 爆炸气体产物膨胀的准静态能量是破碎岩石的主要能源，炸药作功能力同它的爆热和爆容有关。冲击波作用重要性同岩石的特性有关。岩石波阻抗较高时，要求有较高的应力波峰值，此时冲击波的作用更为重要。岩石按波阻抗值分为三类： 1、岩石波阻抗为10X105~25X105（g/cm2·s）； 2、岩石波阻抗为5X105~10X105（g/cm2·s）； 3、岩石波阻抗为2X105~5X105（g/cm2·s）。 不同条件下和不同目的情况下的爆破，可以通过控制炸药的应力波峰值和爆炸生成气 体的作用时间来达到预期目的

光面爆破、水压爆破作业指导书

光面爆破施工作业指导书 1.适用范围 适用于山西中南部铁路通道通道ZNTJ-21标铺子山隧道光面爆破施工。 2.作业准备 在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。制定施工安全保证措施，提出应急预案。对施工人员进行技术交底，对参加施工人员进行上岗前技术培训，考核合格后持证上岗。 3.技术要求 隧道开挖进出口段围岩较差，采用台阶法光面爆破开挖，洞身Ⅱ级围岩采用全断面光面爆破开挖，Ⅲ、Ⅳ级围岩采用台阶法开挖，Ⅴ级围岩采用三台阶法开挖。对于软弱破碎不稳定基岩实施浅眼多循环、勤支护、早封闭的开挖原则，确保施工安全。 4.工艺流程（见下图） 图1光面爆破施工工艺流程图

5.施工要求 5.1爆破设计原则 爆破设计的原则是安全稳妥、施工便利、合理循环进尺、保持各工序相互配合、均衡施工。 5.2爆破参数的选定 根据该隧道的地质情况和爆破机具与爆破材料采用非电毫秒雷管微差光面爆破。 设计参数的选定： 周边眼距离E：E为45～50cm 周边眼抵抗线W：W为50～65cm 装药集中度q：q为0.08～0.12cm 4、辅助眼间距60～75。

5、爆破炮眼布置图见下图： 光面爆破炮眼布置图 6、主要施工工艺 (1)光面爆破施工工艺 1）全断面开挖光面爆破 1>拱部光爆周边采用小直径φ20×200mm的硝铵炸药进行不耦合装药，其它眼采用φ32×200mm的硝铵炸药。 2>掏槽方式：采取斜眼掏槽。 3>炮眼深度：除掏槽眼垂直深度4.5m外，其均垂直深度3.8m。 4>钻孔： ①准备工作：测出轨面线和中线，凿岩台架就位，画出轮廓线。 ②采用YT28风钻钻孔，钻眼孔径φ42mm。 ③钻眼应符合下列要求： A、掏槽眼：深度、角度按设计施工，眼口间距误差和眼间距误差不大于5cm。 B、掘进眼：眼口排距、行距误差不大于6cm。 C、辅助眼：与周边眼的排距误差不大于5cm。

隧道光面爆破和预裂爆破的原理是什么

隧道光面爆破和预裂爆破的原理是什么？应当采取的主要措施有哪些？两者有何区别？答：1.光面爆破作用原理：光面爆破的破岩机理十分复杂，目前仍在探索中。尽管在理论上还很成熟，但在定性分析方面已有共识。一般认为炸药起爆时，对岩体产生两种效应，主要是爆炸气体膨胀做功所起的作用。光面爆破是周边眼同时起爆，各炮眼的冲击波向四周作径向传播，相邻炮眼的冲击相遇，产生应力波德叠加，并产生切向拉力，拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线的中点，当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后，爆炸气的膨胀令裂缝进一步扩展，形成平整的爆裂面。 预裂爆破作原理：主要指预裂爆破成缝机理。为了保证预裂爆破成功，首要的条件是不压坏预裂孔壁，其次是沿预孔连线方向成缝。当炸药爆炸后，产生的冲击压力和高压气体的作用，将会使孔壁产生剧烈破坏。要想不压坏孔壁必须采用不偶令装药法，即药包直径小于钻孔直径。试验发现，当药包与孔壁之间存在空气间隙时，由于空气的缓冲作用，使孔壁所受压力大大降低。试验得出，当不偶令系数M=2.5时，作用在炮孔内壁的最大切向应力只相当于不偶令系数为1时的大约1/16。因此，完全有可能利用现有的常用炸药，用不偶令装药来降低孔壁压力，把几万个大气压降到每平方厘米只有几千或几百会斤的压力值。当降低的压力值小于或极接近于岩石的极限抗压强度时，便可使孔壁不受爆破压缩破坏或者只受少量的振动。在利用不偶令装药保证孔壁不受破坏的前提下，第二个条件就是怎样保证在预定的方向成缝。实践经验证明，只需要调整相邻炮孔的距离或孔内装药量便可达到成缝的目的。 2.光面爆破的主要技术措施如下： （1）.根据围岩特点，合理选定周边眼的间距和最小抵抗线，尽最大努力提高钻眼质量。 （2）.严格控制周边眼的装药量，尽可能将药量沿眼大均匀分布。 （3）.周边眼宜使用小直径药卷和低猛度、低爆速的炸药。为满足装药结构要求，可借助导爆索（传爆线）来实现客气间隔装药。 （4）.采用毫秒微差有序起爆。要安排好开挖程序，使光面爆破具有良好的临空面。 （5）.边孔直径小于等于50mm。 预裂爆破主要措施如下： （1）炮孔直径一般为50-200mm，对深孔宜采用较大的直径。 （2）炮孔间距宜为孔径的8-12倍，坚硬岩石取小值。 （3）.不耦令系数(炮孔直径d与药卷直径d的比值)建议取2-4，坚硬岩石取小值。 （4）.线装药密度一般取250-400g/m。 （5）.药包结构形式，目前较多的是将药卷分散绑扎在传爆线上。分散药卷的相邻间距不宜大于50cm和不大于药卷的殉爆距离。考虑到孔底的夹制作用较大，底部药包应加强，约为线装药密度的2-5倍。 （6）.装药时距孔口1m左右的深度内不要装药，可用粗砂填塞段过短，容易形成 漏头过长则不能出现裂缝。 3两者有区别： 1.概念方面区别：光面爆破是先爆除主体开挖部位的岩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包，将光爆层炸除，形式一个平整的开挖；预裂爆破是先起爆布置在设计轮廓线上的预裂破孔药包，形成一条沿设计轮廓线贯穿的裂缝，再在该人工裂缝的屏蔽下进行主体开挖部位的爆破，保证保留岩体免遭破坏。 2.起爆方法的区别：由于光面爆破孔是最后起爆，导爆索有可能遭受超前破坏，为了保证周边孔准爆，对光面爆破孔采用高段延期雷管与导爆索的双重起爆法。预裂孔若与主爆区爆孔组成同一网络起爆，则预裂孔应超前第一排爆孔75-100ms起爆。 3.主要技术措施要求的区别：（见第二问光面爆破和预裂爆破的主要措施）。

深孔预裂爆破法爆破机理

深孔预裂爆破法的爆炸机理及在浅煤层控制顶板冒 落中的应用 关键字：浅裂缝深孔预裂爆破法控制顶板冒落Ls-dyna3d 房式采煤法采空区 摘要：在神东采煤区的浅煤层开采中，因为主要顶板厚度大，抗拉强度高而且具有一些小的上覆荷载，导致了大区域的频繁的顶板来压。因此，这就发生了诸如液压支架铁结合，煤壁裂缝透水，大范围的残留矿柱失稳，甚至在房式采煤采空区产生矿内风暴等事故。控制顶板冒落的深孔预裂爆破技术是一种防止大范围顶板来压事故的合适方法，能广泛应用于采矿中并且它在原位试验中表现良好。根据浅煤层的区域条件，本篇论文采用圆柱孔扩张理论来计算三个爆生区——粉碎区、破裂区、弹性震动区；运用Ls-dyna3d软件建立一个展示高能爆破压力波影响下岩石压力和破碎变形变化情况的深孔预裂爆破模型。模型的模拟结果揭示了控制顶板冒落的爆破机理并且能最优化爆破参数。神东矿区应用预裂爆破技术后的现场观测表明，第一次顶板来压长度为17.4米，既没有发生液压支柱的铁结合现象，采煤工作面的形成中也没有产生大的顶板沉降，这表明深孔预裂法在控制顶板冒落中的应用达到了预期效果。 1.引言 浅煤层广泛分布在中国西北地区的神东矿区。神东矿区的浅煤层有三个特征：浅的埋藏深度、薄的基岩、厚大松散的上覆层；因此它的岩层结构和地压表现相对其他普通煤层来说具有一些特殊性[1~3]。由于厚度大，抗拉强度高和低的上覆荷载，长壁面的第一次顶板来压相当猛烈。来压的区域长度大多数情况下大于35米。因此，顶板来压时容易发生诸如液压支架铁结合，煤壁裂缝透水，大范围的残留矿柱失稳，甚至在房式采煤采空区产生矿内风暴等各种各样的事故。上述现象给浅煤层采矿的安全性带来了很大的威胁，所以我们必须采取有效的措施来避免这些灾难[4~8]。 改变顶板岩体的力学条件来弱化其强度是防止顶板来压的最主要的措施。目前，最主要的控制方法是深孔爆破、对软岩注水和充填采空区[9,10]。许多报道已经证明深孔爆破技术是放顶的有效措施并且已经在中国的矿山中取得了广泛的应用[11]。实验室中的数值模拟和物理模拟已经能够优化爆破钻孔深度和放顶长度并且已经取得了一些显著的成果[6,8]。但是到目前为止，控制顶板冒落的深孔爆破机理，特别是对采空区下的浅煤层来说，还有待于系统的研究。结合神东矿区浅煤层的地质条件，本论文运用理论分析和Ls-dyna3d软件的数值模拟来揭

暗挖隧道水压爆破

《暗挖隧道节能环保水压爆破》专题讲座一．观看案例视频 1.贵阳轨道交通工程1号线采用暗挖隧道水压爆破 优点： （1）与常规爆破相比，节省炸药20%左右，节能效果显著； （2）有效控制爆破振动速度在2cm/s以内，保障了安全不扰民； （3）比常规爆破粉尘浓度下降70%以上，改善作业环境，保护施工人员健康，保障地面上环境不被污染； （4）提高施工效率，加快施工进度，每循环比常规爆破多推进0.2m左右； （5）提高经济效益降低成本，每延米可节省费用330元。 2.中铁十六局蒙华铁路采用聚能水压光面爆破 优点: （1）减少打光爆炮眼50%，加快施工进度，缩短施工工期； （2）光爆炮眼毋须传爆线，降低爆破成本； （3）不欠挖更不超挖，轮廓面平顺整齐，半眼痕保留率高； （4）降低成本，提高经济效益。 二．何广沂教授讲解节能环保水压爆破 1.概念：往炮眼中一定位置注入一定量的水袋，最后用专业设

备加工成的炮泥对炮眼进行回填堵塞。 2. 原理：

（1）炮眼中没有空气，产生的能量全部利用； （2）炮眼中有水，产生水楔子，加强了围岩的破碎； （3）炮眼中有水，产生水雾，起到降尘作用； （4）堵塞产生的膨胀气体，对围岩进一步的破碎。 3.与常规光面爆破相比的相同点： （1）炮眼分布； （2）掏槽形式； （3）炮眼数量； （4）泡眼深度； （5）起爆顺序； （6）起爆时间。 4．与常规光面爆破相比的不同点： （1）增添水袋和炮泥 （2）节能环保 5.优点（三提高一保护） （1）提高炸药利用率； （2）提高施工效率，单循环进尺提高0.2m； （3）提高经济效益；

（4）降低粉尘浓度，改善作业环境，保护施工人员的健康。 6. 六个有效控制 （1）有效控制震动在安全范围内； （2）有效控制冲击波的强度，不扰民；

爆炸的动静作用破岩与动态裂纹扩展机理研究

爆炸的动静作用破岩与动态裂纹扩展机理研究岩石的爆破理论包括两部分:一是爆炸应力波的动态作用,二是爆生气体的准静态作用。目前我们认为岩石的爆炸破岩是两者共同作用的结果,只是在不同的爆破参数和装药条件下两者各自的作用程度不同而已。 因此,在研究岩石爆破破岩机理时必须同时考虑到两者对岩石破碎的不同贡献,提高精细化控制爆破效果,深化爆破理论。基于上述考虑,本文单独分别对爆炸应力波的动作用和爆生气体的准静态作用进行试验研究,同时结合DLSM数值模拟,对动态裂纹的扩展过程进行分析。 课题的研究成果将为定向断裂控制爆破提供理论基础。本文的研究内容主要包括以下几个方面:1.基于NSCB测试方法,利用霍普金森杆试验系统,同时结合高速摄影、DLSM数值分析、SEM电镜扫描、P波波速测量等技术手段,研究了砂岩等几种典型岩石类材料的在常规及特殊状态下的动态断裂韧度,发现:岩石类材料的动态断裂韧度表现出明显的加载率依赖性,随着加载率的增大,岩石的动态断裂韧度呈逐渐增大的趋势。 试验中发现,相同加载率的条件下,花岗岩的断裂韧度最高,煤的断裂韧度最低,砂岩和泥岩较为接近,有机玻璃的断裂韧度低于3种岩石但高于煤。DLSM数值分析也得到与试验类似的结果,但加载面对测试结果有着重要的影响,理想的线性加载并不适用于岩石类材料动态断裂韧度测试研究,自由面加载和5mm面加载时的数值计算结果能够与试验较好的吻合。 同时,底端支座的约束条件也会对测试产生影响。高温处理后砂岩的断裂韧度测试中发现,在同一个热处理温度时,断裂韧度随加载率的变化成线性增加的趋势。

特别的,加载率较低时,各个热处理温度时的断裂韧度值较为接近,但加载率较高时,断裂韧度值则有较大差别,断裂韧度-加载率曲线的斜率随热处理温度的升高而减小。含层理煤的动态断裂韧度测试发现,随着节理倾角的增大,“动态断裂韧度”有减小的趋势,但并不是呈线性递减的关系。 天然的层理结构分布并不均匀,其赋存状态及其矿物构成不一,这些都会对测试结果带来影响。2.利用数字激光动态焦散线试验方法(DLDC),进行了不同装药结构切缝药包爆破试验,揭示切缝药包不耦合装药爆破爆生气体准静态作用机理,同时利用显式动力分析程序LS-DYNA模拟切缝药包爆炸以及初始裂纹形成的早期过程,并对不耦合系数与爆破损伤之间的关系进行了探讨。 不耦合系数对爆生裂纹扩展有显著的影响。不耦合系数α1为1.67时,主裂纹扩展长度和裂纹数目最佳。 爆炸应力波与爆生气体对裂纹的扩展产生了影响。不耦合装药使得应力波的幅值降低,爆生气体的准静态作用加强。 在以橡皮泥为介质的试验中,应力强度因子和速度的变化幅度较小。橡皮泥介质作为炸药爆炸产物与炮孔壁间的缓冲层,使得能量传递增加,应力波的作用时间延长,爆炸的作用范围加大。 次裂纹尖端的动态能量释放率数值整体上小于两条主裂纹。能量沿切缝药包壁的切缝方向优先释放,促使炮孔切缝方向的径向裂纹受到强烈的拉应力而快速扩展,从而抑制非切缝方向裂纹的扩展。 数值模拟的结果表明,空气不耦合装药时,在固体介质中产生的高强压应力超过其抗压强度时,就会在炮孔壁上形成粉碎区,其面积虽小,但耗能很大。为了避免粉碎区的形成,使爆炸产生的能量更多的用于切缝方向裂纹的扩展,从改善

现代爆破理论

现代爆破理论2006年6月16日

前言 随着爆破技术和相邻学科的发展，爆破理论的研究也有了长足的进步。特别是岩体结构力学、岩石动力学和计算机模拟爆破技术的发展，使爆破理论的研究更实用化，更系统化了。 当今岩体力学已从以材料力学为基础的连续介质岩体力学发展为以工程地质为基础的非连续介质岩体力学。岩体结构面特征对爆破的影响日益引起人们的重视。 岩石动力学作为爆炸力学、冲击力学与爆破工程相结合的一门边缘学科，它的产生和发展无疑对岩石爆破破碎原理的研究是一种推动力量。 计算机模拟爆破技术的发展，不仅可以预算出最优的爆破效果，而且可以在计算机上再现岩石爆破的动态过程，从而大大减少现场试验所消耗的人力、物力，并能准确地查明各种因素对爆破效果的影响。它代表着90年代爆破技术的最高水平，也是爆破技术由工艺过渡到科学的重要标志之一。但是，从总体上看，爆破理论的发展仍然滞后爆破技术的要求，理论研究和生产实际仍有不小的差距。再加上爆破过程的瞬时性和岩石性质的模糊性、不确定性、致使爆破理论众说纷法，争论不止。美国矿业局W．L．福尔内（Faurney）等人认为：“岩石破碎的过程仍然没有阐明，在公开文献中尚有许多混乱和相互矛盾的论点……”南非的C．V．B．坎宁安（Cunninghan）在论及岩石爆破过程中动压与静压哪个占主导地位时谈到“60年代以来，一直为人们所争论，毫无疑问，今后仍将争论一段时间”。南非矿业研究会高级工程师J．R布里克曼（Brinkman）在1987年召开的第二届爆破破岩国际会议（2nd International Symposium on Rock Fragmentation byBlasting）上谈到：“岩石爆破破碎机理目前仍存在着相互矛盾的观点”。 在爆破理论迅速发展又众说纷云、相互矛盾的情况下，从发展的角度去研究不同时期各派爆破理论的主要论点、依据，从中找出发展趋势，无论是对于爆破理论本身的研究还是指导工程实践都有着重要意义。 爆破理论的传统内容包括，岩石是在什么作用力下破碎的；破碎的规律以及其影响因素。随着人们对爆破现象认识的逐步加深，对于爆破理论的研究内容和范围也相应扩大。 1958年日本召开的岩石爆破机理讨论会上，东京大学的山口梅太郎认为，爆破机理的研究范围应该包括： （1）力学的爆破机理： 理论的研究； 爆破时的各种测定； 现场爆破效果的总结。 （2）关于炸药的研究： 广义的炸药破坏力的研究； 药室内压力的研究。 （3）对作为爆炸对象的岩石性质的研究： 岩石物理性质的研究； 作为岩体的岩石性质的研究。 实践证明，这些观点已被很多人接受。前苏联学者A．H．哈努卡耶夫（Ханукаев）认为，爆破法破碎岩石的过程就是岩石爆破的物理过程。要使更多的炸药能量用于破碎岩石，就必须使炸药的爆轰性能与岩石的性质相匹配。因此，炸药的研究和岩石性质的研究构成了爆破机理研究的重要组成部分。我国著名学者杨善元教授认为，爆破是一种动态的力学过程，用“岩石爆破动力学”来概括岩石爆破的理论基础比较合适，其内容应该包括：（1）波动物理学； （2）爆炸力学（包括热流体力学与冲击波理论，热化学与爆轰理论）；

聚能水压光面爆破快速布孔的方法

聚能水压光面爆破快速布孔的方法 发表时间：2018-10-27T17:13:05.800Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第18期作者：汪祥国 [导读] 在高铁、公路、煤矿、军工、水利及城市轨道交通工程，大量的隧道开挖引进了聚能水压光面爆破新技术。 中铁十一局集团第二工程有限公司湖北十堰市 442013 摘要：聚能水压光面爆破是著名爆破专家何广沂教授领衔的团队，2015年研发的一种隧道掘进开挖新技术，现正处于“青少年”时期，在推广应用过程中经常会因为技术人员布孔经验少或对围岩把握不准确而影响施工工效和爆破效果，本文通过以往施工现场爆破效果对比，结合聚能水压光面爆破的原理进行总结分析，形成了一种快速布孔的方法。 关键词：聚能水压光面爆破布孔 引言：在高铁、公路、煤矿、军工、水利及城市轨道交通工程，大量的隧道开挖引进了聚能水压光面爆破新技术，它能有效的减少周边眼数量，降低对周围岩石扰动，充分发挥岩石的自稳性，同时保持岩面平整，降低初支喷射混凝土用量，加快进度，提高施工效率。但因爆破工程技术人员在聚能水压光面爆破设计时，选取孔距、线装药密度及参数，没有资料和数据参考，有时资料不全，选取的参数不合理，降低了聚能水压光面爆破的工效，削弱了效果。 一、聚能水压光面爆破的原理 聚能水压光面爆破就是炮孔中由聚能管装置代替了常规光面爆破炮孔中的药卷和传爆线，炮孔的最底部和上部有水袋，用专用设备加工成的炮泥回填填塞。 聚能管装置由四部分组成：聚能管、炸药、传爆线和起爆雷管。 图一聚能水压光面爆破装药示意图 聚能水压光面爆破，除炸药爆炸在岩石传播应力波产生径向压应力和切向拉应力，还增加了聚能槽产生的高温、高压射流以及光爆炮眼中的水袋在爆炸作用下产生“水楔”效应。由于水袋炮泥复合堵塞，有效控制了爆炸生成的膨胀气体在炮眼中，其膨胀气体静力作用要比常规光面爆破不堵塞强的多，更有利于已形成的裂缝再延伸扩展加大。在推广应用中，隧道光面爆破光爆炮眼间距能达一米。 二、布孔方法 结合国内爆破专家关于浅眼聚能光爆的参数经验，根据岩石的级别和岩石的风化和节理裂隙发育情况建立爆破参数查询表（详见表一），在布孔时按照图纸地质描述，确定了岩石级别，选取对应参数值，适当调整孔距和装药集中度参数大小，硬岩完整的孔距参数取值大，线装药密度取大值。 注：围岩等级一般分为六个等级，由于Ⅵ级围岩不需要爆破开挖，没有相应的孔距及装药选值。 2.1查看图纸，核对现场地质情况，查询参数表 根据施工现场掌子面里程查询施工图纸，了解掌子面的围岩等级和围岩的岩性，查看掌子面现场，仔细核对围岩的岩性，使用小刀刻划岩石判定岩石的硬度，划的越深说明岩石越软，使用尖锤敲击岩石听其声音，声音清脆说明岩石风化程度越小，相对较硬。核查完掌子面围岩情况后，查询爆破参数表。 2.2测量放样 测量人员用全站仪确定出隧道中心线、拱顶高程，并在开挖轮廓线上每间隔1~2m测设出开挖轮廓控制点，利用开挖轮廓控制点用红油漆画出开挖轮廓线。 2.3布孔 布孔一般自拱顶中线往两侧进行布设。布孔前先观测掌子面围岩的破碎情况及节理分布情况。因为炸药爆炸在岩石传播应力波产生径向压应力和切向拉应力，岩石的破碎及节理的走向对爆破能量的消减有一定的影响，越破碎、节理为水平方向，爆破能量消减的越多。所以在查询完爆破参数表后取值时，如果围岩破碎节理为水平节理，查询参数表取小值，如果岩石破碎，节理为竖向节理，查询参数表取中间值，如果岩石完整性好，查询参数表取大值。计算各爆破参数，对掌子面进行布孔。 三、应用情况 3.1汉十高铁余家山隧道Ⅲ级围岩，主要为变灰绿岩，弱风化，块状结构，节理裂隙较发育，水平节理多，岩体较破碎~较完整，属软

岩石的爆破破碎机理2008

岩石的爆破破碎机理2008-07-09 17:39 一、岩石爆破破碎的主因 破碎岩石的炸药能量以两种形式释放出来，一种是冲击波，一种是爆炸气体。但是岩石破碎的主要原因究竟是冲击波作用的结果还是爆炸气体作用的结果，由于认识和掌握资料的不同，便出现了不同的结果。 1、冲击波拉伸破坏理论（该观点的代表人物日野熊、美国矿业局的戴维尔） 当炸药在岩石中爆轰时，生成的高温、高压和高速的冲击波猛烈冲击周围的岩石，在岩石中引起强烈的应力波，它的强度大大超过了岩石的动抗压强度，因此引起周围岩石的过度破碎。当压缩应力波通过粉碎圈以后，继续往外传播，但是它的强度已大大下降到不能直接引起岩石的破碎。当它达到自由面时，压缩应力波从自由面反射成拉伸应力波，虽然此时波的强度已很低，但是岩石的抗拉强度大大低于抗压强度，所以仍足以将岩石拉断。这种破裂方式亦称“片落”。随着反射波往里传播，“片落”继续发生，一直将漏斗内的岩石完全拉裂为止。因此岩石破碎的主要部分是入射波和反射波作用的结果，爆炸气体的作用只限于岩石的辅助破碎和破裂岩石的抛掷。 2、爆炸气体的膨胀压理论（该观点的代表人物村田勉等） 从静力学的观点出发，认为药包爆炸后，产生大量高温、高压气体，这种气体膨胀时所产生的推力作用在药包周围的岩壁上，引起岩石质点的径向位移，由于作用力不等引起的不同的径向位移，导致在岩石中形成剪切应力。当这种剪切应力超过岩石的极限抗剪强度时就会引起岩石的破裂。当爆炸气体的膨胀推力足够大时，还会引起自由面附近的岩石隆起、鼓开并沿径向方向推出。它在很大程度上忽视了冲击波的作用。 3、冲击波和爆炸气体综合作用理论（该观点的代表人物有C.W.利文斯顿、φ.A.鲍姆，伊藤一郎，P.A.帕尔逊、H.K.卡特尔，L.C.朗和N.T.哈根等）这种观点的学者认为：岩石的破碎是由冲击波和爆炸气体膨胀压力综合作用的结果。即两种作用形式在爆破的不同阶段和针对不同岩石所起的作用不同，爆炸冲击波（应力波）使岩石产生裂隙，并将原始损伤裂隙进一步扩展；随后爆炸气体使这些裂隙贯通、扩大形成岩块，脱离母岩。此外，爆炸冲击波对高阻抗的致密、坚硬岩石作用更大，而爆炸气体膨胀压力对低阻抗的软弱岩石的破碎效果更佳。 二、炸药在岩石中的爆破作用的范围 1、炸药的内部作用 假设岩石为均匀介质，当炸药置于无限均质岩石中爆炸时，在岩石中将形成以炸药为中心的由近及远的不同破坏区域，分别称为粉碎区、裂隙区及弹性振动区。 （1）粉碎区（压缩区） 炸药爆炸后，爆轰波和高温、高压爆炸气体迅速膨胀形成的冲击波作用在孔壁上，都将在岩石中激起冲击波或应力波，其压力高达几万MPa、温度高达30000以上，远远超过岩石的动态抗压强度，致使炮孔周围岩石呈塑性状态，在几到几十毫米的范围内岩石熔融。尔后随着温度的急剧下降，将岩石粉碎成微细的颗粒，把原来的炮孔扩大成空腔，称为粉碎区。如果所处岩石为塑性岩石（黏土质岩石、凝灰岩、绿泥岩等），则近区岩石被压缩成致密的、坚固的硬壳空腔，

光面爆破作用原理

光面爆破作用原理 光面爆破的破岩机理是一个十分复杂的问题，目前仍在探索之中。尽管在理论上还不甚成熟，但在定性分析方面已有共识。一般认为，炸药起爆时，对岩体产生两种效应；二是爆炸气体膨胀做功所起的作用。光面爆破是周边眼同时起爆，各炮眼的冲击波向其四周作径向传播，相邻炮眼的冲击相遇，则产生应力波的叠加，并产生切向拉力，拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线的中点，当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后，爆炸气的膨胀合裂缝进一步扩展，形成平整的爆裂面。 1.2光面爆破的技术要点 要使光面爆破取得良好效果，一般需掌握以下技术要点： 1、根据围岩特点，合理选定周边眼的间距和最小抵抗线，尽最大努力提高钻眼质量。 2、严格控制周边眼的装药量，尽可能将药量沿眼长均匀分布。 3、周边眼宜使用小直径药卷和低猛度、低爆速的炸药。为满足装药结构要求，可借助导爆索（传爆线）来实现空气间隔装药。 4、采用毫秒微差有序起爆。要安排好开挖程序，使光面爆破具有良好的临空面。 5、边孔直径小于等于50mm。 2主要应用 预裂爆破和光面爆破在坝基、边坡开挖中较多的运用。光面爆破在隧道开挖中的运用尤其广泛。 2.1（一）成缝机理 预裂爆破和光面爆破都要求沿设计轮廓产生规整的爆生裂缝面，两者成缝机理基本一致。现以预裂缝为例论述它们的成缝机理。 预裂爆破采用不耦合装药结构，其特征是药包和孔壁间有环状空气间隔层，该空气间隔层的存在削减了作用在孔壁上的爆炸压力峰值。因为岩石动抗压强度远大于抗拉强度，因此

可以控制削减后的爆压不致使孔壁产生明显的压缩破坏，但切向拉应力能使炮孔四周产生径向裂纹。加之孔与孔间彼此的聚能作用，使孔间连线产生应力集中，孔壁连线上的初始裂纹进一步发展，而滞后的高压气体的准静态作用，使沿缝产生气刃劈裂作用，使周边孔间连线上的裂纹全部贯通成缝。 2.2（二）质量控制标准 1）开挖壁面岩石的完整性用岩壁上炮孔痕迹率来衡量，炮孔痕迹率也称半孔率，为开挖壁面上的炮孔痕迹总长与炮孔总长的百分比率。在水电部门，对节理裂隙极发育的岩体，一般应使炮孔痕迹率达到10%～50%；节理裂隙中等发育者应达50%～80%；节理裂隙不发育者应达80%以上。围岩壁面不应有明显的爆生裂隙。 2）围岩壁面不平整度（又称起伏差）的允许值为±15cm。 3）在临空面上，预裂缝宽度一般不宜小于1cm。实践表明，对软岩（如葛洲坝工程的粉砂岩），预裂缝宽度可达2cm以上，而且只有达到2cm以上时，才能起到有效的隔震作用；但对坚硬岩石，预裂缝宽度难以达到1cm。东江工程的花岗岩预裂缝宽仅6 m m，仍可起到有效隔震作用。地下工程预裂缝宽度比露天工程小得多，一般仅达0.3～0.5cm。因此，预裂缝的宽度标准与岩性及工程部位有关，应通过现场试验最终确定。 影响轮廓爆破质量的因素，除爆破参数外，主要依赖于地质条件和钻孔精度。这是因为爆生裂缝极易沿岩体原生裂隙、节理发展，而钻孔精度则是保证周边控爆质量的先决条件。 2.3（三）参数设计 预裂爆破和光面爆破的参数设计一般采用工程类比法，并通过现场试验最终确定。 （1）预裂爆破参数 1）孔径明挖工程为7 0～165mm；隧洞开挖为40～90mm；大型地下厂房为50～110mm。 2）孔距与岩石特性、炸药性质、装药情况、开挖壁面平整度要求和孔径大小有关。孔距一般为孔径的7～12倍。爆破质量要求高、岩质软弱、裂隙发育者取小值。 3）装药不偶合系数不偶合系数指炮孔半径与药卷半径的比值，为防止炮孔壁的破坏，该值一般取2～5。 4）线装药密度线装药密度是单位长度炮孔的平均装药量。影响预裂爆破参数的因素复杂,很难从理论上推导出严格的计算公式,以经验公式为主,目前国内较常用公式的基本形式 为 式中,QX—预裂爆破的线装药密度,kg/m； σC—岩石的极限抗压强度，MPa； a—炮孔间距，m；

岩石爆破破碎机理研究

黄志强 （桂林工学院，广西，桂林541004） 【摘 要】岩体的软弱层面会影响到爆破破碎效果，如何确定岩石材料的缺陷在爆破破碎中的影响因子是研究岩石破碎机理的关键。通过对当前岩石爆破破碎的研究现状进行综合分析、评述，讨论了岩石爆破破碎机理研究的要点以及今后的研究重点，为后续相关研究指出了方向。 【关键词】岩石破碎；爆破机理；损伤 【中图分类号】TD231.1 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2007)12-0086-02 岩石爆破的破碎效应是影响交通土建、水利、矿山等工程效益的重要指标，它影响到生产过程中的铲装、运输和粗碎等工序的效率和成本，也影响到道路、堤坝等基础工程的渗透性、沉降性和稳定性。因此，岩石爆破破碎理论的研究一直是岩石动力学和岩石爆破研究领域的一个热点问题，研究并揭示爆破作用下岩石破碎机理对促进爆破理论和相关技术的发展、提高工程质量和效益具有十分重要的理论和实际意义。 （一）当前研究成果 岩体由于其材料的特殊性，内部具有较多的节理、裂隙、层理等不连续层面，这些不连续面对爆破破碎效果会产生严重的影响，主要体现在应力集中、应力波反射增强、能量耗散、高压爆生气体外逸等。因此在岩石爆破设计、施工中如何处理岩石中的不连续面对爆破效果的影响，是当前研究岩石爆破破碎机理的主要问题。 国内外学者进行的大量研究指出：裂隙岩石的破碎是由爆炸冲击波与爆生气体共同作用的结果，但与均匀介质材料爆破相比，岩体的破碎主要是爆炸应力波作用的结果，裂隙岩体的爆炸气体膨胀压力较小，只是当应力波将岩石破碎成块以后，起到促使碎块分离的作用；应力波在裂隙岩体的传播过程中，在裂隙之间传播的扰动将会产生新的破裂；由于裂隙的发展速度有限，爆炸载荷的速率对裂隙的成长有较大的作用，而高应变率载荷容易产生较多的裂隙。 在此基础之上，当前的相关研究主要在两方面展开，一是追求普遍适用于各种爆破计算和分析、旨在建立相关计算模型的理论研究；一是结合一定工程实践，适用于一定范围的具体工程设计和参数优化的实验研究。在理论研究方面，从岩石破碎研究的发展历程来看，可将其分为弹性理论阶段、断裂理论阶段、损伤理论阶段和分形损伤理论4个阶段。 1.弹性理论阶段 弹性力学模型将岩石视为各向同性的均质、连续的弹性体，岩石在爆炸荷载作用下的破坏是因其内部最大应力超过岩石应力极限引起的。在破碎之前，岩石处于弹性状态。这种理论以弹性力学及有限元方法为基础，运用现代计算机技术可方便的简化工程问题、建立力学模型并加以分析计算。由于这种理论模型不考虑岩石的材料缺陷，其理论基础与实际情况有一定的差距。 2.断裂理论阶段 断裂力学模型认为岩石中的裂纹扩展及断裂破坏是影响岩石爆破破碎效果的主要因素。与弹性模型不同的是该类模型将岩石视为含有微裂纹的脆性材料，岩石的破化过程就是其内部裂纹产生、扩展和断裂的过程。但断裂力学模型仍将裂纹周围看作是均匀的连续介质，因而其仅适用于宏观裂纹形成之后的断裂阶段，对材料开始劣化到宏观裂纹形成之间的力学行为和物理过程并未进行分析描述，其适用范围只限于宏观裂纹已形成的有层理或沉积类岩石。 3.损伤理论阶段 1980年美国Sandia国家实验室的Kipp和Grady开始进行岩石爆破损伤模型的研究，他们认为岩石中存在着大量随机分布的原生裂纹，在爆破作用下部分原生裂纹将被激活并发生扩展，激活的裂纹数服从指数分布。他们运用损伤因子D表示这些岩石裂纹开裂及损伤程度。经过 Seamen、Grady、Kipp、Kus 等人的努力，最后，由 Throne 进一步完善建立了一个能 【收稿日期】2007-10-29 【作者简介】桂林工学院青年扶持基金项目，桂工院科［2007］4号 【作者简介】黄志强（1977－），男，四川武胜人，桂林工学院讲师，主要从事工程力学相关科研工作。 岩石爆破破碎机理研究