课题1.1　爆破的基本知识

1.1.1　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,体积增加数百倍至数千倍,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。

爆破的常用术语如下。

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。整个被影响的范围称为爆破作用圈。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。

(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这个球形地带称为压缩圈或破碎圈。

(2)抛掷圈。图1.1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分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,因而称为抛掷圈。

(3)松动圈。松动圈又称破坏圈。图1.1中在抛掷圈以外至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,因而称为破坏圈。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称为松动圈,而把只是形成裂缝、互相间仍然连成整块的一部分称为裂缝圈或破裂圈。

(4)震动圈。在破坏圈范围以外,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,通常称为震动圈。震动圈以外爆破作用的能量就完全消失了。

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形爆破坑,称为爆破漏斗。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。

3.最小抵抗线

由药包中心至自由面的最短距离称为最小抵抗线,如图1.2中的W所示。

4.爆破漏斗半径

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所示。若r=W,则r为标准抛掷漏斗半径。

5.爆破作用指数

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

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:当n=1时,称为标准抛掷爆破漏斗;当n>1时,称为加强抛掷爆破漏斗;当0.75<n<1时,称为减弱抛掷爆破漏斗;当0.33<n≤0.75时,称为松动爆破漏斗;当n≤0.33时,称为裸露爆破漏斗。

6.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。

7.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。

1.1.2　药包及其装药量计算

为了爆破某一物体而在其中放置一定数量的炸药,称为药包。药包的分类及使用可见表1.1、图1.3。

爆破工程中的炸药用量计算,是一个十分复杂的问题,影响因素较多。实践证明,炸药的用量是与被破碎的介质体积成正比的。而被破碎的单位体积介质的炸药用量,其最基本的影响因素又与介质的硬度有关。目前,由于还不能较精确地计算出各种复杂情况下的相应用药量,所以一般都是根据现场试验方法,大致得出爆破单位体积介质所需的用药量,然后再按照爆破漏斗体积计算出每个药包的装药量。

药包药量的基本计算公式是

故标准抛掷爆破药包药量计算公式(1.2)可以写为:

对于加强抛掷爆破

对于减弱抛掷爆破

对于松动爆破

1.1.3　爆破的分类

爆破可按爆破规模、凿岩情况、要求等不同进行分类。

(1)按爆破规模分,爆破可分为小爆破、中爆破、大爆破。

(2)按凿岩情况分,爆破可分为浅孔爆破、深孔爆破、药壶爆破、洞室爆破、二次爆破。

(3)按爆破要求分。爆破可分为松动爆破、减弱抛掷爆破、标准抛掷爆破、加强抛掷爆破及定向爆破、光面爆破、预裂爆破、特殊物爆破(冻土、冰块等)。