岩土爆破理论精.ppt

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1、岩土爆破理论第1页，本讲稿共72页本章主要讲授内容：本章主要讲授内容：6.1 岩石爆破理论的发展岩石爆破理论的发展6.2 岩石中的爆炸应力波岩石中的爆炸应力波6.3 岩石中的爆炸气体岩石中的爆炸气体6.4 岩石的爆破破碎机理岩石的爆破破碎机理6.5 爆破漏斗爆破漏斗6.6 装药量计算原理装药量计算原理6.9 影响爆破作用的因素影响爆破作用的因素第2页，本讲稿共72页6.1 6.1 岩石爆破理论的发展岩石爆破理论的发展 从总体上看，爆破理论的发展仍然滞后爆破技从总体上看，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术的要求，理论研究和生产实际仍有不小的差距这是由于爆破过

2、程的瞬时性、动态性，岩体性质这是由于爆破过程的瞬时性、动态性，岩体性质的模糊性、不确定性等，使得爆破理论的研究非的模糊性、不确定性等，使得爆破理论的研究非常困难。所以，实际生产中遇到的很多问题，在常困难。所以，实际生产中遇到的很多问题，在理论上还不能给出一个很好的回答。理论上还不能给出一个很好的回答。第3页，本讲稿共72页1、岩石爆破理论的发展阶段、岩石爆破理论的发展阶段（1）早期发展阶段早期发展阶段：从：从1613年开始在矿山首先使用炸药，年开始在矿山首先使用炸药，直到直到20世纪世纪60年代初。其特点是出现了炸药量计算公年代初。其特点是出现了炸药量计算公式，但没有对爆破过程作实质性的说明。

3、式，但没有对爆破过程作实质性的说明。（2）爆破理论的确立阶段爆破理论的确立阶段：从从20世纪世纪60年代初直到年代初直到70年年代。其特征是冲击波和爆炸气体综合作用理论得到多代。其特征是冲击波和爆炸气体综合作用理论得到多数人的承认，初步揭示了破坏的本质现象。数人的承认，初步揭示了破坏的本质现象。（3）爆破理论的最新发展阶段爆破理论的最新发展阶段：起始于：起始于20世纪世纪80年代，其年代，其特征是裂隙介质爆破机理的产生，计算机模拟等的出现。特征是裂隙介质爆破机理的产生，计算机模拟等的出现。第4页，本讲稿共72页2、岩石爆破理论研究的内容、岩石爆破理论研究的内容（1）爆轰波理论的研究）爆轰波理论

4、的研究（2）岩石特性的研究）岩石特性的研究（3）炸药能量向岩石传递的效率）炸药能量向岩石传递的效率（4）岩石的动态断裂与破坏）岩石的动态断裂与破坏（5）爆破过程的数值模拟，爆破块度和）爆破过程的数值模拟，爆破块度和爆堆形态的预测爆堆形态的预测第5页，本讲稿共72页爆炸应力波：炸药在岩石或其它固体介爆炸应力波：炸药在岩石或其它固体介质中爆炸所激起的应力扰动（或应变扰质中爆炸所激起的应力扰动（或应变扰动）的传播，称为爆炸应力波。动）的传播，称为爆炸应力波。1、应力波的分类、应力波的分类（1）按传播途径分类）按传播途径分类应力波体积波表面波纵波P横波S瑞利波R勒夫波L6.2 6.2 岩石中的爆炸应力

5、波岩石中的爆炸应力波第6页，本讲稿共72页（2）按波阵面形状分类）按波阵面形状分类应力波应力波球面波球面波柱面波柱面波平面波平面波第7页，本讲稿共72页（3）按传播介质变形性质分类）按传播介质变形性质分类应力波应力波弹性波弹性波黏弹性波黏弹性波塑性波塑性波冲击波冲击波第8页，本讲稿共72页2、冲击载荷的特征及爆炸冲击波参数、冲击载荷的特征及爆炸冲击波参数（1）冲击载荷的特征）冲击载荷的特征在冲击载荷作用下，承载体中诱发出的在冲击载荷作用下，承载体中诱发出的应力是局部性的，在承载体内部具有明应力是局部性的，在承载体内部具有明显的应力不均匀性。显的应力不均匀性。在冲击载荷的作用下，承载体的反应是在

6、冲击载荷的作用下，承载体的反应是动态的。动态的。第9页，本讲稿共72页（2）爆炸冲击波参数）爆炸冲击波参数爆炸冲击波参数爆炸冲击波参数冲击波压力冲击波压力P冲击波速度冲击波速度D介质质点运动速度介质质点运动速度u内能内能E压缩比压缩比第10页，本讲稿共72页（3）冲击波压力的衰减）冲击波压力的衰减冲击波作用范围，一般不超过药径的冲击波作用范围，一般不超过药径的37倍，倍，在岩石中，冲击波峰值压力的衰减主要与炸药在岩石中，冲击波峰值压力的衰减主要与炸药类型、药包形状和岩石特性有关，其公式为类型、药包形状和岩石特性有关，其公式为第11页，本讲稿共72页3、爆炸应力波的传播、爆炸应力波的传播（1）冲

7、击波、应力波和地震波）冲击波、应力波和地震波炸药在岩体中爆炸后，形成冲击波，其强炸药在岩体中爆炸后，形成冲击波，其强度随传播距离的增加迅速而减小，并且波度随传播距离的增加迅速而减小，并且波的性质和形状也产生相应的变化。根据波的性质和形状也产生相应的变化。根据波的性质、形状的不同分为的性质、形状的不同分为3个作用区，即个作用区，即 冲击波作用区冲击波作用区 应力波作用区应力波作用区 地震波作用区地震波作用区第12页，本讲稿共72页（2）爆炸应力波的传播）爆炸应力波的传播影响爆炸应力波传播速度的因素：影响爆炸应力波传播速度的因素：岩石密度岩石密度岩石的弹性模量岩石的弹性模量岩石结构、构造岩石结构、

8、构造工程上常常通过实测得到岩石的纵波和横工程上常常通过实测得到岩石的纵波和横波速度。波速度。第13页，本讲稿共72页（3）应力波的反射）应力波的反射应力波的反射：当波遇到界面时，一部应力波的反射：当波遇到界面时，一部分波改变方向，但不透过界面，仍在入分波改变方向，但不透过界面，仍在入 射介质中传播的现象，称为反射。射介质中传播的现象，称为反射。应力波的透射：当波从一个介质穿过界应力波的透射：当波从一个介质穿过界面进入另一介质，入射线由于波速的改面进入另一介质，入射线由于波速的改变而改变传播方向的现象，称为透射。变而改变传播方向的现象，称为透射。第14页，本讲稿共72页1）应力波在自由面上的反射

9、）应力波在自由面上的反射自由面入射纵波入射纵波反射纵波反射纵波反射横波反射横波第15页，本讲稿共72页2）应力波在不同介质分界面上反射和透射）应力波在不同介质分界面上反射和透射PiPrPtSrSt第16页，本讲稿共72页4、岩石中的动应力场、岩石中的动应力场爆炸载荷为动载荷，在爆炸载荷作用下，爆炸载荷为动载荷，在爆炸载荷作用下，岩石中引起的应力状态表现为岩石中引起的应力状态表现为动的动的应力状应力状态，也就是其应力不仅随时间变化，而且态，也就是其应力不仅随时间变化，而且也随距离变化。也随距离变化。动应力场的试验研究表明：动应力场的试验研究表明：自由面对应力极大值的变化有很大影响自由面对应力极大

10、值的变化有很大影响自由面附近岩石的破坏主要是拉伸破坏自由面附近岩石的破坏主要是拉伸破坏第17页，本讲稿共72页6.3 6.3 岩石中的爆炸气体岩石中的爆炸气体爆炸气体与冲击波的比较：爆炸气体与冲击波的比较：（1）从出现的时间讲，冲击波在前，爆炸）从出现的时间讲，冲击波在前，爆炸气体在后。气体在后。（2）从对岩石的作用时间长短讲，冲击波）从对岩石的作用时间长短讲，冲击波作用时间短，爆炸气体作用时间长。作用时间短，爆炸气体作用时间长。（3）爆炸气体携带巨大的能量，在破碎岩）爆炸气体携带巨大的能量，在破碎岩石中起着重要的作用。石中起着重要的作用。第18页，本讲稿共72页6.4 岩石的爆破破碎机理岩石

11、的爆破破碎机理6.4.1 岩石爆破破碎的主因岩石爆破破碎的主因破碎岩石时，炸药能量以两种形式释放出破碎岩石时，炸药能量以两种形式释放出来，一是冲击波，二是爆炸气体。对于岩来，一是冲击波，二是爆炸气体。对于岩石破碎的主要原因究竟是那一个，主要有石破碎的主要原因究竟是那一个，主要有三种不同的学说，即爆炸气体压力作用学三种不同的学说，即爆炸气体压力作用学说（说（爆炸气体膨胀压理论爆炸气体膨胀压理论）、应力波作用）、应力波作用学说（学说（冲击波拉伸破坏理论冲击波拉伸破坏理论）、应力波和）、应力波和爆炸气体压力共同作用学说（爆炸气体压力共同作用学说（冲击波和爆冲击波和爆炸气体综合作用理论炸气体综合作用理

12、论）。）。第19页，本讲稿共72页一、爆炸气体压力作用学说一、爆炸气体压力作用学说1、基本观点 药包爆炸时，产生大量的高温高压气体，这些爆炸气体产物迅速膨胀并以极高的压力作用于药包周围的岩壁上，形成压应力场。当岩石的抗拉强度低于压应力在切向衍生的拉应力时，将产生径向裂隙。作用于岩壁上的压力引起岩石质点的径向位移，由于作用力的不等引起径向位移的不等，导致在岩石中形成剪切应力。当这种剪切应力超过岩石的抗剪强度时，岩石就会产生剪切破坏。当爆轰气体的压力足够大时，爆轰气体将推动破碎岩块作径向抛掷运动。第20页，本讲稿共72页2、观点的依据、观点的依据 (1)岩石发生破碎的时间是在爆炸气体岩石发生破碎的

13、时间是在爆炸气体作用的时间内；作用的时间内；(2)炸药爆炸后，冲击波的能量仅占爆炸药爆炸后，冲击波的能量仅占爆炸总能量的炸总能量的5%15%，这样少的能量不足，这样少的能量不足以破碎整体岩石；以破碎整体岩石；第21页，本讲稿共72页3、反驳该观点的依据、反驳该观点的依据 (1)裸露药包爆破，例如破碎大块、爆破裸露药包爆破，例如破碎大块、爆破薄板结构时。薄板结构时。(2)从产生的压力来看，爆炸气体的准静从产生的压力来看，爆炸气体的准静态压力只有冲击波波阵面压力的态压力只有冲击波波阵面压力的1/21/4，因此，单独由这样低的准静态压力能否在因此，单独由这样低的准静态压力能否在岩石中引起初始破裂也是

14、令人怀疑的。岩石中引起初始破裂也是令人怀疑的。第22页，本讲稿共72页二二 应力波作用学说应力波作用学说1、基本观点、基本观点 爆爆炸炸冲冲击击波波冲冲击击和和压压缩缩着着药药包包周周围围的的岩岩壁壁，在在岩岩壁壁中中激激发发形形成成冲冲击击波波并并很很快快衰衰减减为为应应力力波波。此此应应力力波波在在周周围围岩岩体体内内形形成成裂裂隙隙的的同同时时向向前前传传播播，当当应应力力波波传传到到自自由由面面时时，产产生生反反射射拉拉应应力力波波。当当拉拉应应力力波波的的强强度度超超过过自自由由面面处处岩岩石石的的动动态态抗抗拉拉强强度度时时，从从自自由由面面开开始始向向爆爆源源方方向向产产生生拉拉

15、伸伸片片裂裂破破坏坏，直直至拉伸波的强度低于岩石的动态抗拉强度时停止。至拉伸波的强度低于岩石的动态抗拉强度时停止。第23页，本讲稿共72页第24页，本讲稿共72页2、观点的依据、观点的依据 (1)固体应力波的研究成果提供了充分固体应力波的研究成果提供了充分的依据的依据 1947年，年，K.M.贝尔特用玻璃板作了爆炸贝尔特用玻璃板作了爆炸试验，用高速摄影机实测的冲击波速度试验，用高速摄影机实测的冲击波速度为为560011900m/s，破坏的顺序为：爆源，破坏的顺序为：爆源附近附近边界端边界端玻璃板中部。这个玻璃板中部。这个结果与日野氏提出的结果与日野氏提出的“粉碎圈粉碎圈”、“从从自由面反射波拉

16、断岩石自由面反射波拉断岩石”的论述是一致的论述是一致的。的。第25页，本讲稿共72页 (2)脆性固体抗拉强度低的特点为应力波脆性固体抗拉强度低的特点为应力波作用学说提供了依据作用学说提供了依据 一般岩石可视为脆性固体，脆性固体的一般岩石可视为脆性固体，脆性固体的抗压强度远远大于其抗拉强度，所以，日抗压强度远远大于其抗拉强度，所以，日野氏认为岩石在爆破作用下的破坏，主要野氏认为岩石在爆破作用下的破坏，主要是冲击波产生的拉伸破坏。是冲击波产生的拉伸破坏。而且，在自由面附近岩石被拉伸破坏的观而且，在自由面附近岩石被拉伸破坏的观点已得到公认。点已得到公认。第26页，本讲稿共72页3、该理论的不足、该理

17、论的不足 (1)对烈性炸药来说，冲击波所携带的能量对烈性炸药来说，冲击波所携带的能量只占炸药爆炸总能量的只占炸药爆炸总能量的5%15%，而真正，而真正用于破碎岩石的能量还小。用于破碎岩石的能量还小。D.E.福吉尔逊福吉尔逊等人通过测量和推算，得出冲击波能量只等人通过测量和推算，得出冲击波能量只占炸药总能量的占炸药总能量的9%，有的人还说，只占，有的人还说，只占3%，因此，这样小的能量要将岩石完全破，因此，这样小的能量要将岩石完全破碎是令人难以置信的。碎是令人难以置信的。第27页，本讲稿共72页 (2)根据日野氏的爆破漏斗试验证明，单位炸根据日野氏的爆破漏斗试验证明，单位炸药消耗量达到药消耗量达

18、到 时，才会由反射的应时，才会由反射的应力波引起岩石的片落破碎。而在一般的台阶力波引起岩石的片落破碎。而在一般的台阶爆破中，装药量都较小，按照其试验的理论，爆破中，装药量都较小，按照其试验的理论，应该不会破坏，应该不会破坏，但实际上都能破坏。因此，但实际上都能破坏。因此，岩石的破坏不只是应力波的作用产生的。岩石的破坏不只是应力波的作用产生的。第28页，本讲稿共72页 (3)在破碎大块时，外部装药（裸露药包）与在破碎大块时，外部装药（裸露药包）与内部装药（炮眼内装药）比较，单位炸药消内部装药（炮眼内装药）比较，单位炸药消耗量要高耗量要高37倍，这也充分说明了爆炸气体对倍，这也充分说明了爆炸气体对

19、破碎岩石的重要作用。破碎岩石的重要作用。(4)根据日野氏的试验，在压碎带与片裂带根据日野氏的试验，在压碎带与片裂带之间，存在一个非破碎带，这部分岩石是由之间，存在一个非破碎带，这部分岩石是由什么作用引起破碎的，冲击波理论无法解释。什么作用引起破碎的，冲击波理论无法解释。第29页，本讲稿共72页三、应力波和爆炸气体压力共同作用学说三、应力波和爆炸气体压力共同作用学说这种学说的基本观点如下：这种学说的基本观点如下：冲冲击击波波波波阵阵面面的的压压力力和和传传播播速速度度大大大大高高于于爆爆炸炸气气体体产产物物的的压压力力和和传传播播速速度度。冲冲击击波波首首先先作作用用于于药药包包周周围围的的岩岩

20、壁壁上上，在在岩岩石石中中激激发发形形成成冲冲击击波波并并很很快快衰衰减减为为应应力力波波。冲冲击击波波在在药药包包附附近近的的岩岩石石中中产产生生“压压碎碎”现现象象，应应力力波波在在压压碎碎区区域域之之外外产产生生径径向向裂裂隙隙。随随后后，爆爆炸炸气气体体产产物物继继续续压压缩缩被被冲冲击击波波压压碎碎的的岩岩石石，爆爆炸炸气气体体“楔楔入入”在在应应力力波波作作用用下下产产生生的的裂裂隙隙中中，使使之之继继续续向向前前延延伸伸和和进进一一步步张张开开。当当爆爆炸炸气气体体的的压压力力足足够够大大时时，爆爆炸炸气气体体将将推推动动破破碎碎岩岩块块作作径向抛掷运动。径向抛掷运动。返回第30

21、页，本讲稿共72页6.4.2 炸药在岩石中爆破炸药在岩石中爆破作用的范围作用的范围第31页，本讲稿共72页一、爆破的内部作用一、爆破的内部作用 爆破的内部作用：当药包在岩体中的埋爆破的内部作用：当药包在岩体中的埋置深度很大，其爆破作用达不到自由面置深度很大，其爆破作用达不到自由面时，这种情况下的爆破作用叫做爆破的时，这种情况下的爆破作用叫做爆破的内部作用。内部作用。在内部作用下，按照岩石的破坏特征将在内部作用下，按照岩石的破坏特征将受影响的岩石分为三个作用区即：受影响的岩石分为三个作用区即：粉碎粉碎区、破裂区、振动区区、破裂区、振动区第32页，本讲稿共72页第33页，本讲稿共72页第34页，本

22、讲稿共72页二、爆破的外部作用二、爆破的外部作用爆破的外部作用：当单个药包在岩体中爆破的外部作用：当单个药包在岩体中的埋置深度不大时，可以观察到自由面的埋置深度不大时，可以观察到自由面上出现了岩体开裂、鼓起或抛掷现象，上出现了岩体开裂、鼓起或抛掷现象，这种情况下的爆破作用叫做爆破的外部这种情况下的爆破作用叫做爆破的外部作用。作用。在爆破的外部作用下，破碎的岩石形成在爆破的外部作用下，破碎的岩石形成爆破漏斗。爆破漏斗。第35页，本讲稿共72页第一腔成型情况第36页，本讲稿共72页第二腔成型情况第37页，本讲稿共72页6.4.3 炸药在岩石中爆破破坏的过程炸药在岩石中爆破破坏的过程 从时间来说，将

23、岩石爆破过程分为从时间来说，将岩石爆破过程分为3个阶段个阶段第一阶段为炸药爆炸后冲击波径向压缩阶段第一阶段为炸药爆炸后冲击波径向压缩阶段第二阶段为冲击波反射引起自由面处的岩石片落第二阶段为冲击波反射引起自由面处的岩石片落第三阶段为爆炸气体的膨胀，岩石受爆炸气体第三阶段为爆炸气体的膨胀，岩石受爆炸气体超高压力的影响，在拉伸应力和气楔的双重作超高压力的影响，在拉伸应力和气楔的双重作用下，径向初始裂隙迅速扩大。用下，径向初始裂隙迅速扩大。第38页，本讲稿共72页6.4.4 岩石中爆破作用的岩石中爆破作用的5种破坏模式种破坏模式 炸药爆炸时，周围岩石受到多种载荷的综合作用，炸药爆炸时，周围岩石受到多种

24、载荷的综合作用，在爆破的整个过程中，起主要作用的是在爆破的整个过程中，起主要作用的是5种破坏模种破坏模式：式：（1）炮孔周围岩石的压碎作用）炮孔周围岩石的压碎作用（2）径向裂隙作用）径向裂隙作用（3）卸载引起的岩石内部环状裂隙作用）卸载引起的岩石内部环状裂隙作用（4）反射拉伸引起的）反射拉伸引起的“片落片落”和引起径向裂隙和引起径向裂隙 的延伸的延伸（5）爆炸气体扩展应变波所产生的裂隙）爆炸气体扩展应变波所产生的裂隙第39页，本讲稿共72页6.5 爆破漏斗爆破漏斗爆破漏斗：当药包爆炸产生外部作用时，爆破漏斗：当药包爆炸产生外部作用时，除了将岩石破坏以外，还会将部分破碎了除了将岩石破坏以外，还会

25、将部分破碎了的岩石抛掷，在地表形成一个漏斗状的坑的岩石抛掷，在地表形成一个漏斗状的坑 这个坑称为爆破漏斗。这个坑称为爆破漏斗。1、爆破漏斗的几何参数、爆破漏斗的几何参数第40页，本讲稿共72页第41页，本讲稿共72页第42页，本讲稿共72页第43页，本讲稿共72页6.6 装药量计算原理装药量计算原理1、装药量体积公式、装药量体积公式式中式中 Q 装药量，装药量，kg；q 爆破单位体积岩石的炸药消耗爆破单位体积岩石的炸药消耗 量，量，kg/m3；V 被爆破的岩石体积，被爆破的岩石体积，m3。第44页，本讲稿共72页2）标准抛掷爆破的装药量计算式中 V 标准抛掷爆破漏斗的体积，即对于标准抛掷爆破漏

26、斗来说，r=W，所以简化的公式为第45页，本讲稿共72页6.9 影响爆破作用的因素影响爆破作用的因素影响爆破作用的主影响爆破作用的主要因素要因素炸药性能炸药性能岩石特性岩石特性爆破条件爆破条件爆破工艺爆破工艺第46页，本讲稿共72页1、炸药性能对爆破作用的影响、炸药性能对爆破作用的影响（1）炸药密度、爆热和爆速）炸药密度、爆热和爆速 炸药密度炸药密度 爆破作用力爆破作用力 爆热和爆速爆热和爆速 爆破作用力爆破作用力（2）爆轰压力）爆轰压力一般来说，爆轰压力越高，越有利于岩一般来说，爆轰压力越高，越有利于岩石的破裂，尤其是对于坚硬致密的岩石石的破裂，尤其是对于坚硬致密的岩石爆轰压力过高将会造成炮

27、孔周围的岩石爆轰压力过高将会造成炮孔周围的岩石过度粉碎过度粉碎第47页，本讲稿共72页爆轰压力越高，冲击波对岩石的作用时间越爆轰压力越高，冲击波对岩石的作用时间越短，冲击波的能量利用率越低，而且容易造短，冲击波的能量利用率越低，而且容易造成不均匀的岩石破碎成不均匀的岩石破碎由爆轰压力的计算公式由爆轰压力的计算公式 可以看出，要想采用炮轰压力高的炸药，就是可以看出，要想采用炮轰压力高的炸药，就是选用密度和爆速高的炸药选用密度和爆速高的炸药第48页，本讲稿共72页（3）爆炸压力）爆炸压力爆炸压力（炮孔压力）：是指爆轰气体产物爆炸压力（炮孔压力）：是指爆轰气体产物膨胀作用在孔壁上的压力。膨胀作用在孔

28、壁上的压力。爆炸压力的作用：在爆破破碎过程中，爆炸爆炸压力的作用：在爆破破碎过程中，爆炸压力对岩石起胀裂、推移和抛掷作用。压力对岩石起胀裂、推移和抛掷作用。一般来说，爆炸压力越高，说明爆轰产物携一般来说，爆炸压力越高，说明爆轰产物携带的能量越大，因此对岩石的胀裂推移和抛带的能量越大，因此对岩石的胀裂推移和抛掷的作用也就越大。掷的作用也就越大。第49页，本讲稿共72页炮孔内压力随时间的变化曲线炮孔内压力随时间的变化曲线OP3P2Pt1t2tMN第50页，本讲稿共72页决定爆炸压力大小的因素：炸药爆热、决定爆炸压力大小的因素：炸药爆热、爆温、爆轰气体的体积。爆温、爆轰气体的体积。决定爆炸压力作用时

29、间的因素：一是炸决定爆炸压力作用时间的因素：一是炸药性能；二是炮泥的堵塞质量。药性能；二是炮泥的堵塞质量。第51页，本讲稿共72页（4）炸药能量利用率）炸药能量利用率 试验研究表明，爆破岩石时，真正用于试验研究表明，爆破岩石时，真正用于破碎岩石的有用能量只占炸药释放能量破碎岩石的有用能量只占炸药释放能量的一小部分，大部分能量都消耗在作无的一小部分，大部分能量都消耗在作无用功上，甚至是有害功上。例如，松动用功上，甚至是有害功上。例如，松动爆破的能量利用率较高，但也不超爆破的能量利用率较高，但也不超20%第52页，本讲稿共72页提高炸药能量利用率的措施：提高炸药能量利用率的措施：1）合理选择炸药的

30、品种）合理选择炸药的品种 2）合理确定爆破参数）合理确定爆破参数 3）选择合理的装药结构）选择合理的装药结构 4）确定合理的起爆顺序）确定合理的起爆顺序 5）保证堵塞质量）保证堵塞质量第53页，本讲稿共72页2、炸药与岩石的相关因素及对爆破作用的影响、炸药与岩石的相关因素及对爆破作用的影响（1）炸药波阻抗和岩石波阻抗的匹配）炸药波阻抗和岩石波阻抗的匹配岩石的波阻抗：是指岩石的密度与纵波在该岩岩石的波阻抗：是指岩石的密度与纵波在该岩石中的传播速度的乘积，即石中的传播速度的乘积，即炸药的波阻抗：是指炸药的密度与炸药爆速的炸药的波阻抗：是指炸药的密度与炸药爆速的乘积，即乘积，即第54页，本讲稿共72

31、页通常认为炸药的波阻抗与岩石的波阻抗相匹配时，通常认为炸药的波阻抗与岩石的波阻抗相匹配时，炸药传递给岩石的能量最多，在岩石中引起的应炸药传递给岩石的能量最多，在岩石中引起的应变值越大，可以获得较好的爆破效果。变值越大，可以获得较好的爆破效果。（2）药包与孔壁的耦合）药包与孔壁的耦合不耦合系数：炮孔直径与药包直径的比值，即不耦合系数：炮孔直径与药包直径的比值，即 时，表明药包与孔壁紧密接触时，表明药包与孔壁紧密接触 时，表明药包与孔壁存在着空气间隙时，表明药包与孔壁存在着空气间隙第55页，本讲稿共72页第56页，本讲稿共72页3、爆破条件、爆破工艺对爆破作用的影响、爆破条件、爆破工艺对爆破作用的

32、影响（1）自由面的大小与方向）自由面的大小与方向自由面的存在有利于岩石破碎。自由面自由面的存在有利于岩石破碎。自由面越小、个数越少，爆破时受到的夹制作越小、个数越少，爆破时受到的夹制作用越大，爆破越困难，单位炸药消耗量用越大，爆破越困难，单位炸药消耗量越大。越大。炮孔中的炸药在自由面上的投影面积越炮孔中的炸药在自由面上的投影面积越大，对岩石的破坏越有利。大，对岩石的破坏越有利。第57页，本讲稿共72页第58页，本讲稿共72页第59页，本讲稿共72页第60页，本讲稿共72页（2）装药结构的影响）装药结构的影响间隔装药的作用：间隔装药的作用：能降低作用在孔壁的峰值压力，减少炮能降低作用在孔壁的峰值

33、压力，减少炮孔周围的过度粉碎，提高有效能量的利孔周围的过度粉碎，提高有效能量的利用率。用率。能增加应力波的作用时间。能增加应力波的作用时间。装药结构装药结构连续装药连续装药间隔装药（炮泥、木垫、空气）间隔装药（炮泥、木垫、空气）第61页，本讲稿共72页第62页，本讲稿共72页第63页，本讲稿共72页（3）填塞的影响）填塞的影响填塞对爆破效果的影响：包括填塞材料、填填塞对爆破效果的影响：包括填塞材料、填塞长度和填塞质量对爆破效果的影响。塞长度和填塞质量对爆破效果的影响。填塞的作用填塞的作用 1）阻止爆轰气体的过早逸散，使炮孔在相）阻止爆轰气体的过早逸散，使炮孔在相 对较长的时间内保持高压状态，能

34、有效地提对较长的时间内保持高压状态，能有效地提高爆破作用。高爆破作用。第64页，本讲稿共72页2）良好的堵塞质量能加强对炮孔中炸）良好的堵塞质量能加强对炮孔中炸药爆药爆 轰的约束作用，减少炮孔中压轰的约束作用，减少炮孔中压力和温度的下降，提高炸药的热效率，力和温度的下降，提高炸药的热效率，使更多的热能转变为机械功。使更多的热能转变为机械功。第65页，本讲稿共72页3）在有沼气的工作面内，填塞还能阻止灼）在有沼气的工作面内，填塞还能阻止灼 热固体颗粒从炮孔内飞出的作用，有利热固体颗粒从炮孔内飞出的作用，有利 于安全。于安全。如下图为在有堵塞和无堵塞的炮孔中，如下图为在有堵塞和无堵塞的炮孔中，压力

35、随时间变化的关系。压力随时间变化的关系。从图中可以看出，有堵塞时炮孔内压力从图中可以看出，有堵塞时炮孔内压力 高于无堵塞时的炮孔内的压力，而且压高于无堵塞时的炮孔内的压力，而且压 力作用时间长。力作用时间长。第66页，本讲稿共72页第67页，本讲稿共72页（4）起爆药包位置对爆破效果的影响）起爆药包位置对爆破效果的影响起爆药包的位置决定着爆轰波的传播方起爆药包的位置决定着爆轰波的传播方向，进而决定着爆炸应力波的传播方向向，进而决定着爆炸应力波的传播方向和爆轰气体的作用时间，所以会对爆破和爆轰气体的作用时间，所以会对爆破作用产生一定的影响。作用产生一定的影响。第68页，本讲稿共72页起爆方式：根

36、据起爆药包在炮孔中的位起爆方式：根据起爆药包在炮孔中的位置不同，分为置不同，分为3种不同的起爆方式，即种不同的起爆方式，即 起爆方式起爆方式反向起爆反向起爆正向起爆正向起爆多点起爆多点起爆第69页，本讲稿共72页1）反向起爆：起爆药包装于孔底，雷管的）反向起爆：起爆药包装于孔底，雷管的聚能穴朝向孔口。聚能穴朝向孔口。2）正向起爆：起爆药包靠近孔口，雷管的）正向起爆：起爆药包靠近孔口，雷管的聚能穴朝向孔底。聚能穴朝向孔底。3）多点起爆：在长药包中，分别在孔口附）多点起爆：在长药包中，分别在孔口附近和孔底附近放置起爆药包近和孔底附近放置起爆药包反向起爆的优点：提高炮眼利用率，减反向起爆的优点：提高炮眼利用率，减小岩石的块度，降低炸药消耗量和改善小岩石的块度，降低炸药消耗量和改善爆破作用的安全条件。爆破作用的安全条件。第70页，本讲稿共72页反向起爆具有良好爆破效果的原因：反向起爆具有良好爆破效果的原因：1）提高了爆炸应力波的作用）提高了爆炸应力波的作用2）增加了应力波的动压和爆轰气体静压的）增加了应力波的动压和爆轰气体静压的 作用时间作用时间3）增大了孔底的爆破作用）增大了孔底的爆破作用第71页，本讲稿共72页谢谢 谢谢 大大 家！家！二零一一年五月二零一一年五月第72页，本讲稿共72页