爆破工程3学习.pptx

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1、(2)2)密度：密度：岩石单位实体体积（不包括岩石中的孔隙体积）的质量，。(3)(3)相对密度（比重）：相对密度（比重）：岩石的比重指岩石固体部分的重量与4 0C时同体积纯水的重量之比。(4)(4)孔隙率与孔隙比：孔隙率与孔隙比：a 孔隙比（e）:指岩石中的孔隙体积与岩石实体体积之比，计算式为:b 空隙率（）：指岩石中的孔隙体积与岩石总体积之比，计算式为：(5)(5)软化系数软化系数：表示岩石抗风化能力的指标，定义为岩石饱和单轴抗压强度与干燥状态下的单轴抗压强度的比值计算式为：。第一节第一节 岩石的物理力学性质岩石的物理力学性质第1页/共62页第一页，编辑于星期三：十点 五分。3 3 岩石的力

2、学性质岩石的力学性质 (1)(1)岩石的变形特性岩石的变形特性 a 弹性、塑性、粘性 b 全应力与应变曲线：见图3-1。第一节第一节 岩石的物理力学性质岩石的物理力学性质 图3-1典型岩石的全应力应变曲线第2页/共62页第二页，编辑于星期三：十点 五分。c 应力应变曲线分类（类）图3-2 不同岩石的应力应变曲线d 岩石弹性转化：同一种岩石，由于所加外力的类型、大小和特性不同，也可具有不同的变形性质。在分析岩石破碎问题时，须首先根据破坏载荷的性质和破碎条件，确定岩石的变形性质和合理的岩石模型。第一节第一节 岩石的物理力学性质岩石的物理力学性质第3页/共62页第三页，编辑于星期三：十点 五分。e

3、弹性模量分类分为初始弹性模量（通常所说的弹性模量系指初始弹性模量），割线弹性模量和切线弹性模量，见图3-3。(2)岩石的强度特性岩石的强度特性 a 各种强度关系：三轴压缩强度单轴压缩强度剪切强度单轴拉伸强度三轴拉伸强度。b 不同载荷下的破坏形式：见图3-。c 影响强度的因素：岩石自身的结构组成、加载条件、围压、加载速率。第一节第一节 岩石的物理力学性质岩石的物理力学性质图3-3 岩石弹性模量的表示方法1初始弹性模量；2割线弹性模量；3切线弹性模量第4页/共62页第四页，编辑于星期三：十点 五分。图3-4 不同载荷条件下岩石的不同破坏形式a单轴压缩下的纵向破裂；b剪切破坏；c多重剪切破坏；d拉伸

4、破坏；e线载荷引起的拉伸破坏d 强度理论最大拉应力准则：Mises准则：莫尔强度准则：Griffith强度准则：当0时 第一节第一节 岩石的物理力学性质岩石的物理力学性质第5页/共62页第五页，编辑于星期三：十点 五分。4 4 岩石的可爆性岩石的可爆性 (1)(1)定义：定义：岩石的可爆性是指岩石对爆破破坏的抵抗能力或岩石爆破破坏的难易程度。(2)(2)可爆性分级：可爆性分级：根据岩石可爆性的定量指标，将岩石划分为爆破破坏难易的等级称为岩石的可爆性分级，它是爆破工程中进行方案选择、定额编制和爆破参数确定等爆破设计的重要依据。(3)(3)可爆性表示：可爆性表示：a 岩石坚固性系数：优点是抓住了岩

5、石抵抗各种破坏方式能力趋于一致，表示：b 波速表示:优点是波速测定简便，测值准确，且有明确的理论概念，便于理论计算等。c 波阻抗表示:定义为岩石中的弹性波速度与岩石表观容重的乘积，反映应力波使岩石质点运动时岩石的阻力。第一节第一节 岩石的物理力学性质岩石的物理力学性质第6页/共62页第六页，编辑于星期三：十点 五分。a a 定义（概念）：爆炸在岩体中所激起的应力扰动的传播称为爆炸应力波。b 分类及特点：分为 冲击波、弹塑性应力波、弹性应力波和地震波。第二节 岩石中的爆炸应力波第第 三三 章岩石爆破原理与方法章岩石爆破原理与方法1 1 岩石中的爆炸载荷初始值岩石中的爆炸载荷初始值 a 几个概念：

6、如果炸药充满整个药室空间，不留有任何空隙，则称为偶合装药。如果装入药室的炸药包（卷）与药室壁之间留有一定的空隙，则称为不偶合装药。第7页/共62页第七页，编辑于星期三：十点 五分。不耦合系数：装药系数：lL=lc/lb 如果装药的长度小于其直径的4倍，则称为集中装药或球形装药或点装药；否则称为延长装药或柱状装药或线装药；距离较近的成排柱状装药称为平面装药或面装药。(1)(1)耦合装药的初始爆炸荷载：耦合装药的初始爆炸荷载：透射压力为其中或根据声学近似理论 得到初始压力 ：(2)(2)不耦合装药的爆炸荷载：不耦合装药的爆炸荷载：三点假定三点假定：绝热膨胀；忽略间隙内空气的存在；爆轰产物开始膨胀时

7、的压力按平均爆轰压计算。药室壁受到的冲击压力柱状装药受到的冲击压力第二节第二节 岩石中的爆炸应力波岩石中的爆炸应力波第8页/共62页第八页，编辑于星期三：十点 五分。2 2 岩石中的冲击波岩石中的冲击波a 冲击波形成取决于岩石性质、炸药特性和装药条件，图3-8为冲击载荷作用下岩石的典型变形曲线。b 波速：c 分四种情况：用图3-9表示d 冲击波衰减规律：对冲击波，或 第二节第二节 岩石中的爆炸应力波岩石中的爆炸应力波。图3-8 冲击载荷作用下岩石的变形特性第9页/共62页第九页，编辑于星期三：十点 五分。e 其他参数：f 状态方程：g 冲击波的作用范围：第二节第二节 岩石中的爆炸应力波岩石中的

8、爆炸应力波第10页/共62页第十页，编辑于星期三：十点 五分。3 岩石中的应力波 (1)应力波参数（参数主要包括应力峰值、作用时间ts、应力波冲量I0和应力波比能e0等。）a 峰值（不断衰减）：特点：应力上升时间比应力下降时间短，应力波衰减较慢，作用范围较大。第二节第二节 岩石中的爆炸应力波岩石中的爆炸应力波第11页/共62页第十一页，编辑于星期三：十点 五分。图3-10 柱状装药在炮孔周围岩石中引起的应力波a炮孔近处的应力波形；b较远处的应力波形 图3-10所示为炮孔柱状装药爆破时，岩石内引起爆炸应力波的应力峰值随时间的变化，（a）为爆炸近区，(b)为距爆源较远处，从图中可归纳出以下几点：第

9、二节第二节 岩石中的爆炸应力波岩石中的爆炸应力波第12页/共62页第十二页，编辑于星期三：十点 五分。近炮眼处切向拉应力幅值几乎与径向压应力幅值（绝对值）一样大，但随传播距离增大，前者衰减比后者快；无论是径向方向，还是切向方向，最初出现的都是压应力，而后转变成为拉应力，但在近炮孔处，径向方向以压应力为主，切向方向以拉应力为主；随距离增大，径向方向压应力和拉应力的幅值比值减小，而切向方向该比值则增大；径向压应力幅值与切向拉应力幅值不在同一时刻出现，前者较早，后者较晚。根据径向应力是压应力，还是拉应力，相应地将应力波称为压缩波和拉伸波。第二节第二节 岩石中的爆炸应力波岩石中的爆炸应力波第13页/共

10、62页第十三页，编辑于星期三：十点 五分。c 比冲量、比冲能：应力波通过时，经单位面积传给岩石的冲量和能量称为比冲量I0和比能量e0，即：d 应力与质点速度的关系：根据 动量守恒得到：第二节第二节 岩石中的爆炸应力波岩石中的爆炸应力波b 作用时间:应力上升时间与下降时间之和称为应力波的作用时间。第14页/共62页第十四页，编辑于星期三：十点 五分。(2)(2)应力波参数与岩石动理学参数的关系应力波参数与岩石动理学参数的关系 应力波速度的大小取决于应力波的性质和岩石的物理力学性质参数，是岩石孔隙率、弹性模量、结构完整性等的综合反应。利用实验测得的岩石（岩体）内的纵波与横波速度，可以计算出岩石的动

11、态弹性模量和动态泊松比等性质参数：第二节第二节 岩石中的爆炸应力波岩石中的爆炸应力波第15页/共62页第十五页，编辑于星期三：十点 五分。(3)3)应力波反射应力波反射 a 边界条件：在边界面的两侧，其应力状态必须相等；垂直于边界面方向的质点运动速度必须相等，用公式表示：b 计算公式：c 意义：它对研究岩体爆破过程中应力波的弥散损失，根据不同的岩性选择炸药的品种和分析自由面对提高爆破效果都具有指导性的作用，公式还说明反射应力波和透射应力波的大小是交界面两侧岩石特性阻抗的函数。第二节第二节 岩石中的爆炸应力波岩石中的爆炸应力波第16页/共62页第十六页，编辑于星期三：十点 五分。第二节第二节 岩

12、石中的爆炸应力波岩石中的爆炸应力波第17页/共62页第十七页，编辑于星期三：十点 五分。图3-11 三角形波在自由面的反射过程图3-12 纵波在岩石界面上的反射与透射第二节第二节 岩石中的爆炸应力波岩石中的爆炸应力波第18页/共62页第十八页，编辑于星期三：十点 五分。第三节岩石爆破破碎原理1 1 岩石爆破破坏原理的几种假说岩石爆破破坏原理的几种假说 (1)(1)应力波反射拉伸作用理论应力波反射拉伸作用理论 理论认为岩石的破坏主要是由于岩体中爆炸应力波在自由面反射后形成反射拉伸波的作用，岩石的破坏形式是拉应力大于岩石的抗拉强度而产生的，岩石是被拉断的。见图3-133-13、3-14。图3-13

13、 岩石杆件的爆破（霍布金森效应）试验第第 三三 章岩石爆破原理与方法章岩石爆破原理与方法第19页/共62页第十九页，编辑于星期三：十点 五分。图3-14 板件爆破试验1装药孔；2破碎区；3拉断区；4震动区第三节岩石爆破破碎原理第三节岩石爆破破碎原理第20页/共62页第二十页，编辑于星期三：十点 五分。1 1 岩石爆破破坏原理的几种假说岩石爆破破坏原理的几种假说(2)(2)爆生气体膨胀作用理论爆生气体膨胀作用理论 见图3-15 。理论认为，炸药爆炸引起岩石破坏，主要是高温高压气体产物对岩石膨胀做功的结果，见图3-15 。(3)(3)爆生气体和应力波综合作用理论爆生气体和应力波综合作用理论 理论认

14、为，实际爆破中，爆生气体膨胀和爆炸应力波都对岩石破坏起作用，不能绝对分开，而应是两种作用综合的结果，因而加强了岩石破碎效果。其实质，可以认为是岩体内最初裂隙的形成是由冲击波或应力波造成的，随后爆生气体渗入裂隙并在准静态压力作用下，使应力波形成的裂隙进一步扩展。第三节岩石爆破破碎原理第三节岩石爆破破碎原理第21页/共62页第二十一页，编辑于星期三：十点 五分。图3-15 爆炸生成气体产物的膨胀作用第三节岩石爆破破碎原理第三节岩石爆破破碎原理第22页/共62页第二十二页，编辑于星期三：十点 五分。a 岩石的波阻抗分类：见下表。岩石类型阻抗值（MPas/m）破坏原因取决高阻抗岩石1525入射应力波，

15、包括入射、反射波。中阻抗岩石515入射应力波和爆生气体综合作用低阻抗岩石小于5爆生气体2 2 爆炸的内部作用爆炸的内部作用 a 最小抵抗线装：药中心距自由面的垂直距离称为最小抵 抗线（简称最小抵抗）。b 内部作用：若其最小抵抗超过某一临界值（称为临界抵抗线），则装药爆炸后，在自由面上不会看到爆破的迹象，也就是爆破作用只发生在岩体的内部，未能达到自由面。装药的这种作用称为内部作用。发生这种作用的装药称为药壶装药。第三节岩石爆破破碎原理第三节岩石爆破破碎原理第23页/共62页第二十三页，编辑于星期三：十点 五分。c 按照岩石的破坏特征，见图3-16。大致可将它分为四个区域：扩大的炮孔孔腔、压碎区、

16、破裂区和震动区。(a)(b)图3-16 无限岩石中炸药的爆破作用a有机玻璃模拟爆破试验结果；b无限岩石中的爆破破坏分区1扩大空腔；2压碎区；3裂隙区；4震动区 RK空腔半径；RC压碎区半径；RP裂隙区半径第三节岩石爆破破碎原理第三节岩石爆破破碎原理第24页/共62页第二十四页，编辑于星期三：十点 五分。(1)(1)压碎区（压缩区）压碎区（压缩区）：这个区是指直接与药包接触的岩石，坚硬岩石被压碎；可压缩性比较大的软岩（如塑性岩石、土壤和页岩等）则被压缩成压缩空洞，并且在空洞表层形成坚实的压实层。a 压碎区半径：b 空腔半径：(2)(2)破裂区（破坏区）破裂区（破坏区）：不能直接压碎岩石。然而它可

17、使压碎区外层的岩石遭到强烈的径向压缩，使岩石的质点产生径向位移，因而导致外围岩石层中产生径向扩张和切向拉伸应力。a 按应力波作用计算：b 按爆生气体准静压作用计算：第三节岩石爆破破碎原理第三节岩石爆破破碎原理第25页/共62页第二十五页，编辑于星期三：十点 五分。(3)(3)弹性震动区弹性震动区 只能引起岩石质点作弹性振动，直到弹性振动波的能量被岩石完全吸收为止，这个区域叫弹性震动区或地震区。弹性震动区的范围可按下式估算：3 3 爆炸的外部作用爆炸的外部作用 当将药包埋置在靠近地表的岩石中时，药包爆炸，除产生内部的破坏作用外，还会产生外部破坏作用，造成地表附近的岩石破坏，这些破坏可从以下几个方

18、面来解释。第三节岩石爆破破碎原理第三节岩石爆破破碎原理第26页/共62页第二十六页，编辑于星期三：十点 五分。(1)反射拉应力造成岩石破坏由于岩石的抗拉强度很低，很容易被拉断。随反射拉波的传播，岩体将从自由面开始，向岩体内部形成片落破坏块，参见图3-13、3-14。(2)反射拉应力引起径向裂隙延伸 反射拉伸波同径向裂隙尖端处的应力场相互叠加，可使径向裂隙大大地向前延伸。裂隙延伸的情况与反射应力波方向和裂隙方向的交角有关，如图3-17所示。第三节岩石爆破破碎原理第三节岩石爆破破碎原理第27页/共62页第二十七页，编辑于星期三：十点 五分。图3-17 反射拉伸波对径向裂纹形成的影响第三节岩石爆破破

19、碎原理第三节岩石爆破破碎原理第28页/共62页第二十八页，编辑于星期三：十点 五分。(3)(3)自由面改变了岩石中的准静态应力场自由面改变了岩石中的准静态应力场自由面的存在改变了岩石由爆生气体膨胀压力形成的准静态应力场中的应力分布和应力值的大小，使岩石更容易在自由面方向受到剪切破坏，图3-18。图3-18 岩石的破坏在自由面方向加强第三节岩石爆破破碎原理第三节岩石爆破破碎原理结论：结论：岩石的爆破破碎、破裂是爆炸应力波的压缩、拉伸、剪切和爆生气体的膨胀、挤压、致裂和抛掷等共同作用的结果。第29页/共62页第二十九页，编辑于星期三：十点 五分。第四节 爆破漏斗及利文斯顿的爆破漏斗理论 1 1 爆

20、破漏斗：爆破漏斗：岩石中形成一漏斗状的炸坑，见图3-19。(1)(1)爆破漏斗的几何要素爆破漏斗的几何要素(只有两个独立)a 最小抵抗线W：药包中心到自由面的垂直距离，即药包的埋置深度。b 爆破漏斗半径r：即爆破漏斗的底圆半径。c 爆破作用半径R：也叫做破裂半径，即自药包中心到爆破漏斗底圆圆周上任一点的距离。第第 三三 章岩石爆破原理与方法章岩石爆破原理与方法第30页/共62页第三十页，编辑于星期三：十点 五分。图3-19 爆破漏斗的形成条件示意图a表面无破坏；b表面破裂；c表面鼓包；d松动漏斗；e抛掷漏斗第四节第四节 爆破漏斗及利文斯顿的爆破漏斗理论爆破漏斗及利文斯顿的爆破漏斗理论第31页/

21、共62页第三十一页，编辑于星期三：十点 五分。d 爆破漏斗深度W：自爆破漏斗尖顶至自由面的最短距离，即最小抵抗线。e 爆破漏斗的可见深度h：自爆破漏斗中岩堆表面最低洼点到自由面最短距离。爆破漏斗的几何要素如图3-20所示 第四节第四节 爆破漏斗及利文斯顿的爆破漏斗理论爆破漏斗及利文斯顿的爆破漏斗理论图3-20 爆破漏斗的几何要素W最小抵抗线；爆破漏斗张开角；r爆破漏斗半径；L爆堆宽度，R爆破漏斗作用半径；H爆堆高度；h可见爆破漏斗高度。第32页/共62页第三十二页，编辑于星期三：十点 五分。(2)(2)爆破漏斗分类爆破漏斗分类根据爆破作用指数n值的不同，分为：标准抛掷爆破漏斗n=1、加强抛掷漏

22、斗n1 、减弱抛掷（加强松动）爆破漏斗0.75n1 、松动爆破漏斗n 0.75 ，如图3-21。图3-21 爆破漏斗的基本形式a松动爆破漏斗；b减弱抛掷漏斗；c标准抛掷漏斗；d加强抛掷漏斗第四节第四节 爆破漏斗及利文斯顿的爆破漏斗理论爆破漏斗及利文斯顿的爆破漏斗理论第33页/共62页第三十三页，编辑于星期三：十点 五分。（3)3)形成标准爆破漏斗的力学条件形成标准爆破漏斗的力学条件表述为：漏斗边缘处入射波产生的切向拉应力与反射拉伸波产生的径向拉应力之和等于岩石的抗拉强度，即第四节第四节 爆破漏斗及利文斯顿的爆破漏斗理论爆破漏斗及利文斯顿的爆破漏斗理论第34页/共62页第三十四页，编辑于星期三：

23、十点 五分。(4)(4)延长装药产生的爆破漏斗延长装药产生的爆破漏斗图3-23所示，把延长药包看成由一系列集中药包组成；这些集中药包形成爆破漏斗的轮廓线构成延长药包的爆破漏斗。如果延长装药平行于自由面，爆破效果要比一个自由面的情况好，为实现露天爆破后孔底平坦，炮孔深度应加深以超深深度。第四节第四节 爆破漏斗及利文斯顿的爆破漏斗理论爆破漏斗及利文斯顿的爆破漏斗理论(5)(5)多药包同时爆破时的爆破漏斗多药包同时爆破时的爆破漏斗概念：装药密集系数：多炮孔爆破时，装药的临近（密集系数），也称炮孔临近（密集）系数，是影响爆破效果的重要因素。装药临近系数m定义为相邻炮孔的间距a与最小抵抗线W的比值。图3

24、-23 装药垂直自由面的爆破漏斗第35页/共62页第三十五页，编辑于星期三：十点 五分。a 多药包同时爆破原理优点：应力叠加，其切向拉应力加强；反射拉伸应力叠加。缺点：相邻两炮孔连线中点以外的区域，由于叠加应力波的相互抵销，形成应力降低区，见图3-26、3-27、3-28、3-29。图3-26 相邻炮孔应力波相遇叠加图3-27 相邻炮孔中心连线上准静态拉应力分布3-28 反射拉伸波在两相邻炮孔间的叠加 图3-29 相邻炮孔同时起爆时应力降低区的形成 第四节第四节 爆破漏斗及利文斯顿的爆破漏斗理论爆破漏斗及利文斯顿的爆破漏斗理论第36页/共62页第三十六页，编辑于星期三：十点 五分。b 装药密集

25、系数的合理取值：见图3-30。2 利文斯顿的爆破漏斗理论 a 四个能量带：弹性变形带：爆破作用仅限于岩石内部，岩石表面不出现破坏，表面岩石只产生弹性变形，爆破后岩石恢复原状。冲击破坏带、破碎带和空爆带。冲击破裂带：表面岩石将呈现出破坏、鼓包、抛掷等，进而形成爆破漏斗，爆破漏斗体积将随炸药的埋深减少而增大。破碎带：表面岩石将更加破碎，爆破漏斗体积随炸药埋深的减小而减小。图3-30 装药密集系数对爆破漏斗形状的影响第四节第四节 爆破漏斗及利文斯顿的爆破漏斗理论爆破漏斗及利文斯顿的爆破漏斗理论第37页/共62页第三十七页，编辑于星期三：十点 五分。空爆带 当炸药埋深很小时，表面岩石得以过渡破碎，并远

26、距离抛掷。b利文斯顿爆破漏斗的特性：V/Q、W/Q1/3、r/Q1/3、=W/Wc的关系。c 应用:对比炸药性能、评价岩石可爆性、爆破漏斗试验d 推广：雷德帕提出，将球状集中药包看成点药包，单孔柱状长条形药包看成线药包，成排孔柱状长条形药包看成面药包（图3-31），并根据几何相似和量纲原理，找出三者之间的相关关系。图3-31 不同装药类型的几何图a-点药包；b-线药包；c-面药包(a)(b)(c)第四节第四节 爆破漏斗及利文斯顿的爆破漏斗理论爆破漏斗及利文斯顿的爆破漏斗理论第38页/共62页第三十八页，编辑于星期三：十点 五分。2 2 装药量计算原理装药量计算原理 a 爆破的装药有三部分组成，

27、将岩体分离、破碎、抛移的耗能，即 b 标准爆破体积和装药量（豪赛尔公式）适用于标准抛掷，爆破作用指数n=1，即r=W：c c 适用于各种类型抛掷爆破装药量：鲍列斯夫的经验公式：松动爆破漏斗的装药量：柱状装药：多药包爆破的装药量抵抗线相同，单个炮孔装药量：抵抗线不同：d q 值考虑多方面的影响因素综合确定 第四节第四节 爆破漏斗及利文斯顿的爆破漏斗理论爆破漏斗及利文斯顿的爆破漏斗理论 第39页/共62页第三十九页，编辑于星期三：十点 五分。1 1 装药结构装药结构 (1)(1)定义：定义：装药在炮孔（眼）内的安置方式称为装药结构，它是影响爆破效果的重要因素。(2)(2)形式：形式：耦合（不留间隙

28、）、不耦合（留有间隙）、连续（不留间隔）、间隔装药（由炮泥、木垫或空气柱隔开），见图3-34。第五节 装药结构与起爆方法第第 三三 章岩石爆破原理与方法章岩石爆破原理与方法第40页/共62页第四十页，编辑于星期三：十点 五分。图3-34 装药结构a偶合装药；b不偶合装药；c连续装药；d间隔装药第五节第五节 装药结构与起爆方法装药结构与起爆方法第41页/共62页第四十一页，编辑于星期三：十点 五分。(3)空气柱间隔装药的作用原理空气柱间隔装药的作用原理：见图3-35。a 降低了作用在炮眼壁上的冲击压力峰值。b 增加了应力波作用时间。c 增大了应力波传给岩石的冲量，而且比冲量沿炮孔分布较均匀，这是

29、以上两点带来的结果。第五节第五节 装药结构与起爆方法装药结构与起爆方法图3-35 连续装药与空气柱间隔装药激起应力波波形的对比第42页/共62页第四十二页，编辑于星期三：十点 五分。(4)(4)合理的空气柱长度合理的空气柱长度 合理确定空气柱长度与装药长度的比值，能达到调整应力波参数，提高炸药的量的有效利用和改善爆破效果的目的。(5)(5)应用注意事项应用注意事项 空气柱长度超过3.54m，应采用多段间隔装药；不偶合装药要避免炸药爆炸间隙效；空气柱间隔装药应保证各段装药的可靠起爆等事项。第五节第五节 装药结构与起爆方法装药结构与起爆方法第43页/共62页第四十三页，编辑于星期三：十点 五分。2

30、 2 起爆方法起爆方法 a 概念 起爆点：装药采用雷管起爆时，雷管所在位置称为起爆点。正向起爆、反向起爆、双向起爆单点起爆时，若起爆点置于装药顶端（靠近炮孔口的装药端），爆轰波传向孔底，这种起爆方式称为正向起爆；若起爆点置于装药底端，爆轰波传向孔口则为反响起爆；若起爆点位于装药长度中间，雷管聚能穴朝向孔底，则称双向起爆或中间起爆。b 起爆点位置和爆轰方向对岩石破碎过程的影响如图3-36、3-37所示。第五节第五节 装药结构与起爆方法装药结构与起爆方法第44页/共62页第四十四页，编辑于星期三：十点 五分。图3-36 正、反向起爆时应力波在岩石内的传播情况及在台阶低线处的应力状态a反向起爆，D/

31、cp1；b反向起爆，D/cp1；c正向起爆，D/cp1；d正向起爆，D/cp11入射波，2反射波第五节第五节 装药结构与起爆方法装药结构与起爆方法第45页/共62页第四十五页，编辑于星期三：十点 五分。c 有关规定 煤矿安全规程（2003年版）规定：在有瓦斯的工作面实施毫秒爆破时，若采用反向起爆，则必须采取相应的安全措施。爆破安全规程（2004版）对含瓦斯岩石或煤层条件下，爆破能否采用反向起爆及采用反向起爆的安全性却没有明确的规定。图3-37 正、反向起爆时的炸药爆轰及应力波传播a正向起爆，D/cp1；b正向起爆，D/cp1；c反向起爆，D/cp1；d反向第五节第五节 装药结构与起爆方法装药结

32、构与起爆方法第46页/共62页第四十六页，编辑于星期三：十点 五分。第六节炮孔的堵塞（1）炮泥：用来封闭炮孔的材料统称为炮泥。装药爆炸时炮泥运动速度的变化。（2）堵孔目的：保证炸药充分反应；降低爆生气体逸出自由面的温度和压力；影响爆炸应力波的参数；在有沼气的工作面内阻止灼热固体颗粒（例如雷管壳碎片等）从炮孔内飞出的作用。（3）炮泥运动具有以下规律 炮泥运动不是在所有截面同时发生的；在不同区段上，炮泥运动具有不同的规律；离装药较远或近炮孔口的一段炮泥，从运动开始，其速度一直在增长，超过一定时间后，其运动速度将大于下段炮泥的迅动速度。见图3-38第第 三三 章岩石爆破原理与方法章岩石爆破原理与方法

33、第47页/共62页第四十七页，编辑于星期三：十点 五分。图3-38 装药爆炸时炮泥运动速度的变化1上段炮泥；2中段炮泥；3下段炮泥第六节炮孔的堵塞第六节炮孔的堵塞第48页/共62页第四十八页，编辑于星期三：十点 五分。（4 4）岩石内应力波参数的因）岩石内应力波参数的因素素 a 堵塞的影响见图3-39，堵塞增加了爆轰气体膨胀作用在孔壁上的压力和延长了压力作用的时间。从而提高了它对岩石的胀裂和抛移作用。b 炮泥的影响若没有炮泥，装药与大气直接接触，气体压力就会很快由最大值下降到大气压；当装有炮泥，又没有裂隙与自由面相通时，气体压力下降较慢，从而能够增加压力作用时间和传给岩石的比冲量。图3-39

34、堵塞对炮孔内压力的影响a有堵塞；b无堵塞图3-40 无炮泥和有炮泥时得应力波形1无炮泥；2粘土；3砂；4三袋水泡泥；5碎石；6两袋水泡泥和其它材料风口第六节炮孔的堵塞第六节炮孔的堵塞第49页/共62页第四十九页，编辑于星期三：十点 五分。（5 5）合理的炮泥材料）合理的炮泥材料 瓦斯的工作面内，可以采用聚乙烯塑料袋装的水炮泥。但采用水炮泥时，仍需用声阻抗比水大的其它材料封堵孔口（或采用两个以上的水炮泥）。（6 6）合理堵塞长度）合理堵塞长度方法是使炮泥全长卸载的时间应大于爆炸气体压力在装药全长卸载的时间，即：根据炸药爆轰流体动力学理论算出c0=D/2，代换后得：（7 7）有关规定）有关规定：我

35、国爆破安全规程和煤矿安全规程都规定，在有瓦斯的条件下，爆破作业必须用炮泥堵塞炮孔，而且堵塞长度不能小于一定值。第六节炮孔的堵塞第六节炮孔的堵塞第50页/共62页第五十页，编辑于星期三：十点 五分。第七节毫秒爆破 1 1 概念及优点a概念：利用毫秒雷管或其它毫秒延期引爆装置，实现装药按顺序起爆的方法称为毫秒爆破。利用秒延期雷管实现装药按顺序起爆的爆破方法称为秒延期爆破。b 优点：增强破碎、减小抛掷作用与抛掷距离；降低爆破产生的震动作用；可以在有瓦斯的工作面内使用。第第 三三 章岩石爆破原理与方法章岩石爆破原理与方法第51页/共62页第五十一页，编辑于星期三：十点 五分。2 2 毫秒爆破的破岩原理

36、毫秒爆破的破岩原理 (1)(1)应力波相互干涉假说应力波相互干涉假说 使相邻的两装药间隔一定时间爆炸，比如当先期爆炸装药在岩体内激起压缩波从自由面反射成拉伸波后，再引爆后爆炸的装药，不仅能消除无应力区，而且能增大该区内的拉应力，图3-42所示。第七节毫秒爆破第七节毫秒爆破第52页/共62页第五十二页，编辑于星期三：十点 五分。图3-42 瞬发爆破与毫秒爆破时相邻装药产生应力波的比较a瞬发爆破；b毫秒爆破；1、2起爆顺序第七节毫秒爆破第七节毫秒爆破第53页/共62页第五十三页，编辑于星期三：十点 五分。图3-43 台阶爆破单排炮孔微差起爆1、2起爆顺序(2)(2)自由面假说自由面假说毫秒爆破能够

37、改善岩石的破碎质量，是由于先期爆炸装药在岩体内已造成了某种程度的破坏，形成了一定宽度的裂隙和附加自由面，为后期装药爆炸创造了有利的破岩条件。见图3-43所示。第七节毫秒爆破第七节毫秒爆破第54页/共62页第五十四页，编辑于星期三：十点 五分。(3)(3)剩余应力假说剩余应力假说 a 先期爆炸激起的爆炸应力波在岩体内形成动态应力场并产生一系列裂缝 b其后，岩体承受高压爆炸气体的作用，使裂缝进一步扩展，但随着爆炸气体的膨胀，压力不断降低；c 后期爆炸装药应在先期爆炸装药产生的静态应力场尚未消失前起爆，利用先期爆炸装药在岩体产生的剩余应力来改善岩石的破碎质量。(4)(4)岩块碰撞假说岩块碰撞假说在毫

38、秒爆破过程中，从岩体内破碎下的运动岩块能够发生相互碰撞，利用动能使其再次发生破碎，同时，减小了岩石的抛掷距离和爆堆宽度。3 3 毫秒间隔时间的确定毫秒间隔时间的确定 (1)(1)按应力波干涉假说计算按应力波干涉假说计算波克罗弗斯基给合理延期时间为 第七节毫秒爆破第七节毫秒爆破第55页/共62页第五十五页，编辑于星期三：十点 五分。(2)(2)按自由面假说计算按自由面假说计算 哈努卡耶夫认为，后爆破炮孔以在先爆炮孔刚好形成爆破漏斗，且爆岩脱离岩体，形成0.81.0cm宽的裂缝时起爆为宜。(3)(3)依经验计算依经验计算 a 长沙矿冶研究院：b U Langefors（兰格弗斯）：c 前苏联矿山部

39、门：第七节毫秒爆破第七节毫秒爆破 第56页/共62页第五十六页，编辑于星期三：十点 五分。4 4 毫秒爆破的减速作用毫秒爆破的减速作用 (1)(1)反相位振动叠加反相位振动叠加毫秒爆破的减震作用与岩石破碎质量或爆破效果无关，主要决定于先后爆炸装药产生地震波的相位差。（2 2）减小一次起爆药量）减小一次起爆药量震动过程的延续时间很短，将每组装药爆炸激起的地震波看作是孤立的，当一次爆炸的药量愈大时，距爆源相同距离处产生的振速就愈大。（3 3）提高了炸药能量的有效利用）提高了炸药能量的有效利用 毫秒爆破的减震作用与延期时间有很大关系，毫秒爆破在合理延期时间条件下能够减小震动的原因，主要是改善了破碎质

40、量，使炸药能量获得了较充分的利用。这种观点已被多数人所承认。第七节毫秒爆破第七节毫秒爆破第57页/共62页第五十七页，编辑于星期三：十点 五分。5 毫秒爆破的安全性毫秒爆破的安全性 只要总延期时间（即最后一段雷管的延期时间）不超过一定限度130ms和不违反安全规程，就不会发生秒延期爆破的那种危险。第七节毫秒爆破第七节毫秒爆破第58页/共62页第五十八页，编辑于星期三：十点 五分。第八节影响炸药爆破效果的因素 a 影响炸药爆破效果的因素：炸药、岩石、炸药与岩石的相关关系、爆破条件、爆破技术。1 1 炸药因素炸药因素 a 影响因素：炸药的密度、爆速、爆热、爆轰压力、爆炸压力、爆轰气体产物的体积、炸

41、药的波阻抗以及炸药的能量利用率等，见图3-44。图3-44 炮孔内的压力时间曲线第第 三三 章岩石爆破原理与方法章岩石爆破原理与方法第59页/共62页第五十九页，编辑于星期三：十点 五分。2 2 炸药与岩石的波阻抗匹配：炸药与岩石的波阻抗匹配：炸药的波阻抗值与岩石的波阻抗值越接近时，炸药爆炸后传递给岩石的能量越高，高炸药能量的传递效率而言。为提高炸药能量的利用效率，应使炸药阻抗应尽可能与岩石阻抗相匹配。3 3 爆破因素爆破因素 a 影响因素：自由面、堵塞、起爆位置、装药结构、岩石地质条件，见图3-45、3-46。第八节影响炸药爆破效果的因素第八节影响炸药爆破效果的因素图3-45 炮孔与自由面相对关系对爆破效果的影响a垂直布置炮孔；b倾斜布置炮孔第60页/共62页第六十页，编辑于星期三：十点 五分。图3-46 自由面位置对爆破效果的影响a自由面在炮孔下方；b自由面在炮孔上方 第八节影响炸药爆破效果的因素第八节影响炸药爆破效果的因素第61页/共62页第六十一页，编辑于星期三：十点 五分。感谢您的观看。第62页/共62页第六十二页，编辑于星期三：十点 五分。