第三章 爆破工程

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第三章 爆破工程 爆破是开挖石方最有效的手段，也常用 于土石方的松动、抛掷，定向爆破可用 来撤除旧的建筑物，在水利工程施工中， 通常采用爆破来开挖基坑，开挖地下建 筑物所需要的空间，如遂洞开挖，也可 用定向爆破建筑大坝。目前控制爆破方 法的高技术，把爆破的应用领域进一步 拓宽。

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一、无限均匀介质中的爆破作 用 工程中的介质总是有限的和不均匀的。 为了研究方便，假设爆破作用的介质是 无限的和均匀的。在这种理想介质中的 爆破作用是：冲击波以药包中心为球心， 呈同心球向四周传播。距球心越近，作 用介质的压力越大，距球心越远，由于 介质的阻尼，使作用于介质的压力波逐 渐衰减，直至全部消失。假如沿球心切 割一平面，可将爆破作用的影响范围划 分为如下几个部分：

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第一节 爆破基本原理 1、在外力激发下，可以发生化学爆炸的单质 或混合物，叫炸药。 2、炸药爆炸是化学爆炸。在某中起爆能的作 用下，炸药瞬时内(约万分之一秒内)发生化 学分解，产生高温(几千度)、高压(数万几 十万个大气压)的气体，对相邻的介质产生极 大的冲击压力，以波的形式向四周传播。若传 播介质为空气，称为空气波；若传播介质为岩 土，则称地震波，也叫固体冲击波。

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1、压缩圈(粉碎圈):最靠近药包的介质，受到膨胀 压力最大，介质若为塑性体，会被压缩成一个球形空 腔；介质若为脆性体，会被压缩的粉碎。因此爆破影 响的这个范围称为压缩圈或粉碎圈。相应的半径叫压 缩半径。 2、抛掷圈：压缩圈外具有抛掷势能的介质。这部分介 质当具有逸出的临空面，常发生抛掷。这个范围称为 抛掷圈。相应的半径叫抛掷半径。 3、松动圈：抛掷圈外围的一部分介质 ，爆破的作用 只能使其产生破裂松动。因此这一范围称为松动圈。 相应的半径叫松动半径。 4、震动圈：松动圈以外的介质，随着冲击波的进一步 衰减，只能使这部分介质产生震动，故称为震动圈。 相应的半径叫震动半径。 各圈半径的大小与炸药的特性、药包结构、爆破方式、 介质的特性等密切相关。

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二、有限介质中的爆破作用 爆破作用受到临空面的影响，即爆破作 用半径能达到临空面的爆破，称为有限 介质中的爆破作用。工程中多属于这种 爆破。 有限介质中的爆破形成爆破漏斗。

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爆破漏斗的概念及形成 如炸药的埋置深度小于爆破作用半径， 就是有限介质爆破。当药包的爆破作用 具有使部分介质直接飞逸出临空面的能 量时，往往形成一个倒立圆堆形的爆破 坑，这个坑称为爆破漏斗

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爆破漏

斗的几何特性参数 1、药包中心到临空面的最短距离称为最 小抵抗线长度W;爆破漏斗底半径r;爆 破作用半径R;可见爆破漏斗坑深度P; 爆破抛掷距离L;爆破作用指数n=r/W。 2、爆破作用指数n是爆破设计中最重要 的设计参数，n值大，爆破漏斗呈宽浅式， n值小，爆破漏斗呈窄深式，甚至不出现 爆破漏斗。因此可以用n值大小对爆破进 行分类。

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爆破分类 1、当n=1即r =W时，称为标准抛掷爆破； 2、当n>1即r>W时,称为加强抛掷爆破； 3、当0.75<n<1即r<W时，称为减弱抛掷爆 破； 4、当0.33<n≤0.75时，称为松动爆破。 5、不因爆破使临空面产生破坏的爆破，叫隐 藏式爆破，也叫内部爆破，可用于炸胀药壶。 6、相应于以上各类爆破的药包分别叫：标准 抛掷药包、加强抛掷药包、减弱抛掷药包、松 动药包。

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可见漏斗深度计算 抛掷爆破将部分介质抛出，其中部分介 质又回落到爆破漏斗坑中，回落后的 可 见漏斗深度为： P=CW(2n-1) 式中C—介质系数，对于岩石，C=0.33; 对于粘土：C=0.4 。 抛掷堆积距药包中心的最大距离(一般 简称抛距)为： L=5nW

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三、炸药和装药量计算 1、性能指标： (1)威力：爆力和猛度的合称。爆力是破坏能力；猛度 粉碎能力。 (2)安定性：保持炸药物理和化学性质不变的能力。 (3)敏感度：在外力作用下发生爆炸的难易程度。 (4)最佳密度：能获得最大爆破效果的密度。 (5)氧平衡：含氧量和爆破需氧量的关系。有零氧平衡、 正氧平衡、负氧平衡三种情况。 (6)殉爆：一个药包爆炸引起附近药包爆炸的现象。能 连续三次殉爆的最大距离称殉爆距。

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2、工程炸药的类型 (1) 起爆炸药：制造起爆材料的炸药，特点是 爆力和猛度高，对冲击、摩擦、火焰敏感性强， 化学安定性大。如：雷汞，氮化铅，二硝基重 氮酚等。 (2)单质猛性炸药：是制造起爆材料的炸药， 爆力和猛度都很高。它还可以作为提高混合猛 性炸药敏感度的敏化材料，这类炸药如梯恩梯、 硝化甘油等。 (3)混合猛性炸药：是按一定比例将爆炸性和 非爆炸性可燃物混合制成的。是应用最广的工 程炸药。这类炸药主要有：硝酸铵类炸药(铵 梯、铵油、浆状、乳化油等炸药的总称)。

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3、装药量计算 爆破效果和所用成本都于药包大小(装药多少) 相关，药包的类型不同，爆破效果不同。按形 状药包分为集中药包和延长药包。当L/a≤4时 为集中药包；当L/a>4时为延长药包。 对于大爆破，采用洞室装药，常用集中系数 φ来区分药包类型。 实际工程要结合现场条件，吸取成功经验，选 择

符合实际情况的计算方法。

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爆破设计时，标准情况的标准抛掷爆破 的单位用药量K值可查爆破手册获得。 标准情况是指标准抛掷爆破、标准炸药 (国内以2号岩石铵梯炸药为标准炸药， 其爆力值为320cm3)、爆破在一个临空 面的标准情况下进行的。 随着临空面的增多，单位耗药量随之减 少，有两个临空面时为0.83K,有三个临 空面时为0.67K。

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课本装药量计算，只是以单个水平自由 面、单个集中药包为前提条件的，未能 反映对爆破质量、岩石破碎程度、爆破 均匀程度提出要求。但实际工程爆破中 要复杂的多，因此，要结合现场条件， 吸取成功经验，选择符合实际情况的计 算方法。

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第二节 起爆方法和起爆材料 一、炸药起爆有关概念： 1、起爆：利用外力使药包爆炸的过程叫 炸药起爆。 2、起爆方法：常用火雷管起爆、电雷管 起爆、导爆索起爆、导爆管起爆、联合 起爆等方法。 3、起爆器材：一是点火器材，如火雷管、 电雷管；二是传爆器材，如导火索、传 爆线、传爆管等。

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二、起爆方法 1、火雷管起爆法：这是利用点燃的导火索产生的火焰 先使雷管爆炸，进而引起药包爆炸的起爆方法。 2、电雷管起爆法：利用雷管通电从而起爆，进而引起 药包爆炸的起爆方法。安全性大，可以准确控制起爆 时间；技术要求高。 3、导爆索起爆法：先用雷管引爆导爆索，再有导爆索 网路引爆炸药。 4、导爆管起爆法：导爆管用起爆枪或者雷管起爆，导 爆管只传递爆轰波，将导爆管的末端与普通雷管相配 合，引起药包爆炸。 5、联合起爆法

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三、起爆器材 1、火雷管：由管壳、起爆炸药、加强帽三部分组成。 2、导火索：以黑火药为药芯，借药芯燃烧传递火焰， 引爆火雷管。 3、即发电雷管：在通电后的瞬时立即发生爆炸的电雷 管。 4、延发电雷管：通电后能延长一段时间才会爆炸的电 雷管。 5、导爆索：以黑索金等单质炸药为药芯，端部用雷管 起爆后，便通过自身的爆炸性能引爆整个网路的药包。 6、导爆管：是一根薄塑料软管，内壁涂有一薄层单质 炸药。用起爆枪或者雷管起爆，末端与普通雷管相配 合，引起药包爆炸。

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第三节 爆破的基本方法 在各种工程建设中爆破工程采用的爆破 基本方法有：浅孔爆破法、深孔爆破法、 药壶爆破法、洞室爆破法等。

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一、浅孔爆破法： 1、对于炮孔孔径小于75mm,孔深小于5m的爆 破叫浅孔爆破。 2、浅孔爆破使用的打孔简单，操作方便，但 生产效率低，钻孔工作量大，因此，不适合规 模大的工程爆破。 主要适用于：浅层开挖(如

渠道、路堑、小型 料场、基坑的保护层开挖等);坚硬土质的预 松(以便人工开挖或其它不适宜开挖硬质土的 机械开挖);复杂地形的石方爆破(不便于大 型机械开挖作业的);旧建筑物拆除；地下工 程爆破开挖等。

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3、浅孔爆破的炮孔布置原则：合理布置炮孔， 应充分利用自然临空面，或者创造更多的临空 面以提高爆破效果。要尽量防止炮孔方向与最 小抵抗线方向一致。避免爆破时首先将炮孔的 堵塞物冲出，形成冲天炮(爆破效果很差的空 炮)。不论是基坑开挖，还是渠道开挖，一般 总是先开除先锋槽，形成阶梯。这样，不仅增 加了临空面，同时，便于组织钻孔、装药、爆 破、出渣各道工序的平行流水作业。

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4、主要参数： 最小抵抗线长度W:W= (15~30)倍炮孔直径 阶梯高度H:H=(1.2~2.0)W 炮孔深度h:坚硬岩石(1.1~1.15)H、松软 岩石(0.85~0.95)H、中等岩石h =H 炮孔的间距a:火雷管起爆(1.2~2.0)W; 电雷管起爆(0.8~2.0)W; 炮孔的排距b :b =(0.8~1.2)W 爆破孔布置：平面上双排的，要呈等边三角形 布孔，多排的，要呈梅花形布孔，以提高爆破 效果。