爆破法开挖岩石洞室的基本原理

一、爆破法破岩机理

1无限均匀介质（内部爆炸）

三个区：压碎区（1 0 万大气压2r）、破坏区、d性振动区。

2近处有临空面的均匀介质（外部爆炸）

临空面效应：压缩波——拉伸波、爆破漏斗、抵抗线。

药量相同，但埋深不同，即抵抗线不同的几种爆破效果，如图5-1 所示。

图5-1 爆破效果

不难看出，药量过小，破岩应力不足，固然不能破岩，但是，有效破岩的关键不在于药包本身，即不在于药量的大小，首先在于临空面的有无和位置，即抵抗线W的大小。

药量相同，埋深也相同，但临空面的数目不同时，有效破岩体积也会不同。如图5-2所示。

图5-2 临空面数与爆破效果

3空孔的影响

用于周边控制爆破，空孔切向应力变化如图5-3 所示。

图5-3 空孔切向应力变化图

4不耦合装药的影响

耦合装药爆轰波直接作用于孔壁。

不耦合装药：爆轰波首先作用于空气→压缩→孔壁→衰减→缓冲。

5岩体中层面、裂隙的影响

结构面复杂，对爆破应力波传播影响千差万别，结构面对爆破过程的影响：

如药孔穿过层面或裂隙时，由于炮孔中爆炸气体的尖劈效应，将这些裂隙优先扩张，而使正常的破岩应力得以降低。如炮孔虽不穿过宽大裂隙，但它在药孔附近时岩体强烈破碎，而径向裂缝又不能穿过这些裂隙，爆炸气体在裂隙中的扩张作用又产生远远超过预计要破裂的大块岩体。

二、爆破方法破岩规律

感觉只解决现象问题，理论才解决本质问题，通过上述分析可得出爆破法破岩的一些基本规律。

（1）炸药在药孔爆炸，将产生动力效应和准静力效应，在埋深很大时，动力效应使得药孔四周产生放射状径向裂缝，而药孔中的准静力压力则使此裂缝进一步扩大和延伸，在附近有临空面时，动应力经临空面反射成拉伸波，有效地破碎岩体；准静压力则使已破碎的岩体向临空面外部扩张和抛掷，所以任何最终的爆破效果都是这两种效应综合作用的结果。

（2）由于岩体的抗拉强度远远低于其抗压强度，一般约为 1/15～1/30，所以岩体受拉伸破碎范围比受压粉碎的范围大得多。还须指出，将岩体压成粉碎对工程毫无实际意义，反而是爆破能量的一种浪费，岩体受拉伸破坏才是具有实际意义的有效破岩。

（3）由于临空面效应，压缩波转化成拉伸波，在临空面附近，一是拉伸波强度最大，二是临空面提供了变形空间。所以，岩体的有效破碎并不在药包附近，而是在临空面附近，对于有效破岩，临空面的作用重于药包本身的作用。为了有效破岩，不应盲目追求加大药量，而应创造好利用好临空面，具备临空面是有效破岩的重要前提。

（4）药孔中装药量少，没有足够的应力能固然不能有效破岩，而没有临空面，即使加大药量也不能有效破岩，所以破岩效果取决于药量和临空面条件，药量q 和抵抗线W是决定爆破效果的两个基本参数。合理的爆破方案设计，在于正确确定药量q 和抵抗线W，以使破岩效果为最优。

（5）临空面愈多反射拉伸波愈有利，所以用同量的炸药破岩体积就愈大。反之，破岩体积相同，临空面愈多则用药量就愈少。

（6）拉伸波是从临空面开始向深部传播的，因而，岩体的有效破碎也是从临空面开始向深部发展的。装药中心至临空面垂直方向正是拉伸波强度最强、传播路径最短的方向。所以，可以利用和改变临空面的形状和位置来控制破碎岩块的运动和抛掷，这就是定向爆破的理论基础。

（7）由于空孔的导向作用，药孔和空孔中心连线方向上的裂缝比其他方向上的裂缝形成的早，发展得快，延伸的远。若药量和孔距适当，则可在两孔中心连线上形成贯通裂缝。据此，可引导破岩的裂缝向预定方向发展。

（8）空孔的存在，阻止应力的传播。所以空孔同时也具有减震、隔震的作用。

（9）不耦合装药，由于爆破动力效应受到抑制，一方面可使孔壁初生的径向裂缝减少；另一方面，对孔壁的冲击震动也大为减弱。不耦合装药的这些效应，可通过不耦合系数来控制。

（10）岩体中心的裂缝和层面，能够影响甚至改变应力波和爆炸气体的传播方向和强度大小。所以，在布置炮孔创造临空面时，应自觉利用它们的上述特点，尽量减弱其对破岩的不利影响。

三、炸药的破岩能力与岩石的抗爆性能

1炸药的破岩能力

动力作用：爆轰波对岩体的破坏作用，引起初生裂缝。其大小取决于炸药猛度。

静力作用：高温高压的爆炸气体对已生成的裂缝扩张和抛掷。其大小取决于炸药的爆力。

2岩石的抗爆性能

岩石的物理力学性质不同，主要是密度、硬度、强度、韧性等的不同。破岩时需要的爆破能也就不同。若以坚实系数来反映岩石的抗爆性能，则几种常见岩石爆破时的坚实系数比较如表5-1 所示。

表5-1 岩石的坚实系数

3炸药的合理选择（表5-2）

表5-2 炸药合理选择表

四、开挖洞室时破岩规律的应用

无论平洞、斜洞和竖井，开始时都只有一个临空面。其开挖爆破程序分两种：①开挖面掏槽→扩大→周边轮廓线开挖→成洞；②预裂→分块破裂→成洞。

无论采用何种方法，最终目的都是要保证开挖速度、保证质量。要满足要求须解决好以下几个问题：

（1）如何在一个临空面条件下，创造新的临空面，增加临空面数目；

（2）在爆破过程中，如何不断组织和利用好临空面，不断提高爆破效果；

（3）如何准确控制开挖轮廓；

（4）如何最大限度地减少对围岩的震动和损害，维护围岩的稳定。

爆破工程就是进行爆破的，应该说有一定的危险性，但是现在相对过去安全系数高多了。主要从事的是：

1、工程的定向爆破，（就是要求建筑物往哪边倒下去，或者哪一部分炸掉等）；

2、定量爆破（要求爆炸将特定区域炸掉而不伤害周围其他部分，这有点切割玻璃的感觉）

3、时间相关爆破（要求不同的爆破点根据不同的程序，按照特定的次序和延迟进行爆破）

4、爆破装置的设置、安装和爆破点的确定。

主要就上面这些了，但是现在的爆破都采用无线电遥控、线控和电脑的程控等技术安全系数大大提高了。在中国，标准设计按适用范围分为三类：1、国家标准设计。是对全国工程建设具有重要作用的，跨行业、跨地区、必须在全国范围内统一采用的设计，由主编部门提出报国家主管基本建设的综合部门审批颁发。2、部颁标准设计。主要是在全国各专业范围内必须统一使用的设计，由各专业主管部门审批颁发。3、省、市、自治区标准设计。主要是在本地区内必须统一使用的设计，由省、市、自治区主管基本建设的综合部门审批颁发。标准设计一经批准颁发，就具有技术立法性质，各级生产、建设管理部门和各企业、事业单位都应因地制宜积极采用，无特殊理由不得另行设计。

光面爆破施工程序及作业标准

为确保光面爆破施工实现程序化、标准化作业，施工时特制定了以下光爆作业程序及作业标准，光面爆破施工工艺流程详见图4-5-8。

1、放样布眼

钻眼前，技术人员用具有隧道断面测量功能的徕卡全站仪打出炮眼位置，测量人员用红油漆准确标出炮眼位置，其误差要求不超过5cm（距开挖面每50米埋设一个中线桩，每100米设一个临时水准点）。

2、定位开眼

采用钻孔台车辅以风动凿岩机钻孔，其轴线与隧道轴线要保持平行。就位后按炮眼布置图正对钻孔。对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它炮眼要高，开孔偏差控制在5cm以内。

3、钻孔

按照不同孔位，由钻工定点定位。钻工要熟悉炮孔作业布置图，要能熟练地 *** 作凿岩机械，特别是钻周边眼，一定要由丰富经验的钻工负责钻孔，并有专人指挥，确保周边眼有准确的外插角，使两茬炮交界处偏差不大于15cm。同时，根据孔口位置岩石的凹凸程度调整炮眼深度，保证炮眼底在同一平面上。

4、清孔

装药前，用炮钩和高压风将炮眼内石屑、水及其它杂质全部清理净。

5、装药

装药需分片分组，按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要“对号入座”要定人、定位、定段别，不得乱装药。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于30cm。

6、起爆网络的联结与起爆

起爆网络采取孔内延期微差、孔外簇联的起爆方式，各孔外数字即

雷管的段别号，各引爆雷管之间采取并联的方式，以保证起爆网络的可靠性和准确性。联结时要注意：导爆索的连接方向和连接点的牢固性；导爆管不能打结和拉细；引爆雷管用黑胶布紧紧包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处，网路联好后，要有专人负责检查，确认无误后，方准起爆。

起爆顺序：光面爆破时，从掏槽眼开始，一层一层向外进行，最后是周边眼、底板眼。

为确保安全，起爆采取非电法起爆即针孔式起爆器起爆，引爆点捆绑两发同段的非电雷管，导爆管引线至少保证在200m以上，必要时起爆点可采取临时防护措施。

什么是爆破作业？具体有哪些相关内容？请看建设通为您介绍。

第一条为加强项目建设期的爆破作业安全管理，规范爆破作业施工程序，防止事故发生，制定本管理规定。第二条本规定适用于炼油项目建设期所有相关单位。

第二章爆破作业管理规定

第四条爆破作业必须遵守《爆破安全规程》GB6722-2003。第五条爆破单位必须具备合法的企业营业执照和安全生产许可证，第六条爆破作业前必须持有经公安机关审查批准的《爆破作业审批表》。第七条爆破工程，必须严格按照经爆破单位或主管部门批准的单项安全技术方案施工。第八条爆破作业人员（包括爆破员、爆破器材保管员、安全员和爆破器材押运员）须经专门安全技术培训考核合格，并取得公安部门发给的有效安全作业证后，持证上岗 *** 作。第九条每次作业前必须按要求正确填写《爆破作业许可证》。第十条施工前由项目技术负责人和安全负责人全面检查各项施工准备，进行技术、安全交底和安全教育，使安全管理在思想、组织措施上得到落实。第三章爆破作业管理规定

第十一条作业人员必须戴安全帽、穿工作鞋。第十二条现场设备、设施、安全装置、工具、劳保用品须经常检查，确保安全使用。第十三条钻眼工按设计的孔网尺寸进行钻孔，其深度、角度应符合要求，严禁在残眼上打孔。第十四条炮孔钻好之后，要进行验孔，对不合格的炮孔要补钻。第十五条采用药壶爆破法，若要分次扩壶，用硝铵类炸药时，每次爆破后，应经过15分钟才允许重新装药。第十六条爆破员按设计的单孔装药量和所用的雷管段数进行装药，装好药后孔口要用炮泥堵塞密实。第十七条电爆网路一般采用串联网路，各接头要绝缘处理，网路形成后要导通，起爆前要将母线短路。第十八条按设计要求，炮孔口若要覆盖则应防止损坏起爆网路，避免电爆网路短路，覆盖后必须重新导通检查。第十九条联结导火索火雷管，必须在专门房内加工。房内不准有电气设备，无关人员不得入内。第二十条切割导火索或导爆索，必须用锋利小刀，禁止用刀剪断或用石器、铁器敲断。导火索长度不得小于1m，导爆索禁止撞击、践踏。切割导火索或导爆索的台桌上，不得放置雷管。第二十一条加工起爆药包，只许在爆破现场于爆破前进行，并按所需数量一次制作，不得流成品备用，制作好的起爆药包应专人妥善保管。第二十二条装药要用木竹棒轻塞，严禁用力抵入和使用金属棒捣实。禁止使用冻结、半冻结或半熔化的 *** 炸药。第二十三条放炮必须有专人指挥，事先设立警戒范围，规定警戒时间、信号标志，并派出警戒人员；起爆前要进行检查，必须待施工人员、过路行人、船只、车辆全部避人安全地点后方准起爆，警报解除后方可放行；炮工的掩蔽所必须坚固，道路必须畅通。第二十四条电力爆破应遵守下列要求：1、电源应有专人严格控制，放炮器应有专人看管，闸刀箱要上琐。不到放炮时间，不准将手或钥匙插入放炮器或接线盒内。2、同一电爆网络应使用同厂、同披、同牌号的雷管，各雷管的电阻误差应控制在±02Ω以内。3、接线前先将电雷管的脚线短接，待接母线时解开，连接母线应从药包开开始向电源方向敷设，主线末端未接电源前应先用胶布包好，防止误触电源。4、装药时，严禁将电爆机地线接在金属管道上。雷雨天气不准采用露天电电力爆破，如中途遇雷雨时，应迅速将雷管的脚线、电线主端线两端联成短路。所所有人员立即撤离现场。5、在电爆网络敷设后，待人员撤到安全地区，然后用专用电表表或电桥检查网路导通是否良好，测量出来的电阻与计算电阻相差不得超过10%。第二十五条使用火雷管时，导火索点火只准用专用点火设备，不准用香烟、火柴或其其他明火。第二十六条电爆和火雷管引爆网路在同一施工地段，先点火炮，后合电闸；点火炮时不得两人在同一方向先后点炮，每人点炮数目不得超过15个点。起爆后，均不得在最后一炮爆破之后20min前进入工作面。第二十七条露天深孔爆破安全警戒距离半径不得小于300m。第二十八条放炮后最少要两人巡视放炮地点，检查处理危岩、支架、瞎炮和残炮。第二十九条瞎炮处理应遵守下列要求：1、电力爆破通电后没有起爆，应将主线从电源上断开，接成短路。此时若若要进入现场，如使用即发雷管不得早于短路后5min；如使用延期雷管不得早早于短路后15min。2、由于接线不良造成的瞎炮，可以重新接线起爆。3、严禁用掏挖或在原炮眼内重新装炸药，应在距离原炮眼60cm外的地方方另打炮眼。4、在瞎炮未处理完毕前，严禁在该地点进行其他作业。第三十条放炮时应设置警戒线，人员和设备撤到安全距离外，发出放炮信号后才能起爆。第三十一条遇到雷雨，应停止爆破作业，人员迅速撤离危险区。在大雾天、黄昏和夜晚，禁止进行地面爆破。第三十二条炮响后，应由爆破工程师或爆破班长到爆破点检查，确认安全后，才能解除警戒。第三十三条爆破后如发现盲炮，应及时处理，在现场设立警戒或标志，按规程的规定进行排除。第七章附则

第三十四条本管理规定解释权属于HSE部。第三十五条本管理规定若与国家标准或行业规范有违背时以国家或行业标准规范为准。

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