課題1.1　爆破的基本知識(shí)

1.1.1　爆破的概念

爆破是炸藥爆炸作用于周圍介質(zhì)的結(jié)果。埋在介質(zhì)內(nèi)的炸藥引爆后,在極短的時(shí)間內(nèi),由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài),體積增加數(shù)百倍至數(shù)千倍,伴隨產(chǎn)生極大的壓力和沖擊力,同時(shí)還產(chǎn)生很高的溫度,使周圍介質(zhì)受到各種不同程度的破壞,稱為爆破。

爆破的常用術(shù)語如下。

1.爆破作用圈

當(dāng)具有一定質(zhì)量的球形藥包在無限均質(zhì)介質(zhì)內(nèi)部爆炸時(shí),在爆炸作用下,距離藥包中心不同區(qū)域的介質(zhì),由于受到的作用力有所不同,因而產(chǎn)生不同程度的破壞或振動(dòng)現(xiàn)象。整個(gè)被影響的范圍稱為爆破作用圈。這種現(xiàn)象隨著與藥包中心間的距離增大而逐漸消失,按對介質(zhì)作用不同可分為四個(gè)作用圈。

(1)壓縮圈。圖1.1中R1表示壓縮圈半徑,在這個(gè)作用圈范圍內(nèi),介質(zhì)直接承受了藥包爆炸而產(chǎn)生的極其巨大的作用力,因而如果介質(zhì)是可塑性的土壤,便會(huì)遭到壓縮形成孔腔;如果是堅(jiān)硬的脆性巖石便會(huì)被粉碎。所以把R1這個(gè)球形地帶稱為壓縮圈或破碎圈。

(2)拋擲圈。圖1.1圍繞在壓縮圈范圍以外至R2的地帶,其受到的爆破作用力雖較壓縮圈范圍內(nèi)小,但介質(zhì)原有的結(jié)構(gòu)受到破壞,分裂成為各種尺寸和形狀的碎塊,而且爆破作用力尚有余力足以使這些碎塊獲得能量。如果這個(gè)地帶的某一部分處在臨空的自由面條件下,破壞了的介質(zhì)碎塊便會(huì)產(chǎn)生拋擲現(xiàn)象,因而稱為拋擲圈。

(3)松動(dòng)圈。松動(dòng)圈又稱破壞圈。圖1.1中在拋擲圈以外至R3的地帶,爆破的作用力更弱,除了能使介質(zhì)結(jié)構(gòu)受到不同程度的破壞外,沒有余力可以使破壞了的碎塊產(chǎn)生拋擲運(yùn)動(dòng),因而稱為破壞圈。工程上為了實(shí)用起見,一般還把這個(gè)地帶被破碎成為獨(dú)立碎塊的一部分稱為松動(dòng)圈,而把只是形成裂縫、互相間仍然連成整塊的一部分稱為裂縫圈或破裂圈。

(4)震動(dòng)圈。在破壞圈范圍以外,微弱的爆破作用力甚至不能使介質(zhì)產(chǎn)生破壞。這時(shí)介質(zhì)只能在應(yīng)力波的作用下,產(chǎn)生振動(dòng)現(xiàn)象,這就是圖1.1中R4所包括的地帶,通常稱為震動(dòng)圈。震動(dòng)圈以外爆破作用的能量就完全消失了。

2.爆破漏斗

在有限介質(zhì)中爆破,當(dāng)藥包埋設(shè)較淺,爆破后將形成以藥包中心為頂點(diǎn)的倒圓錐形爆破坑,稱為爆破漏斗。爆破漏斗的形狀多種多樣,隨著巖土性質(zhì)、炸藥的品種性能和藥包大小及藥包埋置深度等不同而變化。

3.最小抵抗線

由藥包中心至自由面的最短距離稱為最小抵抗線,如圖1.2中的W所示。

4.爆破漏斗半徑

爆破漏斗半徑即在介質(zhì)自由面上的爆破漏斗半徑,如圖1.2中的r所示。若r=W,則r為標(biāo)準(zhǔn)拋擲漏斗半徑。

5.爆破作用指數(shù)

爆破作用指數(shù)指爆破漏斗半徑r與最小抵抗線W的比值。即

爆破作用指數(shù)的大小可判斷爆破作用性質(zhì)及巖石拋擲的遠(yuǎn)近程度,也是計(jì)算藥包量、決定漏斗大小和藥包距離的重要參數(shù)。一般用n來區(qū)分不同爆破漏斗,劃分不同爆破類型:當(dāng)n=1時(shí),稱為標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破漏斗;當(dāng)n>1時(shí),稱為加強(qiáng)拋擲爆破漏斗;當(dāng)0.75<n<1時(shí),稱為減弱拋擲爆破漏斗;當(dāng)0.33<n≤0.75時(shí),稱為松動(dòng)爆破漏斗;當(dāng)n≤0.33時(shí),稱為裸露爆破漏斗。

6.自由面

自由面又稱臨空面,指被爆破介質(zhì)與空氣或水的接觸面。同等條件下,臨空面越多炸藥用量越小,爆破效果越好。

7.單位耗藥量

單位耗藥量指爆破單位體積巖石的炸藥消耗量。

1.1.2　藥包及其裝藥量計(jì)算

為了爆破某一物體而在其中放置一定數(shù)量的炸藥,稱為藥包。藥包的分類及使用可見表1.1、圖1.3。

爆破工程中的炸藥用量計(jì)算,是一個(gè)十分復(fù)雜的問題,影響因素較多。實(shí)踐證明,炸藥的用量是與被破碎的介質(zhì)體積成正比的。而被破碎的單位體積介質(zhì)的炸藥用量,其最基本的影響因素又與介質(zhì)的硬度有關(guān)。目前,由于還不能較精確地計(jì)算出各種復(fù)雜情況下的相應(yīng)用藥量,所以一般都是根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)方法,大致得出爆破單位體積介質(zhì)所需的用藥量,然后再按照爆破漏斗體積計(jì)算出每個(gè)藥包的裝藥量。

藥包藥量的基本計(jì)算公式是

故標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破藥包藥量計(jì)算公式(1.2)可以寫為:

對于加強(qiáng)拋擲爆破

對于減弱拋擲爆破

對于松動(dòng)爆破

1.1.3　爆破的分類

爆破可按爆破規(guī)模、鑿巖情況、要求等不同進(jìn)行分類。

(1)按爆破規(guī)模分,爆破可分為小爆破、中爆破、大爆破。

(2)按鑿巖情況分,爆破可分為淺孔爆破、深孔爆破、藥壺爆破、洞室爆破、二次爆破。

(3)按爆破要求分。爆破可分為松動(dòng)爆破、減弱拋擲爆破、標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破、加強(qiáng)拋擲爆破及定向爆破、光面爆破、預(yù)裂爆破、特殊物爆破(凍土、冰塊等)。