第章露天深孔台阶爆破课件

第第6章章 露天露天深孔深孔台台阶爆破爆破1、为什么要用深孔台什么要用深孔台阶爆破？爆破？2、露天台、露天台阶爆破主要参数爆破主要参数3、影响深孔台、影响深孔台阶爆破效果的因素爆破效果的因素4、小抵抗、小抵抗线宽孔距爆破孔距爆破5、延、延时（起爆方式、延（起爆方式、延时雷管）雷管）6、压渣爆破渣爆破7、露天深孔台、露天深孔台阶爆破常爆破常见问题 1、为什么要用深孔台什么要用深孔台阶爆破？爆破？深孔爆破：浅孔？深孔爆破：浅孔？药壶？硐室？室？台台阶爆破：爆破：便于大型机械化完成凿岩和装运矿岩工作第第6章章 露天露天深孔深孔台台阶爆破爆破2、露天台、露天台阶爆破主要参数爆破主要参数布孔布孔布孔布孔3、影响深孔台、影响深孔台阶爆破效果的因素爆破效果的因素（1）单耗耗q深孔爆破的炸深孔爆破的炸药单耗一般是指松耗一般是指松动爆破爆破时的炸的炸药单耗，影响炸耗，影响炸药单耗的因素主要有岩石的可耗的因素主要有岩石的可爆性，炸爆性，炸药特性，自由面条件，起爆方式和特性，自由面条件，起爆方式和块度要求，各种爆破工程都有根据自身生度要求，各种爆破工程都有根据自身生产经验总结出来的合理出来的合理单耗耗值，由于岩石，由于岩石强度和岩体性度和岩体性质存在很大差异，具体工程的炸存在很大差异，具体工程的炸药单耗耗（q）需要通）需要通过多次多次试验调整或整或长期生期生产实践来践来验证，单位炸位炸药消耗量消耗量q值岩石坚固性系数f0.82345681012141620q/kgm-30.400.450.500.550.610.670.740.810.880.98（2）孔径）孔径国内常用的深孔直径有国内常用的深孔直径有7680、100、150、170、200、250、310几种，一般来几种，一般来说钻机确机确定后，其定后，其钻孔直径就已确定下来。孔直径就已确定下来。我国大型金属露天我国大型金属露天矿多采用牙多采用牙轮钻机，孔径机，孔径250310；中小型金属露天；中小型金属露天矿以及化工、以及化工、建材等非金属建材等非金属矿山山则采用潜孔采用潜孔钻机，孔径机，孔径100200；（3）台）台阶高度高度H:台台阶高度与抵抗高度与抵抗线、挖运机械、挖运机械、场地条件和开挖地条件和开挖进度等度等诸多因素有关，一般采多因素有关，一般采场的台的台阶高高度在度在设计中均有明确中均有明确规定，而公路石方路基的深孔爆破台定，而公路石方路基的深孔爆破台阶高度多由施工高度多由施工单位确定。位确定。研究表明：超研究表明：超钻加上一倍抵抗加上一倍抵抗线深度的炮孔装深度的炮孔装药量即可将被爆台量即可将被爆台阶的岩体从底部切断并的岩体从底部切断并破碎。若堵塞破碎。若堵塞长度按度按1倍的抵抗倍的抵抗线计，深孔爆破要保，深孔爆破要保证底部岩石的破碎和上部不底部岩石的破碎和上部不产生大的抛生大的抛掷和和飞石，石，则台台阶高度高度应大于大于2倍的抵抗倍的抵抗线。但台。但台阶高度又受到高度又受到钻孔深度的影响，孔深增大孔深度的影响，孔深增大则钻孔偏差增孔偏差增大，大，钻孔效率降低，因此台孔效率降低，因此台阶高度建高度建议选为25的抵抗的抵抗线；台台阶高度直接影响者挖掘高度直接影响者挖掘设备装运效率和施工安全，一般建装运效率和施工安全，一般建议爆堆高度爆堆高度为挖掘机高度的挖掘机高度的2倍左右倍左右金属金属矿山的台山的台阶高度多高度多为12m；煤台；煤台阶高度高度为1015m；岩石台；岩石台阶高度一般高度一般为1520m。水。水利水利水电工程，一般部位爆破开挖的台工程，一般部位爆破开挖的台阶高度高度为为815m。公路公路边坡多坡多设计成台成台阶状，中状，中间有卸力平台，台有卸力平台，台阶的高度依地的高度依地质因素等的不同一般因素等的不同一般设计为810m。（4）超）超钻h是指是指钻孔超出台孔超出台阶底底盘标高的那一段孔深，其作用是克服台高的那一段孔深，其作用是克服台阶底部阻力，避免或减少底部阻力，避免或减少留根底，以形成平整的底部。留根底，以形成平整的底部。超超钻过大不大不仅造成造成钻孔和炸孔和炸药的浪的浪费，而且会增大，而且会增大对下一台下一台阶顶面的破坏，面的破坏，给下一台下一台阶的的钻孔孔带来困来困难，超，超钻不足台不足台阶底部将会留下岩坎，影响挖运效率。底部将会留下岩坎，影响挖运效率。(1)按底按底盘抵抗抵抗线W1确定：确定：h=(0.150.35)W1(2)按台按台阶高度高度H确定：确定：h=(0.120.25)H（考（考虑孔径因素，此式的孔径因素，此式的误差差较大）大）h=(812)d（5）孔网参数）孔网参数ab=S每米能容炸药量 单孔需药量a=mb（6）堵塞）堵塞长度、度、间隔隔长度度根据抵抗根据抵抗线（排距）（排距）h0=（0.71.0）W 垂直深孔取垂直深孔取h0=(0.7 0.8)W1；倾斜深孔取斜深孔取h0=(0.9 1.0)W。根据孔径：根据孔径：h0=（2030）d国内深孔台国内深孔台阶爆破多采用爆破多采用钻屑作屑作为填塞材料，有填塞材料，有时采用粒径小于采用粒径小于20mm的碎石作的碎石作为填塞材料填塞材料.（7）起爆方式）起爆方式（8）延）延时大小大小 根据高速根据高速摄影影测试，药包爆炸后包爆炸后10ms，地表岩石开始有明，地表岩石开始有明显的移的移动，接着在加速的，接着在加速的过程中形成鼓包，到程中形成鼓包，到20ms时，鼓包运，鼓包运动接近最大速度，到接近最大速度，到100ms时，鼓包，鼓包严重破裂。重破裂。分分为孔孔间、排、排间、孔内三个延、孔内三个延时。理理论上有个适宜上有个适宜值；过小？小？过大？大？（9）炸）炸药类型及装型及装药结构构炸炸药、装、装药结构与爆破介构与爆破介质的匹配的匹配阻抗匹配。即不同介阻抗匹配。即不同介质需要的冲需要的冲击波能不同。波能不同。岩石的波阻抗岩石的波阻抗是指岩石密度是指岩石密度与与纵波在波在该岩石中岩石中传播速度播速度的乘的乘积。物理意物理意义是使岩石介是使岩石介质产生生单位位质点运点运动速度所需要的速度所需要的应力波的力波的应力力值，它反，它反应了了应力波使岩石力波使岩石质点运点运动时，岩石阻止波能，岩石阻止波能传播的作用。播的作用。岩石的波阻抗岩石的波阻抗值对爆破能量在岩石中的爆破能量在岩石中的传播效率有直接影响，通常播效率有直接影响，通常认为炸炸药的波阻抗与岩石的波阻的波阻抗与岩石的波阻抗相匹配抗相匹配(相等或相接近相等或相接近)时，爆破，爆破传给岩石的能量最多，在岩石中引起的岩石的能量最多，在岩石中引起的应变值就大，可就大，可获得得较好好的爆破效果。的爆破效果。（10）排数）排数一般一般4-5排排为宜破碎效果最佳宜破碎效果最佳太少排？太少排？太多排太多排？（11）爆区）爆区长度度一般以不小于爆区一般以不小于爆区宽度的度的3倍倍为宜宜太短？太短？（12）钻孔精度孔精度钻孔精度受到施工机具、岩孔精度受到施工机具、岩层特性和操作人特性和操作人员技技术水平等因素的影响，水平等因素的影响，钻孔孔质量的好坏直接量的好坏直接影响着炮孔的孔距、排距、深度和影响着炮孔的孔距、排距、深度和倾斜度等，如果炮孔的位置偏离了斜度等，如果炮孔的位置偏离了设计要求，就会使炮孔要求，就会使炮孔倾斜度、抵抗斜度、抵抗线大小和方向、孔距和排距改大小和方向、孔距和排距改变，从而，从而产生大量的大生大量的大块和和飞石，增加根底和后石，增加根底和后冲，从而增加爆破成本、影响爆破安全，也影响后冲，从而增加爆破成本、影响爆破安全，也影响后续爆破的爆破的顺利利进行。行。4、小抵抗小抵抗线宽孔距爆破技孔距爆破技术ab=S4.1宽孔距、小抵抗孔距、小抵抗线爆破机理爆破机理u增大爆破漏斗角，形成弧形自由面，增大爆破漏斗角，形成弧形自由面，为岩石受拉伸破坏岩石受拉伸破坏创造了有利条件造了有利条件爆破漏斗角u防止爆炸气体防止爆炸气体过早泄出，提高了炸早泄出，提高了炸药能量利用率能量利用率u反射拉伸反射拉伸应力波作用增加，使力波作用增加，使单孔的径向裂隙、孔的径向裂隙、环状裂隙得到充分状裂隙得到充分发育，有利于改善育，有利于改善岩石的破碎岩石的破碎质量量u增增强辅助破碎作用助破碎作用一般在保一般在保证孔网面孔网面积不不变的情况下，中等硬度以下的的情况下，中等硬度以下的矿岩爆破，取岩爆破，取a=(46)b；坚硬岩石中硬岩石中可取可取a=(24)b在工程在工程实施上有二点需要特施上有二点需要特别注意注意u保保证穿孔穿孔质量（孔位、孔深）量（孔位、孔深）u定好第一排孔的定好第一排孔的m值至关重要至关重要4.2 4.2 密集系数（密集系数（m m）值的的选取取4.3 4.3 工程工程实例例段高段高/m孔深孔深/m超深超深/m药高高/m填高填高/m底底盘抵抵抗抗线/m布孔参数布孔参数起爆参数起爆参数S/m2a/mb/ma/mb/m/m1214520104.54.07612.253.53.5421214520104.54.07612.253.53.5421215025105.04.26.55.511.253.253.4635.75u镇江船山石灰石矿是我国大型露天化工矿山，主要生产石灰石和建材用石，台阶高度12m，穿孔用KQ150型潜孔钻打750倾斜孔，孔径170mm。采用侧向宽孔距小抵抗线毫秒爆破（下图）取得良好效果，块度均匀，根底率降低起爆参数与爆破参数起爆参数与爆破参数侧向向宽孔距布孔孔距布孔5、延延时5.1毫秒延毫秒延时爆破爆破5.2逐孔起爆逐孔起爆5.3孔内延孔内延时5.1 5.1 毫秒延毫秒延时爆破爆破u5.1.1大区多排孔毫秒爆破的特点大区多排孔毫秒爆破的特点 爆破规模大、爆破技术复杂、难度大，对施工组织和管理要求更高 爆破有害效应（爆破振动、空气冲击波、飞石等）控制相对更严，要求更加严密的防护措施u1）应力波叠加作用u 2）增加自由面的作用u3）岩块相互碰撞作用u4）减少爆破地震作用5.1.2毫秒爆破作用原理毫秒爆破作用原理 1)形成自由面确定 2)应力叠加 3)爆生气体膨胀 4)抵抗线经验公式 5)经验5.1.3毫秒延期毫秒延期间隔隔时间的确定的确定5.1.4排排间延延迟起爆技起爆技术排排间顺序起爆序起爆排排间分区分区顺序起爆序起爆u排排间奇偶式奇偶式顺序起爆序起爆u波浪式波浪式顺序起爆序起爆小波浪式大波浪式u“V”字形字形顺序序起爆起爆u梯形梯形顺序起爆序起爆u对角角线顺序起爆序起爆u径向径向顺序起爆序起爆u组合式合式顺序起爆序起爆u5.2.1遵循如下原理遵循如下原理（1）符合符合最小抵抗最小抵抗线原理原理（2）符合符合台台阶爆破空爆破空间补偿原理原理（3）按照按照爆炸能量平衡理爆炸能量平衡理论和平衡条件和平衡条件,逐孔起爆微差爆破技逐孔起爆微差爆破技术大大提高了炸大大提高了炸药爆炸能量爆炸能量利用率利用率（4）符合符合减震减震设计要求要求5.2 5.2 逐孔起爆技逐孔起爆技术（1）“V”型逐孔起爆型逐孔起爆5.2.2逐孔起爆网路逐孔起爆网路单自由面自由面“V”型逐孔起爆网路型逐孔起爆网路（2）梅花型布孔梅花型布孔（3）方形布孔方形布孔5.3孔内毫秒延期孔内毫秒延期 逐孔起爆技逐孔起爆技术u自上而下起爆自上而下起爆u自下而上起爆自下而上起爆5.3.15.3.1孔内毫秒延期爆破起爆方式孔内毫秒延期爆破起爆方式自上而下起爆：在孔内、孔自上而下起爆：在孔内、孔间延期起爆延期起爆时间选取合理的情况下，取合理的情况下，对同一炮孔而言，由于台同一炮孔而言，由于台阶上部的上部的矿岩首先爆破，会出岩首先爆破，会出现上部岩体爆后脱离同一水平和下部上部岩体爆后脱离同一水平和下部矿岩，向自由面方向岩，向自由面方向(向上、向上、向前向前)抛抛掷，因而，因而为下部后起爆下部后起爆药包包创造了新的自由面。造了新的自由面。这种起爆方式的种起爆方式的优点是爆破振点是爆破振动较小、爆堆松散小、爆堆松散；缺点是爆堆下部松散缺点是爆堆下部松散较差、差、对炮孔超深要求炮孔超深要求较严、不利于采、不利于采场底板平整底板平整度的控制。度的控制。自下而上起爆：自下而上起爆：对同一炮孔而言，下部同一炮孔而言，下部药包起爆包起爆时，先爆段，先爆段药柱的上方没有自由面，爆破柱的上方没有自由面，爆破时仅依靠前方的自由面依靠前方的自由面为其提供破碎空其提供破碎空间，爆炸能量在被爆岩体内，爆炸能量在被爆岩体内释放，放，矿岩破碎比岩破碎比较充分、充分、松散度也松散度也较好。下部先起爆的好。下部先起爆的药包包为台台阶上部的爆破上部的爆破创造了一个新的准自由面。上部后起爆造了一个新的准自由面。上部后起爆药包爆破包爆破时，有前、上、下共三个自由面。采用，有前、上、下共三个自由面。采用这种方式起爆种方式起爆时，孔口的填塞高度可适当减，孔口的填塞高度可适当减少，炮孔中少，炮孔中间的填塞的填塞长度可适当增加。自下而上的起爆方式有加度可适当增加。自下而上的起爆方式有加强下段下段药柱柱对台台阶底部的破底部的破碎作用，可使底板更平整，由此可适当减少炮孔超深，但与孔内自上而下的起爆方式相比，碎作用，可使底板更平整，由此可适当减少炮孔超深，但与孔内自上而下的起爆方式相比，爆破振爆破振动偏大。偏大。5.3.2高精度高精度导爆管雷管及爆管雷管及应用用普通导爆管雷管 国产毫秒导爆管雷管延期时间（GB-6378）非非电雷管段雷管段别MS1MS2MS3MS4MS5MS6MS7MS8MS9MS10MS11延延时/ms0255075110150200250310380460延延时误差差/ms131010+10-151520+20-2525303540高精度导爆管雷管延延时误差小差小高精度高精度段位多段位多5.3.3电子雷管及其子雷管及其应用用电子雷管爆破系统网络结构电电子雷管的延期精度和可靠性子雷管的延期精度和可靠性电子雷管的子雷管的优越性越性*高精度高精度，实现微差减震、精确爆破、光面爆破好微差减震、精确爆破、光面爆破好*高可靠性高可靠性，防水、耐高低温，炸，防水、耐高低温，炸药能量利用率提高，破碎均匀，爆破能量利用率提高，破碎均匀，爆破综合效益好合效益好*高安全高安全性性，可授可授权控制，密控制，密码起爆，可追溯起爆，可追溯，抗静，抗静电、抗、抗杂散散电、*绿色色环保保，无，无铅污染染导爆管雷管与爆管雷管与电子雷管性能比子雷管性能比较7090 mm7686 mm结构构长度度导线并并联或串或串联地表雷管簇地表雷管簇连网路网路连接接安全安全安全安全抗抗杂散散电流流专用用普通普通起爆器起爆器网路网路查漏漏无网路网路检测无无起爆密起爆密码无无授授权起爆起爆雷管雷管ID1ms1375ms延期延期误差差1 ms无限制无限制25150ms延期延期间隔隔02000ms分段延期分段延期延期范延期范围备注注导爆管雷管爆管雷管雷管雷管功能功能无无电子雷管子雷管视频介绍高精度电子雷管6、压渣爆破渣爆破压渣爆破、渣爆破、挤压爆破、留渣爆破、留渣挤压爆破。爆破。概念：在露天台概念：在露天台阶爆破中，利用前次爆破爆破中，利用前次爆破预留的渣体，控制爆堆体的前冲距离，使被爆岩体留的渣体，控制爆堆体的前冲距离，使被爆岩体与留渣体与留渣体产生生挤压碰撞，碰撞，进一步改善爆破一步改善爆破块度的一度的一项爆破技爆破技术。特点：特点：压渣爆破的爆堆集中整渣爆破的爆堆集中整齐，根底很少，岩石，根底很少，岩石块度度较小，破碎小，破碎质量好，个量好，个别飞石石飞散距散距离小，可使离小，可使钻爆工作与清渣作爆工作与清渣作业同同时并行，提高生并行，提高生产效率。效率。第一排炮孔的抵抗第一排炮孔的抵抗线比清渣爆破比清渣爆破应适当减小，并相适当减小，并相应加大超深，以便加大装加大超深，以便加大装药量；量；若有必要也可将第一排炮孔若有必要也可将第一排炮孔进行加密行加密处理（如孔距理（如孔距缩小小10%），），缩小最后一排孔小最后一排孔的排距（的排距（约10%）。）。压渣爆破的炸渣爆破的炸药单耗，比一般无堆渣毫秒延期爆破的炸耗，比一般无堆渣毫秒延期爆破的炸药单耗多耗多10 30%。施工中，也可以采。施工中，也可以采取排取排间炸炸药单耗耗间隔增加的隔增加的办法，如在第一、第二排炮孔中炸法，如在第一、第二排炮孔中炸药单耗增加耗增加10 20%，第三、第，第三、第四排采用无四排采用无压渣爆破炸渣爆破炸药单耗，最后一排炮孔中炸耗，最后一排炮孔中炸药单耗再增加耗再增加1020%，以使最后一排炮，以使最后一排炮孔被爆孔被爆矿岩与原岩脱离，形成一个岩与原岩脱离，形成一个贯穿裂隙面（槽穿裂隙面（槽缝），），为下次爆破下次爆破创造一个自由面。必造一个自由面。必须指出，指出，压渣爆破的爆破振渣爆破的爆破振动较清渣爆破要大。清渣爆破要大。7、露天深孔台、露天深孔台阶爆破常爆破常见问题大大块过多，不便挖掘且需要二次破碎；多，不便挖掘且需要二次破碎；根底，底板起伏；根底，底板起伏；采石爆破需要控制采石爆破需要控制块度在一定区度在一定区间，过碎；碎；爆堆形爆堆形态不佳不佳过高或高或过散；散；后冲或后裂；后冲或后裂；深孔爆破深孔爆破损伤范范围岩石特性台阶后冲表面破坏范围S(药包直径的倍数)台阶底部水平破坏范围L(药包直径的倍数)台阶底部垂直破坏范围h(药包直径的倍数)裂隙发育（或有软弱夹层）120350（一般100120）140（葛洲坝工程实测值）1536中等裂隙率(n3%)60100204055100深孔柔性深孔柔性垫层爆破（孔底爆破（孔底轴向不耦合）向不耦合）孔底柔性孔底柔性垫层缓冲爆破作用除了降低爆炸冲爆破作用除了降低爆炸对孔底以下岩石的孔底以下岩石的损伤破坏作用，也可以降低爆破破坏作用，也可以降低爆破振振动对环境的影响，有关境的影响，有关试验资料表明爆破振料表明爆破振动速度能降低速度能降低1020%。因此在。因此在坝基开挖中一般基开挖中一般采用孔底柔性采用孔底柔性垫层的深孔爆破，或的深孔爆破，或预留保留保护层作浅眼爆破，最底作浅眼爆破，最底层采用人工采用人工凿除找平。除找平。为减减小爆破小爆破对深深层基岩破坏，也有人采用水平炮孔基岩破坏，也有人采用水平炮孔进行行预裂爆破，形成裂爆破，形成预裂水平面，以阻止上裂水平面，以阻止上层爆破裂爆破裂缝向下向下扩展。展。后帮后帮预裂爆破或（准）光面爆破裂爆破或（准）光面爆破临时边坡：减小后冲、后裂坡：减小后冲、后裂下次爆破的影响；下次爆破的影响；永久永久边坡：光面爆破坡：光面爆破预裂爆破裂爆破预留留带浅孔台浅孔台阶爆破爆破当开挖岩当开挖岩层厚度有限厚度有限时，不能采用深孔爆破；，不能采用深孔爆破；如：如：冻土土层爆破、薄煤爆破、薄煤层爆破、薄爆破、薄夹层爆破爆破浅孔台浅孔台阶爆破爆破当开挖岩当开挖岩层厚度有限厚度有限时，不能采用深孔爆破；，不能采用深孔爆破；如：如：冻土土层爆破、薄煤爆破、薄煤层爆破、薄爆破、薄夹层爆破爆破常常规：采用小孔径爆破（孔径：采用小孔径爆破（孔径40mm，孔的，孔的间排距在排距在1m附近，效率低）附近，效率低）大孔径浅孔台大孔径浅孔台阶爆破爆破孔深小孔深小堵塞堵塞长度小度小大孔径大孔径易于冲孔易于冲孔合理孔深、孔网参数与合理孔深、孔网参数与单耗耗