5爆破破岩机理

爆破破岩机理【转发】：一、爆生气体膨胀压力作用破坏论Kutter和Hagan从静力学的观点出发，提出了“气楔作用”（PneumaticWedgtng)这种假说，认为炸药爆炸后产生的高温高压的气体，由于膨胀而产生的推力作用在炸药周围的岩壁上，引起岩体质点的径向位移，从而在岩体中形成剪切应力。

当这种剪切应力超过岩体的极限抗剪强度时，就会引起岩体的破坏。

当爆生气体的膨胀推力足够大时，还会引起自由面附近的岩体隆起、鼓开并沿径向方向抛掷。

这种假说认为，动能仅占炸药总能量的5％~15％，绝大部分能量包含在爆生气体产物中，另一方面，岩体爆破时岩石发生破裂和破碎所需的时间小于爆生气体作用于岩体的时间。

二、应力波反射拉伸作用破坏论以Coates和Hin。

为代表的这种假说，从爆轰动力学的观点出发，认为炸药爆炸后，强大的冲击波冲击和压缩周围的岩体，在岩体中激发出强烈的压缩应力波。

当压缩应力波传播到自由面时，从自由面处反射而形成拉伸波。

当拉伸波的强度超过岩体的极限抗拉强度时，从自由面处开始向爆源方向产生拉伸片裂作用。

三、应力波和爆生气体联合作用破坏论以Fairhurst为代表的这种假说认为，爆破时岩体的破坏是应力波和爆生气体共同作用的结果。

但在解释破碎岩体的主导原因时存在不同观点。

一种观点认为，应力波在破碎岩体时不起主导作用，只是在形成初始径向裂隙时起先锋作用，岩体的破碎主要依靠爆生气体的膨胀推力和尖劈作用；另一种观点则认为，爆破时破碎岩体的主导作用取决于岩体的性质，即取决于岩体的波阻抗。

对于波阻抗为（10一15）× 10^5g/(cm^2．s）的高波阻抗的岩体，即极致密坚韧的岩体，爆炸应力波在其中的传播性能好，波速高。

爆破时岩体的破碎主要由应力波引起。

对于波阻抗为（2一5）× 10^5 g/（cm^2. s) 低波阻抗的松软而具有塑性的岩体，爆炸应力波在其中的传播性能较差，波速低，爆破时岩体的破碎主要依靠爆生气体的膨胀压力；对于波阻抗为（5～10）× 10 ^5g/〈cm^2.S )的中等波阻抗的中等坚硬的岩体，应力波和爆生气体同样起重要作用。

培训笔记（三）——破岩机理一、破岩过程一阶段：炸药爆炸阶段二阶段：冲击波反射阶段三阶段：气体膨胀阶段二、破岩理论1．爆炸气体产物膨胀压力破坏理论：岩石主要由于装药空间内爆炸气体产物的压力作用而破坏。

2．冲击波引起应力波反射破坏理论：岩石的破坏主要是由自由面上应力波反射转变成的拉应力波造成的。

3．爆炸气体膨胀压力和冲击波所引起的应力波共同作用理论：爆破时岩石的破坏是爆炸气体和冲击波共同作用的结果，它们各自在岩石破坏过程的不同阶段起重要作用。

三、波阻抗：即岩石密度与冲击波在岩石中传播速度的乘积。

岩石按波阻抗值分为三类：1、岩石波阻抗为10X105~25X105（g/cm2·s）；2、岩石波阻抗为5X105~10X105（g/cm2·s）；3、岩石波阻抗为2X105~5X105（g/cm2·s）。

四、爆破内部作用1．压缩区受到爆炸冲击波的强动作用，炮孔壁周围的介质被粉碎或强烈压缩，形成压缩区或粉碎区成压缩区或粉碎区。

2．破碎区爆炸冲击波在岩石中形成新鲜裂纹或激活原生裂纹，爆炸气体的高压气楔作用，对裂纹进行扩展，形成破碎区。

3．震动区在破坏区以外的岩体，只发生弹性震动。

五、爆破漏斗：当药包产生外部作用时，在地表会形成一个爆破坑，称为爆破漏斗。

1、爆破漏斗的构成要素（1）自由面；（2）最小抵抗线；（3）爆破漏斗底圆半径；（4）爆破作用半径；（5）爆破漏斗深度；（6）爆破漏斗可见深度；（7）爆破漏斗张开角。

图7-6 爆破漏斗2、爆破作用指数n=r/W在最小抵抗线相同的情况下，爆破作用愈强，爆破漏斗底圆半径愈大。

根据n的大小爆破漏斗分为：（1）标准抛掷（n=1）；（2）加强抛掷(n>1)；（3）减弱抛掷(0.75<n<1)；（4）松动爆破(0<n<0.75)。

●爆破工程特点:对安全的高度重视和对爆破作业人员的素质有较高的要求.●爆破方法：（1）按药包形状：集中、平面、延长药包法,异性药包.(2）按装药方式和装药空间形状不同：药室、药壶、炮孔、裸露药包法。

（3）按爆破技术：定向,预裂、光面，微差爆破;其他特殊条件下爆破技术。

●浅孔:孔径＜50mm，孔深≥3～5m ●深孔：孔径≥80mm,孔深＞12~15mm ●钻孔方法：冲击式、旋转式、旋转冲击式、滚压式。

●潜孔钻机：工作方式属于风动冲击式凿岩,穿孔过程中风动冲击器跟钻头一起潜入孔内。

●潜孔钻机优点：（1)其冲击器活塞直接撞击在钻头上，能量损失少，穿孔速度受孔深影响少，因此能穿凿出直径较大和较深的炮孔。

(2）冲击器潜入孔内工作，噪声小. (3）冲击器排出的飞起可用来排碴，节省动力. (4）冲击力传递简单，钻杆使用寿命长. (5）与牙轮钻机相比，钻孔结果好，购置费用低。

●潜孔钻机缺点:（1）冲击器的气缸直径受钻孔直径限制，孔径愈小,穿孔速度愈低。

（2）当孔径在200mm以上时，穿孔速度没有牙轮款，而动力消耗更多.●工业炸药：指用于矿山、铁道、水利、建材等部门的民用炸药.●工业炸药的基本要求:（1）有足够的爆炸能量. （2）有合适的感度. （3）有一定的化学安定性。

（4）爆炸生成的有毒气体少。

(5)原料来源广，成本低廉，便于生产。

●工业炸药分类：（1）按主要化学成分：硝胺类、硝化甘油类、芳香族硝基化合物类炸药，液氧炸药。

（2）按使用条件：准许在一切地下和露天爆破工程中使用的炸药，包括有瓦斯和矿尘爆炸危险的矿山；准许在（同上）,但不包括（同上);只准许在露天爆破工程中使用的炸药。

●起爆药：雷汞（不铝）,氮化铅（二氧化碳湿不铜），二硝基重氮酚（常用）。

●单质炸药(加强药）：梯恩梯（TNT），黑索金（RDX），泰安(PETN)。

●混合炸药：(1）铵梯炸药：岩石、露天、煤矿、高威力硝铵炸药。

（2)铵油炸药。

（3）铵松蜡炸药。

1．岩石爆破破坏原因的理论学说和破坏过程。

理论1“爆生气体膨胀作用理论：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；2爆炸应力波反射拉伸作用理论：岩石的破坏主要是由于岩石中爆炸应力波在自由面反射后形成反射拉伸波的作用,岩石中的拉应力大于其抗拉强度二产生的，岩石是被拉断的；3爆生气体和应力波综合作用理论：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，而应该是两种作用综合的结果，因而加强了岩石破碎效果，比如冲击波对岩石的破碎,作用时间短，而爆生气体的作用时间长，爆生气体膨胀促进了裂隙的发展，同样，反射拉伸波也同样加强了径向裂隙的扩展。

过程1.炮孔周围岩石的压碎作用2.景象裂隙作用3。

卸载引起的岩石内部环状裂隙作用 4。

反射拉伸引起的“片落”和引起径向裂隙的延伸 5。

爆炸气体扩展应力波所产生的裂隙。

2。

巷道掘进爆破中炮眼形式：掏槽眼：用于爆出新自由面，为辅助眼/周边眼爆破创造有利条件,直接影响循环进尺，掘进效果；周边眼：控制爆破后的巷道断面形状、大小和轮廓，使之符合设计要求；（顶眼、底眼、周边眼）辅助眼:破碎岩石的主要炮眼，利用掏槽眼爆破后创造的平行于炮眼的自由面，爆破条件大大改善；3.中深孔爆破设计的基本内容：确定台阶高度,网孔参数，装药结构，装填长度,起爆方法，起爆顺序，炸药的单位消耗量4炸药爆炸与燃烧区别燃烧与爆炸传播速度截然不同，燃烧几毫米到几百米每秒，亚音速，爆炸通常几千米每秒1。

从传播连续进行的机理来看，燃烧的能量通过热传导,辐射和气体产物的扩散传到下一层炸药,激起未反应炸药产生化学反应，是燃烧连续进行,爆炸，能量以压缩波的形式提供给前沿冲击波,维持前沿冲击波的强度，然后前沿冲击波冲击压缩激起下一层炸药进行化学反应，是爆轰连续进行；2从反应产物的压力来看,燃烧产物压力很低,对外界显示不出力的作用,爆炸产物有强烈的力效应3从反应产物质点运动方向，燃烧产物质点运动方向与燃烧传播的方向相反，二爆炸产物质点运动方向与爆炸传播方向相同；4从炸药本身条件，燃烧随装药密度的增加，燃烧速度下降，而爆轰速度随密度增加而增加；5从外界条件，燃烧易受外界压力和初温影响，爆炸基本不受外界条件影响；5氧平衡：指炸药中所含的氧用以完全氧化其所含的可燃元素后氧的剩余情况的衡量指标。

第四章1、何谓岩石的波阻抗？其物理意义是什么？岩石的密度与纵波在该岩石中传播速度的乘积。

物理意义：使岩石介质产生单位质点运动速度所需的应力波的应力值。

2、何谓岩石可爆性？岩石可爆性分级的目的和意义是什么？岩石的可爆性是指岩石抵抗爆破破坏的能力或者岩石爆破破坏的难易程度。

目的：岩石可爆性分级是岩石可爆性的定量指标，按爆破破坏的难易程度将岩石划分成不同的等级。

意义：岩石可爆性分级是选择爆破作业方案、确定爆破参数和定额编制爆破的重要依据。

3、岩石爆破破岩机理有哪几种假说？其主要内容1)爆生气体膨胀作用理论：该理论认为使岩石破碎和抛掷的推力是炸药爆炸过程中建立起来的巨大的气体膨胀压力，这一假说完全忽视冲击波的作用。

2)反射拉伸应力波作用理论：该理论单纯强调冲击波的作用，认为岩石破碎是由于爆炸产生的压缩应力波从自由面反射而形成的拉伸应力引起的这种拉伸应力，从自由面朝向装药的位置将岩石成片拉裂。

这种假说忽视了爆生气体的作用。

3)爆生气体和应力波共同作用理论：该理论认为岩石的破碎是冲击波和爆生气体压力综合作用的结果。

生产和试验研究证明，这种假说客观地、全面地反映了爆破破岩的机理。

其实质为最初裂隙由应力波造成，随后爆生气体渗入裂隙，并在准静态作用下使裂隙扩展。

4、试简述爆生气体和应力波综合作用破岩理论。

该理论认为岩石的破碎是冲击波和爆生气体压力综合作用的结果。

生产和试验研究证明，这种假说客观地、全面地反映了爆破破岩的机理。

其实质为最初裂隙由应力波造成，随后爆生气体渗入裂隙，并在准静态作用下使裂隙扩展。

5、什么叫爆破的内部作用和外部作用？1)爆破内部作用:当药包爆炸后，在自由面上不会看到爆破迹象。

也就是说，爆破作用只发生在岩石的内部，未能达到自由面，药包的这种作用叫做爆破的内部作用。

2)爆破外部作用:当最小抵抗线小于临界抵抗线时，即不是在无限岩石中，而是在半无限岩石中装药爆破时，炸药爆炸后除发生内部的破坏作用外，自由面附近也将发生破坏。

第二章2、起爆药与单质炸药有哪些特点：炸药：凡在外部施加一定的能量后，能发生化学爆炸的物质称为炸药。

按炸药的组成分类：单质炸药与混合炸药。

单质炸药：指成分为单一化合物的炸药，各组成元素以一定的化学结构存在于同一分子中。

混合炸药：爆炸性成分和非爆炸性成分按照一定配比混合制成的炸药。

（既可以含单质炸药，也可以不含单质炸药，但应含有氧化剂和可燃剂两部分，而且二者是以一定的比例均匀混合在一起的，当受到外界能量激发时，能发生爆炸反应。

）单质炸药按用途可以分为：起爆药、猛炸药、火药。

起爆药：起爆药主要用于起爆其他工业炸药。

特点：十分敏感，受到很小的外界作用就能发生爆炸反应，但威力不大，一般用来制作雷管、信管等起爆器材。

猛炸药:不十分敏感，需要有较强的外界作用才能爆炸，破环作用强烈，是制造工业和军事爆破器材的主要成分。

火药（发射药）：能产生快速的燃烧反应，军事上用作发射药，工业上做导火索和延期雷管中的延期药。

分为有烟火药和无烟火药。

3、硝铵类炸药的主要成分有哪些？各在炸药中起什么作用？1、铵梯炸药：以硝酸铵为氧化剂、梯恩梯为敏化剂、木粉为可燃剂与松散剂组成的爆炸性混合物（主要原材料是硝酸铵、梯恩梯与木粉）。

硝酸铵：主要成分，氧化剂。

梯恩梯：敏化剂，提高炸药的敏感度和威力。

木粉：可燃剂和松散剂，一调节炸药的氧平衡和增加爆炸反应时的放热量和爆生气体量，提高炸药的做功能力二是防止硝酸铵结块。

沥青、石蜡、松香：憎水剂，使炸药有一定的防潮和抗水能力。

食盐和路化钾：消焰剂，降低爆温和减少爆炸时的火焰以降低引起瓦斯和煤尘爆炸的危险性。

铵梯炸药的品种：1、岩石铵梯炸药：只允许在无瓦斯、矿尘爆炸危险的场合使用，且适用于在中硬及其以上矿岩爆破作业使用铵梯炸药，称为岩石铵梯炸药。

由于该类炸药允许在地下工程中使用，规定爆炸后生成的有毒气体量不超过80L/kg。

2、露天铵梯炸药。

3、煤矿许用铵梯炸药。

分为普通型和抗水型，增加食盐作为消焰剂。