第三章爆破工程一、本章主要内容1.爆破的基本原理2.炸药及炸药量计算3.爆破基本方法4.钻孔与起爆5.特种爆破技术6.爆破安全控制二、学习的目的与教学要求应用于水工建筑物基础、导流隧洞与地下厂房等的开挖、料场开采、定向爆破筑坝和建筑物拆除等。
1.掌握爆破工程的基本方法、钻爆开挖方法；2.理解爆破的基本概念和爆破材料的主要性能，了解定向爆破、预裂爆破、光面爆破的概念及技术要求。
3.掌握爆破工程的施工特点和程序及施工的主要内容；4.对爆破安全与防护计算能灵活应用，对安全防护引起足够重视。
要严格执行各项安全计算的标准。
三、学习重点1.爆破作用指数概念及根据爆破作用指数对爆破进行分类。
2.浅孔、深孔爆破的炮孔布置和装药量计算；3.光面爆破、预裂爆破的应用和区别；主要参数的选用、确定和装药量的计算。
第一节爆破的基本概念一、爆破作用的概念（一）爆炸炸药爆炸属于化学反应。
从广义的角度来说，能量在瞬间释放的现象都可称为爆炸。
（二）爆破爆破是利用炸药的爆炸能量对炸药周围的介质，使其发生变形并进行破坏。
二、无限均匀介质中的爆破1．压缩圈（粉碎圈）这是与球形药包直接接触的介质。
2．抛掷圈紧贴着压缩圈外面的介质。
3．破坏圈（松动圈）位于抛掷圈外。
三、有限均匀介质中的爆破（一）自由面半无限介质的爆破是指药包埋设深度不大，爆破作用受到临空面的影响的爆破。
在水利工程建设中的爆破多属于这种爆破。
在半无限介质的爆破中，临空面起到反射拉应力作用和聚能作用。
（二）爆破漏斗的概念爆破漏斗：当爆破在有临空面的半无限介质表面附近进行时，若药包的爆破作用具有使部分破碎介质具有抛向临空面的能量时，往往形成一个倒立圆锥形的爆破坑，形如漏斗，称为爆破漏斗。
爆破漏斗的形状多种多样，随着岩土性质、炸药的品种、性能及药包大小及药包埋置深度不同而变化。
（三）爆破漏斗的几何参数1．药包中心O：2．最小抵抗线W：药包中心到临空面（自由面）的最短距离，即最小抵抗线长度Ｗ。
3．爆破漏斗底部半径r：指漏斗底圆半径，是自由面中心到漏斗中心到漏斗边缘的连线。
4．爆破作用半径Ｒ：药包中心至爆破漏斗底面边缘的距离。
5．抛掷距离：L6．自由面：自由面又称为临空面，是指爆破介质与空气或水的接触面。
同等条件下，临空面越多，炸药用量或小，爆破效果越好。
（二）爆破作用指数与爆破漏斗分类不同的爆破效果形成不同的爆破漏斗。
漏斗的大小可用爆破指数表示，其值为：n＝r／Ｗ,最能反映爆破漏斗的几何特征。
①标准抛掷爆破：当n＝1,即r＝W时，漏斗的张开角度等于90°，称为标准抛掷爆破。
②加强抛掷爆破：当n＞1，即r＞W时，漏斗张开角度＞90°，称为加强抛掷爆破。
③减弱抛掷爆破：当0.75≤n＜1时，漏斗的张开角度＜90°，称为减弱抛掷爆破。
④松动爆破：当0.33＜n≤0.75时，无岩块抛出，称为松动爆破，在自由面上可看见明显的外部破坏（松动隆起），形成堆满的漏斗，无岩块抛掷，漏斗半径范围可见岩石破碎后的鼓胀现象。
第二节炸药及药量计算一、炸药的主要性能指标（一）炸药的一般性能炸药的主要性能有物理化学安定性、敏感性、稳定性等。
（二）炸药的爆炸性能1.威力:分别用爆力和猛度表示。
2.殉爆距离炸药药包的爆炸引起相邻药包起爆的最大距离，称为殉爆距离。
3.爆速爆速是炸药爆炸时,冲击波自始至终在单位时间内的传播速度。
4.爆热与爆温炸药爆炸分解时所产生的热量叫爆热。
一般炸药的爆热约为600～1500kcal/kg。
爆炸产物所产生的最高温度叫爆温，通常可达到1500～4500℃。
5.氧平衡（1）零氧平衡：炸药在爆炸分解时的氧化情况。
如炸药本身的含氧量恰好等于其中可燃物完全氧化时的需要量，炸药爆炸后，生成二氧化碳和水，并放出大量的热，这种情况就叫做零氧平衡。
（2）负氧平衡：如含氧量不足，可燃物不能完全氧化，则产生有毒的一氧化碳，这种情况称负氧平衡。
（3）正氧平衡：如含氧量过多，将放出的氮氧化成为有毒的二氧化氮，这种情况称正氧平衡。
无论是正氧平衡还是负氧平衡，都会带来两大害处：一是使炸药中的某些元素得不到充分利用，导致热能量减少，炸药威力降低，影响爆破效果；二是生成有毒气体。
二、常用炸药的种类炸药是一种相对稳定的化合物或混合物。
根据使用的性质不同可分为起爆炸药和工程炸药（主炸药）两类。
（一）起爆炸药的分类起爆炸药是用以制造起爆材料的炸药。
其主要特点是敏感性高；爆速增加快，易由燃烧转为爆轰；安定性好，特别是化学安定性好；有很好的松散性和压缩性。
1.雷汞Hg(CNO)250℃分解，160℃爆炸，对清晰度敏感。
2．氮化铅Pb(N3)2反应比雷汞迟钝，不溶于水。
3.二硝基重氮酚C6H2O5N4安定性好，起爆能力强，相对安全价格便宜。
（二）常用工程炸药1. 三硝基甲笨(TNT梯恩梯炸药)2.胶质炸药3．铵梯炸药4.铵油炸药5.浆状炸药6．乳化炸药二、药包及装药量计算（一）药包种类药包是为爆破某一物体而在其中放置一定数量的炸药。
药包种类：分为集中药包和延长药包。
若药包的长边和短边的长度分别为L和a，当L/a≤4时，为集中药包，爆破效率高，省炸药和减少钻孔工作量，但爆破岩石的块度不够均匀，多用于抛掷爆破；当L／a＞4时，为延长药包，可均匀分布炸药，破碎岩石的块度较均匀，一般用于松动爆破。
（二）装药量计算装药量是工程爆破中的一个重要指标，它既反映了爆破效果，也反映了经济效益。
标准抛投药包的药量计算条件是：单个球形集中药包；爆破作用指数n=1；使用标准炸药（我国以2号岩石铵锑炸药作为标准炸药），只有一个水平自由面。
通常假定药包的重量和标准抛投漏斗的体积成比例的关系，即：KV Q =由此可得出标准抛投爆破漏斗的药包重量计算公式，即：3KW Q =当0.1≠n 时，上式可改写为：)(3n f KW Q =第三节 爆破基本方法施工过程包括：布孔、钻孔、清孔、装药、捣实、堵气、引爆等几道工序。
爆破方法取决于工程规模、开挖强度和施工条件。
一、 浅孔爆破浅孔爆破法是指炮孔深度L 一般小于5m 、直径为小于75mm （深0.5～5m 的圆柱形炮孔），装延长药包进行的爆破技术。
浅孔爆破法是应用最普遍的爆破技术。
1．浅孔爆破的应用范围浅孔爆破适用于各种地形和施工现场比较狭窄的工作面上作业，应用于地下工程开挖，露天工程的基坑、中小型料场开采，巨大石的改炮，水工建筑物薄层基岩以及城市建筑物改造拆除的控制爆破。
二、主要技术参数计算（1）最小抵抗线pW浅孔爆破最小抵抗线pW 通常根据钻孔直径和岩石性质确定，即： DK W w p = 最小抵抗线也可按梯段高度计算：HW p )8.0~6.0(= （2）台阶高度H P h W K H =（3）炮孔深度LH K L L =坚硬岩石：L=（1.10～1.15）H （m ），应超钻；松软岩石：L=（0.85～0.95）H （m ），应欠钻；中等坚硬岩石：L=H （m ）不超钻、欠钻。
（4）孔距a 与排距b孔、排距应同时满足下列要求：pa W K a =当布置几排炮孔时，炮孔布置成方形、三角形或梅花形，排距应小于孔距，通常按： pW b )2.1~8.0(=3．装药量计算浅孔爆破药量按延长药包计算，每孔装药长度：L L )~(2131=药 每孔装药量为：KabH H qaW Q P 33.0==二、深孔爆破深孔爆破是指炮孔深度L 大于5米、直径大于75毫米的爆破技术。
（一）应用范围深孔爆破70年代广泛应用于水利水电露天开挖、地下工程的扩大开挖或竖井开挖的爆破、大型工程深基坑开挖、大型采石场开采，大型劈坡开挖。
（二）炮孔布置型式1．炮孔布置基本型式深孔爆破的炮孔可以布置成垂直孔和倾斜孔两种型式。
炮孔的布置通常可分为单排孔和多排孔两种。
（三）深孔爆破参数孔爆破设计参数有：台阶高度、钻孔直径、底盘（板）抵抗线、孔距、排距、堵塞长度、超钻深度及装药量等。
1．炮孔直径（d ）钻孔直径由采用的钻机钻头和扩大孔径程度来确定，即钻d d β=（mm ）2.底盘抵抗线d W为避免爆后产生残埂和简化计算，在深孔爆破中，不用最小抵抗线p W ，而是采用底盘抵抗线d W 。
3.孔距a 与排距b孔距a 通常用底盘抵抗线W 1与邻接系数m 的乘积来计算：a = m d W （m ）当排距布置成等边三角形或梅花形布置时，排距与孔距的关系为：b = a sin60°= 0.87a4．超钻深度（h ）与孔长（L ）超钻深度是指炮孔深度超出台阶高度以下的一段孔深。
垂直孔： h =（0.15～0.35）d W倾斜孔： h =（0.3～0.5）d W5.堵塞长度（L 1）L 1≥(0.7～0.75 )W 1（四）装药量计算前排炮孔的单孔药量按下式计算：垂直孔 a KHW aH qW Q pd 33.0==倾斜孔 αsin /aH qW Q d = 三、洞室爆破洞室爆破也称为大爆破。
它是先在山体内开挖导洞，在药室内装入大量的炸药组成的集中药包，一次可以爆破大量石方。
（一）导洞与药室布置导洞有平洞及竖井两种形式。
集中布药。
（二）洞室爆破施工1．装药2．堵塞3．起爆系统四、提高深孔爆破效果的技术措施1．合理利用临空面，积极创造临空面2．及时调整爆破参数4.提高台阶高度5.改善装药结构6.改善起爆网路7.采用微差挤压爆破第四节钻孔与起爆一、钻孔机具1．风钻2．回转式钻机3．冲击式钻机4．潜孔钻机二、起爆器材及起爆方法炸药的基本起爆方法有四种：火花起爆、电力起爆、导爆管起爆、导爆管起爆和联合起爆。
不同的起爆方法，要求不同的起爆材料，常用的起爆材料有导火索、火雷管、电雷管、导爆索、导爆管等。
二、起爆器材（一）雷管雷管是用来起爆炸药或导爆索的。
按起爆方式一般常用的有火雷管、电雷管。
（二）导火线1.导火索2.导电线3．导爆索4.导爆管三、起爆方法（一）火花起爆（二）电力起爆（电雷管起爆法）电力起爆是电源通过电线输送电能激发雷管，继而起爆炸药的方法。
网路连接方式：串联法、并联法、混联法。
电力起爆安全可靠，可远距离操作，能引爆数量较大的药包群。
(三)导爆索起爆导爆索起爆安全可靠，费用较高。
主要用于深孔爆破和控制爆破。
（三）导爆管起爆导爆管起爆法是一种非电起爆方法。
第五节特种爆破技术一、定向爆破定向爆破筑坝是利用陡峻的岸坡布药，定向松动崩塌或抛掷爆落岩石至预定位置，拦断河道，然后通过人工修整达到坝的设计轮廓的筑坝技术。
1.基本要求(1)地形条件:地形上要求河谷狭窄，岸坡陡峻（通常在40°以上），山高山厚应为设计坝高的两倍以上。
(2)地质条件:地质上要求爆区岩性均匀、强度高、风化弱、构造简单、覆盖层薄、地下水位低、渗水量小,泄水和导流建筑物的进出口应在堆积范围以外并满足防止爆破震动影响的安全要求。
