关于岩石爆破破碎机理及影响爆破作用的因素

爆破作用下的岩石破碎和破裂机理研究岩石爆破技术已经广泛的应用于矿山开采及工程施工中，然而，爆破作用下的岩石破碎和破裂机理非常复杂，需要进行系统的探讨。

介绍了常见的爆破破岩理论，分析了炸药在岩石中爆破作用的范围，包括压碎区、破裂区及震动区，分析了各范围的作用机理及破坏特点。

标签：爆破岩石破碎压碎区破碎区震动区1引言在工程施工、矿山开采等活动中，经常需要对岩石进行爆破。

爆破时，需要根据施工要求及岩石的特点，选择合适的爆破手段。

研究爆破作用下的岩石破碎和破裂机理，对于精确掌握爆炸作用下的岩石破碎区域、破裂程度与炸药类型的关系，掌控爆炸效果，优化爆破方案具有重要的意义。

2爆破破岩理论介绍2.1爆炸气体产物膨胀压力破坏理论根据爆炸气体产物膨胀压力破坏理论，岩石中的炸药爆炸时，产生了大量的气体，温度和压强不断增大，随着气体的不断膨胀，产生了强大的压力作用在岩石岩壁上。

因为各方位的作用力不同，引起了不同的径向位移，形成了剪切应力。

当剪切应力达到一定程度后，会引起岩石的破裂。

根据爆炸气体产物膨胀压力破坏理论，岩石只有在爆炸气体作用的时间内发生破碎，且产生冲击波的能量仅占炸药总能量的5%～15%，这样少的能量很难使整块岩石破碎。

实际应用说明，在爆炸时，还有其他作用对岩石产生了巨大的影响。

2.2冲击波引起应力波反射破坏理论根据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。

该理论的主要依据：（1）冲击波波阵面的压力比爆炸气体产物的膨胀压力大得多；（2）岩石的抗拉强度比抗压强度低得多，在自由面处确实常常发现片裂、剥落现象。

（3）根据应力波理论：压缩应力波在自由面处反射成为拉伸应力波。

2.3爆炸气体膨胀压力和应力波共同作用根据该理论，岩石的破坏是高温、高压气体和应力波共同作用的结果。

爆炸时产生的高温、高压气体和应力波有不同的作用。

炸药爆炸后在岩石中产生爆炸冲击波，使炮孔周围附近的岩石被“粉碎”；由于消耗大量的能量，冲击波衰减为应力波，在粉碎区之外造成径向裂隙，反射应力波使这些裂纹进一步扩展；爆炸时产生的高温、高压气体，会发挥“气楔作用”使裂隙扩大，并最终贯通形成岩块。

土木工程中的岩石爆破技术研究岩石爆破技术是土木工程中常见的一种施工方法，它可以有效地解决岩石开挖、勘探和建设过程中的难题。

然而，岩石爆破技术的研究和应用也面临着一些挑战和改进的空间。

本文将探讨土木工程中的岩石爆破技术以及未来的发展方向。

首先，岩石爆破技术的原理是基于能量释放和应力传递的原理。

在爆破过程中，硐室内的炸药被引爆，产生的能量将岩石中的应力集中，使其发生破裂和崩落。

这依赖于炸药的选择、布置和引爆方式等因素。

因此，炸药的性能和使用技术是岩石爆破技术中的关键问题之一。

其次，岩石的物理特性和结构也会影响爆破效果。

不同类型的岩石具有不同的抗压和抗裂能力，从而对爆破的难易程度产生影响。

此外，岩石的孔隙率和裂隙网络也会影响爆破效果。

因此，在进行岩石爆破前，需要对岩石进行详细的物理和力学性质的研究，以确定适当的爆破参数和设计方案。

然而，传统的岩石爆破技术也存在一些问题。

首先，爆破过程中会产生大量的粉尘、噪音和振动，对周围环境和人员的安全造成威胁。

尤其在城市建设中，这些问题更为突出。

其次，爆破会对地质环境产生不可逆的影响，如地下水位下降、土层沉降和地震等。

这些问题对环境保护和可持续发展构成了挑战。

为了解决这些问题，岩石爆破技术正在不断创新和改进。

一方面，炸药和引爆器件的研发正朝着更安全、经济和环保的方向发展。

例如，一些新型的炸药能够减少爆破时产生的粉尘和噪音，并提高爆破效率。

另一方面，岩石爆破技术与其他施工技术的结合也为解决这些问题提供了新的思路。

例如，利用先进的控制系统和监测技术，可以实时监测和调整爆破的参数，从而减少环境的影响。

此外，岩石爆破技术在相关领域的交叉应用也给其发展带来了新的机遇。

例如，在地下矿山勘探和开采中，岩石爆破技术的研究可以提高开采效率和安全性。

在石油勘探和开发中，岩石爆破技术可以用于孔隙储层的破裂和改造，提高油气的产量。

在水利工程中，岩石爆破技术可以用于崩岩和地质灾害的治理，保障水利设施的安全。

2020/3/28
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3 爆破破岩机理
图3-32中的药包布置在断层的破碎带中。当断 层内的破碎物胶结不好时，爆炸气体将从断层破碎 带冲出，造成冲炮并使爆破漏斗变小。图3-33中的 药包位于断层的下面。爆破后，爆区上部断层上盘 的岩体将失去支撑，在重力的作用下顺断层面下滑， 从而使爆破方量增大，甚至造成原设计爆破影响范 围之外的建筑物损坏。
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3 爆破破岩机理
6.2.2爆破漏斗
当单个药包在岩体中的埋置深度不大时，可以观察 到自由面上出现了岩体开裂、鼓起或抛掷现象。在自 由面上形成了一个倒圆锥形爆坑，这个坑称为爆破漏 斗。
（1）爆破漏斗几何要素
自由面（free face）是指被爆破的介质与空气接触的面，又叫 临空面,如图中AB面。 最小抵抗线W（minimum burden）是指药包中心距自由面的 最短距离。爆破时，最小抵抗线方向的岩石最容易破坏，它是 爆破作用和岩石抛掷的主导方向。
另外，工业炸药的密度也不能进行大幅 度的变动，例如当铵梯炸药的密度超过其极 限值后，就不能稳定爆轰。因此，根据爆破 对象的性质，合理选择炸药品种并采取适宜 的装药结构，从而提高炸药能量的有效利用， 是改善爆破效果的有效途径。
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3 爆破破岩机理
爆速是炸药本身影响其能量有效利用的一 个重要性能指标。不同爆速的炸药，在岩 体内爆炸激起的冲击波和应力波的参数不 同，从而对岩石爆破作用及其效果有着明 显的影响。
用
径向压缩引起的切向拉伸
爆破的内部作用
1—径向裂隙 2—环向裂隙
rc－药包半径；Rc－粉碎区半径；Rp－破裂区半径径向裂隙和环向裂隙的形成原理

力 ，压力以极高的速度冲击药包四周的岩石，在岩石 中激发出传播速度比声速还大的冲击波（或叫爆炸应力 波）。在离药包稍远的地点，由于波的衰减，这些非弹 性过程终止，而开始出现弹性效应，衰减后的冲击波已 变成只能引起岩石质点振动而不能引起岩石破裂的弹性 扰动，这种弹性扰动以弹性应力波或地震波的形式向外 传播 应力波按其传播的途径不同可以分为两大类：一类是在 岩体内部传播的，叫做体积波；一类是沿着岩体内、外 表面传播的叫做表面波。
该观点视岩体裂隙为初始损伤，各种结构弱面和
微缺陷为潜在的损伤发展源，认为岩体破裂是损 伤积累所致。当岩体损伤变量达到某一临界值时， 岩体产生破裂。 利用岩体爆破的损伤力学方法，目前基本上可以 实现爆破范围的计算机模拟。 该理论在爆破动力问题上，直接采用爆轰冲击荷 载作用于岩壁的状态方程，利用动力有限元方法 计算爆区的应力状态。其实质是认为岩体爆破动 力是爆炸应力波和爆轰气体的膨胀作用，两者相 辅相成，不可或缺。
（一）岩体中冲击波的传播规律
冲击波的初始波峰压力就是爆轰波给予岩
石的最初压力，其值的大小取决于炸药的 性质、岩石的性质和炸药与岩石的耦合情 况。 波阻抗越大的岩石，在炮孔壁上产生的压 力也越大，如表5—1所示。 给予岩石的初始峰压越大，则岩石的变形 也越大，破碎越厉害，消耗能量也越多。 因此，在工程爆破中必须根据工程的要求 来合理地控制岩体中的初始峰压值。
二、应力波
物体若受到爆炸或其他冲击载荷作用时，在
物体的内部就会产生过渡性的扰动现象，这 种现象叫做波动。 物体内的应力是以波动方式传播的，这种波 动方式的应力叫做应力波，对爆破来说这种 应力波是由爆炸冲击加载产生的，所以叫做 爆炸应力波。
（一）应力波的传播
传播的大致过程：炸药在岩体中爆炸引起的瞬时巨大压

爆破工程中影响爆破效果的因素分析摘要：科学准确地就爆破工程当中影响爆炸效果的原因开展分析，是得到理想爆破效果以及增强爆破效率的重要前提。

凭借技术人员所开展的专项分析，能够有效就该爆破工程当中的有利因素进行了解，防止不利现象的出现。

基于实践经验，本文就爆破工程当中会对爆破效果产生影响的因素（岩石因素、炸药因素以及炸药、岩石之间的关联性以及爆破技术等）进行了逐一的分析。

希望在今后的爆破工程当中，相关技术人员可以最大程度使用其中有利条件，规避其中的不利条件，以达到最佳的爆破效果。

关键词：爆破工程；影响因素；爆破效果1岩石因素对爆破效果的影响首先，因为岩石具有各向异性，所以在同一环境不同方向上的岩石强度，也会存在有较大的差异。

在爆破工程当中，冲击波在岩石当中的传播会出现畸变，导致岩石当中的动应力场受到影响。

所以在各个位置上动应力所造成的岩体缝隙宽度、密度、形状、长度等都会有所不同。

长期实践结果表明，针对岩石层进行爆破非常容易导致原生层发生开裂现象，这是因为岩体原生层的强度较低所导致的。

再次，在爆破工程当中所出现的应力波在遇见裂隙时会出现反射现象，让炸药药包和裂隙面之间的岩石击碎情况变得更加均衡。

但是裂隙面以外的岩层却由于应力的衰弱而无法使其破碎，导致这一部分岩层出现大块状况。

此外，炸药药包在岩层差异性巨大的岩体当中被引爆时，其产生的冲击波更容易在岩层较为松软的区域进行突破，而相对较为坚硬的岩石却无法被击碎。

2炸药因素对爆破效果的影响对爆破工程当中炸药性能产生影响的原因，主要有炸药投放密度、爆速、爆炸压力、爆轰压力、炸药波阻抗、爆炸气体量以及爆炸能量的有效使用率等几个方面。

2.1炸药能量的有效使用率从物理的角度进行分析，炸药的爆炸做工主要表现在下列几种方式当中：让爆破点周围的岩层产生剧烈的塑性形变同时让岩层被粉碎；把已经破碎的岩石块抛出；出现噪音和空气冲击破；在岩体当中发生爆破型地震以及热化学损失。

通过实验检测，作用在岩层破碎的能力实际上只占到爆炸过程中所产生的总能量的10%左右。

爆破原理及爆破方法第一节爆破作用原理一、岩体爆破破坏机理爆破是当前破碎岩石的主要手段。

关于岩石等脆性介质爆破破坏机理，有许多假设，按其基本观点，归纳起来有爆轰气体膨胀压力作用破坏论、应力波及反射拉伸破坏论、冲击波和爆轰气体膨胀压力共同作用破坏论三种。

1．爆轰气体膨胀压力作用破坏论该理论认为炸药爆炸所引起脆性介质(岩石)的破坏，使其产生大量高温高压气体，它所产生的推力，作用在药包四周的岩壁上，引起岩石质点的径向位移，由于作用力的不等引起的径向位移，导致在岩石中形成剪切应力，当这种剪切应力超过岩石的极限抗剪强度时就会引起岩石破裂，当爆轰气体的膨胀推力足够大时，会引起自由面四周的岩石隆起，鼓开并沿径向推出。

这种观点完全否认冲击波的动作用，这是不符合实际的。

2．应力波反射拉伸破坏论该理论认为药包爆炸时，强大的冲击波冲击和压缩四周岩石，在岩石中激发成激烈的压缩应力波，当传到自由面反射变成拉伸应力波，其强度超过岩石的极限抗拉强度时，从自由面开始向爆源方向产生拉伸片裂破坏作用。

这种理论只从爆轰的动力学观点出发，而忽视了爆生气体膨胀做功的静作用，因而也具有片面性。

3．冲击波和爆轰气体膨胀压力共同作用破坏论该理论认为爆破时，岩石的破坏是冲击波和爆轰气体膨胀压力共同作用的结果。

但在解释岩石破碎的原因是谁起主导作用时仍存在不同的观点，一种认为冲击波在破碎岩石时不起主要作用，它只是在形成初始径向裂隙时起了先锋作用，但在大量破碎岩石时则主要依靠爆轰气体膨胀压力的推力作用和尖劈作用。

另一种观点则认为爆破时岩石破碎谁起主要作用要取决于岩石的性质，即取决于岩石的波阻抗。

关于高波阻抗的岩石，即致密坚韧的整体性岩石，它对爆炸应力波的传播性能好，波速大。

关于低波阻松软而具有塑性的岩石，爆炸应力波传播的性能较差，波速较低，爆破时岩石的破坏主要依靠爆轰气体的膨胀压力；关于中等波阻抗的中等坚硬岩石，应力波和爆轰气体膨胀压力同样起重要作用。

裂纹扩展：应力波在岩石中传 播，使裂纹扩展，最终使岩石
破碎
岩石破碎：岩石在应力波的作 用下，产生裂纹，最终破碎成
小块
露天爆破：适用于露天矿床的开采
地下爆破：适用于地下矿床的开采
定向爆破：适用于定向控制爆破，如隧道、 桥梁等
控制爆破：适用于控制爆破，如拆除、破 碎等
水力爆破：适用于水下爆破，如港口、航 道等
建立完善的安全监管体系，确保矿山爆破作业的合规性 加强员工培训，提高安全意识和操作技能 定期进行安全检查，及时发现并消除安全隐患 制定应急预案，确保在发生事故时能够及时有效应对
矿山爆破与岩石破 裂力学的实践应用
矿山爆破设计：根 据矿山的岩石类型、 开采要求和安全标 准，进行爆破方案 的设计和优化，确 保爆破效果和安全
应力状态：岩 石在受到外力 作用下产生的
应力状态
破裂准则：岩 石破裂的条件
和标准
破裂过程：岩 石从受力到破
裂的过程
破裂模式：岩 石破裂后的形 态和分布规律
岩石强度：指岩石抵抗破坏的能力，包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等 岩石变形特性：指岩石在外力作用下的变形能力，包括弹性变形、塑性变形、脆性变形等 岩石强度与变形特性的关系：岩石的强度与变形特性密切相关，强度越高，变形能力越弱 岩石强度与变形特性的影响因素：包括岩石的矿物成分、结构、孔隙率、水化程度等
爆破过程中可 能产生火灾、 爆炸等危险， 需要采取防火、
防爆措施
爆破过程中需 要遵守安全操 作规程，确保
人员安全
爆破过程中需 要做好安全防 护措施，如佩 戴安全帽、防
护服等
岩石破裂可能导致山体滑坡、泥石流等自然灾害 岩石破裂可能导致地下水污染、地表水污染等环境问题 岩石破裂可能导致周边建筑物、道路等基础设施损坏 控制措施：采用先进的爆破技术、加强监测和预警、加强环境保护等

爆破漏斗又叫加强松动爆破漏斗。 ④松动爆破漏斗。如图5-5(d)所示，当0＜n＜0.75时，爆 破漏斗为松动爆破漏斗，这时爆破漏斗内的岩石只产生破裂、 破碎而没有向外抛掷的现象。从外表看，没有明显的可见漏斗 出现。
r
W W
r
θ
45
°
45
θ
°
(a)
(b)
r
r
W
θ
W
θ
(c)
图5-5 爆破漏斗分类
(d)
和进一步张开。当爆轰气体的压力足够大时，爆轰气体将推动破
碎岩块作径向抛掷运动。 对于不同性质的岩石和炸药，应力波与爆轰气体的作用程
度是不同的。
在坚硬岩石、高猛度炸药、偶合装药或装药不偶合系数较 小的条件下，应力波的破坏作用是主要的； 在松软岩石、低猛度炸药、装药不偶合系数较大的条件下， 爆轰气体的破坏作用是主要的。
研究成果还不很完善，但它们基本上反映了岩石爆破作用
中的某些客观规律，对爆破实践具有一定的指导意义和应 用价值。
5.1 岩石爆破破碎原因的几种学说
(1)爆轰气体压力作用学说（explosion gas failure
theory）
这种学说从静力学观点出发，认为岩石的破碎主要是由 于爆轰气体（explosion gas）的膨胀压力引起的。这种学说
` `
θ θ θ θ
`
`
区贯通的径向裂隙(crack)。
σr
`
θ θ
σ
σ (a)
σr (b)
`
随着径向裂隙的形成,作用在岩石上的压力
迅速下降,药室周围岩石随即释放出在压缩过程
θ θ θ
σr
σr
` `
σr
` `

炸药性能——炸药密度、爆热和爆速
爆轰压力、爆炸压力、爆炸作用时间、能量利用率
炸药爆热、爆温、 爆轰气体体积
7.7.2 岩石特性对爆破作用的影响
• 岩石特性——物理力学性质、动载特性和地 质条件。实际是岩石对应力波传播的影响
• 结构面对应力波传播的影响：加剧了应力波 能量的吸收；改变了应力波的传播方向（反 射、透射）。决定了爆破裂隙的扩展程度。
为了获得较好的爆破效果，应使炸药的波阻抗尽量 接近岩石的波阻抗。
• 岩石中的动应力场
爆炸荷载为动荷载，在爆炸荷载作用下，岩石中引 起的应力 状态表现为动的应力状态。它不仅随时 间变化，而且随距离远近而变化。
最大主应力、最小主应力、剪应力
7.3岩石中的爆炸气体
• 冲击波在前，爆炸气体在后 • 冲击波时间短，爆炸气体作用时间长 • 爆炸气体能量大 • 按准静态分析
爆破理论确立阶段 ：冲击波拉伸破坏理论；爆炸气体膨胀压破坏理论； 冲击波和爆炸气体综合作用理论，爆破过程3阶段论。
爆破理论最新发展阶段 ：裂隙岩体爆破理论；断裂力学和损伤力学引入； 计算机模拟和再现，爆破块度和爆堆形态预测； 新思想和新方法进入爆破理论研究。
岩石爆破理论研究的内容：
• 爆轰波理论的研究
• 应力波分类：
应力波 （传播途径）
体积波
表面波
纵波P波
运动方向一致 压缩波
横波S波
运动方向垂直 剪切波
瑞利波R波
能量大 地震破坏
勒夫波 Q波
按波阵面形状分类：球面波、柱面波、平面波 按介质变形性质分类：弹性波、粘弹性波、塑性波、冲击波
冲击荷载的特征： 承受载荷作用的物体自重非常重要； 在承载体中诱发出的应力是局部性的； 承载体的反应是动态的

第五章 岩石爆破理论
主要内容
5.1 岩石爆破破坏基本理论
5.2 单个药包爆破作用
5.3 成组药包爆破时岩石破坏特征
5.4 装药量计算
5.5 影响爆破作用的主要因素
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第五章 岩石爆破理论
1
第一节 岩石爆破破坏基本理论
爆生气体膨胀作用理论
爆炸应力波反射拉抻 作用理论
爆生气体和应力波综合 作用理论
破坏，它是爆破作用和岩石抛掷的主导方向。 （W） 爆破漏斗半径：形成倒锥形爆破漏斗的底圆半径。（r ） 爆破漏斗破裂半径：从药包中心到爆破漏斗底圆圆周上任一点的距离。 （R） 爆破漏斗深度：爆破漏斗顶点至自由面的最短距离。 （H） 爆破漏斗可见深度：爆破漏斗中碴堆表面最低点到自由面的最短距离。 （h ）
15122020精选ppt主要内容5151岩石爆破破坏基本理论岩石爆破破坏基本理论5252单个药包爆破作用单个药包爆破作用5353成组药包爆破时岩石破坏特征成组药包爆破时岩石破坏特征5454装药量计算装药量计算5555影响爆破作用的主要因素影响爆破作用的主要因素15122020精选ppt爆生气体膨胀作用理论爆炸应力波反射拉抻作用理论爆生气体和应力波综合作用理论药包爆炸时产生大量的高温高压气体这些爆炸气体产物迅速膨胀并以极高的压力作用于药包周围的岩壁上形成压应力场
相邻炮孔中心连线上准静态拉应力分析
（a）单个A孔产生的切向伴生拉应力
相邻炮孔应力波相遇叠加
（b）单个B孔产生的切向伴生拉应力 （c）两孔合成的切向伴生拉应力
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第五章 岩石爆破理论
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应力降低的分析
应力降低的分析图
多排成组药包的齐发爆破效果不好，得不到实际使用。
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图5—15 反射拉伸波对径向裂隙的扩展作用
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当θ为90°时，反射拉伸波将最有效地促使裂纹 扩展和延伸，使该裂纹成为优势裂纹。
当θ小于90°时，反射拉伸波以一个垂直于裂 纹方向的应力分量促使径向裂纹扩张和延伸，或者 在径向裂纹未端造成分支裂纹。
（3）爆炸气体膨胀压力和应力波共同作用 爆破时岩石的破坏是爆炸气体和应力波共同作
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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。
炸药爆炸后在岩石中产生爆炸冲击波，使炮孔 周围附近的岩石被“粉碎”；由于消耗大量的能量， 冲击波衰减为应力波，在粉碎区之外造成径向裂隙， 反射应力波使这些裂纹进一步扩展；
对高阻抗岩石，采用高猛度炸药、偶合装药或 装药不偶合系数较小，此时应力波的破坏作用是主 要的；
对低阻抗岩石，采用低猛度炸药、装药不偶合 系数较大，此时爆炸气体静压的破坏作用则是主要 的。
二、单个药包爆破作用的分析
1.爆破的内部作用
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埋置在地表以下很 深处的药包爆炸时，如 果药包威力不很高，则 地表不出现明显破坏的 爆破作用称为爆破的内 部作用。
埋置深度不大时，可以观察 到自由面上出现了岩体开裂、 鼓起或抛掷现象。这种情况 下的爆破作用称为爆破的外 部作用。
其特点是在自由面上形 成一个倒圆锥形爆坑，称为 爆破漏斗。如图5—12所示。
图5—11 药包爆炸的外部作用原理
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图5—12 炸药在岩体表面附近爆炸的现象
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图5—3 切向拉伸应力的产生
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② 如果存在 自由面，岩石质点 速度在自由面方向 上最大，位移阻力 各方向上的不等— 剪切应力—剪切破 坏岩石；

第四章
岩石爆破作用原理
在岩石的挖掘工程中，目前广泛利用炸药爆炸时所释放的能 量来破碎岩石。由于炸药在岩石中爆破时所释放的能量只有少 部分用于破碎岩石，而大部分能量都消耗在产生空气冲击波、 地震波、噪声和飞石等有害效应方面，炸药在岩石中爆破时的 能量利用率很低，大部分能量都浪费掉了。因此，提高炸药的 能量利用率并改善岩石的破碎效果，是工程爆破中最根本、最 重要的任务之一。为了达到这一目的，就必须搞清楚如下问题： 岩石的性质，地质条件；爆破器材的性能，炸药的爆轰机理及 其稳定爆轰；炸药在岩石中爆炸所释放的能量通过何种形式作 用于岩石；岩石在爆炸冲击能作用下处于何种应力状态；岩石 在此应力状态下如何产生变形和破坏，以及这种破坏和变形存 在什么规律等等。
3
V
r
3
2
W W
3
( n 1, r W )
， m3
（4-4）
因此，标准抛掷爆破的装药量为：
Q qW
3
, kg
（4-5）
根据相似定律，在保持岩石性质、炸药性质和药包埋置深度不 变的条件下，通过改变装药量就可以形成加强抛掷爆破漏斗或减 弱抛掷爆破漏斗。因而可以用以下公式来统一表示各种类型的抛 掷爆破装药量：
Q ( 0 . 33 ~ 0 . 55 ) qW
3
， kg
（4-8）
在确定以上各式中的q值时，应考虑以下几种情况： （1）查表、参考定额或有关资料的数据； （2）参照工程中爆破条件相似的实际单位炸药消耗量q值的 统计数据； （3）在需要进行爆破的岩石中作标准抛掷爆破漏斗试验。 在实际计算装药量时，应根据具体条件确定每一个药包所能 爆下的体积，分别求出每一个药包的装药量，然后进行累计， 最后得出总装药量。表4-2列出了爆破各种岩石的单位炸药消耗 量。

2.爆炸 爆炸是某一种物质系统在有限空间和极短 时间内,大量能量迅速释放或急聚转化的物理、化学 过程。在这种变化过程中通常伴随有强烈放热、发 光和声响等效应。通常可以将爆炸归纳为三大类， 即：物理爆炸、核爆炸和化学爆炸。
3.爆轰 炸药以最大而稳定的爆速进行传播的过程 叫做爆轰。它是炸药所特有的一种化学变化形式， 并且与外界的压力、温度等条件无关。各种不同炸 药爆轰的传播速度一般为每秒数千米乃至万米。比 如，梯恩梯的爆速为6800m/s，对于任何一种炸药 来说，在给定的条件下，爆轰速度均为常数。在爆 轰条件下，爆炸具有最大的破坏作用。
▪ ①裂隙岩体爆破理论的深入研究和岩体结构面对岩 石爆破的影响和控制。
▪ ②断裂力学和损伤力学的引入。
▪ ③计算机模拟和再现爆破过程，用以研究裂纹的产 生、扩展；预测爆破块度的组成和爆堆形态；供计
▪ 算机模拟用的爆破模型不断涌现。
▪ ④一些新的思想，新的研究方法开始进入爆破理论 的研究。
▪ 4.岩石爆破理论研究的内容 ▪ 岩石爆破理论研究的内容包括以下几方面： ▪ ⑴爆轰波理论的研究；
▪ 十一、临界埋深和最佳埋深
▪ 药包大小一定，在一定的埋深范围内，随着埋置深度的 增加，爆破漏斗的体积也有所增加，当深度达到一定值时， 再增加埋置深度，漏斗体积反而减小，到达某一个深度时， 不再出现爆破漏斗。把爆破漏斗体积最大的埋深成为最佳埋 深，把不再出现爆破漏斗的最小埋深称为临界埋深。美国科 罗拉多矿业学院的利文斯顿经长期研究，发现临界埋深和最 佳埋深均与炸药量的三分之一次方成正比。
爆炸和爆轰并无本质上的区别，只不过传播速 度不同而已。爆轰的传播速度是恒定的，爆炸的传 播速度是可变的。从这个意义上来讲，也可认为爆 炸就是爆轰的一种形式，即不稳定的爆轰。

1．影响稳定爆轰的主要因素
药卷直径 炸药密度 起爆冲能 其他因素
(1)药卷直径。炸药爆轰所产生的能量并未全部用于传 爆，有一部分径向逸散到药卷周围产生空气冲击波或 应力波。药卷直径越小，逸散出去的这部分能量所占 的比例越大。因此，当药卷直径小到一定程度时，就 完全不能传爆，这时的直径称为临界直径。将药卷直 径自临界直径逐渐增大，爆速也逐渐提高，最后达到 了稳定值。此后，药卷直径再增大，爆速也不会提高， 这时的直径称为极限直径。
测定炸药猛度的方法为铅柱压缩法，其实验设备及 装置如图所示。起爆后测量铅柱压缩尺寸作为猛度的 数据，单位为毫米。
(二)爆力 炸药爆炸时对周围介质做功的能力称为爆力，它是 由炸药能量转化而来的。测定炸药爆力的方法常用铅 柱扩孔法，试验装置如图所示，起爆后可用量筒向孔 内注水测得形容积，从中减去原孔眼体积和雷管扩孔 体积，即得炸药的爆力数据，其单位为毫升。
(三)爆速 爆速小于3000m/s，猛度小于10mm的炸药为低 威力炸药；爆速大于4000m/s，猛度小于16mm的 炸药为高威力炸药；界于二者之间的为中威力炸药。
如图所示，在药卷上A、B 两点并精确量出距离，用直径 0.1~0.3mm的漆包线双股权 成两根探针(下端剪开不通电)， 分别插入A、B处，并连接在 爆速仪的导线上。药卷起爆后， 探针的漆包线被爆轰波高温烧 坏，先后向仪器输入记时开始 和终止信号，这段时间由数码 管显示出来。将距离除以爆轰 波通过它需要的时间，即得爆 速值。
殉爆距离一般可通过实验来确定。试验时，将同一种 炸药的两个药卷沿轴线隔一定距离平放在坚实的沙土上， 其中一个药卷装有雷管作为主动药卷，另一个药卷作被 动药卷，然后引爆。根据形成的炸坑以及有无残留的炸 药和药卷来判断殉爆情况。通过一系列实验，找出相邻 药卷能殉爆的最大距离。

岩石爆炸破坏机理与爆破参数优化研究岩石爆炸破坏机理与爆破参数优化研究岩石爆炸破坏是一种常见的采矿工程中的爆破技术，通过在岩石体内引入能量，使岩石体发生破坏，以便于采矿。

在这个过程中，爆破参数的优化是至关重要的，可以有效地提高采矿效率和保证安全性。

一、岩石爆炸破坏机理岩石爆炸破坏机理是指在爆炸作用下，岩石体发生破坏的物理和化学机制。

爆炸的作用是将能量引入岩石体内，使岩石体发生应力和应变，当应力超过岩石体的抗拉强度时，岩石体就会发生裂纹，最终导致岩石体的破坏。

在岩石爆炸破坏中，主要有以下几种机理：1. 动态应力机理当爆炸波通过岩石体时，会产生高强度的动态应力，这种应力会使岩石体内部发生应变和变形，从而导致裂纹的产生和扩展。

动态应力机理是岩石爆炸破坏中最主要的机理之一。

2. 爆轰波机理爆轰波是指由于爆炸产生的高温高压气体所形成的压力波，这种压力波会使岩石体内部产生巨大的压力，从而导致岩石体的裂纹和破坏。

3. 爆震波机理爆震波是指由于爆炸产生的冲击波，这种冲击波会使岩石体内部发生变形和裂纹，最终导致岩石体的破坏。

以上三种机理是岩石爆炸破坏中最主要的机理，不同的机理对应着不同的爆破参数优化策略。

二、爆破参数优化在进行岩石爆炸破坏时，需要对爆破参数进行优化，以便于实现最佳的采矿效果和保证安全性。

常见的爆破参数包括：药量、装药密度、起爆方式、孔距、孔径等。

1. 药量药量是指在进行爆破作业时使用的药剂量，药量越大，能量越大，对岩石体的影响也就越大。

但是药量过大也会导致能量浪费和环境污染等问题。

2. 装药密度装药密度是指在进行爆破作业时所使用的药剂在孔隙中所占据的比例。

装药密度过大会导致能量浪费和环境污染等问题，装药密度过小则会影响采矿效果。

3. 起爆方式起爆方式是指在进行爆破作业时所使用的起爆方式，常见的起爆方式有电气起爆和非电气起爆两种。

电气起爆方式可以实现精确控制和多点起爆，但是成本较高。

非电气起爆方式成本较低，但是精确度较低。

2)隧洞掘进爆破（柱状装药）孔壁压力计算
炮孔岩石壁受到的冲击压力
式中为db dc 分别为炮孔直径和装药直径， lb lc分别为炮孔长度 和装药长度
3)硐室爆破、光面爆破孔壁压力计算
如果装药与药室之间存在较大的间隙（如：硐室、光面爆破装 药），则爆轰产物的膨胀宜分为高压膨胀和低压膨胀两个阶段。 当气体产物压力大于临界压力时，为高压膨胀阶段，膨胀规律为 PV3=常数，当气体产物压力小于临界压力时，为低压膨胀阶段， 膨胀规律为PVx=常数（x=1.2~1.3）。临界压力pcri 为
式度中。Cp为岩石中的弹性波速度；r 为岩石的密度； D1为爆轰波速
2)不耦合装药时传入岩石中的爆炸载荷
不耦合装药情况下，爆轰波首先压缩装药与药室壁之间间隙内的 空气，引起空气冲击波，而后再由空气冲击波作用于药室壁，对 药室壁岩石加载。为求得这一载荷值，先做3点假定： （a）爆炸产物在间隙内的膨胀为绝热膨胀，其膨胀规律为PV3= 常数，遇药室壁激起冲击压力，并在岩石中引起爆炸应力波。 （b）忽略间隙内空气的存在。 （c）爆轰产物开始膨胀时的压力按平均爆压Pm计算，即有：
3)不耦合装药类型：除不耦合装药外，也采用轴向 留有空气柱的空气间隔装药，分别用装药不耦合系 数和装药系数来表述各自的装药充满程度。
不耦合系数定义为：
4)不耦合系数： 5)装药系数： 式中k 为装药不耦合系数；
为装药系数；
db和dc分别为药室直径和药包直径； lb和lc分别为药室长度和药包长度。
实践表明，并非在所有岩石中都能生成冲击波，这取决于炸药与 岩石的性质。对大多数岩石而言，即便生成冲击波，也很快衰减 成弹性应力波，作用范围也很小，故有时也近似认为爆轰波与炮 孔壁岩石的碰撞是弹性的，岩石中直接生成弹性应力波（简称应 力波），进而按弹性波理论或声学近似理论确定岩石界面上的初 始压力。根据声学近似理论可推得