控制爆破1-5.ppt

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控制爆破主讲邓飞资源与环境工程学院0绪论v0.1控制爆破定义：

通过精心设计、施工与防护等技术，严格控制爆炸能源的释放和介质的破碎过程，既要达到预期的爆破效果，又要将爆破范围、破碎程度、倒塌范围、抛掷方向、堆积形状以及爆破危害控制在允许规定范围之内。

这种对爆破效果和爆破危害进行双重控制的爆破，叫做控制爆破。

一般岩土爆破与控爆的差别。

v0.2控制爆破的发展简况硐室爆破集中药包、平面药包、条形药包；硐室水压爆破法；中深孔爆破技术微差、挤压、预裂、光面爆破。

拆除爆破各种型式各种环境的建、构物。

水下控制爆破岩塞爆破、围堰拆除、软地基爆炸处理高能爆破加工技术爆炸成形、爆炸焊接、爆炸合成金刚石爆破器材无起爆药雷管、高能电磁感应起爆雷管、高精度毫秒延期雷管、高精度电子延期雷管、特种炸药、快速静态破碎剂、属性耐热炸药。

爆破理论的研究实用化、计算机化和科学化。

（DKP硐室爆破设计系统、KR台阶爆破设计系统）拓宽爆破技术应用（开创性课题纤维撕裂爆破；聚和爆破；化合爆破）爆破安全技术越来越重视。

v0.3控制爆破发展方向u加强理论研究，发展数值模拟技术u实施精密控制，拓宽控制爆破技术的应用领域（开创性课题纤维撕裂爆破；聚和爆破；化合爆破）u发展新型爆破材料，提高控制爆破水平u发展爆破安全技术，防止爆破危害04如何学好本课程v本课程特点：

实践性强学科综合性强，涉及面广1广泛收集实例网站：

中国爆破网（）中国工程爆破协会（）中国工程爆破网（）期刊：

工程爆破、爆破2设计实践3熟悉爆破安全规程4掌握爆破基础知识，各类爆破设计要点，安全防护知识0.5控制爆破原理p最小抵抗线原理爆破时介质抛掷的主导方向是最小抵抗线方向。

p等能原理每个炮孔所装的炸药在爆炸时所释放的能量与破碎该孔周围介质所需的最低能相等，使介质只产生一定的裂缝或就地破碎松动，而无多余能量造成爆破危害。

p微分原理v控制爆破的微分原理是将爆炸某一目标所需的总装药量进行分散化与微量化处理，故也称为分散化与微量化原理。

v采用等能原理控爆后，炸药周围的介质只产生裂缝、原地松动破坏。

但是，当一次药量较大且比较集中时，这一点就很难做到。

这种情况下，距炸药一定距离范围内的介质往往会受到过度的破坏，产生塑性变形，有时还会出现抛掷现象，只有在距药包较远处，介质才只形成裂纹.不产生过大的破坏。

此外，炸药过于集中。

容易形成较强的地震波，降低炸药能量的有效利用率。

微分原理的应用，就是要消除那些由于炸药量过于集中而造成的危害效应。

因此，可以说微分原理是以等能原理为基础，将药最微分化，也即将爆炸能量微分化，从而达到控制爆破的目的。

p失稳原理v在认真分析和研究建筑物或结构物的受力状态、荷载分布和实际承载能力的基础上，运用控制爆破将承重结构的某些关键部位爆松，使之失去承载能力，同时破坏结构的刚度，建筑物或结构物在整体失去稳定性的情况下，在其自重作用下原地坍塌或定向倾倒，这一原理称为失稳原理。

p缓冲原理v在优选适合控制爆破的爆破能源及装药结构等的基础上，削弱爆炸应力波的峰值压力对介质的冲击作用，使爆破能量得到合理地分配与利用，称为缓冲原理。

p0.5控制爆破类型应用范围分：

矿山控制爆破拆除控制爆破其它控制爆破主要目的和要求分三定控制爆破（定向、定距、定量）四减控制爆破（空气冲击波、振动、飞石、噪声）光稳控制爆破（预留面光滑、岩体稳定）特殊控制爆破2控制爆破安全技术2.1爆破地震效应v2.1.1基本原理爆破地震是炸药在岩土等介质中爆炸时，其中部分能量以弹性波的形式在地壳中传播而引起爆区附近的地层震动的现象。

爆破地震和天然地震的比较爆破地震得振动频率较高，一般1030Hz,其中岩石中高于土壤，小药量高于大药量，大大高于普通建筑物的自振频率。

天然地震属于低频率振动，25Hz,与建筑物比较接近。

爆破地震的持续时间较短，0.12s,而天然地震为1040s.天然地震的振幅大，衰减慢，影响范围广，破坏能量也大；爆破地震与此相反。

爆破地震的震源大小等，可通过一定的技术加以控制，而自然地震目前则不能。

在同一地点的两种震动波参数相同，但爆在同一地点的两种震动波参数相同，但爆破地震对该处建筑物的影响和破坏要比天破地震对该处建筑物的影响和破坏要比天然地震轻得多。

然地震轻得多。

爆破地震效应的特点相对位置：

爆破上方的震动强度高于低处最小抵抗线方向上震动强度最小，反向最大，侧向居中。

建筑物类型：

低矮建筑的抗震性能比高大、细长建筑物好；大跨度的建筑易被震坏。

地质地形条件：

深沟、凹坑、河流、断层和破碎带有明显的隔震与减震作用；岩石越坚硬，抗震性能越好。

爆破类型：

爆破地震得强调随着爆破作用指数n的增大而增大。

爆破地震的震级地震的震级表示地震发生时以地震波形式释放能童的大小。

对爆破地震来讲，它是由一次爆炸的药量和其能量转换为地震波能量的转换系数决定的。

v我国的地震震级是采用国际上通用的震级标准，通常称为里氏震级.不同震级地震波释放的能量见表114.v各震级之间的关系是:

震级每差0.1级，能量相差1.4倍，所以震级差0.2级时，能量差（1.4）2倍，震级差0.3级，能量差（1.4）3倍，依次类推。

震级差1级时，能量相差1.4）10=30倍。

v表114所列震级是根据震波图上表面波关参数等确定的，称为面波震级，用Ms表示.面波震级与地震波总能量能最的关系为：

lgE=11.8+1.5Msv由近震的体波震级M1求面波震级MsM1=lgAu+R（）R（）为起算函数；Au为测点质点的最大位移Ms=1.13M1+1.08v或由经验公式求MsMs=3.65+lgQQ为炸药量，ktv2.1.2爆破震动速度的计算及其判据v质点振速表示爆破震动效应强度的原因质点振速不受覆盖层类型和厚度影响；可适应于不同的测量仪器、测量方法和不同的爆破条件；使爆破震动烈度与天然地震烈度统一起来结构的破坏与质点的振动速度的相关关系比位移或加速度更为密切。

v质点振动速度v式中R爆破地震安全距离，m;vQ炸药量，kg:

齐发爆破取总炸药量，微差爆破或秒差爆破取最大的一段药量;vv地震安全速度，cm/s;va药量指数，取1/3:

vK.Q与爆破点地形、地质条件有关的系数和衰减指数，按下表选择或由试验确定.v爆破振动的允许振速及其判据v评价各种爆破对不同类型建（构）筑物和其他保护对象的振动影晌，应采用不同的安全判据和允许标准。

v地面建筑物的爆破振动判据.采用保护对象所在地质点峰值振动逮度和主振频率，水工隧道、交通隧道、矿山巷道、电站（厂中心控制室设备、新浇大体积混凝土的爆破振动判据.采用保护对象所在地质点蜂值振动速度.安全允许标准如表A.v地震烈度是指地震宏观效应的区分，即地震时地面受到的影响和破坏程度，是衡量一定区域内地震强弱程度的尺度。

l爆炸振动反应谱单自由度体系（振动子）对于给定的地面加速度考虑阻尼时的最大反应与系统的自振频率的关系曲线2.1.3降低爆破地震效应的措施选取与岩石相匹配的炸药采取不耦合装药限制一次爆破最大一段的用药量增加布药的分散性改变爆破最小抵抗线方向开挖防震沟，或预裂爆破调整起爆顺序微差爆破2.2爆破冲击波与爆破噪声爆破冲击波爆破冲击波是指爆破时引起的压缩型强扰动空气传播。

冲击波在传播中逐渐衰减为声波，既爆破噪声噪声。

l2.2.1爆破冲击波研究意义：

冲击波具有较高的压力和速度，可以造成人员伤亡和建构物破坏。

爆破噪声也会引起人体某些器官的损伤或某些系统机能的紊乱。

因此必须确定其值的大小及安全距离，并采取相应安全措施。

v冲击波超压的计算根据不同爆破方式和爆破地点选用不同公式。

l冲击波安全距离的确定v空气冲击波超压的安全允许标准:

对人员为0.02x105Pa,对建筑物按表6取值。

空气冲击波安全允许距离，应根据保护对象、所用炸药品种、地形和气象条件由设计确定。

v在平坦地形条件下爆破时，可按式（3）计算超压。

v式中:

vP空气冲击波超压值105Pa；vQ一次爆破的梯恩梯炸药当量，秒延时爆破为最大一段药量，毫秒延时爆破为总药量，单位为千克（kg）；vR装药至保护对象的距离，单位为米（m）v空气超压按压力单位测量，通常使用的压力单位是巴（bar），也有用分贝（dB）的。

分贝由下式表示式中，P为测量到的压力,P0为参考压力，P00.00002Pa。

v知道了装药重量Q（TNT当量，kg）和距离R（m），超压可有下式求出。

v非约束药包：

v露天钻孔爆破：

v式中，K、为经验系数和指数,一般梯段爆破K1.48，1.55；爆破法破大块K0.67，1.31。

v李玉民通过理论计算和实验测试得到井巷掘进爆破空气冲击波沿巷道传播的经验公式为v式中，P为距爆源及处的超压，Pa，Q为爆破空气冲击波初始能量折算成的药量，kg；Qv为炸药的爆热，kJ/kg；R为计算点至爆源的距离，m；为巷道表面粗糙性系数；S为与炸药毗临的巷道总断面积，m2；d为巷道水力学直径，。

炸药当量换算v目前，大多数炸药的TNT当量是根据能量相似原理按爆热换算的，即:

e=QV/QTNT式中，e某种炸药的TNT当量换算系数;QTNTTNT的爆热，Jkg1;QV某种炸药的爆热，Jkg1。

v应用上式进行炸药、火药等的计算时，会产生很大的误差。

所以，另一种由实际爆炸愉出来确定爆炸物TNT当量的方法逐渐被采纳。

所谓实际爆炸输出是指爆炸冲击波峰值压力和正压冲量，即在同样的径向距离处得到相同的爆炸峰值压力（或正压冲量）时TNT的药量与爆炸物的药量的比值。

v工程爆破时，以爆力为320mL猛度为12mm的为标准炸药，利用下式进行炸药的换算和装填.即:

ve=（320/x）M+（12/y）N（M+N=1）vv式中e换算系数;vx代表使用炸药的爆力指标值，mL;vy一州代表使用炸药的猛度指标值，mm;vM,N爆破设计时考虑两因素的比例数分别为5/6、1/6.。

v320和12为标准炸药的爆力和猛度值,单位与x、y相同.l降低空气冲击波危害的安全措施v由于炸药的爆轰是以超声速进行的，当爆轰波从装药传入空气中时，必然引起空气冲击波。

在爆破作业中。

除不偶合装药空气间隙中产生的空气冲击波起传递爆炸能量的作用外，其它情况下的空气冲击波均为无用功，并且是主要的爆破危害。

v为了在进行爆破作业时，确保人员和建筑设施等的安全，一定要控制空气冲击波的超压，使之低于它们最薄弱部位允许的超压值。

从爆破技术来讲，采用柱状炸药柱状炸药；对炮孔进行良好的堵塞堵塞并采用反向起爆反向起爆；以及采用分散的微量装药分散的微量装药等，均可降低空气冲击波超压，但是最有效的措施是设法减小一次起爆的药量，这就要求在进行爆破设计时尽量采用耗药量小的爆破方式，v或采用段发雷管进行微差爆破或秒延期爆微差爆破或秒延期爆破破，这样不仅可以降低空气冲击波超压，而且可以大大降低地震波的危害。

当一次起爆药量不允许降低，作业条件又不能满足安全距离时，可在爆源附近或被保护对象附近构筑构筑阻波墙、防波排柱等障碍物障碍物，削弱空气冲击议强度.保证被保护对象的安全。

2.3爆破飞石的产生和危害v爆破飞石对人员、建筑构或设备造成危害很大，在进行爆破设计时，必须对其加强控制和采取必要的安全措施，本节所述爆破飞石是指所有爆破飞散物。

v当炸药的爆炸能量用于破碎岩石或介质后，尚余很多能量，则这些能量将用于加速已破碎的岩石，使其作抛掷运动，从而产生爆破飞石。

2.3.2控制爆破飞石的方法和防护措施v1.优选爆破参数为了控制爆破飞石，首先要优选爆破参数，在能够达到工程目的的前提下，应该尽量采取炸药单耗较低的爆破方式，并设法降低炸药单耗，对最小抵抗线和方向要认真选取.并在施爆前进行校核，装药一定要按设计量装填，切勿超装药量。

v2.慎重选择炮位v尽量避免把炮位选在软弱松散夹层，断层、裂隙、破碎带或混凝土接搭面，因为这些部位都易产生速度较高的爆破飞石，其飞石距离远，危害更大。

v3.提高炮孔堵塞质量v应选用与炮孔摩擦系数大，密度大的材料作炮泥，并取足够大的堵塞长度，以延长炮泥的迟滞时间，甚至使炮泥在爆破后依然存在炮孔内，但不能选强度弱的爆破