爆破課件第06章

第六章深孔爆破深孔爆破(long-holeblasting)技術在改善破碎質量、維護邊坡穩(wěn)定、提高裝運效率和經(jīng)濟效益等方面有極大的優(yōu)越性，隨著深孔鉆機等機械設備的不斷改進發(fā)展，在鐵路和公路路塹、礦山露天開采工程、水電閘壩的基坑開挖工程中，深孔爆破技術得到廣泛的應用，深孔爆破技術在石方爆破工程中占有越來越重要的地位。目錄第一節(jié)深孔爆破基本概念第二節(jié)設計計算第三節(jié)深孔爆破施工工藝第四節(jié)微差爆破與擠壓爆破第五節(jié)光面爆破和預裂爆破參數(shù)設計第六節(jié) 深孔爆破工程設計實例第七節(jié)藥壺法爆破第一節(jié)深孔爆破基本概念

基本概念及特點臺階要素

鉆孔形式

布孔方式基本概念深孔通常是指孔徑大于75mm、深度在5m以上并采用深孔鉆機鉆成的炮孔。深孔爆破是指在事先修好的臺階(梯段)上進行鉆孔作業(yè)，并在鉆好的深孔中裝入延長藥包進行爆破。深孔爆破特點深孔爆破破碎質量好，破碎塊度符合工程要求，基本上無不合規(guī)格的大塊，無根底，爆堆集中且具有一定的松散度，滿足鏟裝設備裝載的要求。同時提高延米爆破量，降低炸藥單耗，并在改善破碎質量的前提下，使鉆孔、裝載、運輸和破碎等后續(xù)工序發(fā)揮高效率，并使工程的綜合成本達到最低。深孔爆破的炸藥比較均勻地分散在巖體中，用藥量比較容易控制，與其它爆破方法相比，深孔爆破的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在石方的機械化施工和安全性兩個方面。在安全性方面，深孔爆破屬露天開挖，裝藥部位與所爆巖體的位置關系很容易搞清楚和取得數(shù)據(jù)，加上每次爆破量比硐室爆破要小，爆破時振動強度、飛石距離、空氣沖擊波強度和破壞范圍小且容易控制。深孔爆破除了本身機械化程度較高，解決了其它爆破技術主要依靠人工或機械化程度不高的缺陷外，還能提供適合于機械挖運的破碎巖堆的塊度、大小、形狀，及滿足挖運進度要求的一次爆落方量；臺階要素

深孔爆破通常是在一個事先修好的臺階上進行鉆孔作業(yè)，這個臺階也稱作梯段。臺階深孔爆破也稱作梯段深孔爆破。深孔爆破的孔網(wǎng)參數(shù)表示鉆孔在臺階中的位置，如圖6-1（a）所示。

圖中H為臺階高度（m），W1為前排鉆孔底盤抵抗線（m），h為超深（或超鉆）深度（m），L為鉆孔深度（m），

l1為堵塞長度（m），l2為裝藥長度（m），α為臺階坡面角（度），b為排距（m），a為鉆孔間距（m），c為臺階上部邊線至前排孔口的距離（m）。鉆孔形式

鉆孔一般分為垂直鉆孔和傾斜鉆孔兩種形式,如圖6-1所示。垂直鉆孔和傾斜鉆孔的優(yōu)缺點比較如表6-1所示。從表中可以看出，傾斜鉆孔在爆破效果方面較垂直鉆孔有較多的優(yōu)點，但在鉆鑿過程中的操作比較復雜，在相同臺階高度情況下傾斜鉆孔比垂直鉆孔要長，而且裝藥時易堵孔，給裝藥工作帶來一定的困難。在實際工程中，垂直鉆孔的應用較傾斜鉆孔要廣泛得多。表6-1垂直鉆孔與傾斜鉆孔比較

鉆孔形式優(yōu)點缺點垂直鉆孔（1）適用于各種地質條件的鉆孔爆破（2）鉆垂直深孔的操作技術比傾斜孔簡單（3）鉆孔速度比較快（1）爆破后大塊率比較高，常留有根底（2）臺階頂部經(jīng)常發(fā)生裂縫，臺階面穩(wěn)固性比較差傾斜鉆孔（1）抵抗線比較小且均勻，爆破破碎的巖石不易產(chǎn)生大塊和殘根（2）易于控制爆堆的高度和寬度，有利于提高采裝效率（3）易于保持臺階坡面角和坡面的平整，減少凸懸部分和裂縫（4）鉆孔設備與臺階坡頂線之間的距離較大，人員與設備比較安全（1）鉆鑿傾斜深孔的技術操作比較復雜（2）鉆孔長度比垂直鉆孔長（3）裝藥過程中容易發(fā)生堵孔

布孔方式

布孔方式有單排布孔（一字形布孔）及多排布孔兩種，多排布孔又分為方形、三角形（或梅花形）三種，如圖6-2所示。從能量均勻分布的觀點看，以等邊三角形布孔最為理想，方形或矩形多用于挖溝爆破。在相同條件下，與多排孔爆破相比較，單排孔爆破能取得較高的技術經(jīng)濟指標。但為增大一次爆破方量，廣泛采用多排微差爆破技術，這樣不僅可以改善爆破質量，而且可以增大爆破規(guī)模，以滿足大規(guī)模開挖的需要。第二節(jié)

設計計算

為了達到良好的深孔爆破效果，必須合理確定臺階高度、網(wǎng)孔參數(shù)、裝藥結構、裝填長度、起爆方法、起爆順序和炸藥的單位消耗量等參數(shù)。在以上參數(shù)設計合理的情況下，可以達到技術經(jīng)濟的合理性，從而達到高效、經(jīng)濟的目的。主要內(nèi)容鉆孔孔徑的選擇

臺階高度的確定底盤抵抗線的確定

孔距與排距

超鉆(subdrilling)

單孔裝藥量

鉆孔孔徑的選擇

在鉆孔機械確定后，一般鉆孔孔徑的選擇余地不大。如目前使用較多的進口液壓鉆，采用Φ38的鉆桿，使用的鉆頭直徑為3英寸（76mm）和3.5英寸（89mm）兩種，但對Φ38的鉆桿，用3英寸的鉆頭鑿進能發(fā)揮鉆機的最大效率。從爆破經(jīng)濟效果和裝藥施工來說，無疑鉆頭直徑越大越好，每米孔爆破方量按鉆孔直徑增加值的平方增加，孔徑越大，裝藥越方便，越不易發(fā)生堵孔現(xiàn)象。而對爆破效果來講，無疑孔徑小，炸藥在巖體中分布更均勻，效果更好。所以在強風化或中風化的巖石以及覆蓋層剝離時可采用大鉆頭（鉆頭直徑100～165mm），而在中硬和堅硬巖石中鉆孔以小鉆頭（鉆頭直徑75～100mm）為宜。

臺階高度的確定

臺階高度是深孔爆破的重要技術參數(shù)之一，其選取合理與否，直接影響到爆破的效果和碎石裝運效率以及挖掘機械的安全。確定臺階高度必須滿足的要求

給機械設備（挖掘機、自卸車等）創(chuàng)造高效率的工作條件；保證輔助工作量最小；能否達到最好的技術經(jīng)濟指標；滿足安全工作的要求。從國內(nèi)外資料看，普遍認為臺階高度不宜過高。在采礦部門取10～15m為宜；在鐵路施工中，根據(jù)施工特點和采用鉆機及挖掘機械的技術水平，一般取8～12m較為合適。臺階高度還與鉆孔孔徑有著密切的聯(lián)系，不同鉆孔孔徑有不同的臺階高度適用范圍。臺階高度過小，爆落方量少，鉆孔成本高；臺階高度過大，不僅鉆孔困難，而且爆破后堆積過高，對挖掘機安全作業(yè)不利。臺階的坡面角最好在60°～75°之間。若巖石堅硬，采取單排爆破或多排分段起爆時，坡面角可大一些。如果巖石松軟，多炮孔同時起爆，坡面角宜緩一些，坡面角太大（α＞75°）或上部巖石堅硬，爆破后容易出現(xiàn)大塊；坡面角太小或下部巖石堅硬，易留根坎。目前，隨著鉆機等施工機械的發(fā)展，國內(nèi)外已有向高臺階發(fā)展的趨勢。底盤抵抗線的確定底盤抵抗線是指由第一排裝藥孔中心到臺階坡腳的最短距離。在露天深孔爆破中，為避免殘留根底和克服底盤的最大阻力，一般采用底盤抵抗線代替最小抵抗線，底盤抵抗線是影響深孔爆破效果的重要參數(shù)。過大的底盤抵抗線，會造成殘留根底多、大塊率高、沖擊作用大；過小則不僅浪費炸藥，增大鉆孔工作量，而且?guī)r塊易拋散和產(chǎn)生飛石、震動、噪聲等有害效應。底盤抵抗線同炸藥威力、巖石可爆性、巖石破碎要求、鉆孔直徑和臺階高度以及坡面角等因素有關。這些因素及其相互影響程度的復雜性，很難用一個數(shù)學公式表示，需依據(jù)具體條件，通過工程類比計算，在實踐中不斷調(diào)整底盤抵抗線，以便達到最佳的爆破效果。底盤抵抗線的確定方法根據(jù)鉆孔作業(yè)安全條件確定

式中W1——底盤抵抗線，m;H——臺階高度，m；α——臺階坡面角，一般為60°～75°；

c——從深孔中心到坡頂邊線的安全距離，c≥2.5～3m。按照體積法（即藥包重量與爆落巖石成正比）反推計算式中：d——炮孔直徑，dm；Δ——裝藥密度，kg/dm3；τ——裝藥長度系數(shù)，當H＜10m時，τ＝0.6；當H＝10～15m時，τ＝0.5；H=15～20m時，τ＝0.4；H>20m時，τ＝0.35；q——單位耗藥量，kg/m3；m——炮孔密集系數(shù)，一般m＝0.8～1.2（當巖石堅固系數(shù)f高，要求爆下的塊度小，臺階高度愈小時，可取較小m值，反之可取較大m值）。

L——鉆孔深度，m。按臺階高度確定

巖石堅硬，系數(shù)取小值，反之，系數(shù)取大值。

按鉆孔直徑確定

k——日本取k=40,國內(nèi)鐵路上建議取k=32～38；d——孔徑，mm?？拙嗯c排距

孔距a是指同排的相鄰兩個炮孔中心線間的距離；

排距b是指多排孔爆破時，相鄰兩排炮孔間的距離。炮孔密集系數(shù)m是指炮孔間距a與抵抗線W的比值，即m=a/W。當W1和b確定后，則a=mW1或a=mb。根據(jù)一些難爆巖體的爆破經(jīng)驗，保證最優(yōu)爆破效果的孔網(wǎng)面積（a×b）是孔徑斷面積（π·d2/4）的函數(shù)，兩者之間比值是一個常數(shù)，其值為1300～1350。在露天臺階深孔爆破中，炮孔密集系數(shù)m是一個很重要的參數(shù)。一般取m＝0.8～1.4。隨著巖石爆破機理的不斷研究和實踐經(jīng)驗不斷豐富，寬孔距爆破技術發(fā)展迅速，即在孔網(wǎng)面積不變的情況下，適當減小底盤抵抗線或排距而增大孔距，可以改善爆破效果。在國內(nèi)，炮孔密集系數(shù)值已增大到4～6或更大；在國外，炮孔密集系數(shù)甚至提高到8以上。超鉆(subdrilling)

超鉆h是指鉆孔超出臺階高度的那一段孔深。

其作用是克服底盤巖石的夾制作用，使爆破后不留根底。超鉆過大將造成鉆孔和炸藥的浪費，破壞下一個臺階頂板，給下次鉆孔造成困難，增大地震波的強度；超鉆不足將產(chǎn)生根底或抬高底板的標高，而且影響裝運工作。超鉆與巖石的堅硬程度、炮孔直徑、底盤抵抗線有關。超鉆值可按h＝（0.15～0.35）W1確定。巖石松軟、層理發(fā)達時取小值，巖石堅硬時則取大值。也有按孔徑的8～12倍來確定超鉆值的。傾斜鉆孔的超鉆h＝（0.3～0.5）W。確定超鉆時，還可以參考表6-2進行選取，但表中所列數(shù)值適用于鉆孔直徑為150mm的情形。如果鉆孔直徑不是150mm，則將表中的數(shù)值乘以d/150即可。進行多排孔爆破時，第二排以后的超鉆值還需加大0.3～0.5m。表6-2超鉆h值（m）

巖石f值臺階高度H（m）1～33～66～810～2070.600.700.851.00100.700.851.001.25150.851.001.251.50201.001.251.501.75251.251.501.752.00單孔裝藥量

在深孔爆破中，單位耗藥量q值一般根據(jù)巖石的堅固性、炸藥種類、施工技術和自由面數(shù)量等因素綜合確定。在兩個自由面的邊界條件下同時爆破，深孔裝藥時單位耗藥量可按6-3表選取。表6-3單位耗藥量q值表

f0.8～23～45681012141620q(kg/m3)0.400.430.460.500.530.560.600.640.670.70注：表中數(shù)據(jù)以2號巖石銨梯炸藥為準。

裝藥量計算

單排孔爆破（或第一排炮孔）每孔裝藥量按下式計算：多排孔爆破時，從第二排起，各排孔的裝藥量可按下式計算：

a——孔距，m；H——臺階高度，m。

式中q——單位耗藥量，kg/m3；式中：

K——為考慮受前面各排孔的巖碴阻力作用的裝藥量增加系數(shù)，一般取1.1～1.2。

第三節(jié)

深孔爆破施工工藝

主要內(nèi)容臺階布置

深孔鉆鑿

裝藥結構和裝藥

堵塞

起爆網(wǎng)路與起爆

臺階布置

鐵路建設大部分是在一狹小的條形地帶施工，線路綿延于山區(qū)和丘陵地區(qū)，就土石方爆破工程來講，除個別站場的工程量較大外，一般工程數(shù)量都比較小而分散。鐵路建設工程中深孔爆破的臺階布置形式與露天礦開采有所不同。根據(jù)臺階坡面走向與線路走向之間的關系，可以把深孔爆破的臺階布置方法分為以下兩種?？v向臺階法爆破施工形成的臺階坡面走向與線路走向平行時，稱為縱向臺階（圖6-3）。采用縱向臺階進行土石方施工的方法稱為縱向臺階法。

按縱向臺階法進行鉆孔爆破時的炮孔布置方法稱為縱向臺階布孔法。縱向臺階布孔法適用于傍山半路塹開挖。對于高邊坡的傍山路塹，應分層布孔，按自上而下的順序進行鉆爆施工。施工時應注意將邊坡改造成臺階陡坡形式，以便上層開挖后下層邊坡能進行光面或預裂爆破（圖6-4）。橫向臺階法爆破施工形成的臺階坡面走向與線路走向垂直時，稱為橫向臺階（圖6-5）。采用橫向臺階進行土石方施工的方法稱為橫向臺階法。

按橫向臺階法進行鉆孔爆破時的炮孔布置方法稱為橫向臺階布孔法。橫向臺階布孔法適用于全斷面拉槽形式的路塹和站場開挖。對于全斷面拉槽形式的站場開挖，為加快施工進度，可同時從山體兩側向中間進行深孔爆破作業(yè)，如圖6-5(b)。

單線的深拉槽路塹開挖，由于線路狹窄，開挖工作面小，爆破容易破壞或影響邊坡的穩(wěn)定性，因此在采用橫向臺階法時，最好分層布孔，為便于施工和減少巖石的夾制作用，每層的臺階高度不宜過大，以6～8m為宜。在布置鉆孔時，對于上層邊孔可順著邊坡布置傾斜孔進行預裂爆破，而下層因受上部邊坡的限制，邊孔通常不能順邊坡鉆鑿傾斜孔。在這種情況下，可布置垂直孔進行松動爆破，但邊坡的垂直孔深度不能超過邊坡線（圖6-6）。如果下層邊坡采用預裂爆破，那么邊坡需要改造成臺階形式。深孔鉆鑿

孔位布置布孔應從臺階邊緣開始，邊孔與臺階邊緣要保留一定距離，以保證鉆機安全工作。孔位應根據(jù)設計要求在工地測量確定，遇到孔位處于巖石破碎、節(jié)理發(fā)育或巖性變化較大的地方，可以調(diào)整孔位位置，但應注意最小抵抗線、排距和孔距之間的關系。一般情況下，應保證最小抵抗線（或排距）和孔距及它們的乘積在調(diào)整前后相差不超過10%。在周圍環(huán)境許可時，對前排孔最小抵抗線采取寧小勿大的原則，可以減少大塊率，并保證后幾排炮孔的爆破效果。布孔注意事項開挖工作面不平整時，選擇工作面的凸坡或緩坡處布孔，以防止在這些地方因抵抗線過大而產(chǎn)生大塊。在底盤抵抗線過大處要在坡腳布孔，或加大超深，以防止產(chǎn)生根坎和大塊。地形復雜時，應注意鉆孔整個長度上的抵抗線變化，特別要防止因抵抗線過小而出現(xiàn)飛石現(xiàn)象。鉆孔機械

深孔爆破中使用的鉆孔機械主要有牙輪鉆機、潛孔鉆機、旋轉鉆機、鑿巖機和鉆車。在大型礦山中使用的鉆機大部分是孔徑大于200mm的潛孔鉆機和牙輪鉆機。在一般石方開挖和中小型礦山中使用的多是孔徑在200mm以下的輕型潛孔鉆機和液壓鉆機。牙輪鉆機是一種效率高，機械化、自動化程度高，適應各種硬度的巖石穿孔作業(yè)，技術先進的鉆機。它是大型礦山露天開挖的主要鉆孔機械，但由于其一次性投資高，影響了它的廣泛使用。潛孔鉆機是一種回轉加沖擊的鉆機，它的鉆桿前端裝有與鉆頭相連接的風動（或液壓）沖擊器，鉆桿由回轉機構帶動回轉。鑿巖時，沖擊器潛入孔底，壓縮空氣由鉆桿內(nèi)部送入沖擊器中，經(jīng)配氣裝置帶動錘體以高頻沖擊鉆頭，巖石在鉆頭的沖擊和回轉作用下被破碎成巖粉，再由壓縮空氣吹出孔外。與牙輪鉆機相比，潛孔鉆機具有靈活機動、設備重量較輕、投資小、成本低等特點，適合鐵路路塹深孔爆破使用。表6-4列出了部分國產(chǎn)潛孔鉆機的主要技術性能參數(shù)。幾年來鐵路、公路以及其它大多數(shù)土石方工程中更多地采用了進口或合資工廠的鉆機設備。常見的有以下幾種表6-4國產(chǎn)部分潛孔鉆機主要技術性能

型號YQ-150AYQ-150BCLQ-80YQ-100YQ-100BYQ—80鉆孔直徑（mm）15015085～10010010080鉆孔深度（m）17.51720向下17水平501220鉆孔角度與地面成45°,60°75°,90°向下與地面成0°,45°,60°75°,90°向下任意向下任意90°

鉆桿長度（m）961.5＊1.232.132.8爬坡能力20°20°＞20°

行走方式履帶自行履帶自行履帶自行無履帶輪胎設備重量（kg）12000120004500400

860備注

全風動可裝在拖拉機上

注：一次可推進二根桿3.0m。

常見鉆鑿設備阿特拉斯·科普柯（ATLASCOPCO）公司（與我國天水等生產(chǎn)廠家有技術合作）的鉆機。國內(nèi)常見的有以下幾種：ROC442PC履帶式氣動鉆車，孔徑35mm～102mm，配COP131氣動鑿巖機，所有動力來自壓縮空氣，不帶發(fā)動機和電力裝置。ROC460PC風動履帶式潛孔鉆車，孔徑85mm～140mm，所有動力來自壓縮空氣，不帶發(fā)動機和電力裝置。ROC742HC系列履帶式液壓露天鉆車，自帶發(fā)動機和空壓機，配COP1238或COP1838液壓鑿巖機，可選配駕駛室和自動接桿系統(tǒng)。宣化英格索蘭（Ingsoland）礦山工程機械有限公司生產(chǎn)的鉆機。主要有：CM351高風壓露天潛孔鉆機，孔徑105mm～165mm，工作風壓1.05MPa～2.46MPa，耗風量17m3/min～21m3/min，配用DH-4、DH—6、DHD-340A、DHD-360型沖擊器，爬坡能力26°。CM341中風壓露天潛孔鉆機，孔徑105mm～114mm，工作風壓0.7MPa～1.2MPa，耗風量20m3/min，配用DH-4、DHD-340A型沖擊器，爬坡能力25°。CLQ80A低風壓露天潛孔鉆機，孔徑90mm～120mm，工作風壓0.5MPa～0.7MPa，耗風量17m3/min。芬蘭湯姆洛克（TAMROCK）CHA660、DHA660型履帶式液壓露天鉆車，鉆孔直徑76mm～89mm。本古河（FURUKAWA）HCR-C180R、HCR-260型履帶式液壓露天鉆車，鉆孔直徑76mm～89mm。炮孔質量堵孔的原因及預防

在深孔爆破，尤其是在臺階深孔爆破中，受上一臺階超鉆部分炸藥爆破的影響作用，鉆孔作業(yè)常發(fā)生鉆孔被堵現(xiàn)象。鉆孔被堵原因主要有巖體破碎導致孔壁在炮眼鉆好后塌落；巖粉順巖體內(nèi)貫通裂隙沉積到相鄰炮孔內(nèi)，造成鄰孔堵孔；鉆孔時造成喇叭形孔口，成孔后孔口塌落堵塞鉆孔；成孔后沒有及時封蓋孔口或封蓋無效，造成地面巖粉或石渣掉入孔中；雨水沖積造成孔內(nèi)泥土淤塞。堵孔對爆破的影響鉆孔被堵導致一些炮孔深度發(fā)生變化，給裝藥帶來很大的困難，甚至造成炮孔報廢。若是炮孔被堵部分為孔底，則因裝不夠藥而造成爆后留根；或者由于炮孔被堵深淺不一，造成底盤高低不平；若局部炮孔全堵，將影響整體爆破效果。

預防堵孔措施避免將孔口打成喇叭狀；巖石破碎易塌落時，要用泥漿固壁封縫；及時清除孔口巖碴及碎石；加工專用木塞封堵孔口或用木板將孔口封嚴；雨天用巖碴在孔口作一小圍堰，防止雨水灌入孔內(nèi)。鉆孔檢查及處理

炮孔檢查主要指檢查孔深和孔距孔距一般都能按設計參數(shù)控制?？咨畹臋z查可分為三級檢查負責制，即打完孔后鉆孔操作人員檢查、接班人或班長檢查、專職檢查人員驗收。檢查的方法可用軟繩（或測繩）系上重錘進行測量，要作好記錄。裝藥前的孔深檢查應包括孔內(nèi)的水深檢查和數(shù)據(jù)記錄。炮孔深度不能滿足設計要求的原因有：炮孔壁面掉落石塊堵孔；巖碴未排到孔外而回落孔底；孔口封蓋不嚴造成雨水沖垮孔口引起堵孔等。排出這些原因，或適當加大超深，就可以防止或減少因堵孔而造成的孔深不足的問題。對發(fā)生堵塞的鉆孔應進行清孔。可用高壓風管吹排，或用鉆機重新鉆鑿。如果堵孔部位在上部，也可用炮棍或鋼筋捅開。在地下水位高、水量大的地方或雨季施工，炮孔中容易積水，應使用防水炸藥如水膠炸藥、乳化炸藥等。由于防水炸藥一般多為卷裝，在炮孔內(nèi)的裝藥密度遠小于散裝炸藥的裝藥密度，在設計時應對孔網(wǎng)參數(shù)進行調(diào)整。排水一般用高壓風吹出法。這種方法簡單有效。使用的高壓風管管徑與鉆孔孔徑有關，過細吹不上來，過粗易被孔壁卡住。操作時要小心，防止將孔壁吹塌或風管飛起傷人。裝藥結構和裝藥

裝藥結構是影響爆破效果的主要因素之一。深孔爆破采用的裝藥結構主要有連續(xù)裝藥結構、間隔裝藥結構和混合裝藥結構。連續(xù)裝藥結構炸藥從孔底裝起，裝完設計藥量之后再進行堵塞。這種方法施工簡單，但由于設計裝藥量一般不足以填滿炮孔的較大部分，易出現(xiàn)炮孔上部不裝藥段（即堵塞段）較長的現(xiàn)象，使巖體上部出現(xiàn)大塊的比例增加。連續(xù)裝藥結構適用于臺階高度較小，上部巖石比較破碎或風化嚴重，上部抵抗線較小的深孔爆破。間隔裝藥結構在鉆孔中把炸藥分成數(shù)段，使炸藥能量在巖石中比較均勻的分布（圖6-7）。間隔裝藥結構適合于特殊地質條件下的深孔爆破，如所爆破的巖層中含有軟弱夾層或溶洞時，通過堵塞物將炸藥布置到堅硬巖層中，可以有效地降低大塊率。除非安全需要，一般不在均勻巖層中采用間隔裝藥結構，而是通過擴大孔網(wǎng)參數(shù)來調(diào)整孔口堵塞長度。這樣可以節(jié)省鉆孔數(shù)量、降低鉆孔成本?；旌涎b藥結構所謂混合裝藥結構就是在同一炮孔內(nèi)裝入不同種類的炸藥，即在炮孔底部裝入高密度、高威力炸藥，而在炮孔上部裝入威力較低的炸藥。采用混合裝藥結構的目的是充分發(fā)揮高密度、高威力炸藥的作用，解決深孔爆破中底部巖體阻力大，炸不開，易留巖坎的問題，同時又可避免上部巖石過度破碎或產(chǎn)生飛石。裝藥

深孔裝藥方法分為手工操作和機械裝藥兩種。在鐵路爆破施工中，手工操作仍是目前主要的裝藥方法。深孔裝藥方法分為手工操作和機械裝藥兩種。在鐵路爆破施工中，手工操作仍是目前主要的裝藥方法。裝藥機械主要有粉狀粒狀炸藥裝藥機和含水炸藥混裝車。其中含水炸藥混裝車（乳化炸藥或漿狀炸藥混裝車）的應用是爆破工程的一項重大技術進步。它集制藥、運輸、貯存和向炮孔內(nèi)裝填炸藥于一體，可以連續(xù)進行32h以上的裝藥施工，大大提高了爆破效率，減輕了勞動強度。這種裝藥車已在南芬露天礦、德興銅礦、平朔露天礦及三峽工地投入使用，取得了顯著的經(jīng)濟效益。裝藥開始前先核對孔深、水深，再核對每孔的炸藥品種、數(shù)量，然后清理孔口附近的浮碴、石塊。打開孔口作好裝藥準備，再次核對雷管段別后，即可進行裝藥。對深孔而言，炮棍的作用主要是保證炸藥能順利裝入孔內(nèi)，尤其是防止散裝炸藥中的結塊藥堵孔，同時炮棍還可以控制堵塞長度。在以堵塞長度來控制裝藥量時，應掌握裝藥孔的大致裝藥量。當裝入相當數(shù)量的炸藥尚未達到預定的裝藥部位時，應報告技術人員處理，避免因孔內(nèi)出現(xiàn)異常情況而造成裝藥量過多過集中而引起安全事故。起爆藥包的位置一般安排在離藥包頂面或底面1/3處。起爆藥包的聚能穴應指向主藥包方向。裝藥長度較大時可安排上下兩個起爆體。在使用電雷管起爆網(wǎng)路時，要注意雷管腳線與孔內(nèi)聯(lián)結線接頭的絕緣和防水處理。堵塞

堵塞工作在完成裝藥工作后進行。堵塞長度與最小抵抗線、鉆孔直徑和爆區(qū)環(huán)境有關。當不允許有飛石時，堵塞長度取鉆孔直徑的30～35倍；允許有飛石時，取鉆孔直徑的20～25倍。堵塞材料可用泥土或鉆孔時排出的巖粉，但其中不得混有大于30mm的巖塊和土塊。堵塞時，不得將雷管的腳線、導爆索或導爆管拉得過緊，以防被堵塞材料損壞。堵塞過程要不斷檢查起爆線路，防止因堵塞損壞起爆線路而引起瞎炮。起爆網(wǎng)路與起爆

起爆網(wǎng)路有電爆網(wǎng)路、導爆索網(wǎng)路、導爆管起爆網(wǎng)路。其中導爆管起爆網(wǎng)路在鐵路系統(tǒng)應用較為廣泛。連接網(wǎng)路時應注意以下安全問題。①孔內(nèi)引出的導線或導爆管等要留有一定的富余長度，以防止因炸藥下沉而拉斷網(wǎng)路，在有水炮孔內(nèi)裝藥或使用散裝炸藥時尤其要注意。②網(wǎng)路連接工作應在堵塞結束，場地炸藥包裝袋等雜物清理干凈后再開始進行。接線應有爆破員按操作規(guī)程進行。③網(wǎng)路連接后要有專人警戒。對于導爆索、導爆管非電爆破網(wǎng)路應采用電雷管引爆。在一些爆區(qū)周圍環(huán)境較好、便于警戒和撤離、規(guī)模較小的深孔爆破中，現(xiàn)場也常采用火雷管引爆。多排炮孔時，為取得好的爆破效果，常采用毫秒電雷管進行微差爆破。第四節(jié)微差爆破與擠壓爆破在現(xiàn)代土石方爆破工程中，為了發(fā)揮先進裝運設備的裝運能力，提高生產(chǎn)效率，在爆破過程中要求：一方面對爆破的破碎效果進行控制，以達到快速裝運的目的；另一方面要求單次爆破的土石方量要大，滿足機械化裝運的要求，同時要求保護圍巖的穩(wěn)定性，減少爆破對巖石的破壞，減小爆破的有害效應對周圍環(huán)境的影響。在此要求下，發(fā)展了控制爆破技術來有效地控制爆破效果，滿足生產(chǎn)實踐的要求。控制爆破包括微差爆破、擠壓爆破、光面爆破和預裂爆破等，它們在鐵道、水利、礦山等部門的土石方工程施工中得到了廣泛的應用，且取得了顯著的效果。

點擊查看視頻主要內(nèi)容微差爆破（milliseconddelayblasting）

擠壓爆破

微差爆破微差爆破是指相鄰炮眼或藥包群之間的起爆時間間隔以毫秒計的延期爆破，又稱毫秒爆破。微差爆破的特點是：能降低同時爆破大量深孔所產(chǎn)生的地震效應，爆巖塊度均勻、大塊率低，爆堆比較集中，炸藥單位消耗量減少，降低爆破產(chǎn)生的空氣沖擊波強度和減少碎石飛散。微差爆破的基本機理形成新的自由面在深孔爆破中，當?shù)谝慌排诳妆坪?，形成爆破漏斗，新形成的爆破漏斗側邊以及漏斗體外的細微裂縫成為第二排炮孔的新自由面。由于新的自由面的產(chǎn)生減輕了第二排炮孔的爆破阻力，使得第二排炮孔爆破時巖體向新的自由面方向移動，以后各排炮孔依次類推。應力波的疊加先起爆的炮孔，在巖體內(nèi)形成一個應力波作用區(qū)，巖石受到壓縮、變形和位移，應力波不斷向外傳播，使第一排炮孔作用范圍內(nèi)的巖體遭受破壞，并且給第一排炮孔與第二排之間的巖體以預應力。在這種預應力尚未消失時，微差間隔的時間已到，第二排炮孔起爆，其產(chǎn)生的應力傳到與第一排炮孔之間的巖體，形成應力波的增強與疊加，使巖體易于破碎，增強了爆破效果。輔助破碎作用由于前后兩段藥包的起爆間隔時間很短，前排爆破的巖石在未落下之時，與后排爆破拋起的巖石在空中相遇產(chǎn)生相互碰撞，使已產(chǎn)生微小裂隙的大塊礦巖進一步破碎，這樣充分利用了炸藥的能量，提高了爆破質量，此即為輔助破碎作用。減振作用合理的微差時間間隔，使先后起爆產(chǎn)生的地震能量在時間和空間上錯開，特別是錯開地震波的主震相，從而降低地震效應。大量的觀測資料表明，微差爆破產(chǎn)生的振動速度比齊發(fā)爆破大約降低1/3～1/2。

微差間隔時間確定

微差間隔時間的確定應從能保證先爆炮孔不破壞后爆炮孔及其網(wǎng)路不遭受破壞，保證每個孔前面有自由面，保證后一段爆破成功等方面考慮。微差爆破時間的選擇主要與巖石性質、抵抗線、巖石移動速度以及對破碎效果和降震的要求等因素有關，合理的微差間隔時間應能得到良好的爆破破碎效果和最大限度地降低爆破地震效應。關于時間間隔的確定，目前國內(nèi)外的研究尚處于探索階段，實踐中多采用下列經(jīng)驗公式

。

Δt＝KpW1（24-f）（6-6）

或（6-7）式中Δt——微差間隔時間，ms；W1——底盤抵抗線，m；f——巖石堅固系數(shù)；

a——同排中同時爆破孔的孔距，m；

Kp—巖石裂隙系數(shù)，裂隙少的巖石Kp＝0.5，中等裂隙巖石Kp＝0.75，裂隙發(fā)育的巖石Kp＝0.9。布孔方式及起爆順序采用多排孔爆破時，孔間多呈三角形、方形和矩形。布孔排列雖然比較簡單，但利用不同的起爆順序對這些炮孔進行組合，就可以獲得多種多樣的起爆形式，如圖6-8所示。布孔排間微差起爆。炮孔成方格布置，各排之間微差間隔起爆，如圖6-8（a）所示，（圖中數(shù)字表示起爆順序）此種起爆順序施工簡單，爆堆比較整齊，巖石破碎質量較非微差起爆有所改善但地震效應仍然強烈，后沖較大。三角布孔排間微差起爆。炮孔成三角形布置，各排之間微差間隔起爆，如圖6-8(b)所示。方格布孔對角微差起爆。炮孔成方格布置，按對角線方向分組，各組之間微差間隔起爆，如圖6-8(c)所示，一般情況下，對角線起爆的孔序數(shù)大大超過排間微差起爆順序數(shù)，當高段雷管精度高時，其爆破效果較好，減震效果也顯著。方格布孔波浪式微差起爆。炮孔成方格布置，按波浪形式分組，各組之間微差間隔起爆，如圖6-8(d)所示，此種起爆順序減少了微差段數(shù)，且推力較大，爆破效果較好。方格布孔中央橫向微差起爆。如圖6-8(e)所示。方格布孔中央楔形微差起爆。如圖6-8(f)所示，兩側對稱起爆，加強了巖塊的碰撞和擠壓，從而獲得較好的破碎質量，也可以減少爆堆寬度，降低地震效應。三角形布孔楔形微差起爆。如圖6-8(g)所示，爆堆集中，碰撞擠壓效果更好。三角形布孔對角微差起爆。如圖6-8(h)所示。擠壓爆破擠壓爆破是指在露天采場臺階坡面上留有上次的爆堆情況下進行爆破的方法，又叫壓碴爆破。擠壓爆破延長了爆炸氣體的作用時間，減少了礦巖的拋擲。該技術的應用，改善了爆破質量，提高了開挖強度，解決了爆破與挖運相互干擾的矛盾，提高了生產(chǎn)率。它有如下優(yōu)點：爆堆集中整齊，根底少；塊度較小，爆破質量好；個別飛石飛散距離??；能貯存大量已爆礦巖，有利于均衡生產(chǎn)。擠壓爆破的作用原理

在擠壓爆破中巖石碴堆的存在阻礙了巖石裂隙的擴展，延長了爆破應力作用于巖石的時間，從而提高了炸藥爆炸能量的利用率。當巖體裂隙形成后，隨即出現(xiàn)巖石的移動，離開巖體的巖塊與巖石碴堆猛烈撞擊，使巖石在爆炸中獲得的動能用于巖石的輔助破碎。松散的堆積巖石受到擠壓，從而使巖石進一步破碎，改善了爆破質量，如圖6-9所示。

擠壓爆破的作用原理可歸結為:利用碴堆阻力延緩巖體運動和內(nèi)部裂隙張開的時間，從而維持爆炸氣體的靜壓及其作用時間。但由于堆碴會削弱自由面上反射拉伸波的作用，為補償起見，需適當增加單位耗藥量。利用運動巖塊與碴堆相互碰撞使動能轉化為破碎功，進行輔助破碎。

第五節(jié)光面爆破和預裂爆破參數(shù)設計爆破參數(shù)設計是爆破成功的關鍵，合理的爆破參數(shù)不但能滿足工程的實際要求，而且可使爆破達到良好的效果，經(jīng)濟技術指標達到最優(yōu)。影響光面爆破和預裂爆破參數(shù)選擇的因素很多，參數(shù)的選擇很難用一個公式來完全表達。目前，在參數(shù)選擇方面，一般采取理論計算、直接試驗和經(jīng)驗類比法，在實際應用中多采用工程類比法進行選取，但誤差較大，效果不佳。因此，應在全面考慮影響因素的前提下，以理論計算為依據(jù)，以工程類比作參考，并在模型試驗的基礎上綜合確定爆破參數(shù)。

主要內(nèi)容光面爆破參數(shù)設計預裂爆破參數(shù)設計預裂爆破的質量標準及效果評價光面爆破參數(shù)設計

不偶合系數(shù)

合理的不偶合系數(shù)應使炮孔壓力低于孔壁巖石的動抗壓強度而高于動抗拉強度。不偶合系數(shù)通常采用1.1～3.0，其中以l.5～2.5用的較多。光面炮孔間距a炮孔間距一般為孔眼直徑的10～14倍。在節(jié)理裂隙比較發(fā)育的巖石中應取小值，整體性好的巖石可取大值。最小抵抗線W

光面層厚度或周邊眼至相鄰輔助眼間的距離是光面爆破的最小抵抗線，一般應大于光面孔眼的間距。在爆破中，為了使保留區(qū)巖壁光滑而不致破壞，抵抗線W也不宜過大，通常取W=（1～3）m，否則爆破后不能形成光滑的巖壁，達不到光面爆破的目的。因此對于露天深孔光面爆破的抵抗線W最好采用與鉆孔直徑d有關的關系式計算，即W=（7～20）d。炮孔密集系數(shù)m

m過大，爆后可能在光面眼間留下巖埂，造成欠挖；m過小，則會在新巖面上造成凹坑。實踐表明，當炮孔密集系數(shù)m＝0.8～1.0時，光爆效果較好；硬巖取大值，軟巖取小值。單位裝藥量q單位裝藥量又叫線裝藥密度和裝藥集中度，它是指單位長度孔眼中裝藥量的多少(g／m或kg／m)。為了控制裂縫的發(fā)展，保持新壁面的完整穩(wěn)固，在保證沿孔眼連線破裂的前提下，應盡可能減少裝藥量。軟巖一般用70～120g／m，中硬巖為100～150g／m，硬巖為150～25Og／m。起爆間隔時間

實驗研究表明，齊發(fā)起爆的裂縫表面最平整，微差起爆次之，而秒延期起爆最差。齊發(fā)起爆時，孔眼貫通裂縫較長，可抑制其它方向裂隙的發(fā)展，有利于減少孔眼周圍裂隙的產(chǎn)生和形成平整的壁面。所以在實施光面爆破時，時間間隔越短，壁面平整的效果越有保證。預裂爆破參數(shù)設計

正確選擇預裂爆破參數(shù)是取得良好爆破效果的保證，但影響預裂爆破的因素很多，如鉆孔直徑、鉆孔間距、裝藥量、鉆孔直徑與藥包直徑的比值（稱不偶合系數(shù)）、裝藥結構、炸藥性能、地質構造與巖石力學強度等。目前，一般根據(jù)實踐經(jīng)驗，并考慮這些因素中的主要因素和它們之間的相互關系來進行參數(shù)的確定。鉆孔直徑d目前，孔徑主要是根據(jù)臺階高度和鉆機性能來決定。對于質量要求高的工程，采用較小的鉆孔。一般工程鉆孔直徑以80～150mm為宜，對于質量要求較高的工程，鉆孔直徑以32～100mm為宜，最好能按藥包直徑的2～4倍來選擇鉆孔直徑。鉆孔間距a

預裂爆破的鉆孔間距比光面爆破要小一些，它與鉆孔直徑有關。通常一般工程取a＝（5～7）d；質量要求高的工程取a＝（7～10）d。選擇a時，鉆孔直徑大于100mm時取小值，小于60mm時取大值；軟弱破碎的巖石取小值，堅硬的巖石取大值；質量要求高的取小值，要求不高的取大值。不偶合系數(shù)n

不偶合系數(shù)n為炮孔內(nèi)徑與藥包直徑的比值。n值大時，表示藥包與孔壁之間的間隙大，爆破后對孔壁的破壞小；反之對孔壁的破壞大。一般可取n＝2～4。實踐證明，當n≥2時，只要藥包不與保留的孔壁（指靠保留區(qū)一側的孔壁）緊貼，孔壁就不會受到嚴重的損害。如果n＜2，則孔壁質量難以保證。藥包應放在炮孔中間，絕對不能與保留區(qū)的孔壁緊貼，否則n值再大一些，就可能造成對孔壁的破壞。線裝藥密度q

裝藥量合適與否關系到爆破的質量、安全和經(jīng)濟性，因此它是一個很重要的參數(shù)。裝藥密度可用以下經(jīng)驗公式進行計算：證不損壞孔壁（除相鄰炮孔間連線方向外）的線裝藥密度(6-8)

式中δy——巖石極限抗壓強度，MPa；r——預裂孔半徑，mm。q——線裝藥密度,Kg/m。

該式適用范圍是δy＝10～15Mpa,r=46～170mm。保證形成貫通相鄰炮孔裂縫的線裝藥密度(6-9)式中

a——預裂孔間距，cm。

該式適用范圍是δy＝10～150Mpa，r=40～170mm，a=40～130cm。

預裂孔孔深預裂孔孔深的確定以不留根底和不破壞臺階底部巖體的完整性為原則，因此應根據(jù)具體工程的巖體性質等情況來確定。堵塞長度

良好的堵塞不但能充分利用炸藥的爆炸能量，而且能減少爆破有害效應的產(chǎn)生。一般情況下，堵塞長度與炮孔直徑有關，通常取炮孔直徑的12～20倍。預裂爆破的質量標準及效果評價

預裂爆破的質量標準

對于鐵路、礦山、水利等露天石方開挖工程，預裂爆破的質量標準主要有以下幾點：預裂縫縫口寬度不小于1cm；預裂壁面上較完整地留下半個炮孔痕跡，藥包附近巖體不出現(xiàn)嚴重的爆破裂隙；預裂壁面基本光滑、平整，不平整度（相鄰鉆孔之間的預裂壁面與鉆孔軸線平面之間的線誤差值）應不大于±15cm。預裂破效果及其評價一般根據(jù)預裂縫的寬度、新壁面的平整程度、孔痕率以及減震效果等項指標來衡量預裂爆破的效果。具體是：巖體在預裂面上形成貫通裂縫，其地表裂縫寬度不應小于1cm；預裂面保持平整，壁面不平度小于15cm；孔痕率在硬巖中不少于80%，在軟巖中不少于50%；減震效果應達到設計要求的百分率。第六節(jié)深孔爆破工程設計實例主要內(nèi)容工程概況

爆破方案選擇

設備選型

臺階要素與爆破參數(shù)的確定

藥量計算

起爆網(wǎng)路設計

工程概況

朔黃鐵路要通過一段平緩山坡，需爆破形成路塹。其典型橫斷面如圖6-10所示，路基標高235.20m，路基寬11.5m，邊坡1:0.75，線路中心挖深約7.5米。需爆除的巖體為風化片麻巖，f=8～9，地表巖石裸露，無地下水。爆區(qū)距離公路40m，村莊100m。要求確保人員和村莊、公路、施工設備的安全，注意保護邊坡，爆破后巖塊的最大邊長在40cm以下。爆破方案選擇

本工程地形平緩適宜深孔鉆機移動，路塹挖深6m-9m適合一般深孔鉆機的鉆孔施工。深孔爆破與淺孔爆破、硐室爆破相比在施工安全、施工效率以及工序銜接等方面有很大優(yōu)勢，因此決定在本工程中采用深孔微差爆破。設備選型

根據(jù)鉆孔深度、地形地質等條件，選用YQ -100潛孔鉆機（主要性能見表6-4）。地面巖石裸露、平緩，適宜該鉆機移動直接鉆孔施工，臺階始端可由淺孔爆破造成初始臺階。臺階要素與爆破參數(shù)的確定

鉆孔形式與布孔方式根據(jù)挖深為6m—9m的地形條件，以路基標高為準，采用單層橫向臺階法布置炮孔并采用垂直鉆孔。需控制超挖，欠挖部分用淺孔爆破配合挖掘機械處理，不再進行預裂爆破。炮孔沿線路方向多排方格式布置，如圖6-11所示。炮孔孔徑

孔徑為100mm，孔深根據(jù)炮孔孔口標高確定。超深

根據(jù)表6-2取0.9m，第二排以后取1.2m。底盤抵抗線底盤抵抗線由6-1式計算約為3m，由6-2式計算為2.5m，由6-3式計算為3.5m-8.1m。實際取2.5m?？拙W(wǎng)參數(shù)

為施工便利、高效，取統(tǒng)一的孔網(wǎng)參數(shù)?？拙喔鶕?jù)路塹寬度取2.9m，每排5孔；排距根據(jù)孔距取2.5m；密集系數(shù)為1.16。

堵塞長度

因環(huán)境條件不許有飛石，堵塞長度取鉆孔直徑的30-35倍，即3.0-3.5m。單位耗藥

單位耗藥量由表6-3取0.53kg/m3，炸藥為2#巖石銨銻炸藥。每孔裝藥量見表6-5。

微差間隔時間

微差間隔時間由6-6式計算，微差間隔時間為36ms，由6-7式計算，微差間隔時間為22ms—29ms，實際施工取50ms。

藥量計算

每孔裝藥量依照6-4、6-5式計算，后排炮孔藥量增加系數(shù)取1.2，實際設計應為每孔裝藥量。為說明方便，在此列出孔深與裝藥量的對應表（表6-5）。表6-5爆破設計參數(shù)簡表

項目單位參數(shù)孔口標高m241.2241.7242.2242.7243.2243.7244.2244.7設計挖深m6.06.57.07.58.08.59.09.5超深m1.21.21.21.21.21.21.21.2炮孔長度m7.27.78.28.79.29.710.210.7裝藥量kg27.730.032.334.636.939.241.543.8裝藥長度m4.14.54.85.25.55.96.26.5堵塞長度m3.13.23.43.53.73.84.04.2起爆網(wǎng)路設計

本設計采用孔內(nèi)9段延期，孔外排間3段延期（第1排炮孔用瞬發(fā)導爆管雷管），復式串聯(lián)的導爆管微差起爆網(wǎng)路，進而達到排間50ms延期的接力式起爆效果，如圖6-18所示?？變?nèi)采用高段位雷管，主要是考慮在第1排藥包起爆時，孔外網(wǎng)路應全部起爆或已傳爆過去相當?shù)木嚯x，從而避免先起爆的藥包爆破時對孔外起爆網(wǎng)路的損傷。孔外用低段位雷管接力捆聯(lián)，可在保證各分段爆破產(chǎn)生的震動不會疊加的基礎上縮短整個起爆的時間，使建（構）筑物承受的震動總延時減少。需要指出的是：布設微差起爆網(wǎng)路時，一定要選用質量穩(wěn)定、延時誤差較小的延期雷管，以避免由于雷管延時誤差較大而引起的“跳段”現(xiàn)象。完整的爆破設計還應包括材料消耗、主要技術經(jīng)濟指標分析、安全警戒范圍的確定，人員、設備的撤離方案等內(nèi)容，鑒于篇幅所限，此處從略。第七節(jié)藥壺法爆破藥壺法爆破(Springingshot)又稱葫蘆炮，是向炮眼底部先少量裝藥爆破成壺狀，再裝藥爆破的方法，如圖6-12所示。這種爆破的實質是把普通炮孔爆破法中的長柱形藥包變成近似球形藥包，使得爆破時所產(chǎn)生的能量更集中，從而有利于克服臺階底板阻力。由于藥壺法爆破采用的機械簡單，鉆眼工作量小，每孔裝入的炸藥量較多，一次爆破的巖石數(shù)量較多，因而提高了爆破效率。目前的土石方施工大量采用該方法。它的缺點是擴爆藥壺費時間，炸下的巖塊大小不均。主要內(nèi)容藥壺法爆破的應用條件

藥壺制作

裝藥與堵塞藥包起爆

藥壺法爆破的應用條件在臺階爆破中，垂直炮孔與臺階坡面之間的水平距離隨著孔深的增大而加大，至臺階底部時水平距離最大，即為底盤抵抗線。炮孔裝藥量應隨著抵抗線的增大而逐步增