爆破工程-课件5.pptx
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1、爆爆爆爆破破破破工工工工程程程程Blasting Engineering西安科技大学建筑与土木工程学院西安科技大学建筑与土木工程学院 戴戴 俊俊2007年年8月月 1 1 周边爆破方法及分类周边爆破方法及分类周边爆破方法及分类周边爆破方法及分类 (1)地下掘进的理由地下掘进的理由:一是开采地下资源,如煤炭和各种金属、非金属矿藏的开采;二是获取、利用地下空间。隧道或巷道既是进入地下矿体的通道,也是跨越地理障碍的主要地下结构。地下掘进以隧道或巷道掘进为主体,但也离不了各种倾斜巷道和垂直井筒的掘进。第一节第一节 概述概述 第第第第 五五五五 章地下工程掘进爆破章地下工程掘进爆破章地下工程掘进爆破章地
2、下工程掘进爆破爆爆爆爆破破破破工工工工程程程程Blasting Engineering西安科技大学建筑与土木工程学院西安科技大学建筑与土木工程学院 戴戴 俊俊2007年年8月月(2)隧道施工的主要方法隧道施工的主要方法 目前,隧道掘进施工主要有两种方法。a 综合机械化施工法综合机械化施工法 优点优点:安全、作业连续、均匀、自动化程度高等优点;缺缺点点:是机械设备重量大,刀具寿命短,灵活性差、适应能力差、投资大等。b 钻眼爆破法钻眼爆破法 优点优点:适应于各种地质结构,快速、机动、灵活等;缺缺点点:各工序不连续,机械化作业线配套设备多,组织管理复杂等。第第第第 一节一节一节一节 概述概述概述概述
3、爆爆爆爆破破破破工工工工程程程程Blasting Engineering西安科技大学建筑与土木工程学院西安科技大学建筑与土木工程学院 戴戴 俊俊2007年年8月月 根据地质与水文条件、隧道断面及形状、长度、支护形式、埋深、施工技术与装备、工程工期等因素的不同,隧道掘进施工可选择全断面一次开挖、台阶式开挖、导坑法开挖等施工方法,一般宜优先选用全断面法和正台阶法。1)全断面一次开挖法)全断面一次开挖法 全断面一次开挖法是利用在整个掘进断面上布置炮眼一次爆破向前推进。采用这种方法施工时,可用凿岩台车钻凿炮眼孔,然后装上炸药、爆破,经通风排烟后,用大型装岩机及配套的运载车辆将矸石运出。一般认为,该法主
4、要用于围岩稳定、坚硬、完整、开挖后不需临时支护的类围岩(铁道隧道围岩分类法,本节以下同)的岩石隧道以及高度不超过5m、断面不超过30m2的中小型断面隧道。使用凿岩台车钻眼,一次爆破循环进尺可达2.54m。第二节隧道掘进施工方式第二节隧道掘进施工方式第第第第 五五五五 章地下工程掘进爆破章地下工程掘进爆破章地下工程掘进爆破章地下工程掘进爆破爆爆爆爆破破破破工工工工程程程程Blasting Engineering西安科技大学建筑与土木工程学院西安科技大学建筑与土木工程学院 戴戴 俊俊2007年年8月月2)台阶施工法)台阶施工法这是将隧道断面分成若干(一般为23)个分层,各分层呈台阶状同时推进施工。
5、其最大特点是缩小了断面高度,勿需笨重的钻孔设备。按台阶布置方式的不同,台阶法可分为正台阶法和反台阶法两种。正台阶法正台阶法该法为最上分层工作面先超前施工,又称下行分层施工法。施工时首先掘上部弧形断面(高一般为2m2.5m),然后逐一挖掘下面各部分。如图5-1所示。图 5-1 正台阶施工法 第第第第 二节隧道掘进施工方式二节隧道掘进施工方式二节隧道掘进施工方式二节隧道掘进施工方式爆爆爆爆破破破破工工工工程程程程Blasting Engineering西安科技大学建筑与土木工程学院西安科技大学建筑与土木工程学院 戴戴 俊俊2007年年8月月 反台阶法反台阶法 反台阶法又叫上行分层施工法,施工顺序正
6、好与正台阶施工法相反。该法施工能使工序减少,施工干扰小,下部断面可一次挖至设计宽度,空间大,便于出渣运输和布置管线,特别有利于爆破破岩,能节省大量材料,适合于围岩稳定、不需临时支护、无大型装渣设备的情况。3)导坑施工法)导坑施工法 导坑法是以一个或多个小断面导坑超前一定距离开挖,随后逐步扩大开挖至设计断面,并相继进行砌筑的方法。导坑法按导坑位置不同分围中央下导坑、中央上导坑、上下导坑和两侧导坑等。第第第第 二节隧道掘进施工方式二节隧道掘进施工方式二节隧道掘进施工方式二节隧道掘进施工方式爆爆爆爆破破破破工工工工程程程程Blasting Engineering西安科技大学建筑与土木工程学院西安科技
7、大学建筑与土木工程学院 戴戴 俊俊2007年年8月月 中央下导坑先墙后拱法或先拱后墙法中央下导坑先墙后拱法或先拱后墙法 该法的施工顺序是先挑顶后开帮,在开帮的同时完成砌墙工作。比较适用于围岩较稳定的隧道施工,一般为、类围岩石质隧道。根据围岩条件、断面大小可采用六部开挖法或三部开挖法。六部开挖法(图5-2所示)。图5-2 下导坑漏斗施工法 第第第第 二节隧道掘进施工方式二节隧道掘进施工方式二节隧道掘进施工方式二节隧道掘进施工方式爆爆爆爆破破破破工工工工程程程程Blasting Engineering西安科技大学建筑与土木工程学院西安科技大学建筑与土木工程学院 戴戴 俊俊2007年年8月月 中央上
8、导坑施工法中央上导坑施工法 该法适用于需随挖随砌的、类围岩的岩石及土质隧道。施工顺序如图5-3所示。图5-3 上导坑先拱后墙法 第第第第 二节隧道掘进施工方式二节隧道掘进施工方式二节隧道掘进施工方式二节隧道掘进施工方式爆爆爆爆破破破破工工工工程程程程Blasting Engineering西安科技大学建筑与土木工程学院西安科技大学建筑与土木工程学院 戴戴 俊俊2007年年8月月 两侧导坑施工法两侧导坑施工法 进一步,分有:品字形导坑先拱后墙施工法和侧壁导坑先墙后拱法 图5-4 品字形导坑先拱后墙施工法图5-5 侧壁导坑先墙后拱法第第第第 二节隧道掘进施工方式二节隧道掘进施工方式二节隧道掘进施工
9、方式二节隧道掘进施工方式爆爆爆爆破破破破工工工工程程程程Blasting Engineering西安科技大学建筑与土木工程学院西安科技大学建筑与土木工程学院 戴戴 俊俊2007年年8月月第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破 a 掏槽爆破的任务:创造自由面,改善其他炮眼的爆破条件。掏槽爆破的任务:创造自由面,改善其他炮眼的爆破条件。b 工作面炮孔分类:掘进工作面布置炮眼(也称炮孔,两种称谓是相同的,工作面炮孔分类:掘进工作面布置炮眼(也称炮孔,两种称谓是相同的,可不加区分)按作用不同分为可不加区分)按作用不同分为3种种图5-6。c 隧道爆破的特点:隧道爆破的特点:图5-6 各种用途的炮眼名称1-周边眼;
10、2-崩落眼;3-槽眼;4-底眼;h1-拱高;h2-墙高;H-掘进高度;B-掘进宽度第第第第 五五五五 章地下工程掘进爆破章地下工程掘进爆破章地下工程掘进爆破章地下工程掘进爆破爆爆爆爆破破破破工工工工程程程程Blasting Engineering西安科技大学建筑与土木工程学院西安科技大学建筑与土木工程学院 戴戴 俊俊2007年年8月月(1)掏槽眼用于爆破出新的自由面,为其它炮眼创造有利的爆破条件。(2)崩落眼是破碎岩石的主要炮眼。经掏槽眼爆破后,崩落眼就有了足够大的平行或大致平行于炮眼的第二个自由面,能在该自由面方向上形成较大体积的岩石爆破。(3)周边眼又称轮廓眼,主要用作使爆破后的隧道断面、
11、形状和方向符合设计要求。巷道中的周边眼按其所在位置又分为顶眼、帮眼和底眼。根据需要,有时工作面还布置为数不多的辅助眼 第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破爆爆爆爆破破破破工工工工程程程程Blasting Engineering西安科技大学建筑与土木工程学院西安科技大学建筑与土木工程学院 戴戴 俊俊2007年年8月月1 1 掏槽方式掏槽方式掏槽方式掏槽方式 (1)(1)掏槽的作用掏槽的作用 (2)(2)掏槽的形式分类掏槽的形式分类 斜眼斜眼掏槽和直眼直眼掏槽两类 (3)(3)斜眼掏槽斜眼掏槽 特点:适适用用范范围围广广,爆爆破破效效果果好好,所所需需炮炮眼眼少少。炮眼方向不易
12、掌握,炮眼深度受巷道断面大小的限制,碎石抛掷距离大。(4)(4)直眼掏槽直眼掏槽特点:炮眼都垂垂直直于于工工作作面面且且相相互互平平行行,技技术术易易掌掌握握,可实现多多台台钻钻机机同同时时作作业业;炮炮眼眼利利用用率率;矸石抛抛掷掷距距离离小小,岩岩堆堆集集中中;不受断面大小限制。总炮眼数目多,炸药消耗量大。第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破爆爆爆爆破破破破工工工工程程程程Blasting Engineering西安科技大学建筑与土木工程学院西安科技大学建筑与土木工程学院 戴戴 俊俊2007年年8月月图5-7 常用掏槽方式 装药眼 空眼第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破第三节
13、掏槽爆破第三节掏槽爆破(5)常用掏槽方式,见图常用掏槽方式,见图5-7,5-8,5-9。爆爆爆爆破破破破工工工工程程程程Blasting Engineering西安科技大学建筑与土木工程学院西安科技大学建筑与土木工程学院 戴戴 俊俊2007年年8月月图5-8 四部掏槽 图5-9 漏斗掏槽第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破图中锥形掏槽锥形掏槽(5-7a、b),楔形掏槽楔形掏槽(图5-7c),复楔形复楔形掏槽掏槽(图5-7d),单向掏槽单向掏槽:底部(图5-7e)、侧部(图5-7f)或顶部掏槽,平行龟裂掏槽平行龟裂掏槽(图5-7g),角柱式掏槽角柱式掏槽(图5-7h)、中空四
14、角柱形中空四角柱形(图5-7i)、双空孔菱形双空孔菱形(图5-7j)、六六角柱形角柱形(图5-7k),螺旋式掏槽螺旋式掏槽(图5-7l)。图5-8为国外常用四部掏槽四部掏槽。图5-9为漏斗掏槽漏斗掏槽。爆爆爆爆破破破破工工工工程程程程Blasting Engineering西安科技大学建筑与土木工程学院西安科技大学建筑与土木工程学院 戴戴 俊俊2007年年8月月图 5-10分阶掏槽分阶掏槽与分段掏槽分段掏槽。图5-10 阶掏槽与分段掏槽a-阶不同深掏槽;b-阶同深掏槽;c-阶筒式分段掏槽第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破爆爆爆爆破破破破工工工工程程程程Blasting E
15、ngineering西安科技大学建筑与土木工程学院西安科技大学建筑与土木工程学院 戴戴 俊俊2007年年8月月2 2 直孔爆破机理直孔爆破机理直孔爆破机理直孔爆破机理(1)(1)直孔爆破机理直孔爆破机理直孔爆破机理直孔爆破机理(破碎破碎、抛掷抛掷),图5-11。a 爆生气体渗流区(爆生气体渗流区(区)区)区内含有高压气体高压气体和碎块碎块(松散体)。岩石遭受粉碎性破岩石遭受粉碎性破坏坏,认为:在该区内高压槽腔排弃运动分区气体均匀地渗渗流到松散体流到松散体,松散体随着高压气体的体积膨胀向外运动。第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破图5-11 槽腔排弃运动分区 b 爆生气体未渗
16、流区爆生气体未渗流区(区)区)在爆生气体未渗流区,仅含有岩石碎块岩石碎块(松散体)。散体的运动满足流体运动方程组流体运动方程组,既满足流体力学运动方程流体力学运动方程和连续性方程。连续性方程。爆爆爆爆破破破破工工工工程程程程Blasting Engineering西安科技大学建筑与土木工程学院西安科技大学建筑与土木工程学院 戴戴 俊俊2007年年8月月3 3 掏槽眼装药量计算掏槽眼装药量计算掏槽眼装药量计算掏槽眼装药量计算(1)(1)斜孔掏槽:斜孔掏槽:斜孔掏槽:斜孔掏槽:每个掏槽眼装药量Q(kg)与掏槽爆破的体积成正比,即:(2)(2)平行直眼掏槽:平行直眼掏槽:平行直眼掏槽:平行直眼掏槽:
17、兰格弗尔斯兰格弗尔斯认为,平行直眼掏槽炮眼朝向一个空眼时,其装药线密度ql(kg/m)取决于空眼直径空眼直径d1(mm)和装药炮眼距空眼的距离装药炮眼距空眼的距离a1(mm),有如下的关系式。即:或根据经验公式:(3)(3)按装药系数确定:按装药系数确定:按装药系数确定:按装药系数确定:(4)(4)直眼掏槽的炮眼装药长度直眼掏槽的炮眼装药长度直眼掏槽的炮眼装药长度直眼掏槽的炮眼装药长度 集中装药单自由面下爆破的炸药用量常按鲍氏公式计算:集中装药单自由面下爆破的炸药用量常按鲍氏公式计算:4 4 掏槽孔间距确定掏槽孔间距确定掏槽孔间距确定掏槽孔间距确定 (1)(1)直眼掏槽炮孔间距直眼掏槽炮孔间距
18、直眼掏槽炮孔间距直眼掏槽炮孔间距:主要以柱形装药柱形装药在介质中产生的破碎破碎区大小区大小为依据确定孔距 第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破 爆爆爆爆破破破破工工工工程程程程Blasting Engineering西安科技大学建筑与土木工程学院西安科技大学建筑与土木工程学院 戴戴 俊俊2007年年8月月直眼掏槽的槽腔形成过程炮眼布置炮眼布置(数字代表起爆顺序)(数字代表起爆顺序)起爆起爆1 1第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破爆爆爆爆破破破破工工工工程程程程Blasting Engineering西安科技大学建筑与土木工程学院西安科技大学建筑与土木工
19、程学院 戴戴 俊俊2007年年8月月第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破爆爆爆爆破破破破工工工工程程程程Blasting Engineering西安科技大学建筑与土木工程学院西安科技大学建筑与土木工程学院 戴戴 俊俊2007年年8月月第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破爆爆爆爆破破破破工工工工程程程程Blasting Engineering西安科技大学建筑与土木工程学院西安科技大学建筑与土木工程学院 戴戴 俊俊2007年年8月月第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破第三节掏槽爆破(2)(2)斜眼爆破:斜眼爆破:斜眼爆破:斜眼爆破:目前还没有较好的理论
20、计算公式,大多依照经验参数取值,参见表5-4、表5-5。爆爆爆爆破破破破工工工工程程程程Blasting Engineering西安科技大学建筑与土木工程学院西安科技大学建筑与土木工程学院 戴戴 俊俊2007年年8月月第四节崩落爆破与周边爆破第四节崩落爆破与周边爆破 1 1 崩落孔爆破崩落孔爆破崩落孔爆破崩落孔爆破a 存在存在两个自由面两个自由面,类似露天台阶爆破。,类似露天台阶爆破。(1)(1)崩落孔抵抗线的确定崩落孔抵抗线的确定崩落孔抵抗线的确定崩落孔抵抗线的确定a 根据单孔装药量原理确定根据单孔装药量原理确定b 根据最小抵抗线和孔径的比值确定根据最小抵抗线和孔径的比值确定 坚硬的矿石:坚
21、硬的矿石:W=(2530)db 中等坚硬的矿石:中等坚硬的矿石:W=(3035)db 松软的矿石:松软的矿石:W=(3540)dbc 经验公式经验公式 ,且第第第第 五五五五 章地下工程掘进爆破章地下工程掘进爆破章地下工程掘进爆破章地下工程掘进爆破爆爆爆爆破破破破工工工工程程程程Blasting Engineering西安科技大学建筑与土木工程学院西安科技大学建筑与土木工程学院 戴戴 俊俊2007年年8月月第四节第四节第四节第四节 崩落爆破与周边爆破崩落爆破与周边爆破崩落爆破与周边爆破崩落爆破与周边爆破 d 崩落爆破炮孔间距:崩落爆破炮孔间距:ar=(0 81 3)W e 崩落爆破的炮孔装药量
22、:崩落爆破的炮孔装药量:2 2 周边爆破周边爆破周边爆破周边爆破 a 要求要求:开挖轮廓平整、光滑,尽可能降低爆破对围岩的破坏,以保证围岩的原有强度和稳定性。b 确定参数:确定参数:爆破的参数设计可以采用理论计算确定,也可以根据经验或参照工程类比确定,详见第四章。爆爆爆爆破破破破工工工工程程程程Blasting Engineering西安科技大学建筑与土木工程学院西安科技大学建筑与土木工程学院 戴戴 俊俊2007年年8月月第五节掘进工作面爆破参数设计第五节掘进工作面爆破参数设计第五节掘进工作面爆破参数设计第五节掘进工作面爆破参数设计1 1 爆破参数爆破参数爆破参数爆破参数(1)(1)单位体积炸
23、药消耗量单位体积炸药消耗量单位体积炸药消耗量单位体积炸药消耗量 a 定义:定义:爆破每1m3原岩原岩所需的炸药量炸药量叫单位炸药消耗单位炸药消耗量量。b 影响因素:影响因素:炸药性质炸药性质、岩石性质岩石性质、断面大小断面大小、临空面临空面多少多少、炮眼直径炮眼直径与深度深度等有关。c 意义:意义:其数值大小直接影响着岩石块度岩石块度、飞散距离飞散距离、炮眼利用率炮眼利用率、对围岩的扰动围岩的扰动以及对施工机具施工机具、支护结构支护结构的损坏等。第第第第 五五五五 章地下工程掘进爆破章地下工程掘进爆破章地下工程掘进爆破章地下工程掘进爆破爆爆爆爆破破破破工工工工程程程程Blasting Engi
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