爆破方法

爆破方法 爆破作业的步骤是向要爆破的介质钻出的炮孔或开挖的药室或在其表面敷设炸药，放入起爆雷管，然后引爆。根据药包形状和装药方式的不同，爆破方法主要分为三大类：

炮孔法 在介质内部钻出各种孔径的炮孔，经装药、放入起爆雷管、堵塞孔口、联线等工序起爆的，统称炮孔法爆破。如用手持式风钻钻孔的，孔径在 50毫米以下、孔深在4米以下的为浅孔爆破；孔径和孔深大于上述数值的为深孔爆破；在孔底或其他部位事先用少量炸药扩出一个或多个药壶形的为药壶法爆破。炮孔法是岩土爆破技术的基本形式。

药室法 在山体内开挖坑道、药室，装入大量炸药的爆破方法，一次能爆下的土石方数量几乎是不受限制的，在每个药室里装入的炸药有多达千吨以上的。中国四川攀枝花市狮子山大爆破(1971 )总装药量 10162.2吨，爆破1140万米3，在世界上也是最大规模的大爆破之一。药室法爆破广泛应用于露天开挖堑壕、填筑路堤、基坑等工程，特别是在露天矿的剥离工程和筑坝工程 ，能有效地缩短工期 ，节省劳动力，而且需用的机械设备少，并不受季节和地方条件的限制。 裸露药包法 不需钻孔，直接将炸药包贴放在被爆物体表面进行爆破的方法。它在清扫地基的破碎大孤石和对爆下的大块石作二次爆破等工作方面，具有独特作用，仍然是常用的有效方法。

爆破技术 在上述三种爆破方法的基础上， 根据各种工程目的和要求，采取不同的药包布置形式和起爆方法，形成了许多各具特色的现

代爆破技术，主要有以下几种。

微差爆破 又称毫秒爆破，是40年代出现的爆破新技术。在雷管内装入适当的缓燃剂，或连接在起爆网路上的延期装置，以实现延期的时间间隔，这种系列产品间隔时间，一般以13～25毫秒为一段。通过不同时差组成的爆破网络，一次起爆后，可以按设计要求顺序使各炮孔内的药包依次起爆，获得良好的爆破效果。

微差爆破的特点是各药包的起爆时间相差微小，被爆破的岩块在移动过程中互相撞击，形成极其复杂的能量再分配，使岩石破碎均匀，缩短抛掷距离，减弱地震波和空气冲击波的强度，既可改善爆破质量，不致砸坏附近的设施，又能提高作业机械的使用效率，有较大经济效益，在采矿和采石工程中广泛应用。 一、孔眼爆破

根据孔径的大小和孔眼的深度可分为浅孔爆破法和深孔爆破法。前者孔径小于 75mm ，孔深小于 5m ；后者孔径大于 75mm ，孔深大于 5m 。前者适用于各种地形条件和工作面的情况，有利于控制开挖面的形状和规格，使用的钻孔机具较简单，操作方便，但生产效率低，孔耗大，不适合大规模的爆破工程。而后者恰好弥补了前者的缺点，适用于料场和基坑的规模大、强度高的采挖工作 （一）炮孔布置原则

无论是浅孔还是深孔爆破，施工中均须形成台阶状以合理布置炮孔， 充分利用天然临空面或创造更多的临空面。这样不仅有利于提高爆破效果，降低成本，也便于组织钻孔、装药、爆破和出碴的平行流水作

业，避免干扰，加快进度。布孔时，宜使炮孔与岩石层面和节理面正交，不宜穿过与地面贯穿的裂缝，以防漏气，影响爆破效果。深孔作业布孔，尚应考虑不同性能挖掘机对掌子面的要求。图2-9表示孔眼爆破梯段布孔图。 （二）布孔的技术参数 1 ．计算抵抗线长度 Wp（m）

深孔： W p =Kwd (2-6) 浅孔：Wp=HDηd/150

式中 Kw ——岩石性质对抵抗线的影响系数，通常采用 15 ～ 30 ，岩性越软弱取值越大；

d ——炮孔直径，浅孔以 m 计，深孔以 mm 计； H ——阶梯高度， m ；

D ——岩石硬度影响系数，一般取 0.46 ～ 0.56 ； η ——阶梯高度系数，见表 2-2 。 表 2-2 阶梯高度影响系数η值

H(m) 10 12 15 17 20 22 25 27 30

η值 1.0 0.85 0.74 0.67 0.60 0.56 0.52 0.47 0.42 浅孔： (2-8)

式中， KH 为防止爆破顶面逸出的系数，通常采用 1.2 ～ 2.0 。 深孔爆破的阶梯高度 H ，主要根据总挖深、地层岩石情况以及挖掘机对掌子高度要求等因素综合确定。 3 ．炮孔深度 L （ m ） 浅孔（竖直钻孔） （ 2-9 ）

深孔（竖直钻孔） L=H+ △ H （ 2-10 ）

式中， K L ——岩性对孔深的影响系数；通常坚硬岩石取 K L =1.1 ～ 1.15 ，中等坚硬岩石取 K L =1.0 ，松软岩石取 K L =0.85 ～ 0.95 。

△ H ——超钻深度， m ，△ H =(0.12 ～ 0.3)W p 。 4 ．炮孔间距 a(m)

浅孔（竖直钻孔） a=K a W p (2-11) 深孔（竖直钻孔） a=(0.7 ～ 1.4) W p (2-12)

式中， K a ——起爆方式对孔距的影响系数，对火花起爆取 K a =1.0 ～ 1.5 ；对电气起爆取 K a =1.2 ～ 2.0 。 5 ．炮孔排距 b(m)

孔眼爆破，无论浅孔、深孔，双排布孔呈等边三角形，多排呈梅花形，其排距按下式确定：

b=asin60 0 = 0.87a （ 2-13 ） 6 ．炮孔的最小堵塞长度 L min (m) 浅孔 L min ≮ L/2 (2-14) 深孔 L min ≮ W p （ 2-15 ）

无论浅孔还是深孔，只有保证了最小堵塞长度，防止漠生气体逸出，才有利于提高爆破效果。 三）孔眼爆破的药量计算

孔眼梯段爆破多采用群孔松动爆破，考虑孔间联合作用，其单孔装药量按下式计算：

Q=0.33KHWpa （ 2-16 ）

根据各种布孔参数用式（ 2-16 ）计算确定装药量后，应根据孔径及最小堵塞长度，复核是否满足允许最大装药长度的要求；否则应调整布孔参数，以满足要求为准。 （四）改善深孔爆破的效果的技术措施

一般开挖爆破要求岩块均匀，大块率低；形成的台阶面平整，不留残埂；较高的钻孔延米爆落量和较低的炸药单耗。改善深孔爆破效果的主要措施有以下几个方面。 （ 1 ）合理利用或创造人工自由面

实践证明，充分利用多面临空的地形，或人工创造多面临空的自由面，有利于降低爆破单位耗药量。适当增加梯段高度或采用斜孔爆破，均有利于提高爆破效率。平行坡面的斜孔爆破，由于爆破时沿坡面的阻抗大体相等，且反射拉力波的作用范围增大，通常可较竖孔的能量利用率提高50% 。斜孔爆破后边坡稳定，块度均匀，还有利于提高装渣效率。

（ 2 ）改善装药结构

深孔爆破多采用单一炸药的连续装药，且药包往往处 于底部、孔口不装药段较长，导致大块的产生。采用分段装药虽增加了一定施工难度，但可有效降低大块率；采用 混合装药 方式，即在孔底装高威力炸药、上部装普通炸药，有利于减少超钻深度；在国内外矿山部门采用的空气间隔装药爆破技术也证明是一种改善爆破破碎效果、提高爆炸能量利用率的有效方法。

（ 3 ）优化起爆网路

优化起爆网路对提高爆破效果，减轻爆破震动危害起着十分重要的作用。选择合理的 起爆顺序和微差间隔时间对于增加药包爆破自由面，促使爆破岩块相互撞击以减小块度，防止爆破公害具有十分重要的作用。

（ 4 ）采用微差挤压爆破

微差挤压爆破是指爆破工作面前留有渣堆的微差爆破。由于留有渣堆，从而促使爆岩在运动过程中相互碰撞，前后挤 压，获得进一步破碎，改善了爆破效果。微差挤压爆破可用于料场开挖及工作面小、开挖区狭长的场合如溢洪道、 渠道开挖等。它可以使钻孔和出渣作业互不干扰，平行连续作业，从而提高工作效率。 （ 5 ）保证堵塞长度和堵塞质量

实践证明，当其它条件相同时，堵塞良好的爆破效果及能量利用率较堵塞不良的场合可以大幅提高。

爆破的基本方法

工程爆破的基本方法按照药室的形状不同主要可分为钻孔爆破和洞室爆破两大类 。爆破方法的选用取决于工程规模、开挖强度和施工条件。另外，在岩体的开挖轮廓线上，为了获得平整的轮廓面、控制超欠挖和减少爆破对保留岩体的损伤，通常采用预裂或光面爆破等技术。

三、预裂爆破和光面爆破

为保证保留岩体按设计要求轮廓面成型并防止围岩破坏，须采用轮廓控制爆破技术。

常用的轮廓控制爆破技术包括预裂爆破和光面爆破 。

所谓预裂爆破，就是首先起爆布置在设计轮廓线上的预裂爆破孔药包，形成一条沿设计轮廓线贯穿的裂缝，再在该人工裂缝的屏蔽下进行主体开挖部位的爆破，保证保留岩体免遭破坏；

光面爆破是先爆除主体开挖部位的岩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包，将光爆层炸除，形成一个平整的开挖面。 预裂爆破和光面爆破在坝基、边坡和地下洞室岩体开挖中获得了广泛应用。 （一）成缝机理

预裂爆破和光面爆破都要求沿设计轮廓产生规整的爆生裂缝面，两者成缝机理基本一致。现以预裂爆破为例论述它们的成缝机理。 预裂爆破采用不耦合装药结构，其特征是药包和孔壁间有环状空气间隔层。该空气间隔层的存在削减了作用在孔壁上的爆炸压力峰值。 因为岩石的动抗压强度远大于抗拉强度（随岩性不同两个强度的比值约为 20 ～ 40 ），因此可以控制削减后的爆压不致使孔壁产生明显的 压缩破坏，但切向拉应力能使炮孔四周产生径向裂纹。加之孔与孔间彼此的聚能作用，使孔间连线产生应力集中，孔壁连线上的初始 裂纹进一步发展，而滞后的高压气体的准静态作用，使沿缝产生 “ 气

刃 ” 劈裂作用，使周边孔间连线上的裂纹全部贯通成缝。 （二）质量控制标准

预裂爆破的质量控制主要是预裂面的质量控制。通常按如下标 准控制。

1）开挖壁面岩石的完整性用岩壁上炮孔痕迹率来衡量，炮孔痕 迹率也称半孔率，为开挖壁面上的炮孔痕迹总长与炮孔总长的 百分率。在水电部门，对节理裂隙极发育的岩体，一般要求炮 孔痕迹率达到 10% ～ 50% ；节理裂隙中等发育者应达 50% ～ 80% ；节理裂隙不发育者应达 80% 以上。围岩壁面不应有明显 的爆生裂隙。 2）围岩壁面不平整度（又称起伏差）的允许值为± 15cm 。 3）在临空面上，预裂缝宽度一般不宜小于 1cm 。

实践表明，对软岩（如葛洲坝工程的粉砂岩），预裂缝宽度可达 2cm 以上，而且只有达到 2cm 以上时，才能起到有效的隔震作用；但对坚 硬岩石，预裂缝宽度难以达到 1cm 。东江工程的花岗岩预裂缝宽仅 0.6cm ，仍可起到有效隔震作用。地下工程预裂缝宽度比露天工程小 得多，一般仅达 0.3 ～ 0.5cm 。因此预裂缝的宽度标准与岩性及工程部位有关，应通过现场试验最终确定。

影响轮廓爆破质量的因素，除爆破参数外，主要依赖于地质条 件和钻孔精度。这是因为爆生裂缝极易沿岩体原生裂隙、节理 发展，而钻孔精度则是保证轮廓爆破质量的先决条件。 （三）参数设计

预裂爆破和光面爆破的参数设计一般采用 工程类比法 ，并通过现场

试验最终确定。 1 ．预裂爆破参数

(1）孔径：明挖为 70 ～ 165mm ；隧洞开挖为 40 ～ 90mm ；大型地下厂房为 50 ～ 110mm 。

（2）孔距：与岩性特征、炸药性质、装药情况、缝壁 平整度要求和孔径大小有关。孔距通常为孔径的 7 ～ 12 倍。质量要求高、岩质软弱、裂隙发育者取小值。

（3）装药不耦合系数：不耦合系数是指炮孔半径与药 卷半径的比值，为防止炮孔壁的破坏，该值一般取 2 ～ 5 。 （4）线装药密度

线装药密度单位长度炮孔的平均装药量。影响预裂爆破参数的因素复杂，很难从理论上推导出严格的计算公式，以经验公式为主。目前国 内较常用公式的基本形式为： (2-31)

式中： Q x为预裂爆破的线装药密度，kg/m σc为岩石的极限抗压强度，MPa；a为炮孔间距，m；d为钻孔直径，mm ； K 、 α、β和γ为经验系数。

随岩性不同，预裂爆破的线装药密度一般为200 ～ 500g/m 。为 克服岩石对孔底的夹制作用，孔底段应加大线装药密度到 2 ～ 5 倍。 2 ．光面爆破参数

（1）光面爆破层厚度：即最小抵抗线的大小，一般为炮孔直径的10～20倍，岩质软弱、裂隙发育者取小值。

（2）孔距：一般为光面爆破层厚度的 0.75～0.90 倍， 岩质软弱、裂隙发育者取小值。

（3）钻孔直径及装药不耦合系数：参照预裂爆破选用。 （4）线装药密度 Q x

一般按照松动爆破药量计算公式确定： Qx =qaW (2-32)

式中： q为松动爆破单耗，kg/立方米 ； a 为光面爆破孔间距，m ；W为光面爆破层厚度,m 。 （四）装药结构与起爆 1 ．装药结构

预裂爆破和光面爆破的装药结构如图 2-13 所示。

（1）堵塞段。堵塞段的作用是延长爆生气体的作用时间，且保证孔口段只产生裂缝而不出现爆破漏斗，对深孔爆破该段长一般取 0.5 ～ 1.5m 。

（2）孔底加强段。段长大体等于堵塞段。由于孔底受岩石夹持作用，故需用较大的线装药密度。 （3）均匀装药段 图 2-13

l - 孔长； 1 l - 堵塞长度； l 2 - 装药长度； l 0 - 均匀装药段长度； l d - 孔底加强段长度 （3）均匀装药段

该段一般为轴向间隔不耦合装药，并要求沿孔 轴线方向均匀分布。轴向间隔装药须用导爆索 串联各药卷起爆。为保证孔壁不被粉碎，药卷应尽量置于孔的中心。国外一般用炮孔中心定位器定位，国内一般是将药卷及导爆索绑于竹 片进行药卷定位。 2 ．起爆

为保证同时起爆，预裂爆破和光面爆破一般都用导爆索起爆，并通常采用分段并联法。

由于光面爆破孔是最后起爆，导爆索有可能遭受超前破坏。为保证周边孔准爆，对光面爆破孔可采用高段 延期雷管与导爆索的双重起爆法。预裂孔若与主爆区炮孔组成同一网路起爆，则预裂孔应超前第一排主爆孔75 ～ 100ms 起爆。

光面爆破和预裂爆破 50年代末期，由于钻孔机械的发展，出现了一种密集钻孔小装药量的爆破新技术。在露天堑壕、基坑和地下工程的开挖中，使边坡形成比较陡峻的表面；使地下开挖的坑道面形成预计的断面轮廓线，避免超挖或欠挖，并能保持围岩的稳定。 实现光面爆破的技术措施有两种：一是开挖至边坡线或轮廓线时，预留一层厚度为炮孔间距1.2倍左右的岩层，在炮孔中装入低威力的小药卷，使药卷与孔壁间保持一定的空隙，爆破后能在孔壁面上留下半个炮孔痕迹；另一种方法是先在边坡线或轮廓线上钻凿与壁面平行的密集炮孔，首先起爆以形成一个沿炮孔中心线的破裂面，以阻隔主体爆破时地震波的传播，还能隔断应力波对保留面岩体的破坏作用，通

常称预裂爆破。这种爆破的效果，无论在形成光面或保护围岩稳定，均比光面爆破好，是隧道和地下厂房以及路堑和基坑开挖工程中常用的爆破技术。

定向爆破 50年代末和60年代初期，在中国推行过定向爆破筑坝，3年左右时间内用定向爆破技术筑成了 20多座水坝，其中广东韶关南水大坝（1960），一次装药 1394.3吨，爆破226万米3，填成平均高为62.5米的大坝，技术上达到了国际先进水平。

定向爆破是利用最小抵抗线在爆破作用中的方向性这个特点，设计时利用天然地形或人工改造后的地形，使最小抵抗线指向需要填筑的目标。这种技术已广泛地应用在水利筑坝、矿山尾矿坝和填筑路堤等工程上。它的突出优点是在极短时期内，通过一次爆破完成土石方工程挖、装、运、填等多道工序，节约大量的机械和人力，费用省，工效高；缺点是后续工程难于跟上，而且受到某些地形条件的限制。 控制爆破 不同于一般的工程爆破，对由爆破作用引起的危害有更加严格的要求，多用于城市或人口稠密、附近建筑物群集的地区拆除房屋、烟囱、水塔、桥梁以及厂房内部各种构筑物基座的爆破，因此，又称拆除爆破或城市爆破。

控制爆破所要求控制的内容是：①控制爆破破坏的范围，只爆破建筑物需要拆除的部位，保留其余部分的完整性；②控制爆破后建筑物的倾倒方向和坍塌范围；③控制爆破时产生的碎块飞出距离，空气冲击波强度和音响的强度；④控制爆破所引起的建筑物地基震动及其对附近建筑物的震动影响，也称爆破地震效应。

爆破飞石、滚石控制

产生爆破飞石的主要原因是对地质条件调查不充分、炸药单耗太大或偏小造成冲炮、炮孔偏斜抵抗线太小、防护不够充分、毫秒起爆网路安排特别是排间毫秒延迟时间安排不合理造成冲炮等。监理工程师会同施工单位爆破工程师，现场严格要求施工人员按爆破施工工艺要求进行爆破施工，并考虑采取以下措施：

①严格监督对爆破飞石、滚石的防护和安全警戒工作，认真检查防护排架、保护物体近体防护和爆区表面覆盖防护是否达到设计要求，人员、机械的安全警戒距离是否达到了规程的要求等。

②对爆破施工进行信息化管理，不断总结爆破经验、教训，针对具体的岩体地质条件，确定合理的爆破参数。严格按设计和具体地质条件选择单位炸药消耗量，保证堵塞长度和质量。 ③爆破最小抵抗线方向应尽量避开保护物。

④确定合理的起爆模式和延迟起爆时间，尽量使每个炮孔有侧向自由面，防止因前排带炮(岳冲)而造成后排最小抵抗线大小和方向失控。 ⑤钻孔施工时，如发现节理、裂隙发育等特殊地质构造，应积极会同施工单位调整钻孔位置、爆破参数等；爆破装药前验孔，特别要注意前排炮孔是否有裂缝、节理、裂隙发育，如果存在特殊地质构造，应调整装药参数或采用间隔装药形式、增加堵塞长度等措施；装药过程中发现

装药量与装药高度不符时，应说明该炮孔可能存在裂缝并及时检查原

因，采取相应措施。

⑥在靠近建(构)筑物、居民区及社会道路较近的地方实施爆破作业，必须根据爆破区域周围环境条件，采取有效的防护措施。常用的飞石、滚石安全防护方法有：a．立面防护。在坡脚、山体与建筑物或公路等被保护物间搭设足够高度的防护排架进行遮挡防护。在坡脚彻筑防滚石堤或挖防滚石沟；b．保护物近体防护。在被保护物表面或附近空间用竹排、沙袋或铁丝网等进行防护；c．爆区表面覆盖防护。根据爆区距离保护物的远近，可采用特种覆盖防护、加强覆盖防护、一般防护等。

⑦由于本工程有多处陡壁悬崖，要及时清理山体上的浮石、危石，确保施工安全。