1、第一章 炸药与爆炸基本理论1、广义爆炸?爆炸(从化学变化的角度如何定义)?爆破?广义爆炸:爆炸是物质急剧的能量释放过程, 能量在瞬间急剧释放或转化的现象都可以称为爆炸。爆炸化学角度:由化学变化引起的爆炸成为化学爆炸。如,瓦斯煤尘爆炸,炸药爆炸。工程爆破:指利用炸药能量对介质做功,以达到预定工程目标的作业。.2、炸药发生化学变化三种基本形式,如何相互转化?1,缓慢分解,2,燃烧,3,爆炸,在一定的条件下,炸药的上述三种变化形式都是能够相互转化的;缓慢分解可因热量不能及时散失而发展为燃烧、爆炸;反之,爆炸也可以转化为燃烧、缓慢分解。3、炸药爆炸三要素?1,放出热量,2 生成气体产物,3 反应的高速
2、度4、炸药、单质炸药、混合炸药、起爆药、猛炸药概念。炸药,是在一定的外界能量的作用下,由自身能量发生爆炸的物质。单质炸药:由单一化合物组成的炸药,又称单体炸药或化合炸药。混合炸药:由两种或两种以上的物质组成的炸药。起爆药:指在较弱的初始冲能作用下即能发生爆炸,且爆炸速度变化大,易于由燃烧转爆轰的炸药。猛炸药:指那些利用爆轰所释放的能量对介质做功的炸药。5、氧平衡?通式,计算方法。工业炸药一般应使其氧平衡接近于_氧平衡。氧 平 衡:指炸药中所含的氧用以完全氧化其所含的可燃元素后 ,所多余或不足的氧量 。(1) 通式为 CaHbOcNd(a,b,c,d 分别表示一个炸药分子中碳,氢,氧,氮的原子个
3、数)计算方法:单质炸药:OB=c-(2a+0.5b)*16/M 混合炸药:OB=OB1m1+OB2m2+Obnmn,使其氧平衡接进于零的氧平衡6、爆热、爆温、爆容、爆炸压力?爆炸压力与爆轰压力有何不同?爆热:在规定条件下,单位质量炸药爆炸时放出的热量称为炸药的爆热爆温:炸药爆炸时放出的热量使爆炸产物定容加热所达到的最高温度爆容:指单位质量炸药爆炸时 ,生成的气体产物在标准状况下(0 、1 个大气压) 所占的体积(L/kg)爆炸压力:炸药爆炸时生成的热气体所产生的压力称为爆炸压力7、冲击波?爆轰波及其与冲击波的关系。冲击波:是一种在介质中以超声速传播的并具有压力突然跃升然后慢慢下降特征的一种高强
4、度压力波。爆轰波:伴随有快速化学反应区的冲击波称为爆轰波。爆轰波为冲击波的一种,爆轰波加上化学反应区等于冲击波8、凝聚炸药爆轰反应三机理?炸药爆轰往往是几种机理共同作用的结果?1,均匀灼烧机理 2,不均匀灼烧机理 3,混合反应机理 混凝炸药的爆轰反应并不都是按照上述反应机理中的某一种机理进行的,往往是两种机理共同作用的结果9、炸药感度概念?热感度(爆发点)、机械感度、撞击感度、摩擦感度、起爆感度、雷管感度?炸药感度:在外界能量的作用下,炸药发生爆炸。机械感度:在机械作用下炸药发生爆炸的难易程度。热感度;指在热的作用下,炸药发生爆炸的难易程度。撞击感度:在机械撞击下,炸药发生爆炸的难易程度,摩擦
5、感度:在机械摩擦作用下,炸药发生爆炸的难易程度。起爆感度:指在其它炸药的引爆下猛炸药发生爆轰的难易程度。雷管感度:工程爆破中习惯用雷管感度来区分工业炸药的起爆感度,凡能用 1 至 8 号雷管起爆的炸药称其有雷管感度,反之则无。10、热点起爆理论?爆炸物直接作用于炸药的起爆机理。炸药在收到机械作用时,绝大部分的机械能量首先转化为热能,由于机械作用不可能是均匀的,因此,热能不是作用在整个炸药上,而只是集中在炸药的局部范围内,并形成热点,在热点出的炸药首先发生热分解,同时放出热量,放出热量又使炸药分解速度加快,如果药中形成热点数目足够多且尺寸又足够大,热点的温度升高到爆发点后,炸药便激发爆炸。机理主
6、要是由主发装药的爆轰产物在被发装药中产生强冲击波,并引起被发装药的爆轰。11、炸药爆速(影响因素)及其测定。药柱直径与爆速关系?1,药柱直径 2,炸药密度 3,药柱外壳。测定:D=lABDc/2l.爆速随药柱直径增大而增大,当药柱直径趋于无穷大时,爆速趋于理想爆速12、炸药做功能力(炸药威力)、猛度、殉爆距离概念及其测定方法1,所有爆炸产生的功之总和叫做总功,总功只是炸药总能量的一部分,称为炸药做功能力。铅壔法:X=(V2-V1).(1+K)-22 2,猛度:炸药爆炸时粉碎和破坏与其接触物体的能力。测定方法,铅柱压缩法h=h0-h1 3,殉爆距离:主发装药与被发装药之间能发生殉爆的最大距离称为
7、殉爆距离。测定方法:找出三次最大殉爆距离13、沟槽(管道)效应?如何消除?在爆眼内,如果药柱与爆眼孔壁间存在间隙,常常会发生爆轰转变为燃烧的现象,这种现象称为沟槽效应。消除措施:1,采用耦合散装炸药 2,沿药卷全长布设导爆索 3,每装数个药卷后,装 1 个能填实炮孔的大直径药卷 4,给药卷套上由硬纸板或其他材料做成的隔环 5,选用不同的包装涂覆物 6,采用临界直径小,对沟槽效应抵抗能力大的炸药。14、聚能效应一端有空穴的炸药装药爆炸后,爆轰产物向空穴的轴线方向上汇集并产生增强破坏的效应称为聚能效应。第二章 工业炸药1、工业炸药分类1,煤矿许用炸药 2,岩石炸药 3,露天炸药2、铵梯炸药药卷规格
8、(外径、质量)外径:32mm 35mm 38mm 相应药卷质量:100g 150g 200g 其中 150g 最为常见3、普通铵油炸药与重铵油炸药的起爆感度以及组份中的油相有何不同?普通铵油炸药(硝酸铵 94%,柴油 6%)不具有雷管感度,重铵油炸药与铵油炸药相比具有使用感度高,有乳化基质和多孔粒状铵油炸药按不同比例组成,乳胶基质的质量比例可由0%到 100%,多孔粒状铵油炸药比例相应从 100%变化为 0%4、浆状炸药为水包油型(O/W)悬浮体或凝胶状炸药;乳化炸药为油包水型(W/O) 乳胶状炸药。除浆状炸药外,乳化炸药与水胶炸药均具有爆轰感度?除浆状炸药外,乳化炸药与水胶炸药均具有沟槽效应
9、小传爆距离长的特点。含水炸药主要缺点?缺点:耐冻性差,使用时一般要求炸药温度在 0 度以上第三章 起爆器材与起爆方法1、起爆器材与爆破器材之间的关系。起爆器材:是指用来引爆炸药的器材 爆破器材:是工业炸药,起爆器材和器具的统称2、常用起爆系统(方法)导爆索起爆法,导爆管起爆法,导火索起爆法,电力起爆法,3、电雷管可分为 6 号与 8 号两种。4、普通电雷管分为哪两种?普通瞬发电雷管,普通延期电雷管5、毫秒延期电雷管的延期元件有哪两类?延期元件,分为装配式和直填式6、延期电雷管作用原理。电雷管通电后,桥丝电阻产生热量点燃引火药头,引火药头迸发出火焰引燃延期元件或延期药,延期元件或延期药按正确的速
10、度燃烧并在延迟一定时间后将雷管引爆。7、煤矿许用电雷管段别分为五段,最长延期时间不超过 130ms。8、电雷管性能参数相关概念【(全)电阻、安全电流、发火电流、串联准爆电流、发火冲量】1,全电阻:电雷管的电阻就是桥丝电阻与脚线电阻之和 2,安全电流:最大不发火电流对于某批或某个品种的电雷管,在 5min 以内达到 0.9999 的不发火概率所能施加的最大恒定电流称为该批或该品种电雷管的最大不发火电流,根据电雷管的最大不发火电流和要求的设计裕度,对其规定的在 5min 内不发火的恒定直流电流称为安全电流 3,最小发火电流:对于某批或某个品种的电雷管,达到 0.9999 的发火概率所需施加的最小恒
11、定直流电流称为该批或该品种电雷管的最小发光电流。单发光电流:根据电雷管的最小发光电流和要求的设计裕度,对单发电雷管规定的在 30s 内发火的恒定直流电流称为单发发火电流。百毫秒发火电流:通电时间 100ms,电雷管达到 0.999 的发火概率所需施加的最小恒定直流电流。4,串联准爆电流:试验表明,通过串联网路的电流越大,丢炮就越小,当电流增大至某一数值时,就不再有丢炮,能使规定发数的串联电雷管全部起爆的规定直流电流称为串联准爆电流。5,电雷管在发火时间内,每欧姆桥丝提供的热量称为发火冲量。9、串联准爆电流的工程意义【与串联网路中雷管拒爆的关系】?串联准爆电流:试验表明,通过串联网路的电流越大,
12、丢炮就越小,当电流增大至某一数值时,就不再有丢炮,能使规定发数的串联电雷管全部起爆的规定直流电流称为串联准爆电流。10、常用电力起爆电源?1,照明电 2,动力电 3,发爆器11、用动力电或照明电起爆时,必须设置两个双刀双掷刀闸,分别作为电源开关与放炮开关。12、电源刀闸开关闭合后,必须有指示灯发亮表示电源接通。O13、放炮刀闸平时应放在另一掷处,并使网络形成闭合状态,以防止外部电流进入雷管。14、基本电爆网路?敷设电爆网路注意事项。1,串联网络,网络中有一处断路会造成整个网络拒爆 2,并联网络:线路敷设复杂,检查比较繁琐 3,串并联网络 注意事项:1,电报网路不应使用裸露导线,不得利用铁轨,钢
13、管,钢丝,作爆破线路,爆破网路应与大地绝缘,电爆网路与电源之间宜设置中间开关2,电爆网路的导通和电阻值检查,应使用专用导通器和爆破电桥,专用爆破电桥的工作电流应小于 30mA3,爆破作业场地的杂散电流值大于 30nA 时,禁止采用普通电雷管 4,雷雨天不应采用电爆网路 5,起爆网路的连接,应在工作面的全部炮孔装填完毕,无关人员全部撤离至安全地点之后,由工作面向起爆站依次进进行 6,爆破主线与起爆电源或发爆器连接之前,必须测全线路的总电阻值 7,在将发爆器与电爆网路连接之前,先短接发爆器放电,严禁在有瓦斯和煤尘环境使用15、导爆索爆破网路常用型式1,分段并联 2 簇并联16、导爆管?其传爆速度?
14、导爆管:是一种内壁涂覆有猛炸药以低爆速传递爆轰波的挠性塑料管。传爆速度为(1650+-50)(1950+-50)17、非电起爆系统构成?1,起爆元件 2,传爆元件 3,末端工作元件18、非电起爆网路基本型式?1,簇联网路 2,串联网路 3,簇串联网路 4,复式爆破网路 5,环形爆破网路19、在非电雷管仅有 2 段与 3 段各 10 发的情况下,欲实现一排 10 个炮孔逐孔等间隔起爆应如何设计爆破网路。20、导爆索与导爆管起爆网路中,总起爆雷管聚能穴与传爆方向的关系。为了防止雷管聚能穴高速聚能射流提前切断尚未传爆的导爆管,应将起爆雷管或传爆雷管反向布置,即将雷管聚能穴指向与导爆管传爆方向相反的方
15、向雷管应捆绑在距导爆管端头大于 10cm 的位置第四章 岩石爆破作用原理1、岩石爆破破碎三机理?1,爆轰气体压力作用学说 2,应力波作用学说 3,应力波和爆轰气体压力共同作用学说2、单个球形药包爆破内部作用与外部作用?内部:当药包在岩体中的埋置深度很大或药包的质量很小时,炸药的爆炸作用就达不到自由面这种情况下的爆破作用外部:当单个药包在岩体中埋深度不大时,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3、爆破漏斗几何要素?自由面、最小抵抗线、爆破漏斗半径、破裂半径、爆破漏斗(可见)深度、爆破漏斗顶角(张开角)、爆破作用指数自由面:指被爆破的介质与空气接触的面 最小抵抗线:
16、是指药包中心离自由面的最短距离 爆破漏斗半径:是指形成倒锥形爆破漏斗的低圆半径 破裂半径:是指从药包中心到爆破漏斗低圆周上任一点距离 zc vbnm,./04、爆破漏斗分类1,标准抛掷爆破漏斗 n=1 漏斗张角 90 度 2,加强抛掷爆破漏斗:n1 漏斗张角90 度 3,减弱抛掷爆破漏斗 0.75n1 漏斗张角90 度 4,松动抛掷爆破漏斗 0n=0.755、体积公式药量计算原理在一定的炸药和岩石条件下,爆落的土石方体积与所用的装药量成正比 Q=k*V6、单位用药量系数确定方法1,查表根据体积公式确定 2,采用工程类比法 3,采用标准抛掷爆破漏斗确定 Kb7、最小抵抗线、不耦合装药结构、不耦合
17、系数最小抵抗线:1,集中药包:从药包中到地面或临空面的最短距离 2,延长药包:从药包长度中心到距该中心最近临空面的最短距离 不耦合:药卷与炮眼在经向有间隙 耦合:无间隙 不耦合系数:炮孔直径与装药直径之比,散装药时系数为 18、影响爆破效果的主要因素1,炸药性能 2,地质条件 3,施工方法9、光面爆破与预裂爆破的概念、成缝机理、两者之间的区别。光面爆破:指开挖边界布置密集炮孔,采用不耦合装药或低威力炸药,在主爆区之后起爆,以形成平整的轮廓面的爆破作业。 预裂爆破:指沿开挖边界布置密集炮孔,采取不耦合装药或装填低威力炸药,在主爆区之前起爆,从而在爆区与保留区之间形成预裂缝,已减弱主爆破对保留岩体
18、的破坏并形成平整轮廓面的爆破作业。区别:1,光爆孔的爆破是在开挖主体内的装药响炮之后进行的,而预裂孔的爆破则是在岩体开挖之前完成的。2,从爆破时岩体的状态看,响炮时光爆孔附近有两个自由面,而预裂孔附近只有一个自由面,因此,为减小岩体的夹制作用,常在预裂孔的底部加强装药。机理:1,炸药爆炸时,炮孔壁面受压缩应力波所衍生的切向拉应力作用,在相邻炮孔之间形成应力加强带,产生少数径向裂隙 2,不耦合装药、间隔装药等缓冲装药结构使得爆轰气体对孔壁的作用时间延长,在相邻炮孔之间形成由爆轰气体引起的应力加强带 3,孔壁存在着钻孔时形成的微细裂隙,所以只要孔距合适,裂隙就从孔壁开始沿炮孔连心线向邻孔方向扩展,
19、同时,孔内爆生气体高速楔入,加大了裂隙的扩展速度,最终导致相邻炮孔贯穿成缝10、光面爆破是否仅采用不耦合装药结构?否,国外有采用特质低密度耦合装药成功实施光面爆破。11、炸药换算系数工程上,常用炸药换算系数 e 来表示炸药之间的当量换算关系。习惯以 2 号岩石铵梯炸药作为标准炸药 eb=320/所换算炸药的作功能力值 em=12/所换算炸药的猛度值,e=eb+em/2第五章 隧道爆破施工概述1、岩石隧道凿岩爆破特点1,爆破的临空面少,岩石的夹制作用大,耗药量大 2,对钻眼爆破质量要求较高 3,交通隧道的断面一般比较大,造价高,服务年限长,因此在施工中必须确保良好的工程质量。4,隧道施工中新奥法
20、的应用,要求施工中尽量减少爆破对围岩的扰动,确保围岩完整,以充分利用围岩自身的承载能力 5,隧道爆破的施工方法、施工机具和设备的选择主要取决于开挖断面的大小和隧道所处的山体位置。6,由于滴水潮湿噪声粉尘等的影响,钻眼爆破作业条件差,加之与支护,出渣运输等工作交替进行,增加了爆破施工的难度。2、炮孔种类与作用掏槽眼:在一个自由面的情况下,首先爆出一个槽腔,为其他炮眼的爆破增加新的自由面,以减少岩石的夹制作用,提高爆破效果。周边眼:指沿隧道周边布置的最外一圈炮眼,又可分为顶眼,帮眼低眼。辅助眼:指介于掏槽眼和周边眼之间的所有炮眼。3、掏槽眼主要类型斜眼掏槽,直眼掏槽,混合掏槽4、隧道爆破参数确定1
21、.炮眼直径 2.炮眼数目 3.炮眼深度 4.装药量计算5、隧道爆破炮孔布置原则1.先布置掏槽眼,其次是周边眼,最后是辅助眼2.周边眼应该严格,按照设计位置布置,断面拐角处应布置炮眼3.辅助眼的布置主要是解决炮眼间距和最小抵抗线的面题4.当炮眼的深度超过 8.5M 时,靠近周边眼的内圈辅助眼与周边眼有相同倾角5.当岩层层理明显时,炮眼方向应尽量垂直于层理面6、隧道爆破炮孔布置方式1.直线型布眼:将炮眼按垂直方向或水平方向围绕掏槽开口呈直线型逐层排列2.多边形布眼:这种布眼是围绕着掏槽部位由里向外将炮眼逐层布置成正方形,长方形,多边形3.弧形布眼:顺着拱部轮廓线逐圆布置炮眼4.圆形布眼,当开挖面为
22、圆形时炮孔周围绕断面中心逐层布置成圆形7、周边眼控制爆破技术1.光面爆破 2.预裂爆破8、炮孔密集系数、装药不耦合系数、线装药密度炮眼密度系数 K=E/W K2.5 效果最小 E 为周边眼间距合理的不耦合系数应使爆炸后作用在孔壁压力低于岩壁动抗压强度而高于其动抗拉强度线状药密度:单位长度炮眼中的装药量9、隧道光面爆破所采用的主要技术措施1.采用小直径药卷或专用的低爆速,低密度,低威力炸药2.采用不耦合装药结构,光面爆破的不耦合系数最好大于 2,但药卷直径不应小于该炸药的临界直径,以保证稳定传爆,当采用间隔装药时,相邻炮眼所用的药位置应该错开,以充分利用炸药效能3.严格掌握与周边眼相邻的内圈炮眼
23、的爆破效果,为周边眼爆破创造临空面,周边眼应做到同时起爆4.严格控制装药集中度,必要时可采用间隔装药结构5.确保钻眼精度10、影响预裂爆破效果的因素,它们之间的关系?钻孔直径,孔距,装药量,岩石的物理学性质,地质构造,炸药品种,炸药结构及施工因素等,这些因素又是相互影响的11、煤系地层与瓦斯隧道对爆破器材的有关要求1.低瓦斯隧道的岩石掘进工作面应使用安全等级不低于一级的煤矿许用炸药2.低瓦斯隧道的煤层掘进进行工作面,半煤岩掘进工作面应使用安全等级不低于二级的许用炸药3.高瓦斯:低瓦斯隧道的高瓦斯区域应使用安全等级不低于二级的煤矿许用炸药,有煤(岩)与瓦斯突出危险的工作面应使用安全等级不低于三级
24、的煤矿许用含水炸药4.同一工作面不应使用里昂中法不同品种的炸药5.严禁使用黑火药6.使用煤矿许用顺发电雷管或许用煤矿毫秒延期药管7.不应使用火雷管导爆管或普通导爆索8.瓦斯隧道必须使用防爆型发爆器,并且一个工作面不得同时使用两台或多台发爆器放炮9.电报网络必须采用串联方法不得采用并联或串联起爆网络12、隧道爆破设计内容、程序与主要文件。1.工程概况 2.施工方案选择 3.爆破参数选择 4.炮眼布置 5.爆破网络及起爆第六章 深孔爆破1、台阶要素、钻孔形式、布孔形式深孔爆破通常是在一个事先修好的台阶上进行钻孔作业 H 为台阶高度 W 为前排钻孔底盘抵抗线 m N 为超钻长度 m L 为钻孔深度
25、L1 为填塞长度 L2 为装药长度 为台阶坡面角 b 为排距 c 为台阶上部边线致前排孔口距离 a 为钻孔间距钻孔形式:垂直钻孔 倾斜钻孔布孔方式:单排布孔,多排布孔,多排布孔又分为方形 三角形和梅花型4、底盘抵抗线与最小抵抗线的区别底盘抵抗线是指第一排装药孔中心到台阶坡脚的最短距离工程爆破中,通常将药包中心或重心到最近自由面的最短距离称为最小抵抗线5、深孔爆破设计内容与程序1,台阶要素 2,钻孔形式 3,布孔方式 4,6、超钻的意义?超钻 h 是指钻孔超出台阶高度的那一段孔深,作用是克服底盘岩石的夹制作用,是爆破后不留根底7、台阶布置形式1.爆破施工形成的台阶坡面走向,与线路走向平行时,称为
26、纵向台阶2.爆破施工形成的台阶坡面走向,与线路走向垂直时,称为横向台阶8、主要装药结构形式1.连续装药结构,炸药从孔底装起,装完设计药量后,在进行填塞2.间隔装药结构,在深孔中把炸药分成数段,使炸药分成数段,使炸药能量在岩石中比较均匀的分布3.混合装药结构,在同一炮孔内装入不同种类的炸药,即在炮孔底部装入高密度,高威力炸药,而在火电孔上部,装入威力较低的炸药9、炮孔填塞的必要性?炮孔未填塞或填塞长度过短,爆生气体很容易从孔口溢出,使得炮孔内爆生气体膨胀压力迅速降低,因而大大减弱对岩石的破裂作用,而炮孔填塞的好,则可阻止爆轰气体过早的从孔口冲出,爆炸气体膨胀作用于孔壁上的压力才能达到最大,作用时
27、间延长,岩石破碎程度更好10、毫秒爆破的基本机理?1.形成新的自由面 2.应力波的叠加 3.辅助破碎作用 4.减震作用11、毫秒间隔时间的确定时间的确定主要与岩石性质,抵抗线,岩石移动速度以及对破碎效果和减震要求等因素相关 t=KpW1(24-f) t= )( -4033fa12、毫秒微差爆破布孔方式与起爆顺序布孔方式:方形 矩形 三角形起爆顺序:1.格式布孔排间毫秒延时起爆 2.三角布孔排间毫秒延时起爆 3.方格布孔对角毫秒延时起爆 4 方格布孔波浪式毫秒延时起爆 5.方格布孔中央横向毫秒延时起爆 6.方格布孔中央楔形毫秒延时起爆 7.三角形布孔楔形毫秒延时起爆 8.三角形布孔对角毫秒延时起爆 9.接力式毫秒延时起爆13、大孔距小抵抗线爆破如何实现?露天深孔台阶爆破中的布孔形式有单排和多排两种。多排布孔又分为方形、矩形及三角形