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土石方工程爆破原理

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土石方工程爆破原理

爆破就是炸药产生剧烈的化学反应,在瞬间释放大量的高温、高压气体,冲击和压缩周围的介质,使其受到不同程度的破坏。

1爆破作用

埋在具有一定临空面土石内的炸药引爆后,原来体积很小的炸药,在极短的时间内由固(液)体状态转变为气体状态,体积增加数百倍甚至数千倍,从而产生极大的压力和冲击力,以及很高的温度,使周围的土石受到各种不同程度的破坏。靠近装药处的土石受到的压力最大,距离装药处越远的土石,受到的压力越小。一般将爆破影响的范围分为以下四个爆破作用圈,如图5-1所示。

1.压缩圈

在这个范围内的土石直接受到药包爆炸产生的巨大的作用力,如若为可塑性土,便会遭到压缩而形成孔穴;如若为坚硬的岩石便会被粉碎,故压缩圈又称为破碎圈。

2.抛掷圈

在这个范围内的土石受到的破坏力较压缩圈为小。但土石的原有结构受到破坏,分裂成各种尺寸、形状的碎块,并且破碎作用力尚有余力,足以使这些碎块获得运动速度。若这个范围的某一部分处于临空的状态下,这些碎块便会产生抛掷现象。

图5-1爆破作用圈

图5-1爆破作用圈

1-药包;2一压缩圈;3一抛掷圈;

4一松动圈;5一振动圈

3.松动圈

在这个范围内的土石,虽然其结构受到不同程度的破坏,但爆破没有余力使之产生抛掷运动。

4.振动圈

在这个范围内,爆破作用已减弱到不能使介质结构破坏,只是使其发生振动。

2爆破漏斗

当埋设在地下的药包爆破后,抛掷半径R达到或超过临空面时,药包上面的土石被炸成碎块,部分抛散在其周围地面上,一部分仍坠落在坑内,形成一个倒立圆锥体形状的爆破坑,

5.胶质炸药

又名硝化甘油炸药,是粉碎性较大的烈性炸药,爆速高,威力大,适用于爆破坚硬的岩石。此种炸药较敏感,在8~10℃时冻结,且在半冻结时敏感性极高,稍有摩擦即爆炸,因此适用于10℃以上地区。胶质炸药不吸水,可用于水中爆破。

6.梯恩梯(TNT)又称三硝基甲苯,其主要特性:对撞击和摩擦的敏感度不大,但若掺有砂石粉类固体杂质时,则对撞击和摩擦的敏感度急剧增高;不溶于水,但在水中时间太长,会影响爆炸力;在爆炸时易产生有毒的一氧化碳,黑烟大,不能在通风不良的环境下使用。

7.黑火药

为弱性炸药,易溶于水,吸湿性强,受潮后不能使用;对撞击和摩擦的敏感性高,易燃烧,火星即可点燃。适用于内部药包爆破松软岩石和土层,开采料石和制作导火索。在有瓦斯或矿尘危险的工作面不准使用。

8.起爆炸药

是一种高级烈性炸药,用以制造雷管。按其敏感度分为正起爆药和副起爆药。正起爆药如雷汞、叠氮铅等对撞击、摩擦或火的敏感性很高,容易引起爆炸;副起爆药,如特屈儿、黑索金、泰安等,其敏感性稍低,但威力大。它们的共同特点是爆炸速度很快,在瞬时产生极大的冲击能,因此常用以起爆其他炸药。

2起爆材料

1.雷管

雷管是用来起爆炸药或起爆传爆线的。雷管是一种起爆装置,利用它产生的爆炸能来起爆炸药。雷管按起爆方式不同,可分为火雷管(普通雷管)和电雷管两种。电雷管又分为即发(瞬发)电雷管和延发(迟发)电雷管。延发电雷管又有秒延期雷管和毫秒延期雷管之分。管壳有铜、铝、铁、纸及塑料等五种,根据管内装起爆药量的不同,又分1~10种号码;号码越大,装药量越多,一般常用的是6号和8号。

图5-3火雷管构造图(mm)

图5-3火雷管构造图(mm)

1一外壳;2一加强帽;3一帽孔;4一正起爆炸药;

5一副起爆炸药;6一窝槽

(1)火雷管的技术性能、检验方法及适用范围。火雷管的构造、尺寸如图5-3所示。火雷管的规格、技术性能、检验方法及适用范围见表5-1。

表5-1火雷管的规格及技术性能

(1)火雷管的技术性能、检验方法及适用范围。火雷管的构造、尺寸如图5-3所示。火雷管的规格、技术性能、检验方法及适用范围见表5-1。  表5-1火雷管的规格及技术性能

续上表

续上表

(2)电雷管的技术性能、检验方法及适用范围。电雷管的构造与火雷管大体相同,不同的是在管壳开口的一端,设有一个电气点火装置,如图5-4所示,分为即发电雷管和延发电雷管两种。延发电雷管又分秒延期雷管和毫秒延期雷管两种。常用的秒延发雷管有4、6、8、10、12s等规格,主要用于多排药包需要间歇起爆的微差爆破中。

图5-4电雷管构造图

图5-4电雷管构造图

(a)即发电雷管;(b)延发电雷管

1-脚线;2一绝缘涂料;3一球形发火剂;4一缓燃剂使用电雷管时,必须了解其主要参数。

1)电阻。一般为1.0~1.5Ω。按规定,串联在一起的电雷管,其电阻差不大于0.25Ω。

2)最大安全电流,即长期通电(一般为5min)而不会引起雷管爆炸的最大电流,不得超过0.05A。

3)最小准爆电流。指在无限的时间内通电而使每个雷管起爆的最小电流。对康铜桥丝雷管,交流电为3A,直流电为2A。对镍铬桥丝雷管,交流电为2.5A,直流电为1.5A。在实际中,如能保证有3A电流通过每个雷管,准爆就有保证。

2.导火索

导火索又称导火线,是用于一般爆破环境中(有瓦斯的场所、洞库工程除外)传递火焰、起爆火雷管或引燃黑火药包等。根据燃烧速度的不同,可分为正常燃烧导火索及缓燃导火索两种。其技术指标、检验方法及适用范围见表5-2。

表5-2导火索的技术指标、质量要求及检验方法

表5-2导火索的技术指标、质量要求及检验方法

续表

续表

3.导爆索

导爆索又称导爆线、传爆线,外表与导火索相似。其性质与作用与导火索不同,导火索传导火焰,导爆索传导爆轰波,具有爆速快、引燃药卷不用雷管等特点。导爆索的技术指标、质量要求及适用范围见表5-3。

表5-3导爆索的技术指标、质量要求及适用范围

表5-3导爆索的技术指标、质量要求及适用范围

4.导爆管

导爆管是一种半透明的内涂有一薄层高燃混合炸药的塑料软管起爆材料。起爆时,以1700m/s左右的速度通过软管而引爆火雷管,但软管并不破坏。这种材料具有抗火、抗电、抗冲击、抗水及传爆安全等性能,因此是一种安全的导爆材料。与雷管、导爆索、导火索等相比,导爆管具有作业简单、安全抗杂散电流,起爆可靠,成本低,运输方便等独特优点。


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