1)爆破器材

(1)炸药

①炸药的性质。炸药是一种化学性质不稳定的物质,在外力的作用下(如冲击、摩擦等),易发生爆炸。爆速高达每秒几千米,爆温高达1 500～4 500℃,压力超过10万个大气压,因此,具有非常大的破坏力。炸药的性质用以下指标描述：

a.炸药的威力：一般用爆力和猛度来衡量。爆力是指炸药破坏一定量介质的能力；猛度是指炸药爆炸时,将一定量岩石粉碎成细块的能力。

b.炸药的敏感度：指炸药在外能作用下发生爆炸的难易程度,包括爆燃点、撞击敏感度、摩擦敏感度和起爆敏感度。

c.炸药的安定性：指炸药在长期存储时,保持其原有物理化学性质不变的能力。

②炸药的分类。爆破工程中常将炸药分为如下两类：

a.起爆炸药：一种爆炸速度极高的烈性炸药,爆速可达2 000～8 000 m/s,用以制造雷管。

b.主要炸药：用以对岩石或其他介质进行爆炸的炸药。它的敏感性较低,要在起爆炸药强力的冲击下才能爆炸。它可分为两种：一是缓性炸药,爆速为1 000～3 500 m/s,如硝铵炸药(图4.16)、铵油炸药；二是粉碎性炸药,爆速为3 500～7 000 m/s,如TNT、胶质炸药等。

图4.16　硝铵炸药

(2)起爆器材

雷管是常用的起爆材料,按照引爆方式分为电雷管和火雷管两种(图4.17)。电雷管又分为即发、延期及毫秒雷管。雷管外壳有纸、铜、铁等。

雷管由雷管壳、正副装药、加强帽3部分组成。火雷管与电雷管的不同之处是,在管壳开口的一端,火雷管留出15 mm左右的空隙端,以备导火索插入之用；而电雷管则有一个电力引火装置,并以防潮涂料密封端口。延期和毫秒电雷管的特殊点是在引火装置和正装药之间加了一段缓燃剂。在保管、运输、储存过程中,严禁将雷管和炸药放在一起(图4.18)。

图4.17　雷管

图4.18　雷管和炸药严禁放在一起

2)爆破方法

爆破方法应根据石方的集中程度、地形、地质条件及路线横断面形状等具体情况确定。用药量1 t以上为大炮,1 t以下为中小炮。公路路基石方开挖严禁采用硐室爆破,硐室爆破主要包括药壶炮和猫洞炮。

(1)钢钎炮

钢钎炮通常指炮眼直径和深度分别小于70 mm和5 m的爆破方法(图4.19)。钢钎炮比较灵活,适用于地形艰险及爆破量较小地段(如开挖石质水沟,开挖便道、基坑等),在综合爆破中是一种改造地形、为其他炮型服务的不可缺少的辅助炮型。由于钢钎炮炮眼浅,用药少,每次爆破的方数不多,且全靠人工清除,所以不利于爆破能量的利用且工效较低。

图4.19　钢钎炮的炮眼布置图

(2)深孔爆破

深孔爆破是孔径大于75 mm、深度在5 m以上、采用延长药包的一种爆破方法。深孔爆破炮孔需用大型的潜孔凿岩机或穿孔机钻孔,如用挖运机械清方可以实现石方施工全面机械化,劳动生产率高,一次爆破的放量多,施工进度快,爆破时比较安全,是大量石方(万方以上)快速施工的发展方向之一。图4.20所示为深孔爆破施工现场。

图4.20　深孔爆破

(3)光面爆破(www.daowen.com)

在开挖限界的周边,适当排列一定间隔的炮孔,在有侧向临空面的情况下,用控制抵抗线和药量的方法进行爆破,使之形成一个光滑平整的边坡。

(4)预裂爆破

在开挖限界处按适当间隔排列炮孔,在没有侧向临空面和最小抵抗线的情况下,用控制药量的方法,预先炸出一条裂缝,使拟爆体与山体分开,作为隔震减震带,起保护开挖限界以外山体或建筑物和减弱地震对其破坏的作用。

(5)定向爆破

定向爆破是利用爆能将大量土石方按照指定的方向,搬移到一定的位置并堆积成路堤的一种爆破施工方法。

(6)微差爆破

两相邻药包或前后排药包以若干毫秒的时间间隔(一般为15～75 ms)依次起炮,称为微差爆破,亦称毫秒爆破。

微差爆破能有效地控制爆破冲击波、震动、噪音和飞石；操作简单、安全、迅速；可近火爆破而不造成伤害；破碎程度好,可提高爆破效率和技术经济效益。但该网路设计较为复杂,需特殊的毫秒延期雷管及导爆材料。微差爆破适用于开挖岩石地基、挖掘沟渠、拆除建筑物和基础等。

(7)药壶炮

药壶炮是指在深2.5～3.0 m以上的炮眼底部用小量炸药经一次或多次烘膛,使眼底成葫芦形,将炸药集中装入药壶中进行爆破(图4.21)。

药壶炮主要用于露天爆破,其使用条件是：岩石应在Ⅺ级以下,不含水分,阶梯高度H小于10～20 m,自然地面坡度在70°左右。如果自然地面坡度较缓,一般先用钢钎炮切脚,炸出台阶后再使用。经验证明,药壶炮最好用于Ⅶ～Ⅸ级岩石,中心挖深4～6 m,阶梯高度在7 m以下。药壶炮装药量可根据药壶体积而定,一般为10～60 kg,最多可超过100 kg。每次可炸岩石数十方至数百方,是小炮中最省工、省药的一种方法。

图4.21　药壶炮

(8)猫洞炮

猫洞炮是指炮洞直径为0.2～0.5 m,洞穴成水平或略有倾斜(台眼),深度小于5 m,用集中药包在炮洞中进行爆炸的一种方法(图4.22)。

图4.22　猫洞炮

猫洞炮充分利用岩体本身的崩塌作用,能用较浅的炮眼爆破较高的岩体,一般爆破可炸松15～150 m3。其最佳使用条件是：岩石等级一般为Ⅸ级以下,最好是Ⅴ～Ⅶ级；阶梯高度最小应大于眼深的两倍,自然地面坡度不小于50°,最好在70°左右。由于炮眼直径较大,爆能利用率甚差,故炮眼深度应大于1.5～2.0 m,不能放孤炮。猫洞炮工效一般可达4～10 m3,单位耗药量为0.13～0.3 kg/m3。在有裂缝的软石坚石中,阶梯高度大于4 m。药壶炮药壶不易形成时,采用猫洞炮可以获得好的爆破效果。

3)影响爆破的主要因素

为了爆破某一岩体,在其中或表面放置的一定数量的炸药,称为药包。药包在介质中爆炸时,介质被抛掷和松动的体积或破碎的程度称为爆破效果。影响爆破效果的因素主要有以下几种：

①炸药的威力：一般在坚石中,宜用粉碎力大的炸药,如TNT、胶质炸药等,爆破后岩石破碎程度较大,但破坏范围一般较小；在次坚石、软石、裂缝大而多的岩石,以及松动爆破中,宜用爆力大而粉碎力较小的炸药,如硝铵类炸药；开采料石,则宜用爆力和猛度都较小的炸药,如黑火药。

②炸药用量：在其他条件相同时,炸药用量过少,达不到预期的爆破效果。炸药用量过多,不仅造成不必要的浪费,而且会炸掉不该炸的部分,并使爆破震动增大,震动范围加宽,裂缝增多,甚至造成边坡坍塌等。

③地形条件：爆破工程中,地形的陡坦程度及临空面数量对爆破效果影响也很大。地形越陡,临空面数目越多,爆破效果越好；反之,爆破效果越差。

④地质条件：指岩石性质和岩层构造。岩石性质包括岩石的密度、韧性和整体性等,是确定岩石单位耗药量和能否采用大爆破的主要依据；岩石构造主要指岩石的层理产状等。

⑤其他因素：装药的密实度、堵塞炮眼和导洞的质量、爆破技术的熟练与正确程度等对爆破效果均有影响。