第4章爆破工程地质.ppt

•第第4 4章章 爆破工程地质爆破工程地质•§§4.1 4.1 岩石的性质岩石的性质•1.1.岩石的物理性质岩石的物理性质•(1)(1)孔隙度孔隙度 岩石中孔隙的总体积岩石中孔隙的总体积V V0 0与岩石的总体积与岩石的总体积V V之比即 岩石（体）存在孔隙，会削弱岩石的强度岩石（体）存在孔隙，会削弱岩石的强度《《爆破工程爆破工程》》•(2)(2)密度密度 岩石的质量岩石的质量M M与其体积（与其体积（V-VV-V0 0）之比即）之比即•(3)(3)容重容重 包括孔隙在内的岩石单位体积重量包括孔隙在内的岩石单位体积重量, ,又称岩石的体重又称岩石的体重•岩石的孔隙度、密度、容重主要影响岩石的岩石的孔隙度、密度、容重主要影响岩石的抛掷抛掷、、堆堆积积和和装运装运• 几种岩石的孔隙度、密度、容重详见表几种岩石的孔隙度、密度、容重详见表1-11-1（（P6P6）§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•(4)(4)岩石的碎胀性岩石的碎胀性 碎胀性碎胀性是指岩石破碎后，总体积增加的性质是指岩石破碎后，总体积增加的性质 碎胀性碎胀性常用常用碎胀系数碎胀系数或或松散系数松散系数K K，则，则 。

采掘工程中，选用装载、运输、提升等采掘工程中，选用装载、运输、提升等设备容器设备容器时，时，必须考虑必须考虑碎胀系数；碎胀系数； 岩石爆破所需膨胀空间与岩石岩石爆破所需膨胀空间与岩石碎胀系数碎胀系数有关§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•(4)(4)岩石的波阻抗岩石的波阻抗 岩石密度与纵波在岩石中传播速度的乘积即岩石密度与纵波在岩石中传播速度的乘积即 波阻抗表示岩石对应力波传播的阻尼作用，一般波阻波阻抗表示岩石对应力波传播的阻尼作用，一般波阻抗越大，凿爆越困难；抗越大，凿爆越困难；•波阻抗对爆破能量在岩体中的波阻抗对爆破能量在岩体中的传播效率传播效率有直接影响，有直接影响，当炸药的波阻值与岩石的波阻抗值相接近（相匹配）当炸药的波阻值与岩石的波阻抗值相接近（相匹配）时时，爆破传给岩石的能量就多，在岩石中所引起的应，爆破传给岩石的能量就多，在岩石中所引起的应变值就越大，获得的爆破效果就越好变值就越大，获得的爆破效果就越好§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•2.2.岩石的静力学性质岩石的静力学性质•静载—载荷不随时间变化或随时间变化不大•(1)(1)岩石的弹性、塑性及脆性岩石的弹性、塑性及脆性 弹性：弹性：在弹性变形范围内，当外载去掉后，岩石恢复原形的性质。

这种性质的变形称为弹性变形 岩石在弹性极限内呈弹性，岩石可用与材料力学中各弹性常数一样表示 塑性：塑性：载荷去掉后，岩石形状大小不能完全恢复而产生残余(永久)变形的性质，这种性质的变形称为塑性变形 如泥页岩，高岭土矿，巷道底鼓 §§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•脆性：脆性：在外载荷作用下，岩石没有产生显著的永久变形(塑性变形)就开始破坏的性质，一般岩石呈脆性破坏•注：与脆性相反，塑性岩石在破坏前有较明显的永久变形•(2)(2)岩石的强度和硬度岩石的强度和硬度 强度：强度：指岩石抵抗外力破坏的能力 硬度：硬度：指岩石抵抗工具侵入的能力§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•3.3.岩石的动力学性质岩石的动力学性质•动载：动载：载荷随时间而变化它不是一个常数，而是时间的函数•动载特点：•a.其大小与加载速度有关，不是一个定数；•b.抗压强度比静载大得多，而抗拉强度与静载相近§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•1.1.炸药爆炸的载荷性质炸药爆炸的载荷性质 炸药爆炸产生的载荷属冲击载荷•2.2.岩石在爆炸冲击载荷作用下的力学反应岩石在爆炸冲击载荷作用下的力学反应•爆炸冲击载荷作用下，岩石中产生(爆炸)应力波。

•爆炸应力波在岩石中传播时，岩石既产生运动，又产生变形甚至破坏§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•§§4.2 4.2 岩石分级岩石分级•一、岩石分级的意义一、岩石分级的意义•(1)选择最佳方法和设备来破碎各种不同的岩石，以达到最佳的经济效果和最高的劳动生产率；•(2)选择合理的开采和维护方法，最安全、可靠地保护不应破坏的岩石，以正确有效地处理采矿中破坏与维护岩石这一最基本的矛盾§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•二、岩石分级方法二、岩石分级方法•1.1.普氏分级法普氏分级法( (按岩石坚固性分类按岩石坚固性分类) )•(1)(1)基本观点 岩石的坚固性是凿岩性、爆破性及采掘性等的综合，也是岩石物理力学性质的概括体现，即岩石硬度、强度、凿岩性、爆破性是一致的•(2)(2)分级方法分级方法 用普氏坚固性系数f来大致概括，作为分级的根据 共分10级,详见P89，表4-1§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•(3)(3)该分级方法的评价该分级方法的评价 强调了一致性，忽视了各岩石特性的特殊性和差异性，因此有一定的误差，显得有些片面和笼统，如难凿的岩石不一定难爆，但简单易行，易于推广。

多年来在各类矿山流行使用§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•2.2.苏氏分级法苏氏分级法•(1)(1)基本观点基本观点 与普氏分级法的基本观点相反，强调个性、差异性•(2)(2)分级方法分级方法 用生产现场实测的数据，按照凿岩性和爆破性的四个指标分类，将岩石分为16个等级•(3)(3)评价评价 指标与生产实际一致，可在现场测定，有现实意义，但失去了概括性，测定复杂，修正系数多，没有广泛在我国推广§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•3.3.哈努卡耶夫岩石分级方法哈努卡耶夫岩石分级方法 分级依据：岩石波阻抗 岩石波阻抗值小者易爆，大都难爆 根据岩石波阻抗值的大小可将岩石分为5级•4. .以能量消耗为准则的利文斯顿爆破漏斗岩石分级方法以能量消耗为准则的利文斯顿爆破漏斗岩石分级方法 (1)(1)基本观点基本观点 能量准则是研究岩石破坏的根本准则 (2)(2)分级方法分级方法 根据爆破漏斗的体积大小和岩块的组成来分级§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•5.5.我国岩石分级我国岩石分级 概念上用普氏分级，但普氏系数f值的确定并无统一一标准 东北工学院（现为东北大学）建议根据岩石的可钻性、爆破性和稳定性分别进行分级。

东北工学院岩石可爆性分级： 分级依据：可爆性指数F 根据可爆性指数F，可将岩石分为5个等级§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•评价：评价：•(1)具有可行性;•(2)块度测定工作的劳动强度大，并有一定的随机性；•(3)求算指数的计算式不够简便§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•§4.3 4.3 地质条件对爆破作用的影响地质条件对爆破作用的影响•一、岩石性质对爆破作用的影响一、岩石性质对爆破作用的影响•主要影响：炸药单耗、孔网参数、爆破松散系数、爆主要影响：炸药单耗、孔网参数、爆破松散系数、爆破地震强度计算系数等很多破地震强度计算系数等很多爆破设计参数爆破设计参数和和安全计算安全计算系数系数•二、岩体结构对爆破作用的影响二、岩体结构对爆破作用的影响•1.1.结构面对爆破作用的影响结构面对爆破作用的影响•结构面：是指发育于岩体中，具有一定方向和延伸性结构面：是指发育于岩体中，具有一定方向和延伸性的各种的各种地质界面地质界面，如，如断层断层、、节理节理、、层理层理及及不整合面不整合面等§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•结构面对爆破有如下影响作用：结构面对爆破有如下影响作用：•(1)(1)应力集中作用应力集中作用 结构面尖端产生应力集中结构面尖端产生应力集中, ,使使岩体从结构面处先开裂。

岩体从结构面处先开裂•(2)(2)应力波反射拉伸作用应力波反射拉伸作用 压应力波遇结构面反射为拉应力波压应力波遇结构面反射为拉应力波, ,产生反射拉伸裂隙产生反射拉伸裂隙. .•(3)(3)能量隔离与吸收作用能量隔离与吸收作用 应力波通过张开裂隙或软弱带时，引起应力波应力波通过张开裂隙或软弱带时，引起应力波反射反射以以及软弱带内的介质产生及软弱带内的介质产生压缩变形压缩变形，对爆破能量起到了，对爆破能量起到了一定程度的隔离或吸收作用一定程度的隔离或吸收作用§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•(4)(4)能量泄漏作用能量泄漏作用•软弱带或软弱面与地表或溶洞贯通软弱带或软弱面与地表或溶洞贯通，炸药爆炸的部分，炸药爆炸的部分能量将以能量将以“冲炮冲炮”或其他形式向临空面或或其他形式向临空面或溶洞溶洞泄出，泄出，使爆破效果明显降低使爆破效果明显降低•(5)(5)高压气楔作用高压气楔作用•高温、高压爆轰气体侵入岩体结构面，对岩体产生高温、高压爆轰气体侵入岩体结构面，对岩体产生气气楔楔劈裂破坏作用，使结构面进一步扩展劈裂破坏作用，使结构面进一步扩展 §§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•2.2.岩体结构面对爆破作用的影响岩体结构面对爆破作用的影响•主要取决于主要取决于结构面的性质结构面的性质、、产状产状与与药包位置药包位置的关系。

的关系•(1)(1)结构面对爆破结构面对爆破块度块度的影响•爆破碎块大小首先取决于爆破碎块大小首先取决于原生裂隙面原生裂隙面，其次为爆破作，其次为爆破作用形成的用形成的新鲜破裂面新鲜破裂面（次生破裂面）次生破裂面）•结构面的发育程度对块度分布有控制性影响，结构面的发育程度对块度分布有控制性影响，原生裂原生裂隙越多，块度愈大隙越多，块度愈大•(2)(2)断层断层对爆破效果的影响对爆破效果的影响•①①断层通过药包位置断层通过药包位置•对爆破不利，容易引起对爆破不利，容易引起冲炮冲炮或爆轰或爆轰气体泄漏气体泄漏，降低爆，降低爆破威力，影响爆破效果破威力，影响爆破效果§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•②②断层与最小抵抗线相交断层与最小抵抗线相交•断层远离药包，影响小，反之则大；断层与最小抵抗断层远离药包，影响小，反之则大；断层与最小抵抗线的交角大，影响小；反之则大线的交角大，影响小；反之则大§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•③③断层切割爆破漏斗断层切割爆破漏斗•影响爆破漏斗体积的大小：距药包远影响小，反之则影响爆破漏斗体积的大小：距药包远影响小，反之则大§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•④④断层在爆破漏斗范围以外断层在爆破漏斗范围以外•对爆破影响较小；如果断层在边坡体内，爆破后将严对爆破影响较小；如果断层在边坡体内，爆破后将严重影响边坡的稳定性。

重影响边坡的稳定性断层断层爆后断裂面，斜坡裂缝爆后断裂面，斜坡裂缝§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•另外，当山体较薄，出露于山体后面的断层，或侧向另外，当山体较薄，出露于山体后面的断层，或侧向有深切山沟，出露于冲沟附近的断层，都有可能有深切山沟，出露于冲沟附近的断层，都有可能引起引起最小抵抗线方向的改变最小抵抗线方向的改变•断层的存在，可能改变抛掷方向断层的存在，可能改变抛掷方向I I为可能改变的抛为可能改变的抛掷方向§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•⑤⑤处理断层对爆破作用影响的措施处理断层对爆破作用影响的措施•a.a.在断层两侧布置药包；在断层两侧布置药包；•b.b.避免最小抵抗线与断层平行，最好是互相垂直，可避免最小抵抗线与断层平行，最好是互相垂直，可防止弱面突出；防止弱面突出；•c.c.用多药包齐爆，有时可以减弱断层的影响用多药包齐爆，有时可以减弱断层的影响§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•(3)(3)层理对爆破效果的影响层理对爆破效果的影响•层理面对爆破的影响，主要取决于层理面对爆破的影响，主要取决于层理面的产状层理面的产状与与最最小抵抗线方向小抵抗线方向的关系。

的关系•①①平行平行：不改变抛掷方向，将减少爆破方量，爆破漏：不改变抛掷方向，将减少爆破方量，爆破漏斗呈方形坑，岩块抛掷距离比预计的要远；爆后常出斗呈方形坑，岩块抛掷距离比预计的要远；爆后常出现欠挖，容易留根底，还有可能顺层发生冲炮现欠挖，容易留根底，还有可能顺层发生冲炮§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•②②垂直垂直：不改变抛掷方向，将扩大爆破漏斗，增加方：不改变抛掷方向，将扩大爆破漏斗，增加方量§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•③③斜交斜交：爆破抛掷：爆破抛掷方向方向将受到影响，爆破将受到影响，爆破方量方量多数是多数是减少，少数也可能增加；一般来说爆破方量在钝角一减少，少数也可能增加；一般来说爆破方量在钝角一侧会增大，锐角一侧会缩小侧会增大，锐角一侧会缩小§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•(4)(4)节理裂隙对爆破效果的影响节理裂隙对爆破效果的影响•岩体仅受岩体仅受1 1组节理切割时，对爆破的影响与层理的影组节理切割时，对爆破的影响与层理的影响相似•当两组当两组X X型交割型交割时，时，W方向方向为其为其钝角等分线钝角等分线时，爆破方时，爆破方量可能增大；量可能增大；•W方向方向为其为其锐角等分线锐角等分线时，爆破方量可能减少，但两时，爆破方量可能减少，但两者均不改变抛掷方向。

者均不改变抛掷方向§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•说明：说明：•当岩体受到当岩体受到多组发育节理交割多组发育节理交割时，其情况与上述有所时，其情况与上述有所不同•由于岩体被切割成碎块，所以各节理都不能起主导作由于岩体被切割成碎块，所以各节理都不能起主导作用，这时岩体接近于均质岩体因此对用，这时岩体接近于均质岩体因此对W方向方向、、爆破爆破漏斗形状漏斗形状及及爆破方量爆破方量，基本上都不产生不利影响，，基本上都不产生不利影响，但但要适当减少炸药单耗要适当减少炸药单耗•(5)(5) 溶洞或老硐对爆破效果的影响溶洞或老硐对爆破效果的影响•影响：改变影响：改变W方向方向；降低爆破威力造成破碎不均匀，；降低爆破威力造成破碎不均匀，影响爆破效果；严重时会引起影响爆破效果；严重时会引起冲炮冲炮，造成安全事故造成安全事故冲炮冲炮§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•3.3.地形条件对爆破效果的影响地形条件对爆破效果的影响•(1)(1)地形对爆漏斗形状的影响地形对爆漏斗形状的影响 ① ①平地：倒立的圆锥体；平地：倒立的圆锥体； ② ②斜坡：倒立的椭圆锥体；斜坡：倒立的椭圆锥体； ③ ③山脊：两个倒立椭圆锥体组成；山脊：两个倒立椭圆锥体组成； ④ ④孤立山头：多个倒立椭圆锥体组成。

孤立山头：多个倒立椭圆锥体组成•(2)(2)地形对抛掷方向的影响地形对抛掷方向的影响 ① ①平地：向上抛；平地：向上抛； ② ②斜坡：沿斜坡面法线方向抛出；斜坡：沿斜坡面法线方向抛出； ③ ③山脊：向两侧抛掷；山脊：向两侧抛掷； ④ ④孤立山头：四面开发；孤立山头：四面开发； ⑤ ⑤山嘴：向三个方向飞散山嘴：向三个方向飞散§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•(3)(3)地形与爆破方量的关系地形与爆破方量的关系 临空面多，夹制作用小，方量大；临空面多，夹制作用小，方量大； 临空面少，夹制作用大，方量小临空面少，夹制作用大，方量小 如孤立山头爆破的方量要比平地大，平地爆破方量要如孤立山头爆破的方量要比平地大，平地爆破方量要比洼地、山沟大比洼地、山沟大•(4)(4)地形与不同爆破类型的关系地形与不同爆破类型的关系•①①松动爆破松动爆破和和加强松动爆破加强松动爆破一般不受地形条件限制一般不受地形条件限制 岩石破碎，但不抛掷岩石破碎，但不抛掷•②②抛掷爆破对地形条件的要求较高抛掷爆破对地形条件的要求较高 岩石破碎、抛掷；将岩石抛向指定位置岩石破碎、抛掷；将岩石抛向指定位置, ,并堆积成一定并堆积成一定的形状，故对地形条件要求较高。

的形状，故对地形条件要求较高 地形坡度愈陡，抛掷率愈高地形坡度愈陡，抛掷率愈高§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•4.4.地下水对爆破的影响地下水对爆破的影响•地下水会降低地下水会降低炸药炸药的敏感度和威力，甚至使炸药失效的敏感度和威力，甚至使炸药失效而产生拒爆；而产生拒爆；•使使堵塞堵塞不紧而产生冲炮；不紧而产生冲炮；•使使雷管雷管受潮或受潮或电爆网路短路电爆网路短路，影响网路的质量影响网路的质量•在有水的地方爆破，应采取严密的防水措施在有水的地方爆破，应采取严密的防水措施§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质•§4.4 4.4 爆破引起的工程地质问题爆破引起的工程地质问题•1.1.爆破裂隙爆破裂隙 爆破一般会产生爆破一般会产生爆破裂隙爆破裂隙，它分为两类：，它分为两类：•一类是一类是新裂隙新裂隙; ;另一类是另一类是原有裂隙的扩展原有裂隙的扩展( (由于爆破作由于爆破作用引起岩体中原有节理、裂隙的张开或扩大用引起岩体中原有节理、裂隙的张开或扩大) )•2.2.后缘地表破坏：崩塌、危石、滚石等后缘地表破坏：崩塌、危石、滚石等•3.3.爆破引起的工程地质问题爆破引起的工程地质问题•①①边坡稳定问题：滑坡、崩塌等；边坡稳定问题：滑坡、崩塌等；•②②基础稳定问题：爆破裂隙所至；基础稳定问题：爆破裂隙所至；•③③渗漏问题：爆破裂隙所至。

渗漏问题：爆破裂隙所至§§4 4 爆破工程地质爆破工程地质。