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1、第4章 爆破作用原理第一节 爆炸应力波的基本知识爆炸应力波：爆炸应力波：炸药在岩石中爆炸，所激起的应力波。爆炸源压缩波(弹性波)S声波(地震波)冲击波爆炸应力波在距爆炸点不同距离的表现：2一、炸药爆炸产生的冲击载荷在岩体内引起的应力p用P表示炸药包爆炸产生的冲击载荷；p用表示岩体内产生的应力；p用表示岩体内产生的变形。p若外载时,与呈线形关系,波形始终不变弹性波p若外载时,与呈非线形关系,波形出现双波结构p若外载时,介质出现强化现象(压力增大,变形量减少),波形出现三波结构弹性波、塑性波、不稳定冲击波。p若外载 时,介质似同流体(破坏),波形出现稳定冲击波。对岩体起破坏作用的主要是冲击波和弹性
2、应力波(应力波)。弹性波、塑性波。弹性应力波简称应力波。按传播途径,应力波又分为体积波和表面波。体积波可以分为能引起介质产生拉、压变形的纵波和产生剪切变形的横波。表面波作用深度不大，衰减快,可忽略不计。二、应力波的反射和折射 应力波在岩体中传播时,遇到界面(包括层理、节理、断层、其它自由面)都将发生发射和折射。5反射波折射波反射波与入射波叠加,对岩体起到加强破坏作用。边距C小，破碎程度高边距C适中，破碎程度高边距C大，破碎程度低，出现大块CCC第二节 岩石的动载特性一、岩石的物理力学性质p不同岩石，体积压缩比不同。p孔隙度越小，承受压力越高，越难以压缩易产生脆性破坏。如大理岩、花岗岩等。p孔隙
3、度越大，变形模量越大，在高压下越容易压缩变形。如砂岩、石灰岩等。p 对破碎弹脆性坚硬岩石，适合采用猛度大的炸药,如TNT等。p 对破碎弹塑性岩石，适合采用产气量较大的炸药，如硝铵类炸药等。二、岩石在不同应变率作用下的应力应变应变率()：岩石在外载作用下的变形速度。应变率不同，岩石的应力-应变关系不同。1、低变形率()时的岩石力学特性(应力)(应变率)9四个阶段：四个阶段：OA阶段,裂隙密合阶段,原生裂隙在压力作用下闭合。-为非线性关系；AB阶段,弹性变形阶段,岩石矿物颗粒由于压缩产生弹性变形；BC阶段,岩石压密段；CD阶段,岩石的破裂段。2、高变形率()时的岩石力学特性 岩石的抗压强度增大,变
4、形率减小。花岗岩1O(MPa)(S-1)21 2 石灰岩三、岩石破碎块度p块度小,采掘设备生产能力提高,但炸药消耗量增加,成本高(炸药消耗量增加造成)；p块度大,采掘设备生产能力降低,但炸药消耗量减少,成本高(采掘设备生产能力降低造成)。p所以，矿岩块度过大过小都会导致成本增加。p岩性：硬度、结理、脆性、裂隙；p炸药：猛度、爆力、装药量；p爆破方式：齐发爆破、微差爆破微差爆破效果好自由面爆破、压碴爆破压渣爆破效果好集中装药、分段装药分段爆破效果好垂直孔，倾斜孔倾斜孔爆破效果好影响矿岩块度的因素：第三节 爆破作用 1 1、爆力作用、爆力作用:炸药爆炸引起岩石破坏，是由高温高压气体膨胀做功的结果。
5、压应力剪应力破坏。2 2、应力波作用、应力波作用:炸药爆炸引起岩石破坏,是由冲击波和应力波作用的结果。在爆炸点附近,由于冲击波作用,形成压碎区;在自由面由于应力波反射成拉伸波,产生片落效应。自由面炸药裂隙区压碎区(冲击波)片落破坏区(应力波)3、爆炸产生气体和应力波综合作用 致密、坚硬岩石(大理岩、花岗岩等),爆炸破坏作用主要是应力波作用造成；塑性岩石(石灰岩、砂岩等),爆炸破坏作用主要是爆生气体膨胀作用造成。第四节 爆破漏斗 露天矿爆破工程都是在有自由面条件下进行的。炸药爆炸后形成三个破碎区、裂隙区、片落区。如果药包埋置离自由面较近，则药包与自由面之间的岩石会破碎脱离岩体，最后形成爆破漏斗。
6、p松动漏斗：漏斗内破碎的岩石只向上隆起p抛掷漏斗：部分破碎岩石抛出漏斗外(一)爆破漏斗的几何要素R：爆破作用半径(二)装药量计算，kgp 松动爆破漏斗(n0.75)碎石堆在原处(电铲原地采装)p 减弱抛掷爆破漏斗(0.75n1)平山头 第五节 岩石的坚固性与可爆性一、岩石坚固性和分级(一)普氏岩石分级 原苏联的普罗托奇普罗托奇雅可诺夫雅可诺夫1926年提出用“坚固性”这一概念对岩石分级,建议用一个综合性的指标“坚固性系数”来表示岩石被破坏的相对难易程度。简称“普氏硬度系数”，用f表示。即:(二)苏氏岩石分级 原苏联的苏哈诺夫苏哈诺夫提出,岩石的坚固性要根据特定条件,实际采用的采掘方法来定。强调
7、个性、差异性、现场测定。方法烦琐。(三三)我国岩石分级我国岩石分级 主要采用普氏岩石分级。适用于宏观情况(下表)。等级坚固性程度典型的岩石f值最坚固最坚固、细致和有韧性的石英岩、玄武岩及其他各种特别坚固岩石20很坚固很坚固花岗岩、石英斑岩、硅质片岩、较坚固的石英岩最坚固的砂岩和石灰岩15坚固致密花岗岩、很坚固砂岩和石灰岩、石英质矿脉、坚固的砾岩及坚固的铁矿石10*坚固坚固的石灰岩、砂岩、大理岩、不坚固的花岗岩、黄铁矿8较坚固一般的砂岩、铁矿6*较坚固砂质页岩、页岩质砂岩5中等坚固的土质岩石、不坚固的砂岩和石灰岩4*中等各种不坚固的页岩、致密的泥灰岩3较软弱软弱的页岩、破碎页岩、白垩、岩盐、石膏
8、、冻土、无烟煤、普通泥灰岩、破碎砂岩、胶结砾岩、石质土镶2*较软弱碎石质土境、破碎页岩、凝结成块的砾石和碎石、坚固的煤、硬化黏土1.5软弱致密黏土、较弱的烟煤、坚固的冲积层、黏土质土壤1*软弱轻砂质黏土、黄土、砾石0.8土质岩石腐殖土、泥煤、轻砂质土壤、湿砂0.6松散性岩石砂、山麓堆积、细砾石、松土、采下的煤0.5流砂性岩石流沙、沼泽土壤、含水黄土及其他含水土壤0.3普氏系数岩石分级简表普氏系数岩石分级简表二、岩石的可爆性岩石强度：岩石强度：以“普氏”系数为主要依据炸药单耗：炸药单耗：待爆岩石单位药耗量为主要判据弹性波速度：弹性波速度：以岩石的纵波速度和波阻抗为主要依据工程地质条件：工程地质条件：以岩体的裂隙系数(如风化系数)为主要判断依据能量准则：能量准则：以爆破漏斗的变形系数为主要判断依据