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爆破工程

        爆破在土木工程施工中应用较广,如石方开挖、施工现场树根和障碍物的清除、冻土开挖、场地平整以及清除旧的建筑物或构筑物等,都需要采用爆破。
        一、爆破原理
        炸药引爆后,由原来体积很小的炸药,经过化学变化,在极短的时间内,由固体状态转变为气体状态,体积增加数百倍甚至数千倍,同时产生很高的温度和巨大的冲击力,使周围的介质受到程度不同的破坏,这就叫做爆破。
        (一)爆破作用圈
        爆破时距离爆破中心近的,受到的破坏就大;远的,受到的破坏就小。通常将爆破影响的范围分为以下几个爆破作用圈:
        (1)压缩圈(或称破碎圈):  这个圈距离爆破中心最近,在巨大的爆破作用的影响下,可塑性的泥土会被压缩而形成孔穴;坚硬的岩石会被粉碎。
        (2)抛掷圈:  这个圈的破坏较压缩圈小,但介质也会受到破坏,分裂成各种形状的碎块,爆破作用力使这些碎块获得运动速度,产生抛掷现象。
        (3)破坏圈(松动圈):  这个圈内的介质,被破碎成为独立碎块,不产生抛掷现象或只是形成裂缝、互相间仍然连成整体。
        (4)振动圈  :在这个圈内,爆破作用力已减弱到不能使介质结构产生破坏,只是发生振动。
        (二)爆破漏斗
        当埋设在地下的药包爆炸后,地面就会出现一个爆破坑,一部分炸碎了的介质被抛至坑外,一部分仍坠落在坑内。形成爆破漏斗。
        爆破漏斗有以下几个参数:
        (1)最小抵抗线W:  即从药包中心到临空面的最短距离。
        (2)爆破漏斗半径r:  即漏斗上口的圆周半径。
        (3)最大可见深度h:即从坠落在坑内的介质表面到临空面最大距离。
        (4)爆破作用半径R:即从药包中心到爆破漏斗上口边沿的距离。
        爆破漏斗的大小一般以爆破作用指数(n)来表示,即
n=r/W                                            
        当n=1时,称为标准抛掷爆破漏斗;n<1时,称为减弱抛掷爆破漏斗;n>1时,称为加强抛掷爆破漏斗。
        二、爆破材料
       (一)炸药
        工程中常用的炸药有以下几种:
        (1)硝铵炸药
        它是硝酸铵、梯恩梯和少量木粉的混合物。工程中常用的2号岩石硝铵炸药,其配合比例为85∶11∶4,其受潮和结块后,爆破性能会降低。
        (2)梯恩梯(三硝基甲苯)
        它呈结晶粉末状,淡黄色,压制后呈黄色,熔铸块呈褐色,不吸湿,爆炸威力大。但本身含氧不足,爆炸时产生有毒的一氧化碳气体,不宜用于地下作业及通风不良的环境下。当掺有砂石粉类固体杂质时,对撞击和摩擦有较高的敏感度。
        (3)胶质炸药
        它是由硝化甘油和硝酸铵(有时用硝酸钾或硝酸钠)的混合物,另加入一些木屑和稳定剂制成的。它的爆炸威力大,不吸湿,有较高密度和可塑性,适用于水下和坚硬岩石爆破。
        (4)铵油炸药
        它是硝酸铵和柴油(或加木粉)的混合物,通常两者的比例为94.5∶5.5,当加木粉时,其比例为92∶4∶4(称为1号铵油炸药)。铵油炸药取材方便,成本低廉,使用安全,但具有吸湿结块性,不能久存,最好现拌现用。
        (5)黑火药
        用硝酸钾、硫磺和木炭按一定比例(最佳为75∶10∶15)混合而成。好的黑火药为深灰色的颗粒,不沾手。对火星和撞击极敏感,吸湿性强,威力低,适用于开采石料。
        (二)起爆材料
        1.雷管
        雷管是常用的起爆材料。按照引爆方式分为电雷管(分为即发、延期及毫秒雷管)和火雷管两种。雷管外壳有纸、铜、铁等几种。工业上依雷管内起爆药量多少分为10个号码,通常用6号~8号。6号雷管相当于1g雷汞的装药量,8号相当于2g雷汞的装药量。雷管由雷管壳、正副起爆炸药、加强帽三部分组成。
        火雷管在管壳开口的一端,留出15mm左右的空隙端,以备插入导火索之用。而电雷管与火雷管不同的是增加了一个电气点火装置(脚线端部焊接一段高电阻的金属丝,金属丝上滴上一滴引燃剂)。延期和毫秒电雷管的特殊点是在电气点火装置前加了一段缓燃剂。
        2.导火索(引火线)
        导火索是点燃火雷管的配置材料。外形为圆形索线,索芯内有黑火药,中间有纱导线,芯外紧缠着一层纱包线或防潮剂。导火索的燃速有两种规格一种为 1cm/s,另一种为0.5cm /s。
        3.导爆索(传爆线)
        用于一般爆破作业中直接起爆药卷,并可用于几个药室同时准确起爆(不用雷管)。其索芯用高级烈性炸药制成,外形与导火索相似,表面涂成红色或红黄色相间等色。导爆索应用8号雷管来起爆,爆速为6800m/s~7200m /s。
        4.简介两种爆破方法(图示)
        三、爆破药包量计算
        药包的重量叫做药包量。(分类示意图)
        药包量的大小,与岩石的软硬、缝隙情况、临空面的多少、预计爆破的石方体积有关。
        1.标准抛掷药包量计算
        标准爆破漏斗的体积:
                  
药包量:
                          Q=qW3e                    
式中:Q——药包量(kg);
   q——标准抛掷药包的炸药单位消耗量,按所爆除的岩石的体积计(kg/m3(见表)
   e——炸药换算系数(见表)
           2.加强抛掷药包量计算
           加强抛掷药包量:
                           Q=0.4+0.6n3qW3e         
          式中:n——爆破作用指数。
         3.松动药包量计算
         松动药包量:
                          Q=0.33qW3e                  
        爆破技术参数:W、n、q、e,应根据工程实际情况合理选择,以便取得更好的的爆破效果。必要时应由实验来确定。
        四、爆破安全措施
        1、装药必须用木棒把炸药轻轻压入炮眼,严禁使用金属棒。
        2、炮眼深度超过4m时,须用两个雷管起爆;如深度超过10m,则不得用火花起爆。
        3、在雷雨天气,禁止装药、安装电雷管。工作人员应立即离开装药地点。
        4、爆破警戒范围,裸露药包、深眼法、洞室法不小于400m;炮眼法、药壶法不小于200m。警戒范围立好标志,并有专人警戒。
        5、如遇瞎炮,(1)可用木制或竹制工具将堵塞物轻轻掏出,另装入雷管或起爆药卷重新起爆。绝对禁止拉动导火线或雷管脚线,以及掏动炸药内的雷管。(2)如系硝铵炸药,可在清除部分堵塞物后,向炮眼内灌水,使炸药溶解。(3)距炮眼近旁600mm处打一平行于原炮眼的炮眼,装药爆破。
        6、爆破器材的安全运送与储存
        雷管和炸药必须分开运送,运输汽车,相距不小于50m,中途停车地点须离开民房、桥梁、铁路200m以上。搬运人员须彼此相距10m以上,严禁把雷管放在口袋内。
        爆破器材仓库须远离(800m以上)生产和生活区,要有专人保卫。库内必须干燥、通风、备有消防设备、温度保持在18~30℃之间。仓库周围清除一切树木和干草。炸药和雷管须分开存放。