岩石爆破破碎机理.ppt

爆 破 工 程 岩石爆破破碎机理 岩石爆破破碎机理 第一节 岩石爆破破坏原因的几种假说 第二节 单个药包爆破作用分析 第三节 成组药包爆破时岩石破坏的特征 第四节 装药量计算原理 第五节 影响爆破作用的因素 第一节 岩石爆破破坏原因的几种假说 一、爆炸气体产物膨胀压力破坏理论 炸药爆炸后爆轰气体迅速膨胀，作用于岩体，则在岩体中产生压缩应力场，岩石质点产生径向位移，这种径向位移产生环向的切向拉应力，当切向拉应力大于该点处岩石的抗拉强度时，则岩石发生破坏，产生径向裂隙。 当药包处在自由面附近时，在药包中心距自由面最近的方向上质点的移动速度最大，随着距自由面的距离越大，质点的移动速度越小，由于质点的运动速度不同，则产生剪应力，当剪应力超过该处岩石的抗剪强度时，则该处的岩石产生破坏。 爆轰气体膨胀除了破碎岩石外，还推动被破碎的岩块做径向抛掷运动。 第一节 岩石爆破破坏原因的几种假说 二、冲击波引起应力波反射破坏理论 炸药中的爆轰波作用于岩体内一定范围内产生冲击波，冲击波衰减为压缩应力波，应力波遇到自由面时发生反射，反射回来的是拉伸应力波，如果拉伸应力波产生的拉伸应力大于该处的岩石抗压强度，则岩石因为拉伸而破坏。 三、爆轰气体膨胀压力和冲击波所引起的应力波共同作用理论 这种理论认为岩石的破坏是由爆轰气体和应力波共同作用的结果，它们各自在岩石破坏过程的不同阶段起重要作用。 苏联学者哈努卡耶夫认为：不同的岩石，两者各起的作用不同，当岩石的波阻抗较高时，ρCp≥10×105g/cm2?s。岩石坚硬致密时，应力波破坏占主要原因，当岩石的波阻抗较低时，ρCp≥2×105g/cm2?s，岩石较松软时，则爆轰气体的膨胀压力占主要原因。波阻抗在两者之间都起重要作用。 第二节 单个药包爆破作用分析 一、爆破的内部作用 在无限岩体中炸药爆炸后岩石的破坏范围很小，根据岩石的破坏情况，一般将岩石的破坏分为三个区域 ：压缩区、破坏区和震动区。 1．压缩区 压缩半径不超过药室半径的两倍，通过实验一般是半径的1.2～2倍 2．破坏区 破坏区范围也不太大，一般是2倍到几十倍 的药包半径 3．震动区 范围要大的多，一般可达到几十倍至上百倍 的药包直径。 药壶爆破 第二节 单个药包爆破作用分析 二、爆破的外部作用 1．霍金逊效应 第二节 单个药包爆破作用分析 2．由反射拉伸波引起的径向裂隙的延伸 （σ1，σ2，σ3）=f（r，θ，φ，t），即三个主应力大小即是坐标的函数，亦是时间的函数；方向亦是坐标和时间的函数。 σ1一般情况下是压应力。 σ2方向垂直于σ1，在r，θ所成的平面内。σ2一般是拉应力，在这离药包远处出现压应力。σ2是形成爆破漏斗的主要原因，σ2是产生喇叭花状裂隙的原因。 σ3垂直于σ1和σ2在（r，φ）平面内。σ3总是拉应力，它的大小是（r，φ，t）的函数。σ3是产生环状裂隙的原因。 一般的讲，当σ2和σ3大于岩石的抗拉强度时，岩石就被破坏。 第二节 单个药包爆破作用分析 总而言之，由于自由面的存在，改变了岩石中的应力状态，使得岩石处在更容易破坏的应力状态中，使得岩石破坏范围增大 第二节 单个药包爆破作用分析 三、爆破漏斗 1．爆破漏斗的构成要素 （1）自由面。 （2）最小抵抗线。药包中心到自由面的最短距离，用W来表示 。 岩石破碎和抛掷的主导方向是最小抵抗线方向——最小抵抗线原理 （3）爆破漏斗底圆半径。 （4）爆破作用半径。 （5）爆破漏斗深度，D。 （6）爆破漏斗可见深度，h。 （7）爆破漏斗张开角，θ。 第一节 岩石爆破破坏原因的几种假说 2．爆破作用指数 （1）n=1，称为标准抛掷爆破漏斗。此时W=r，θ＝90°，这时的爆破叫做标准抛掷爆破； （2）n1，称为加强抛掷爆破漏斗，这时rW，θ90°岩石的破碎和抛掷作用都比n=1时加强。这时的爆破称为加强抛掷爆破。 （3）0.25n1，称为减弱抛掷爆破漏斗或加强松动爆破漏斗，这时，rW，θ90°，岩石被破坏而抛掷作用减弱，这时爆破称为减弱抛掷爆破或加强松动爆破。 （4）0n≤0.75，称为松动爆破漏斗，这时岩石产生松动破裂和破碎而没有抛掷作用。从外表看，没有明显的漏斗出现。此时爆破称为松动爆破。 第一节 岩石爆破破坏原因的几种假说 四、利文斯顿爆破漏斗理论 利文斯顿根据药包的埋置深度不同，或者炸药爆炸能量作用效果不同，将爆破分为四种类型。 1．弹性变形。 临界埋深。 2．冲击破坏 令任意埋深dc与临界埋深N之比为Δ，称为深度比， 第一节 岩石爆破破坏原因的几种假说 当药包处于最佳埋深d0时，则， 称为最佳深度比。 3．碎化破坏 抛掷作用