第一节 爆破基础知识
一、爆破的概念
爆破是炸药爆炸作用于周围介质的结果。埋在介质内的炸药引爆后，在极短的时间内，由固态转变为气态，体积增加数百倍至几千倍，伴随产生极大的压力和冲击力，同时还产生很高的温度，使周围介质受到各种不同程度的破坏，称为爆破。
二、爆破的常用术语
1.爆破作用圈
当具有一定质量的球形药包在无限均质介质内部爆炸时，在爆炸作用下，距离药包中心不同区域的介质，由于受到的作用力有所不同，因而产生不同程度的破坏或振动现象。整个被影响的范围就叫做爆破作用圈。这种现象随着与药包中心间的距离增大而逐渐消失，按对介质作用不同可分为四个作用圈。
（1）压缩圈。图1-1中R1表示压缩圈半径，在这个作用圈范围内，介质直接承受了药包爆炸而产生的极其巨大的作用力，因而如果介质是可塑性的土壤，便会遭到压缩形成孔腔；如果是坚硬的脆性岩石便会被粉碎。所以把R1这个球形地带叫作压缩圈或破碎圈。
（2）抛掷圈。围绕在压缩圈范围以外至R2的地带，其受到的爆破作用力虽较压缩圈范围内小，但介质原有的结构受到破坏，分裂成为各种尺寸和形状的碎块，而且爆破作用力尚有余力足以使这些碎块获得能量。如果这个地带的某一部分处在临空的自由面条件下，破坏了的介质碎块便会产生抛掷现象，因而叫作抛掷圈。
（3）松动圈。松动圈又称破坏圈。在抛掷圈以外至R3的地带，爆破的作用力更弱，除了能使介质结构受到不同程度的破坏外，没有余力可以使破坏了的碎块产生抛掷运动，因而叫作破坏圈。工程上为了实用起见，一般还把这个地带被破碎成为独立碎块的一部分叫作松动圈，而把只是形成裂缝、互相间仍然连成整块的一部分叫作裂缝圈或破裂圈。
（4）震动圈。在破坏圈范围以外，微弱的爆破作用力甚至不能使介质产生破坏。这时介质只能在应力波的作用下，产生振动现象，这就是图1-1中R4所包括的地带，通常叫作震动圈。震动圈以外爆破作用的能量就完全消失了。
图1-1 爆破作用圈示意图
2.爆破漏斗
在有限介质中爆破，当药包埋设较浅，爆破后将形成以药包中心为顶点的倒圆锥形爆破坑，称之为爆破漏斗。爆破漏斗的形状多种多样，随着岩土性质、炸药品种性能和药包大小及药包埋置深度等不同而变化。
图1-2 爆破漏斗
r—爆破漏斗半径；R—爆破作用半径；W—最小抵抗线；h—漏斗可见深度
3.最小抵抗线
由药包中心至自由面的最短距离。如图1-2中的W。
4.爆破漏斗半径
爆破漏斗半径即在介质自由面上的爆破漏斗半径，如图1-2中的r。
5.爆破作用指数
爆破作用指数（n）指爆破漏斗半径r与最小抵抗线W的比值。即
爆破作用指数的大小可判断爆破作用性质及岩石抛掷的远近程度，也是计算药包量、决定漏斗大小和药包距离的重要参数。一般用n来区分不同的爆破漏斗，以此划分不同的爆破类型：
（1）当n=1.0时，称为标准抛掷爆破。
（2）当n>1.0时，称为加强抛掷爆破。
（3）当0.75<n<1.0时，称为减弱抛掷爆破。
（4）当0.33＜n≤0.75时，称为松动爆破。
（5）当n≤0.33时，称为药壶爆破或隐藏式爆破。
6.可见漏斗深度h
经过爆破后所形成的沟槽深度叫做可见漏斗深度，如图1-2中的h，它与爆破作用指数大小、炸药的性质、药包的排数、爆破介质的物理性质和地面坡度有关。
7.自由面
自由面又称临空面，指被爆破介质与空气或水的接触面。同等条件下，临空面越多炸药用量越小，爆破效果越好。
8.二次爆破
二次爆破指大块岩石的二次破碎爆破。
9.破碎度
破碎度指爆破岩石的块度或块度分布。
10.单位耗药量
单位耗药量指爆破单位体积岩石的炸药消耗量。
11.炸药换算系数
炸药换算系数e指某炸药的爆炸力F与标准炸药爆炸力之比（目前以2号岩石硝铵炸药为基准）。
三、药包及其装药量计算
1.药包
为了爆破某一物体而在其中放置一定数量的炸药，称为药包。药包的分类及使用可见表1-1。
表1-1 药包的分类、形状及作用效果
2.装药量计算
爆破工程中的炸药用量计算，是一个十分复杂的问题，影响因素较多。实践证明，炸药的用量是与被破碎的介质体积成正比的。而被破碎的单位体积介质的炸药用量，其最基本的影响因素又与介质的硬度有关。目前，由于还不能较精确地计算出各种复杂情况下的相应用药量，所以一般都是根据现场试验方法，大致得出爆破单位体积介质所需的用药量，然后再按照爆破漏斗体积计算出每个药包的装药量。
药包药量的基本计算公式是
式中 K——爆破单位体积岩石的耗药量，简称单位耗药量，kg/m3；
V——标准抛掷漏斗内的岩石体积，m3。
需要注意的是，单位耗药量K值的确定应考虑多方面的因素，经综合分析后定出。常见岩土的标准单位耗药量见表1-2。
故标准抛掷爆破药包药量计算公式（1-2）可以写为
式中 Q——药包重量，kg；
W——最小抵抗线，m；
n——爆破作用指数。
表1-2 单位耗药量K值 单位：kg/m3
注 1.表中数据是以2号岩石硝铵炸药作为基准计算，若采用其他炸药时，应乘以炸药换算系数e，见表1-3。
2.表中数据，是在炮眼堵塞良好的情况下确定出来的，如果堵塞不良，则应乘以1～2的堵塞系数。对于黄色炸药等烈性炸药，其堵塞系数不宜大于1.7。
3.表中K值是指一个自由面的情况。如果自由面超过1个，应按表1-4适当减少用药量。
表1-3 炸药换算系数e值表
表1-4 自由面与用药量的关系
注 表中自由面的数目是按方向（上、下、东、南、西、北）确定的，不是按被爆破体的几何形体确定的。
四、爆破的分类
爆破可按爆破规模、凿岩情况、要求等不同进行分类。
（1）按爆破规模，爆破可分为小爆破、中爆破、大爆破。
（2）按凿岩情况，爆破可分为浅孔爆破、深孔爆破、药壶爆破、洞室爆破、二次爆破。
（3）按爆破要求，爆破可分为松动爆破、减弱抛掷爆破、标准抛掷爆破、加强抛掷爆破及定向爆破、光面爆破、预裂爆破、特殊物爆破（冻土、冰块等）。