第一章 爆破工程概论教材

爆破工程安徽理工大学土木建筑学院

宗琦教授1.1爆破工程的发展简况

一、爆破工程的现状与发展二、问题与展望1.2爆破的特点及其分类1.3爆破作业的组织与管理第一章爆破工程概论爆破工程的现状与发展★爆破器材发展简史（工业炸药是工程爆破的能源）炸药：我国是黑火药的诞生地，也是世界上爆破工程发展最早的国家。火药的发明，为人类社会的发展起到了巨大的推动作用。黑火药：唐代（公元809年）清虚子发明。这是举世公认的我国对人类文明作出重大贡献的四大发明之一。开始制造烟花爆竹等，12世纪南宋将其用于军事。13世纪才黑火药由我国传人欧洲。也主要用于军事和烟花爆竹。1627年，匈牙利人将黑火药用于采矿工业，从此，跨入了工程爆破的时代。硝化甘油炸药：瑞典（1867年）诺贝尔发明。第一代工业炸药。硝铵炸药：1925年奥尔森(Olsson)和诺尔宾(Norrbein)首次研制成功了铵梯炸药。（20世纪初硝酸铵的一次意外爆炸，发现了其具有爆炸性能）第二代工业炸药，更安全，经济，高效。铵油炸药：20世纪50年代初，铵油炸药得到推广应用。（早在抗日战争时期，八路军就开始试制铵油炸药）。浆状炸药:1956年威力大、安全性高、成本低的浆状炸药（迈尔文.库克）在加拿大研制成功。解决了硝铵类炸药抗水性能差的难题。此为第三代工业炸药。多孔铵油炸药：20世纪60年代，推广应用多孔铵油炸药，比普通铵油炸药抗水性能高，工艺简单，成本更低。水胶炸药及乳化炸药：20世纪70～80年代问世，威力更大，抗水性能更好。第四代工业炸药与此同时，也生产出了可以用于有瓦斯和煤尘爆炸危险矿井的安全炸药，包括粉状硝酸铵系列安全炸药和水胶、乳化系列的煤矿安全炸药。

至此，工程爆破所需的炸药齐备，使炸药被广泛使用于工程爆破领域。同时，也为工程爆破技术的发展奠定了最基本的物质基础爆破工程的现状与发展★爆破器材发展简史起爆材料：18世纪末研制出了雷汞。导火索：1831年威廉比克福特发明了导火索（以黑火药为药芯）。火雷管：瑞典（1867年）诺贝尔发明（雷汞为起爆药）导爆索：20世纪初（1919年）：以泰安炸药为药芯。起爆药：20世纪20年初代研制出了三硝基重氮酚（DDNP）作为雷管用起爆药。同时研制成功了瞬发电雷管。爆破工程的现状与发展★爆破器材发展简史秒延期电雷管：1927年毫秒延期电雷管：1946非电导爆管：20世纪60年代（瑞典诺贝尔公司），我国80年代开始研制并推广使用。电磁雷管：20世纪70年代（美国首先研制成功），我国80年代开始研制并使用。20世纪90年代又相继研制出激光雷管、电子雷管等，同时也研制成功了更为安全的无起爆药雷管。爆破工程的现状与发展爆破技术

随着爆破新材料，新器材的不断涌现，使大型硐室大爆破、深孔爆破、隧道（巷道）掘进爆破、定向爆破、光面爆破、予裂爆破、微差爆破、控制爆破和城市拆除爆破等爆破技术得到了广泛应用，从而也使工程爆破获得了突飞猛进的发展。爆破技术国内几个典型工程爆破实例1、土石方硐室大爆破：

1956年，甘肃金川白银厂，装药11000吨；

1971年，四川渡口狮子山矿，装药10162吨，1140万m3；

1992年，广东珠海炮台山，装药12000吨，1085万m3。2、定向抛掷爆破（定向筑坝）：

1960年，广东南水水电站，炸药1397吨，105万m3，坝高62.3m。准确度96％

1973年，陕西石砭峪水库，炸药1575吨，筑坝准确率98％。3、光面爆破和预裂爆破：光面爆破应用很广，例子很多。1999年，贵州贵新高速公路路堑光面爆破，边坡平整、稳定。

1975年，葛洲坝二江电厂，1937个炮眼一次预裂爆破成功，预裂长度2200m。爆破技术国内几个典型工程爆破实例4、深孔爆破：

1994年，环胶州湾高速公路路堑开挖爆破，药73.8吨,炮孔3080个，

203排，470m长，孔深10m；非电毫秒延期起爆，破石11.5万m3

。5、隧道爆破：

1987年，大遥山隧道，14.295km，5m深孔爆破，平均循环进尺4.5，平均月进尺144m

。西康铁路秦岭二号线，长18.456km，岩石坚硬，平均月进尺264m

，最高月进尺456m

。6、城市拆除爆破：

1973年，北京王府井2200m3钢筋混凝土结构地下室（较早的拆除爆破工程）；

1995年，广东宏大爆破公司，在茂名拆除两座120m高的钢筋混凝土结构烟囱（定向倒塌）；

1995年，武汉18层大楼（倾斜，抢险工程）；

1999年，上海长征医院16层危旧楼房；

2002年，安徽淮南钢厂，一次爆破拆除4.6万m2的车间、厂房、楼房、烟囱、框架等，药量500多公斤，起爆雷管10000余发。一、中国工程爆破技术的发展成就

从爆破器材和爆破技术两方面：★爆破器材

爆破器材的品种和质量直接影响到爆破的效果。50多年来,随着国民经济和科学技术的发展,中国的爆破器材工业也取得了长足的发展。＊厂家：爆破器材厂已由建国初期的6家发展到400多家;工业炸药年产量由7200ｔ增加到120万ｔ～130万ｔ。＊品种：

1.炸药——工业炸药生产工艺和产品质量也得到了不断提高,工业炸药品种已由建国初期的黑火药、硝铵炸药、硝化甘油炸药发展到能生产铵梯炸药、铵油炸药、浆状炸药、水胶炸药、乳化炸药等多个工业炸药品种,还有新研制的膨化硝铵炸药和粉状乳化炸药。中国工程爆破技术的发展成就（续1）

乳化炸药及粉状乳化炸药已实现全连续化及连续化生产,达到国际先进水平。乳化炸药及其相关技术已出口到瑞典、俄罗斯、德国、蒙古、哈萨克斯坦、越南、缅甸、赞比亚等国,为国家作出了重大贡献。

2.起爆器材——雷管、导火索、非电导爆管、导爆索工业雷管除了火雷管和瞬发雷管外,已发展了毫秒延期电雷管、非电雷管、高精度30段和60段的毫秒延期雷管,同时还成功研制出超高精度的电子延期雷管,缩短了中国雷管工业与国际先进水平的差距。工业雷管由4152万发增加到21亿发;非电导爆管工业导爆索研制成功并已推广应用；无起爆药工业雷管的开发研制及向瑞典诺贝尔公司转让该技术中国工程爆破技术的发展成就（续2）

★爆破工程在我国国民经济建设中的重要地位和作用：平均年采煤约12亿吨，其中除少量使用水力或机械开采外，绝大部分都是用爆破开采的，煤矿井下巷道也基本上采用钻眼爆破法掘进。冶金矿山，年产钢1.05千万吨，消耗矿石量在8亿吨以上；非金属矿山，如水泥年产1.8亿吨，消耗石灰石在2亿吨以上。每年新建铁路几百公里，公路几千公里，大、中型水库几座，都要采用爆破方法作为施工手段。城市地铁、道路拓宽等土木工程。中国工程爆破技术的发展成就（续3）

★现代爆破技术

——已深入应用到我国国民经济的各个部门并取得了喜人的成就。诸如：矿山部门用以揭开矿石覆盖层，变地下采矿为露天开采的大量爆破；

隧道、地下巷道的掘进和矿石开采的爆破；

水利部门用以筑坝的定向爆破和打开水库引水隧洞的岩塞爆破；水电站岩坎爆破铁道交通部门的路堑爆破，填筑路堤和软土、冻土地带的爆破；

建筑物拆除爆破

中国工程爆破技术的发展成就（续4）

石油化工部门埋设地下管道和过江管道以及处理油井卡钻事故的爆破；水下炸礁、疏浚河道和为压实软土的水下码头、堤坝地基处理的水下爆破；破冰爆破、排淤爆破、清除爆破等；爆炸加工：表面硬化的金属淬火处理，不同材质的金属爆炸焊接等新技术，在理论和经验方面都取得了很大的成就；医学上用爆炸方法破碎膀胱结石的报导，十几年前就已见诸报端了。中国工程爆破技术的发展成就（续5）

★控制爆破的技术应用得到了空前的发展：一段时间内，各地爆破公司如雨后春笋般地蓬勃发展起来，全国已有数百家专业爆破技术公司，这也足以说明爆破技术目前受到的欢迎和重视的程度。许多工厂企业进行了改建、扩建和拆迁，许多城市也在进行改建和扩建。拆除爆破的对象多种多样，有工业厂房和居民楼、高大的烟囱、水塔，也有基础，还有废弃的军事堡垒和人防工事，还有岩石基坑开挖等等。在城市和厂区进行爆破，在技术上的要求与野外的爆破有着很大差别。它要求保证周围人和物不受损害，爆破药量不能过多，而装药的炮孔数量却要超过野外爆破。城市控制爆破技术的发展，不仅把过去危险性大的爆破作业由野外安全可靠地推进到了人口密集的城镇，更重要的是创造了许多新技术、新工艺和新的经验。中国工程爆破技术的发展成就（续6）

★安全技术

随着中国工程爆破科技的不断发展,爆破安全管理水平也得到了很大提高。多年来,中国工程爆破技术人员十分重视爆破有害效应的观测和研究,并制订相应防护措施。这些研究成果和防护措施不仅可以预防和减少各种爆破事故,还有效的控制了爆破有害效应对周围环境的影响,改变了人们对爆破场景可怕的恐怖心理。为了使爆破安全管理科学化和法制化,国家先后制订并颁布了《爆破安全规程》等国家标准。同时还出台了相关的安全条例及规章制度等。二、中国工程爆破科技发展展望★发展方向：安全、高效、快捷、低耗、准确、精细、环保、科学化、数字化、系统化。★发展重点：中国工程爆破科技的调整重点本着先进性、关键性、实用性相结合的原则,筛选出重要领域为以下几个方面（5个方面）：

①发展爆炸能量控制技术,降低炸药能量转化过程中的损失;②发展工程爆破施工装备技术，提高施工机械化和自动化水平;③爆破器材要向高质量、多品种、低成本方面发展,生产工艺要向自动化和连续化方向发展;④推进工程爆破安全技术的发展;⑤发展工程爆破基础理论研究和爆破技术研究,特别是工程爆破的计算机模拟研究,并指导或预测工程爆破实践。第二节爆破工程基本特点一、对于安全的高度重视：

安全——爆破工程永恒的主题。有《爆破安全规程》爆破危害：地震波、飞石、空气冲击波、噪声、粉尘、有毒气体等。二、对于爆破作业人员的素质有较高的要求：爆破工程技术人员安全作业证（公安部颁发）爆破员、安全员、押运员（各地市公安局颁发）三、严格的规章制度：对爆破器材的使用、运输、保管及施工都有着严格的规定。四、爆破工程与其它爆破（如军用爆破）不同，它是以破坏的形式达到新的建设目的。例如：

1.一次定向爆破破坏了原有山地的地形，却建成了新的可以蓄水灌溉和发电的水库（爆破抛掷筑坝）或可以通过车辆的路堤；

2.一次土石方大爆破炸掉了一座或半座山头，建成了铁路或公路的路堑；

3.水下爆破则能炸除礁石或加深河道，有利于船舶的航行；

4.房屋或其它建筑物的拆除爆破，也是为了要在原有地面建设新的厂房或居民建筑。第三节爆破工程的方法

爆破方法分为三大类★按药包形状分类★按装药方式与装药空间形式不同分类★按爆破技术分类一、按药包形状分类一、按药包形状分类（即按炸药包的爆炸作用及其特性进行分类）按此法又可分为四种：

1）集中药包法2）延长药包法3）平面药包法4）异形药包法集中药包

集中药包——药包最长边不超过最短边的4倍。从理论上讲，这种药包的形状应是球形体，起爆点从球体的中心开始，爆轰波按辐射状以球面形式向外扩张，即爆炸作用以均匀分布状态作用到周围的介质上。集中药包通常用在药室法爆破和药壶法爆破中。集中药包

爆破漏斗

延长药包——药包最长边大于最短边或直径的4倍。实践表明，真正起延长药包爆破作用的药包，其长度要大于17～18倍药包直径。炸药包可做成条形、圆柱状或方柱状。

深孔法、炮眼法和药室爆破中的条形药包爆破法都属于延长药包法延长药包起爆后，爆炸冲击波以柱面波的形式向外传播并作用在周围介质上。

a—垂直深孔b—倾斜深孔

条形药包◎平面药包——药包直径大于其厚度的3～4倍。

这种药包不同于前述两种药包爆破法，它不需钻孔也不需掏挖硐室，而是直接将炸药敷设在介质表面，因此爆炸作用只是在介质接触药包的表面上，大多数能量都散失到空气中。爆炸冲击波应看作是平面波。在工程中，一般将药包做成厚度约为直径1/3～1/4的圆饼状，如果将炸药预先做成油毛毡或地毯形状，应用时将其切割成块，包覆在介质表面，这就是加工机械零部件时的所谓爆炸加工法。平面药包◎异形药包法：

将炸药做成特定形状的药包，用以达到某种特定的爆破作用。应用最广的是聚能爆破法，把药包外壳的一端加工成圆锥形或抛物面形的凹穴，使爆轰波按圆锥或抛物线凹穴的表面聚集在它的焦点或轴线上，形成高能射流，击穿与它接触的介质某一特定部位。这种药包在军事上用作穿甲弹以穿透坦克的甲板或其它军事目标；在工程上用来切割金属板材、大块的二次破碎以及在冻土中穿孔等。异形药包爆炸产物的聚能过程不同装药结构的爆破结果★聚能爆破，炸药爆炸的聚能原理和它所产生的效应用作穿甲弹等军事目的，在冻土内穿孔，为炼钢平炉的出钢口射孔，为石油井内射孔或排除钻孔故障以及切割钢板等等。聚能药包各种形状的药型罩：（a）—轴对型；（b）—面对称型；（c）—中心对称型1—药型罩；2—炸药聚能药包二、按装药方式分类按装药方式与装药空间形状的不同分类1）药室法（属于集中或延长药包）2）药壶法（属于集中药包）3）炮孔法（属于延长药包）4）裸露药包法1）药室法

药室法——有集中药包和延长药包爆破法。药室法爆破根据在岩体内开挖药室体积的大小，还可分为大型药室法、小型药室法和条形药室法三种，每个药室装入的炸药的容量，小到几百公斤，大到几百吨，条形药室的容量可大到几千吨甚至上万吨。

优点：需要的施工机械比较简单，不受气候和地理条件的限制，工效高。2）药壶法（属于集中药包）：在普通炮孔的底部，装入小量炸药进行不堵塞的爆破，使孔底逐步扩大成圆壶形，以求达到装入较多药量的爆破方法。

优点：不需要大型钻眼机械，消耗较少的炮孔量而获得较多的土石方量。缺点：安全性差。药壶法在台阶爆破中的应用1—炮孔；2—药壶2）药壶法3）炮孔法（属于延长药包）：通常根据钻孔孔径和深度的不同，把孔深大于3m（地下）、大于5.0m（露天），孔径大于50mm的炮孔叫做深孔爆破（通常孔径在80mm以上），反之称为浅孔爆破或炮眼法爆破。★爆破工程中应用最广、数量最大的一种爆破方法。3）炮孔法4）裸露药包法（平面药包、集中、延长装药）这是一种最简单最方便的爆破施工方法。进行裸露药包法爆破作业不需钻孔，直接将炸药敷设在被爆破物体表面并加简单覆盖即可。这样的爆破方法对于清除危险物、交通障碍物以及破碎大块石的二次爆破是简便而有效的，虽然它的炸药爆炸能量利用率低，应用数量不大，使用的机会也不多，但至今仍不失其使用价值。4）裸露药包法三、按爆破技术分类三、按爆破技术分类1）定向爆破2）预裂、光面爆破3）微差爆破4）拆除控制爆破5）特种爆破1）定向爆破：使爆破后土石方碎块按预定的方向飞散、抛掷和堆积，或者使被爆破的建筑物按设计方向倒塌和堆积，都属于定向爆破范畴。定向爆破的技术关键是要准确控制爆破所要破坏的范围以及抛掷和堆积的方向和位置。准确控制建筑物或构筑物的定向爆破倒塌。

1）定向爆破2）预裂爆破、光面爆破：光面、预裂爆破的目的在于爆破后获得较平整的岩面，以保护围岩不受到破坏或最大限度的减少对围岩的损坏。光面、预裂爆破的基本原理相同，都是使爆破后沿保护面形成贯通裂缝。光面爆破是在主爆体爆后，起爆光爆炮孔（按顺序起爆），而预裂爆破则是先于主爆体之前起爆预裂炮孔，即预先形成贯通裂缝。起到屏蔽爆炸冲击波和应力波的作用。2）预裂爆破、光面爆破3）微差爆破：微差爆破是一种巧妙地安排各炮孔起爆次序与合理时差（以毫秒量级为延迟时间间隔）的爆破技术。正确地应用微差爆破能充分利用新的自由面、岩石中的残余应力以及运动岩块的相互碰撞等改善爆破效果。减少爆破后出现的大块率、降低地震波、空气冲击波的强度和碎块的飞散距离，得到良好的便于清挖的堆积体。在拆除控制爆破中，合理的微差爆破技术可以控制建筑物的倒塌方向。3）微差爆破4）拆除控制爆破：

拆除控制爆破的含义是要求它满足控制爆破的方向、倒塌范围、破坏范围、碎块飞散距离和地震波、空气冲击波等条件。城市拆除爆破是控制爆破领域内的一个组部分。基础拆除爆破烟囱、水塔等高耸建筑物拆除爆破钢筋混凝土框架结构物拆除爆破楼房拆除爆破其他建筑物或构筑物的拆除爆破（例如：桥梁、围堰、水池、管路等）4）拆除爆破5）特种爆破技术——适用于特殊条件下的爆破技术

★聚能爆破★

压缩爆破★

巷道爆扩成形★

爆破成井★

爆炸挤淤排淤处理软基★

金属爆炸加工★

农田水利爆破5）特种爆破附录一：爆破工程人员构成★根据《爆破安全规程》规定从事爆破施工的企业，应设有：爆破工作领导人，

＊爆破工程技术人员；

＊爆破段（班）长；

＊爆破员；

＊安全员；

＊爆破器材库主任。

＊保管员；

＊押运员。

爆破工程技术人员、爆破员、爆破器材保管员、安全员、押运员等称为爆破作业人员。★

通常工程爆破中的“四员”是指包括爆破员、爆破器材保管员、安全员、押运员等四类工种的爆破作业人员。

★爆破器材库主任、爆破器材保管员、押运员、安全员又统称为爆破器材管理人员。附录二：爆破作业人员的职责★爆破工作领导人：

领导爆破工程技术人员、爆破段（班）长、爆破员和爆破器材管理人员进行爆破作业。★爆破工程技术人员：

对爆破工程进行设计，指导爆破段（班）长和爆破员进行爆破施工。★爆破器材管理人员：

负责爆破器材的购买、运输、保管，并向爆破施工的单位或爆破员供应符合设计要求的爆破器材。★安全员：

负责爆破器材购买、运输、贮存和使用过程中的安全管理。★爆破作业人员之间的关系见图1-1爆破作业人员的关系工程爆破实例照片（主要是拆除爆破）安徽淮北电厂冷却塔爆破（2007.6.23）华电国际一电厂冷却塔爆破华电国际另一电厂冷却塔爆破山东一电厂冷却塔爆破山东另一电厂冷却塔爆破美国俄勒冈州爆破退役核电站冷却塔

2006.5.21甘肃永昌电厂冷却塔爆破河南洛阳新安电力集团1、2号冷却塔爆破（2007.6.28）内蒙古爆破拆除小火电厂（2007.4.20）上海外滩高楼爆破（2005.5.3）江西南昌洪都钢厂科技大楼成功爆破

（2007.6.12）淮南洞山饭店爆破

（2002.9.28）淮南钢厂爆破（2002.3.28）青岛火车站实施定向爆破

（2006.12.10）

“五，四，三，二，一，起爆……”今天下午1点56分，随着“轰”的一声闷响，青岛火车站内高达32米的空调检修车间和部分候车室同时倒地。这是青岛火车站改造工程的第一次爆破。两栋建筑共打了2000多个炮眼、用炸药200多公斤，爆破原址将建设西、南两侧的出站口和站前广场。另铁道大厦的爆破方案已经通过了专家和有关部门审批，将于明年一月七日实施爆破，将打40000多炮眼、用1000多公斤炸药，大厦分三截爆破，

高二十四层的青岛铁道大厦成功爆破

（2006.1.7）

爆破现场长春市伪满皇宫南门外拆除4栋楼爆破拆除2007.3.27

2007年3月27日9时26分，长春市进行了吉林省最大规模的拆除爆破行动！不到5秒时间，对伪满皇宫博物院“莱薰门”前4栋综合楼进行拆除。爆破拆除的4栋楼距伪满皇宫“莱薰门”不到40米，爆破拆除建筑面积17966平方米，使用约246公斤炸药。拆迁后的土地将被规划为伪满皇宫三期保护扩建工程的绿地。炸掉这最近的四栋楼，就像掀开了伪满皇宫的面纱，让伪满皇宫的视野更宽阔。

武汉龙华大厦成功爆破（2007.6.22）沈阳第一机床厂办公楼爆破成功（2007.9.20）国内最大规模的城市爆破拆除（2005.5.22）

5月22日下午13时，深圳市对渔农村的16栋楼宇实施一次性爆破拆除，虽然有一栋楼因技术原因没有完全倒塌，但其工程在爆破面积、规模、技术难度上都在国内创下第一。位于深港边界的渔农村是深圳市城中村改造的重头戏之一，原有的楼房存在严重安全隐患。据了解，这次爆破拆除的16栋楼宇均为9层以上，爆破总面积达5.1万平方米。西湖边第一高楼——浙大湖滨校区教学主楼成功爆破（2007.1.5）腐败楼

浙江温州中银大厦成功爆破南岳衡山景区内宾馆爆破拆除（2007.2.5）

“轰隆隆……”2月5日上午10时许，伴随着一阵惊天爆炸声响与滚滚浓烟，位于南岳衡山海拔1200米左右的南天门狮仙阁宾馆按照预定爆破方案轰然倒下，这是南岳全面启动景区大拆迁而拉响的“惊天一爆”。当日，位于半山腰的麻姑山庄亦成功爆破拆除。南岳区负责同志表示，春节之前，另有禹王山庄、古松招待所等7处楼堂馆所全面实行爆破拆除。

狮仙阁宾馆的原貌俄罗斯莫斯科一公寓成功爆破（2006.12.4）

据称，建造公寓的材质中含有对人体有害的物质，