第四章1、何谓岩石的波阻抗？其物理意义是什么？岩石的密度与纵波在该岩石中传播速度的乘积。

物理意义：使岩石介质产生单位质点运动速度所需的应力波的应力值。

2、何谓岩石可爆性？岩石可爆性分级的目的和意义是什么？岩石的可爆性是指岩石抵抗爆破破坏的能力或者岩石爆破破坏的难易程度。

目的：岩石可爆性分级是岩石可爆性的定量指标，按爆破破坏的难易程度将岩石划分成不同的等级。

意义：岩石可爆性分级是选择爆破作业方案、确定爆破参数和定额编制爆破的重要依据。

3、岩石爆破破岩机理有哪几种假说？其主要内容1)爆生气体膨胀作用理论：该理论认为使岩石破碎和抛掷的推力是炸药爆炸过程中建立起来的巨大的气体膨胀压力，这一假说完全忽视冲击波的作用。

2)反射拉伸应力波作用理论：该理论单纯强调冲击波的作用，认为岩石破碎是由于爆炸产生的压缩应力波从自由面反射而形成的拉伸应力引起的这种拉伸应力，从自由面朝向装药的位置将岩石成片拉裂。

这种假说忽视了爆生气体的作用。

3)爆生气体和应力波共同作用理论：该理论认为岩石的破碎是冲击波和爆生气体压力综合作用的结果。

生产和试验研究证明，这种假说客观地、全面地反映了爆破破岩的机理。

其实质为最初裂隙由应力波造成，随后爆生气体渗入裂隙，并在准静态作用下使裂隙扩展。

4、试简述爆生气体和应力波综合作用破岩理论。

该理论认为岩石的破碎是冲击波和爆生气体压力综合作用的结果。

生产和试验研究证明，这种假说客观地、全面地反映了爆破破岩的机理。

其实质为最初裂隙由应力波造成，随后爆生气体渗入裂隙，并在准静态作用下使裂隙扩展。

5、什么叫爆破的内部作用和外部作用？1)爆破内部作用:当药包爆炸后，在自由面上不会看到爆破迹象。

也就是说，爆破作用只发生在岩石的内部，未能达到自由面，药包的这种作用叫做爆破的内部作用。

2)爆破外部作用:当最小抵抗线小于临界抵抗线时，即不是在无限岩石中，而是在半无限岩石中装药爆破时，炸药爆炸后除发生内部的破坏作用外，自由面附近也将发生破坏。

也就是说，爆破作用不仅发生在岩石内部，还将引起自由面附近岩石的破碎、移动和抛掷，形成爆破漏斗。

6、试简述爆破内部作用和外部作用时，岩石的破坏过程。

内部作用：1、压缩粉碎区的形成：炸药爆炸后，产生二、三千度以上的高温和几万兆帕的高压，形成每秒数千米速度的冲击波，伴之以高压气体在微秒量级的瞬时内作用在紧靠药包的岩壁上。

2、裂隙区的形成：1）径向裂隙的形成：当粉碎区形成后，冲击波衰减成为应力波，其压力已低于岩石的抗拉强度，不足以压坏岩石，但仍以弹性波的形式向岩石周围传播，相应地产生岩石质点的径向位移，其径向压应力σr1导致切向拉应力σθ2的产生。

2）环向裂隙的形成：在冲击波、应力波作用下，岩石受到强烈的压缩，积蓄了一部分弹性变形能。

当粉碎区空腔形成，径向裂隙展开，压力迅速下降到一定程度时，原先在药包周围的岩石释放出压缩过程中积蓄的弹性变形能，并转变为卸载波，形成与压应力波作用方向相反的拉应力σr1，使岩石质点产生反向的径向运动。

3、震动区：当应力波衰减到不能不能破坏岩石时，只能引起岩石质点作弹性震动，形成地震波，它的能量仅占爆破总能量的很小一部分，约为2～6％。

爆破地震瞬间的高频震动可引起原有裂隙的扩展，或超过岩体的固有频率，导致露天边坡滑坡，地下冒顶片帮，地面或地下建筑物的破裂、损坏、倒塌。

地震波是构成爆破公害的危险因素，因此必须掌握爆破地震的规律，采取适当的控制爆破降震措施，尽量避免和防止爆破地震的严重危害。

外部作用：1、反射拉伸应力波造成自由面岩石片落：药包爆炸后，岩石中产生的径向压缩应力波由爆源向外传播，遇到自由面时，由于自由面处两种介质（岩石和空气）的波阻抗不同，应力波将发生反射，形成与入射压缩应力波性质相反的拉伸应力波，并由自由面向爆源传播。

自由面附近岩石承受拉应力。

2、反射拉伸应力波引起径向裂隙延伸：由于爆炸能量的不断消耗，入射压缩应力波的强度逐渐降低，反射拉伸应力波的波强也随之降低，其峰值拉应力低于岩石的抗拉强度后就不足以引起岩石的破坏片落。

但它仍能同原径向裂隙尖端处的应力场进行叠加，拉应力得到加强，使径向裂隙进一步扩展延伸。

3、自由面改变了岩石中的准静态应力场：自由面的存在改变了岩石由爆生气体膨胀压力形成的准静态应力场中的应力分布和应力值的大小，使岩石更容易在自由面方向受到剪切破坏。

自由面在爆破破坏过程中起着重要作用，它是形成爆破漏斗的重要因素之一。

自由面既可以形成片落漏斗，又能促进径向裂隙的延伸，并且可以大大减少岩石的夹制性。

有了自由面，爆破后的岩石才能从自由面方向破碎、移动和抛出。

自由面越大、越多，越有利于爆破的破坏作用。

因此在爆破工程中要充分利用岩体的自由面，或人为地创造自由面，以提高炸药的能量利用率，改善爆破效果。

7、试分析岩石爆破径向裂隙和环状裂隙的形成机理。

径向裂隙的形成：当粉碎区形成后，冲击波衰减成为应力波，其压力已低于岩石的抗拉强度，不足以压坏岩石，但仍以弹性波的形式向岩石周围传播，相应地产生岩石质点的径向位移，其径向压应力σr1导致切向拉应力σθ2的产生。

环向裂隙的形成：在冲击波、应力波作用下，岩石受到强烈的压缩，积蓄了一部分弹性变形能。

当粉碎区空腔形成，径向裂隙展开，压力迅速下降到一定程度时，原先在药包周围的岩石释放出压缩过程中积蓄的弹性变形能，并转变为卸载波，形成与压应力波作用方向相反的拉应力σr1，使岩石质点产生反向的径向运动。

8、自由面的存在对爆破作用将产生什么样的影响？试分析之自由面的存在改变了岩石由爆生气体膨胀压力形成的准静态应力场中的应力分布和应力值的大小，使岩石更容易在自由面方向收到剪切破坏。

爆破的外部作用和内部作用结合起来，造成了自由面附近岩石的漏斗状破坏。

9、利文斯顿爆破漏斗理论的实质是什么？（内容）利文斯顿认为，炸药在岩体内爆破时，传递给岩石爆破能量的多少和速度的快慢，取决于岩石性质、炸药性能、药包重量、炸药理置深度、位置和起爆方式等因素。

当岩石条件一定时，爆破能量的多少取决于炸药重量，爆炸能量的释放速度与炸药起爆的速度密切相关。

炸药能量释放后，主要消耗在以下四个方面：岩石的弹性变形；岩石的破碎和破裂；岩石的抛掷；空气冲击波和对气体做功。

10、试解释下列爆破术语：最小抵抗线、临界抵抗线、爆破作用指数、松动爆破、单位炸药消耗量最小抵抗线：装药中心到自由面的垂直距离，即药包的埋置深度，也就是倒圆锥的高度。

临界抵抗线：爆破作用指数：松动爆破：单位炸药消耗量：1、爆破工作面上一般布置有哪些炮眼？各起什么作用？掏槽眼：用于爆出新的自由面，为其他后爆炮眼创造有利的爆破条件。

崩落眼：是破碎岩石的主要炮眼。

崩落眼利用掏槽眼和辅助眼爆破后创造的平行于炮眼的自由面，爆破条件大大改善，故能在该自由面方向上形成较大体积的破碎漏斗。

周边眼：控制爆破后的巷道断面形状、大小和轮廓，使之符合设计要求。

巷道中的周边眼按其所在位置分为顶眼、帮眼和底眼。

2、隧道或井巷掘进过程中常用的掏槽方式有哪些？各自的优缺点和适用条件是什么？斜眼掏槽优点：适用于各种岩层并获得较好的掏槽效果；所需掏槽眼数目较少，单位耗药量小于直眼掏槽；槽眼位置和倾角的精确度对掏槽效果的影响较小。

缺点：钻眼方向难以掌握，要求钻眼工具有熟练的技术水平；炮眼深度受巷道断面的限制，尤其在小断面巷道中更为突出；全断面巷道爆破下岩石的抛掷距离较大，爆堆分散，容易损坏设备和支护，尤其是掏槽眼角度不对称时。

直眼掏槽优点：炮眼垂直于工作面布置，方式简单，易于掌握和实现多台钻机同时作业和钻眼机械化；炮眼深度不受巷道断面限制，可以实现中深孔爆破；当炮眼深度改变时，掏槽布置可不变，只需调整装药量即可；有较高的炮眼利用率；全断面巷道爆破，岩石的抛掷距离较近，爆堆集中，不易崩坏井筒或工作面内的设备和支架。

缺点：需要较多的炮眼数目和较多的炸药；炮眼间距和平行度的误差对掏槽效果影响较大，必须具备熟练的钻眼操作技术。

3、什么叫管道效应（或间隙效应）？它是如何引起的？实际爆破中应如何避免和消除管道效应？对于混合炸药，特别是硝铵类混合炸药，在细长连续装药时，如果不耦合系数选取不当，就会发生爆轰中断，在炮眼内的装药会有一部分不爆炸，这种现象称为间隙效应，或称管道效应。

间隙效应的产生与炸药性能、不耦合系数值和岩石性质有关。

在实际爆破中，应避免和消除间隙效应。

其方法主要有：采用散装药，即不耦合系数值为1；在连续装药的全长上，每隔一定距离放上一个硬纸板做成的档圈，档圈外径和炮眼直径相同，以阻止间隙内空气冲击波的传播，削弱其强度；采用临界直径小，爆轰性能好的炸药；减小炮眼直径或增大装药直径，避开产生间隙效应的不耦合系数值范围。

4、光面爆破有哪些优缺点？解释光面爆破破岩机理。

应力波作用原理合适的炮眼间距是以两眼在连线上叠加的切向应力大于岩石的抗拉强度为原则，设若作用于炮眼壁上的初始应力峰值为p2，则在相邻装药连线中点上产生最大拉应力；若以应力波和爆炸气体共同作用理论采用秒延期或普通毫秒雷管时，由于雷管时差较大，难以保证应力波在装药连线上发生相互作用。

相邻装药的贯穿裂缝通常不是靠应力波的叠加形成的，而是各装药激起的应力波先在各自炮眼壁上产生初始裂缝，然后在爆生气体在静压使之扩展贯穿。

5、微差爆破有什么优点？解释微差爆破的破岩机理。

微差爆破优点：增加了破碎作用，能够减小岩石爆破块度，降低单位炸药消耗量；能够降低爆破产生的地震效应，防止对围岩或地面建筑物造成破坏；减小了抛掷作用，爆堆集中，既能提高装岩效率，又能防止崩坏支架或损坏其他设备；在有瓦斯与煤尘的工作面采用微差爆破，可实现全断面一次爆破，缩短爆破和通风时间，提高掘进速度。

目前几种假说：应力波干涉假说若相邻两装药间隔若干毫秒爆炸，先起爆的装药在岩体内形成的应力场尚未消失，而后起爆装药又立即起爆，使两者所产生的应力波相互叠加，从而加强了破碎效果。

自由面假说先起爆的装药在岩体内已造成了某种程度的破坏，形成了一个新的爆破漏斗，对后起爆装药创造一个有利的破碎条件，相当于新增加自由面并处于应力状态作用了。

同时，后起爆装药的最小抵抗线方向和爆破作用方向都发生了改变，朝向了新形成的附加自由面，即新形成爆破漏斗的斜边。

由于附加自由面的出现，岩石的夹制作用减小，爆炸能量能较充分地加以利用来破碎岩石，有利于降低大块率，减小抛掷距离和爆堆宽度。

按照这种假说，在微差爆破各种形式中，以台阶爆破的炮孔间隔起爆或波浪形微差爆破的效果最好。

除运动岩块能够发生相互碰撞这点外，自由面假说不能说明微差爆破和秒延期爆破的区别。

岩块碰撞假说该假说认为，在微差爆破过程中，先后相继爆破下的岩块在运动过程中发生相互碰撞，利用动能使其再次发生破碎，导致运动速度降低，因而抛掷距离减小，爆堆集中。