爆破效果（精选10篇）
爆破效果 篇1
1 问题的提出
小型露天采石场现多已采用台阶式开采、中深孔爆破, 并已取得良好效果, 为安全生产打下了坚实的基础。但目前小型露天采石场普遍缺少专业技术人员, 特别是现场的爆破作业人员专业知识及相关经验不足, 不能根据现场地形地质等条件的变化灵活应用成熟的技术, 不能及时优化爆破作业方案及相关要素, 对爆破作业效果产生了一定的影响。
矿山爆破作业的效果较大程度影响铲装、运输、破碎等设备生产效率和矿山经济效益。笔者工作中发现不少矿山中深孔爆破的大块率较高, 一般可达10%左右, 个别矿山甚至达到20%以上, 部分矿山爆破后亦遗留较多的台阶根底。不良的爆破效果, 大大影响了矿山开采作业的正常进行。
分析查找影响爆破效果的主要因素, 探讨解决问题的办法, 努力改善爆破作业效果, 是每个采矿及爆破工程技术人员应该认真考虑与积极解决的一个重要问题。
2 影响爆破效果的主要因素
较大程度影响矿山开采的不良爆破作业效果, 主要表现在爆破后产生的大块率高、岩石根底多。现场观察及调研表明, 中深孔爆破大块岩石产生的主要位置一般为台阶上部、炮孔间距较大的两孔之间;根底则一般产生于底盘抵抗线过大的台阶下沿处。
根据矿山爆破后爆堆岩石块度的分布等现象, 认真分析相关矿山爆破的一般情况, 除地质条件影响因素外, 大块率偏高的主要原因一般有:孔网参数不合理、炮孔装药量偏少、装药高度偏低、起爆顺序及时间间隔选取不当等;产生岩石根底的主要原因则为:采用垂直凿岩等原因造成底盘抵抗线过大、炮孔超深不够等。此外, 开采台阶高度过大亦是影响爆破效果的因素之一。
认真分析产生爆破高大块率及根底的原因, 有利于对症下药, 妥善解决影响爆破作业效果的相关问题, 提高矿山开采的综合效益。
3 提高爆破作业效果探讨
鉴于小型采石场的产品主要作为建筑用材料使用并其生产规模不大, 同时考虑到凿岩、铲装、破碎等设备的一般配置情况, 对于爆破作业效果的要求主要为:爆堆相对集中并不产生远距离飞石、大块率低, 但粉矿少、根底少。
不同的矿山、不同的地形地质条件及周边环境, 对爆破作业效果的影响各不相同。具体实施的爆破方案及要素应视现场的各影响因素而定, 以下仅就一般矿山共性的问题对提高爆破作业效果进行探讨。
3.1 优化爆破孔网参数
(1) 分析拟爆地点地形地质条件, 合理选择爆破位置及方向。地形地质条件对爆破效果的影响至关重要。在详细了解岩体产状、岩石结构、构造、解理裂隙发育程度及其分布与方向等情况的基础上, 结合现场工作台阶布置, 合理选择爆破的布孔位置及爆破方向, 既要注意避免可能产生的飞石影响外部安全, 又要使爆破时所产生的爆能最大限度地用于破解岩石, 特别应注意避免出现炮孔布置于大的岩石裂缝之中, 避免爆能的泄漏及产生个别远距离飞石。
(2) 优化爆破孔网参数。选取合适的孔网参数是取得良好爆破效果的基础。根据现场相关条件及所采用的凿岩设备, 计算并优化孔网参数。当凿岩孔径为100mm、台阶高度为10m、台阶坡面角为75°并无特殊的地形地质等条件影响时, 初步推荐孔网参数如下:炮孔深度11.0~11.5m, 炮孔倾角75°, 炮孔底盘抵抗线2.8~3.3m, 炮孔间距3~4m, 炮孔排距2.5~3m (菱形布孔) , 装药高度6~8m, 炮孔填塞长度≥3m。
上述参数尚应在生产中根据现场的不同条件, 经不断试验后调整优化, 使之更切合实际情况, 以达到最佳效果。
特别是应多尝试调整炮孔的密集系数, 即炮孔间距与排距的比值, 可视现场岩石结构等情况, 在保持一定的单孔控制面积变化不大的情况下, 灵活采用缩小排距、加大孔距的布孔方式。多数情况下, 适当的宽孔距, 小排距的孔网参数可取得较好的岩石破碎效果。炮孔密集系数参考取值范围为1.2~2。
结合适当的起爆时间间隔, 采用多排孔一次起爆效果一般较好, 特别应避免单排孔爆破。
(3) 控制炮孔倾角并保持适当的超深。露天矿山台阶式开采的中深孔爆破效果, 倾斜孔优于垂直孔。其原因是通常情况下倾斜孔沿孔深全长方向上的抵抗线基本相等, 有利于爆能的均匀释放, 有利于矿石的均匀破碎, 使得大块率低、根底少。倾斜炮孔亦因爆后的倾斜台阶坡面较为稳定, 有利于安全作业。
但部分小型采石场采用简易支架型潜孔钻机, 其凿岩倾角不便于准确控制, 使得部分炮孔的抵抗线上下不一致, 影响了爆破效果, 提请予以注意。综合相关因素, 生产台阶凿岩倾角取为75°左右较宜。
适当的钻孔超深是解决岩石根底的有效办法。但超深过大不仅浪费钻孔和炸药, 尚由于装药位置的下移, 易使台阶上部产生较多的大块, 且破坏下一台阶表面岩体的完整性。小型采石场一般超深可取为1m左右。
3.2 优化装药结构及起爆时间间隔
(1) 优化装药结构。由于连续装药具有简单、可靠、易掌握等特点, 长期以来在各类矿山的中深孔爆破中得到了广泛的应用。但连续装药通常情况下存在药量及爆能较为集中于炮孔底部, 影响上部岩石的破碎, 特别是当台阶高度偏大时, 此现象更为突出。为此, 宜适当优化装药结构, 以改善爆破作业效果。
首先建议在炮孔底部采用空腔装药而上部采用连续装药方式。即在炮孔底部设置1~2m高度的空气柱, 由于爆能的聚集效应, 既有利于消除岩石根底, 亦可提高装药高度, 降低爆破的大块率, 此举简单易行, 效果较为理想。尚可尝试采用分段间隔装药方式, 特别当台阶高度较大时, 效果明显。一般情况下可分为两段装药, 中间以1~2m高度的空气柱 (可采用空心纸筒) , 间隔装药爆破, 此时各分段应分别装入起爆药包。
(2) 控制起爆顺序及时间间隔。多年的爆破实践已表明微差挤压爆破效果好于即发爆破。排间、孔间微差间隔起爆等各种不同起爆顺序及时间间隔的爆破方法在不同矿山均取得了较好的效果。
近年迅速发展的逐孔起爆技术已在国内大中型矿山得到了广泛的应用, 进一步改善了爆破效果, 特别是有效地降低了爆破的大块率。
逐孔起爆是指爆破时以适当的时间间隔, 逐孔引爆炮孔。即在爆破区域的炮孔水平面内, 处于各纵、横方向上的炮孔分别采用不同延期的间隔时间起爆。通常, 位于前排最多自由面或近中间位置的炮孔首先起爆, 临近炮孔按设定的顺序及时间间隔逐孔起爆, 直至该次爆破的炮孔全部引爆。
逐孔起爆有效地利用了先爆炮孔为后爆炮孔所创造的自由面, 有利于后续爆破相邻炮孔的岩石在空中相互碰撞而产生岩石的二次破碎, 从而降低大块率, 同时减少了单段同时起爆的药量, 降低了爆破的地震效应。
采用逐孔起爆的网络, 其起爆间隔时间由孔内延时与地表延时两部分组成, 应根据爆破地点的岩性等情况适当选取起爆的间隔时间并确保未爆炮孔的起爆系统不受已爆系统的破坏。
(3) 选取合适的单位炸药消耗量。在一定范围内适当增大单位炸药消耗量可改善爆破效果。通常, 当岩石坚固系数为5~8时, 单位炸药消耗量可取为0.43~0.53kg/m3;当岩石坚固系数为8~12时, 单位炸药消耗量可取为0.53~0.60kg/m3。上述单位炸药消耗量可通过现场不断试验后确定, 过大或过小均无益。
3.3 选取适当的台阶高度
国家有关部门根据小型采石场的相关特点, 规定了采用中深孔爆破时台阶最大高度可取为20m, 部分采石场即据此采用20m或接近于20m的生产台阶高度。由于小型采石场的产量不大, 所配套的凿岩、铲装、破碎机等设备规格往往较小。特别是所采用的凿岩机有效凿岩孔径一般较小, 单孔所能有效控制的爆破面积不大, 从控制爆破飞石及装药量等角度考虑, 单孔装药量一般都不大。当企业技术力量不足, 特别是缺乏专业的爆破技术人员时, 往往难以采用间隔装药等技术, 则台阶高度较大时炮孔内的药量较为集中分布于炮孔底部, 使得爆破时炸药的能量较为集中作用于炮孔下部, 造成爆破时台阶下部的岩石被抛出, 上部岩石自然塌落, 从而产生较高的爆破大块率。
根据一般小型采石场的相关情况分析, 当采用100mm左右凿岩孔径而未采用分段装药等技术时, 其台阶高度宜取为10m左右, 不宜大于12m。
4 结语
良好的爆破效果, 有赖于理论计算与现场实践的良好结合, 尚要注意学习新技术及他人的成功经验。
根据自身矿山实际情况, 优化爆破孔网参数、采用逐孔起爆方式和空气间隔装药, 是改善小型采石场爆破效果、提高铲装、运输和破碎效率、降低综合成本的有效手段。通常情况下, 采取相关措施后爆破的大块岩石产出率可小于5%, 根底大为减少, 综合效益明显。
参考文献
[1]顾毅成.爆破工程施工与安全.中国工程爆破协会编.冶金工业出版社, 2004.
[2]张志呈.爆破基础理论与设计施工技术[M].重庆:重庆大学出版社, 2002 (4) :30-35.
[3]崔宝.影响露天矿爆破效果的因素分析[J].中国矿业, 2000 (3) :20-25.
爆破效果 篇2
隧道爆破
1．作业的一般规定
（1）用爆破法惯通隧道，应有准确的测量图，每班都要在图上标明进度。每个工作面相距15m时，测量人员应下达通知，此后，只准从1个工作面向前掘进，并应在双方通向工作面的安全地点派出警戒，待双方作业人员都撤至安全地点方准起爆。
（2）间距小于20m的两个平行巷道掘进中的1个工作面需要进行爆破时，应通知相邻巷道的全体人员都撤至安全地点。
（3）独头巷道掘进工作面爆破时，应保持工作面与新鲜风流之间的畅通；爆破后人员进入工作面之前，应进行充分的通风，并用水喷洒爆堆。
（4）在有煤尘或瓦斯的环境中掘进巷道，装药起爆前和爆破后，必须检查爆破地点20m内风流中的沼气浓度，当沼气浓度达到或超过1％时，禁止装药爆破。在此环境中爆破，必须使用煤矿许用安全炸药，并禁止用导火索起爆；使用毫秒雷管时，总延期时间不得超过130ms，禁止使用秒或半秒延期雷管；一律不准使用动力电源作为起爆电源。
（5）含瓦斯的井巷爆破作业时，炮孔深度不得小于0.65m；当炮孔深度小于0.9m时装药长度不得超过炮孔深度的1/2。当炮孔深度大于0.9m时装药长度不得超过炮孔深度的2/3。剩余部分全部用炮泥填塞。（6）在隧道内施工作业时严禁吸烟。2.隧道施工中的安全操作技术要求和注意事项
隧道爆破施工作业程序一般为：测量放线→炮孔布置→施工准备→钻孔→吹孔→装药→填塞→连线起爆网路→警戒起爆→排烟→爆后检查、找顶→进入下一工序。在各施工步骤都有不同的操作技术要求和注意事项。
A．技术交底
通过技术人员的技术交底，使爆破作业人员掌握以下5个方面的内容：
（1）隧道概况——隧道开挖尺寸、地质状况及相应的对策、允许超欠挖量、循环进尺、周边孔的光面爆破要求等。
（2）掏槽方式——掏槽部位、掏槽形式、掏槽孔间距、掏槽孔数目及空孔的直径大小、数量和距离。
(3)爆破参数——各种炮孔的孔距和排距、各种炮孔的装药品种和装药量、填塞材料和长度、周边孔和二圈孔的技术要求。
（4）起爆设计——起爆方法、雷管位置、光爆孔的起爆方法、起爆顺序、网络连接形式、网路保护措施等。
（5）其它——特殊地段的钻爆施工、爆破块度要求、二次破碎方法、工序衔接要求等。
B．测量放线
在每个循环开始前由专业测量人员放线，放线内容有布设隧道中心（或顶板圆弧的圆心）、顶板中心、拱脚线及周边轮廓线。要求施工作业人员根据放线点准确地勾画出整个隧道的轮廓，准确地布置各个炮孔的位置。
C．炮孔布置
炮孔的布置顺序是先掏槽、再周边、最后是辅助爆破孔。按照施工技术人员所设计的钻孔布置图布孔，特别是掏槽部分的钻孔不能随意改变炮孔的位置、倾角和深度。周边孔通常按设计的孔距从顶板中心向两侧布置，而其它炮孔可根据设计的孔距排距均匀布置，必要时可以增加炮孔，但不得随意减孔。
D．施工准备
在施工前，作业人员应做好准备工作，施工准备包括的主要内容有：（1）与上一班做好交接工作，认真查看上个循环施工记录，了解上个循环爆破效果、是否有盲炮或残药、超欠挖情况及需要进行二次破碎的数量等。
（2）作业班长到掌子面查看围岩、渗水等情况，如有异常应及时向工程技术人员报告。
（3）检查供风、供水、供电和排水系统，连接风水管和机械用电线路，固定照明线路和灯具，挖好排水沟，使整个作业场地处于较好的工作状态。
（4）检查机械的完好状态，配件是否齐全，加注润滑油，检查钻杆数量和长度能否满足施工要求，钻头的数量和种类，常用的工具、备件是否带齐。
（5）清理掌子面上的浮石和破碎层以便于开孔和钻孔，将顶部和周边的凸石撬下以保证周边孔的爆破质量，将底部留下的石渣清理干净，以便底板孔的施工。
E．凿岩作业
在钻孔施工中应注意以下几点：
（1）严格按照设计的钻孔深度、掏槽孔形式、周边孔倾角进行钻孔作业。
（2）严禁擅自超过钻孔深度，若随意钻孔，轻则会影响爆破效果，重则出现塌方事故。
（3）周边孔的开孔位置距离设计轮廓线的距离不能太远，炮孔外插角不能过大。严禁为了图方便，随意钻孔，导致爆破后超欠挖过大，并在两循环结合部立留下过大的台阶，影响掘进质量。
（4）开孔时如确实有困难（如岩石破碎、有残孔），可以适当进行调整，调整范围不得超过5倍的炮孔直径；周边孔调整时只能在隧道轮廓线上选择孔位。
（5）底板孔下部炮孔在钻完1个后应立即采用木棍、纸团或编织物将其填塞，避免上部落石进入孔内。
（6）在隧道施工中应采用湿式凿岩，严禁打干钻。
F．装药作业
所有炮孔钻完后，进入装药阶段。装药前应先做好准备工作，主要内容包括：
（1）装药前应首先检查所有炮孔是否符合设计要求。
（2）清理场地，将钻机等机械撤离施工现场，移动安全地点：将风水管、电缆线整理好搬运到飞石砸不到的地方；将钻杆、新旧钻头、工具送出洞外或存放在安全的地方。
（3）查看所领用的炸药品种和数量、雷管段别及各段的数量、导爆索数量是否符合设计和现场要求。
（4）准备装炮所需的炮棍、梯子、填塞材料、连接线、胶布等物品。（5）对不能移走的隧道施工设施进行适当的覆盖防护，防止被爆破冲击波和爆破飞石损堪坏。
（6）对参加装药的作业人员进行分工，通常两人一组，1人负责装药，1人递送材料。
（7）钻孔作业时落下的碎石有可能将下部的炮孔埋住，要将炮孔一一找出，并将孔口的碎石碴清理干净。
（8）必须清理干净炮孔，可用带有阀门专用吹管插入孔内，利用高压风流将杂物吹出。
准备工作完成后开始装药，此时应注意：
（1）每个作业人员在装药前应该仔细对所装炮孔和手上装药品种是否和设计相符。
（2）核对手上雷管段别和所装炮孔的位置相适应。
（3）不能擅自在分工范围以外装药，防止雷管混段、在周边孔没有使用特殊加工的炸药、掏槽孔的装药量错误等现象发生。
（4）装药时应使用炮棍将炸药装到底，保持装药的连续。每装一卷（最多两卷）炸药时就要用炮棍桶1次，并记好每次炮棍插入的尺寸。当连续两次的插入尺寸与装入药量有差别时，应当采取措施，如将炸药取出进而处理卡孔物，或重新装入起爆药包，以保证全孔炸药的爆炸。
（5）每个炮孔都应留有足够的填塞长度，严禁“叼烟袋”现象。（6）周边光爆孔通常采用纵向间隔装药，应该按规定把每米装药量折合成每隔多长距离装1卷（或半卷）炸药，预先按计算结果将药卷和导爆索绑扎在竹片上，注意要绑扎牢固，不能有任何松动。（7）光爆孔装药时应该让竹片靠近炮孔的下壁，并放到底，一是为了装药顺利，二是防止装药过程中药卷与孔壁摩擦移动位置。（8）上下传递炸药雷管时应该手对手进行传递，严禁上下抛掷。（9）使用电雷管起爆时应注意避免将炸药洒落地面，防止产生杂散电流。
（10）每次装药时应由作业班长或指派的专人负责指挥、监督掌子面施工，及时解答作业人员的问题，检查每个人的作业是否正确、安全，发现问题及时纠正。
G．填塞
填塞工作应注意以下几点：
（1）严禁图省事，装药后不堵孔，浪费炸药又影响爆破质量。（2）填塞时要保证质量和长度，每放入1节炮泥卷后用炮棍将炮泥卷捣烂压实，防止出现空洞、填塞不密实。
（3）填塞过程要注意避开雷管脚线，防止导线、导爆管被砸断、砸破。
H．网路连接
由于隧道工作面狭窄，装药完成后所有雷管脚线自然下垂，容易产生漏接、错接等问题，因此连接时应注意：
（1）当使用导爆管网络起爆时，应当按规定数目将导爆管捆成束，所有导爆管分束完成后，将各束拉起，检查掌子面上是否还有未连接（或过于松动）的导爆管，如果发现立即将其接进网路。
（2）当使用电力起爆网路时，应事先规划好连线的顺序，按顺序连接，连接时将多余的连接线剪去，以便于检查是否有漏接、错接。（3）使用电雷管时应将所有接头用防水绝缘胶布包缠，防止漏电，造成早炮或盲炮事故。
（4）导爆管网路接入传爆雷管前，应将连接部分用干布擦拭干净，防止影响传爆，造成拒爆。
（5）周边光爆孔通常使用导爆索起爆，在传爆雷管与导爆索、导爆索与导爆索连接时应注意连接方向。
（6）由于地下作业的工作面很狭窄，应对每个传爆雷管进行防护，防止雷管爆炸时所产生的飞片损伤起爆网路。
（7）使用火雷管引爆导爆索或导爆管网路时应当注意导火索的防潮。
I．起爆
在隧道中爆破，起爆人员避炮是个突出的问题，不仅要防飞石，更重要的是防止爆破冲击波、洞顶石块掉落和爆烟中毒尤其是长大隧道施工，如果人员在起爆后需要跑几千避炮是不现实的，极容易使起爆人员受到爆破冲击波伤害或吸入炮烟。避炮时要注意：（1）不能在无永久支护的地方避炮。（2）不能在无新鲜风流的地方避炮。（3）不能在无强风力防护设施的地方避炮。在长大隧道施工中采用的安全避炮方法有：（1）敷设专用起爆电缆，在洞外起爆电爆网路。（2）用汽车或电瓶车将起爆人员送出洞外。（3）在洞外使用遥控起爆方法。
（4）在洞内建立能够防飞石、防爆破冲击波、防炮烟并具有适当支护的避炮洞（如利用双线隧道中已完成永久支护的联络道加以必要防护即可）。
J．防止炮烟中毒
隧道爆破中一个重要的安全问题是防止炮烟中毒。为此必须做到：（1）爆破时所有洞内人员一律撤出洞外。
（2）严格执行通风管理制度，遵守排烟时间规定，等洞内炮烟排净以后方可进洞，绝不允许任何人员冒着炮烟进洞。
（3）当发现炮烟从爆堆或岩缝中逸出时应尽快用湿布捂住口鼻，并通知洞内所有人员全部撤离。
（4）如果条件允许，可用不着洒水的方法消除炮烟。
（5）一般防尘口罩只能防尘、不能挡烟。如因工作需要，作业人员必须佩戴防毒面具才可以进入炮烟中。
（6）按设计要求安装通风机和风筒，定期对通风设施进行检查，做到随坏随修。
（7）做好炮烟检查工作，有条件的应安装炮烟报警设备。
K．爆后检查、找顶 炮烟排除后，爆破班长或安全员应该首先到爆破作业面检查爆破结果并处理各种情况，未经检查处理的掌子面其他人不得进入。在每次爆破后都要进行的工作是找顶，其任务是将爆破后新暴露的顶部或边帮岩面上存在的危石处理掉，避免在施工中掉下来砸伤作业人员。常用的方法是人站在爆堆上，用钢钎将已经裂开的石块撬下来，并用钎头敲打项部和边帮——问题，检查是否有外部不明显、在围岩内部已经分离的石块。找顶时应注意：
（1）应该由两个人同时完成找顶工作，一人撬危石，另一人注意操作者的头顶上方是否有不安全的因素存在。
（2）作业前应准备好照明灯具，要求亮度足够大、能覆盖较大的面积，使作业者能够看清每块岩石，一是工作方便安全，二是找顶彻底，不留隐患。
（3）在进入找顶区域前应先在外部通看全部，检查重点部位是否有冒顶危险，确认没有危险时方可进入。
（4）找顶时要先看清脚下，站在稳定的石块上、头顶无危石的地方，避免随着危石的下落将作业人员晃倒。
（5）敲帮问顶要全面、仔细、认真，将重点危石撬完后，按顺序一片一片打岩面，不得遗漏。
（6）由于爆破后危石形成原因有地质结构和构造方面的因素，因此即使采用光面爆破时也需认真做好找顶工作。
竖井爆破
竖井有正向法掘进和反井法掘进两种。竖井中施工作业的环境比平巷更差，仅有开挖面一块，既是工作场地，又是作业范围，所有施工、堆料、排水全部拥挤在几平方米至几十平方米的范围内；一次爆破量不能很大，只能使用轻型钻机作业，人员较多，因此施工难度更大。
1． 作业中的一般规定
（1）天井掘进到上部贯通处附近时，不应采取从上到下的座炮贯通法；如果最后一炮仍未贯通，在下面钻孔不安全，需在上面座炮处理时，应采取可靠的措施。
（2）天井掘进采用大直径深孔分段装药爆破时，装药前应在通往天井底部出入通道的安全地点派出警戒，确认底部无人时方准起爆。（3）竖井、盲竖井、斜井、盲斜井或天井的掘进爆破，起爆时井筒内不应有人，井筒内的施工提升悬吊设备，应提升到施工组织设计规定的爆破危险区范围以外。
（4）在井筒内运送起爆药包，应把起爆药包放在专用木箱或提包内；不应同时运送起爆药包和炸药。
（5）往井筒掘进工作面运送爆破器材时，除爆破员和信号工外，任何人不应留在井筒内。工作盘和稳绳盘上除爆破员外，不应有其他人员。装药时，不应在吊盘上从事其他作业。
（6）井筒掘进使用电力起爆时，应使用绝缘的柔性电线做爆破导线；起爆网路的所有接头都应用绝缘胶布严密包裹，并高出水面。（7）井筒掘进爆破时应打开所有的井盖门，与爆破作业无关的人员应撤离井口。
（8）用钻井法开凿竖井井筒时，破锅底和开马头门的爆破作业应采取特殊措施，并报单位总工程师批准。
（9）用冻结法掘进竖井井筒时，一般不应用爆破法开凿表土冻结段；如果必须爆破，应制定安全措施，并报单位总工程师批准。（10）用反井法凿井时爆破作业应遵守下列规定：
a．反井应及时用垛盘支护；爆破前最后一道小垛盘距离工作面不应超1.6m。
b．爆破前应将人行格与材料格盖严；爆破后，首先充分通风，待炮烟吹散，方可进入检查；检查人员不应小于二人；经检查确认安全，方可进入作业。
C．用吊罐法施工时，爆破前应摘下吊罐，并放置在水平巷道的安全地点；爆破后，应指定专人检查提升钢丝绳和吊具有无损坏，反井下方不得有人作业。
吊罐法施工爆破时，上水平绞车司机和其他人不得在吊罐中心大孔口附近作业或停留。若爆破后大孔堵塞，应采取可靠的措施再进行处理，不应往孔底投放起爆药包。
d.刷井时应有防止坠落的安全措施；爆破前应回收炮孔以下0.3m范围内的木垛盘，方可进行爆破。
（11）井筒掘进爆破使用硝化甘油炸药时，所有炮孔位置都应与前一批炮孔位置相互错开。
2．正向掘进法施工的操作要求和注意事项
竖井爆破往往有地下水进入和钻孔用水无处排泄，需要挖集水坑用水泵抽走。由于水量不大，水泵不能连续工作，经常是整个作业场地浸没在水中，施工中需重视这一特点，做好防水排水工作，制订有针对性的作业方案。因此竖井爆破除了要遵守隧道爆破作业的操作要求外还必须注意：
（1）在施工前，应根据水文地质资料，配备水泵，水泵能力应该与井内的涌水量相符，保证场地无积水。
（2）每个作业循环开始前应先挖好集水坑，坑的面积要尽可能大，还应避开炮孔位置，既满足排水要求，又能顺利地往各炮孔装药。
（3）在竖井爆破作业中，由于整个作业场地都浸没在水中，钻孔时影响不大，能够顺利开孔、钻进，钻完后虽然将孔口塞住，但装药时还是经常找不到炮孔。这是由于作业人员的走动、水的流动，泥浆碎石把炮孔遮住，找孔时泥浆碎石挤入孔内，因此炮孔的保护需要引起注意。最好塞孔方法是用直径比炮孔略大，长度不至被水淹没的木棍将孔口塞住，作业人员来往能看得见。不能用纸板、编织物、塑料薄膜等材料塞孔。
（4）合理选择施工作业方案，例如深圳地铁IV标段1号竖井在施工中将整个作业面分成两部分，两边高度相差1m，每次爆破一半，进尺2m。非作业区低于作业区，可充当集水坑。由于容积足够大，保证了作业范围内无积水，使每次爆破得以顺利进行。（5）由于竖井的面积有限，地面经常有水，不能按正常情况进行布孔，钻孔作业容易出现偏差，每个炮孔开钻前作业人员应该参照周围已完钻的炮孔确定新炮孔的位置、倾斜角度等，保证钻孔的精度。
（6）竖井爆破中应使用抗水炸药，如采用非抗水炸药应做好炸药的防水处理，避免炸药进水失效。
（7）使用电力起爆网路时，应避免杂散电流对爆破的影响。电雷管进入井底爆破场地前，应切断井下电源，严禁电雷管进场后再排水。
（8）井筒挖进起爆时，为避免空气冲击波的破坏作用，应打开所有井盖门；在复杂环境下掘进竖井，严禁用井盖代替防护。
（9）爆破后应先进行通风。井下炮烟排净后，由爆破班长或安全员带一人下井检查爆破效果，并检查边帮的危石情况。当发现盲炮或其他险情时应及时报告爆破负责人或爆破技术人员采取措施处理。
斜井的爆破施工综合了平巷（包括隧道）与竖井的一些难点，应该同时参照两者的要求进行施工。
桩井爆破
桩井爆破是竖井爆破的一种，但由于很集中、数量多、断面小、循环进尺短，可多井同时掘进；又因为多在闹市区施工，因此在施工中除遵守竖井爆破的规定外还应注意以下几点：
（1）爆破前做好施工协调工作，合理安排工序或采取措施，控制掘进爆破对相邻桩井的影响；
（2）掘进3m以内时应按露天浅眼控制爆破的要求进行防护和警戒；掘进超过3m后立即进行井口的覆盖防护，此时的安全警戒距不宜小于30m；
（3）井口覆盖的安全防护方法，通常要求防护范围超过井口内缘50cm；防护体和井口之间留30cm的空隙，以减轻爆破冲击波对防护体的压力；防护体的强度和质量大小要符合要求；常用的防护方法是用1层竹笆，上压30~50cm（两层）沙包，沙包摆放应紧密，无空隙；
（4）桩井爆破时，爆破器材一般在地面临时存放，应将爆破器材存放在相对封闭、不妨碍其他人员施工的地方，周围用三角布或绳索围起来，挂上明显的标志，并由专人警戒，禁上无关人员进入；
（5）桩井爆破中一般要求支护紧跟，支护与掘进掌子面的距离很小（一般为0.5~1.2m），爆破时要求填塞良好，避免砸伤支护；
（6）在钻孔时应严格控制周边孔的外插角，减小超欠挖；（7）桩井掘进大多采用人工出碴，要求钻孔更精确，填塞更也，以保证爆破质量；
（8）一井爆破时附近50m内所有井内人员都应撤出井外，到安全位置避炮；
爆破效果 篇3
关键词：工程施工；巷道掘进技术；光面爆破技术；效果分析
1光面爆破技术内容简述
1.1光面爆破技术原理
巷道施工过程中的光面爆破破技术应用起源于1950年的瑞典，是由瑞典巖体结构研究人员提出的一种以设计轮廓线为基准，在不明显破坏岩体并且保证巷道周边岩体结构完整稳定基础上的控制爆破技术。从技术内容角度分析，光面爆破技术是以预定的轮廓线为基础开挖小间距得平行炮眼，通过设定特殊的装药结构，并减小光面炮眼中的不耦合装药数量，使得多炮眼同时起爆，在炮眼中炸药结构发生爆炸后，一定会在炮眼壁上形成不同程度的径向裂痕，最先发生爆破的炮眼裂痕在在相邻的炮眼爆破作用下得到延伸，以此方式将裂痕传导扩展出去，最终在炮眼爆破的基础上形成孔隙裂隙网络结构。炮眼爆破形成的孔隙裂隙不仅控制了岩体在结构破坏时的动力发展，也阻断了爆破应力对围岩结构的影响，进而有效的实现光面爆破。
1.2爆破参数设计规定
在光面爆破工程中，爆破效果是受到爆破参数设定的直接影响的，所以科学有效的控制爆破参数，是提升光面爆破质量的有力保障。在工程施工巷道掘进时，光面爆破参数设定的主要内容包括装药结构参数，炮眼间距，装药量和最小抵抗线。装药结构参数是由径向不耦合系数Kd和轴向不耦合系数Kl计算得出的，设定围岩初始径向应压力和切向拉压力分别为Pr，Pi，St和Sc为岩石动态抗拉强度和抗压强度，依照公式Pr≦Kd·Sc和Pi≧St/Ka，分别确定围岩初始径向应压力和切向拉压力的取值范围，式中Kd通常取值为10，表示荷载下岩石强度增大系数，而Ka的判定则要依据实际炮孔间距与炮孔直径的变化进行设定。装药量的计算要以径向不耦合系数Kd和轴向不耦合系数Kl为基础，在确定装药直径Dc和和炮眼直径Db后，按照公式ql=πDc?p/4Ki=πDb?p/4KiKd计算而得出，爆破中装药量和最小抵抗线的设定也都还是以实际参数为基础依照公式计算而得出的。
2光面爆破技术在工程施工巷道掘进中应用效果分析
2.1光面爆破技术关键点分析
光面爆破技术在工程巷道的实际施工中，为有效控制爆破效果和其对围岩结构的影响力，应全面做好对技术关键点的监测与掌控。炮眼间距和炮眼抵抗线的确定作为光面爆破的关键技术之一，要以围岩的岩体特性为依据，并针对不同的岩体特性制定对应合适的炮眼间距与抵抗线，如在进行层状围岩的巷道工程中，由于层状围岩中多为板块结构，因此为有效避免爆破对其他相连接板块的影响，多采用爆破成缝的爆破方法，利用应力波原理控制爆破对岩体结构的影响，炮眼抵抗线则是在爆破成缝技术的基础上得以确定的，其实质是制定应力波的作用范围，也是为了进一步达到控制爆破影响范围目的。在炮眼装药过程中，药量的调配与含量控制是直接影响到爆破效果的，因此为有效控制爆破的作用范围，必须保证炮眼中药量调配与分布的均匀。为进一步实现对爆破影响效果和范围的有效控制，应在炮眼周边放置猛度不高的炸药，并通过导爆索进行引导，以此降低其爆速并提升装药接够的科学性与合理性。在起爆时，要将边孔直径设置为五十毫米以下，并利用毫秒微差有序的起爆方式实施开挖步骤，以此保证爆破形成的临空面能够满足巷道工程需求。
2.2爆破参数的选择
爆破参数选定是关乎到光面爆破施工质量的直接因素，要保证平面爆破的顺利进行，应全面做好对爆破参数的控制工作。在实际爆破施工中关键爆破参数包括爆破层厚度，炮孔间距以及钻孔直径等。光面爆破中开挖面的凭证规则是由光面爆破层厚度控制的，针对围岩结构设定合理的爆破层厚度能够有效开发巷道的全断面，并在很大程度上减小包欧普对围岩的扰动，通常光面爆破厚度设定为炮孔直径的十五倍左右。在确定炮孔间距离时，应依照巷道的施工实际进行设定，如在处理高硬度与高强度的围岩结构时，通常将孔间距控制在爆破层厚度的70%～80%，而当施工面临岩体质地软弱和缝隙发育的情况时，便要通过设定最小的孔间距以有效控制应力波的作用范围，避免其对围岩体结构的波及影响。钻孔直径和装药不耦合系数的确定都要以松动爆破药量为基准，在利用公式进行计算后将数据应用到实际施工中，进而为光面爆破提供有力的数据参考。
2.3实际爆破应用程序掌控
在实际爆破的应用程序控制中，应从掏槽方式，爆破控制中的微差间隔控制以及具体装药等方面进行调控，以有力保证光面的爆破效果。科学合理的掏槽方式能够增加炮掘的自由面面积，为包觉提供更多的作用空间，现阶段巷道施工中较为普及的是直言掏槽的方式，在保证施工简单有效的前提下，以掏槽这一方式控制雷管段数，通过对其段数的控制以保证爆破后第二自由面的形成。微差间隔的控制必须要与光爆参数相统一，在炮眼密集系数在0.8-1的范围内的前提下，光爆系数要通过爆破漏斗体积和爆破模型试验等加以确定，以保证对光爆层的有效炸除，使得爆破裂缝能够保持整体性。
3光面爆破技术实际应用问题处理
在工程巷道施工中，爆破区域选择问题必须要结合地质条件因素对爆破的影响。为尽量缩短空顶时间，在爆破前要做好三掘三喷，使得后期的炸药能量能够均匀作用到围岩结构中，使得能量得到充分的利用，并且爆破区域问题也涉及到了裂隙发展方向的控制，在爆破施工中必须保证裂隙的固定发展方向，进而为后续工作的开展奠定良好的基础。此外巷道掘进过程汇中也存在光面爆破形成岩渣和大量石块的问题，因此为实现对爆破问题的有效处理，应切实做好爆破技术的管理工作，通过对爆破全过程进行监测与控制以保证光面爆破的质量。同时完善光面爆破技术的细节，使爆破中的问题能够通过细节的完善得以解决或避免。进一步改进爆破技术也是问题处理的有效途径之一，在光面爆破施工开展之前，应先通过试验验证施工的可行性，并通过将实验数据类比到实际施工中，进而实现对爆破施工问题的有效处理。
4巷道掘进施工中光面爆破技术经济效益分析
由于巷道掘进中的光面爆破技术需要大量的炸药为爆破基础，并且施工系统的运行也需要一定的资金进行维持，所以开展光面爆破工作时必须对其经济效益进行全面分析，以保证工程施工的盈利。在光面爆破施工中，围岩结构的强度测定及其他地质条件数据测量应充分利用施工设备仪器进行测量，设备数据测定不仅提升了测绘数据的精确性，也节省了施工工程对数据测绘人员的开支。此外，在光面爆破炸药的配比与装填过程中，炸药的配比与浓度设定也应参照炸药抗压强度数据进行改进，使炸药含量配比更为准确合理，进而减少因炸药配比不准确而造成的成本浪费，在很大程度上提升了光面爆破施工的经济效益，装药结构与药量配比的严格控制也能有效降低炸药的贫化率和损失率，工程施工中炸药资源的优化配置不仅有效提升了炸药的利用效率，也避免了炸药配比与应用不科学所造成的成本浪费，使得光面爆破工程的施工成本得到有力控制，进而保障了巷道掘进施工的经济效益。
5结束语
光面爆破技术作为一种新型爆破技术，在保障了巷道掘进的质量的同时，有效提升了工程巷道的施工效率，降低了施工中掘进施工的成本。在今后的工程施工中，光面爆破技术将会得到更为广泛的普及与推广，并在保障巷道施工的质量和安全中起到更为突出的作用。
参考文献
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[2]袁昌模，张云峰.煤矿掘进中中深孔光面爆破的应用[J].科技致富向导，2011，10（22）：85-86
爆破效果 篇4
随着国家“上大压小、节能减排”工作的持续实施,越来越多的高大钢筋混凝土烟囱被控制爆破定向拆除。而这些需要爆破拆除的烟囱大多在城市周边或生产厂区内部,周围环境较为复杂,因此需要十分重视对爆破有害效应的控制,特别是爆破倒塌触地震动,这是一个需要特别重视却又极易被忽视的方面。
本文通过一个烟囱控制爆破实例,介绍在设计和施工环节采取的控震措施及其减震效果,希望能给爆破同仁一些借鉴。
1工程概况
贵阳发电厂的一座240m高的钢筋混凝土烟囱需要爆破拆除,该待爆烟囱东侧160m、183m均为居民生活区,北侧20m为待拆除的主厂房,西侧168m为保留运行的升压站,南侧400m范围内为空地,南侧500m处有居民区,可见周围环境相对比较复杂。
该240m高钢筋混凝土烟囱底部半径11.9m,壁厚700mm,顶部半径3.5m,壁厚240mm。烟囱内衬180mm,隔热层厚度为80mm。烟道尺寸为宽×高=4m×8m,底部标高为+4.55m,两个烟道的连线与南北方向呈14°的夹角。
2方案选择
(1)结合周围环境分析,本烟囱只有南侧满足爆破倒塌条件,因此确定烟囱整体向南定向倒塌爆破方案,由于两侧建筑(构)物距倒塌中心的距离较短,因此倒向的精准度必须控制在5°以内。
(2)由于本烟囱烟道口与倒塌中心线不对称,且其井字架结构复杂,因此烟囱的倒塌方向难以控制,必须将爆破缺口设在烟道口以上,否则会影响到倒塌定向和爆破效果。
(3)烟囱类高耸建筑物自重较大,塌落触地震动速度大,爆破过程要绝对控制其对周围建(构)筑物的影响,尤其是要确保居民房和升压站的安全运行[1]。
3爆破参数设计
3.1爆破缺口设计
经过分析,缺口位置选择在标高+14.0m处,该处烟囱半径11.02m,壁厚700mm,上部烟囱筒体总重量为14900T。根据类似工程经验,爆破缺口沿倒塌中心线对称布置,采用矩形加三角形定向窗的复合缺口,高度4.8m,弧长41m(含定向窗),圆心角213°,经支撑强度校核满足支撑条件[2]。
为了确保烟囱能在爆破瞬间顺利形成倾倒中心轴,起爆前在爆破矩形缺口两端用爆破方法开设两个高2.4m,长2.0m的定向窗。同时在爆破缺口中部开挖一个高4.8m,宽2.0m的减荷槽,以减小缺口爆破对烟囱筒体产生垂直向上的爆炸作用力,使缺口能准确闭合[3]。
3.2爆破参数设计
爆破参数如表1所示。
3.3起爆网路设计
采用双回路非电导爆管毫秒延期起爆网路。为了确保网路安全起爆,起爆网路采用孔内延期,孔外簇联,然后再统一用ms-1段导爆管雷管联接成主爆网路,最后用电力起爆法起爆。
4爆破振动分析及减震措施
根据类似工程经验,结合国内外学者的研究发现,烟囱类高耸建筑物控制爆破的有害效应主要是爆破飞石,爆破振动、爆破粉尘和爆破空气冲击波,其中以爆破振动带来的有害效应为最大,爆破振动效应可以分为炸药爆炸时产生的空气振动和烟囱倒塌触地时产生的触地震动,本文只对爆破振动有害效应展开研究。
4.1炸药爆炸振动
炸药爆炸振动通常用以下公式进行校核[4]:
式中:R指距爆破缺口中心的距离(单位:m);Q为单段齐发药量,即最大一段药量(单位:kg),从表1可知,本工程的Q=58.8kg;V指R距离所在位置产生的振动速度(单位:cm/s);K,α是与爆破点及保护对象周围的地形地质条件等有关的系数和振动衰减指数,本工程取K=33.6,α=1.62。根据保护对象距烟囱的不同距离,按式(1)进行计算校核,其结果见表2。
从表2的结果可以看出,17.3m范围以外的建筑物不会受到爆炸振动的影响,本工程17.3m范围内没有保护建筑和设施,无需另外采取防护措施。可见,采用毫秒延期微差爆破技术,严格控制一次最大齐发起爆药量可有效降低爆炸振动危害。再上本工程对爆破缺口部位做的防飞石遮挡措施,也可有效的控制爆炸振动危害。
4.2塌落触地震动
在高耸建筑物爆破拆除过程中,建(构)筑物结构倒塌冲击地面时常会造成地面及地下结构的破坏,该冲击作用还会以应力波的形式向外传播,进而对周围建筑带来危害,通常将这种冲击触地振动效应称为塌落触地震动。对于塌落触地震动速度的计算,现多采用周家汉提出的如下计算公式[5]:
式中:vt指塌落引起距触地中心R某距离位置的地面振动速度(单位:cm/s);M是下落构件的质量(单位:t),本工程为149000t;g表示重力加速度,取值为9.8m/s2;H为构件的重心高度(单位:m),经过分析计算,本工程14m以上烟囱筒体的重心高度为127m;σ是指地面介质的破坏强度,一般取10MPa;R是离触地冲击点的距离(单位:m);kt,β指塌落震动速度衰减系数和指数,一般取kt=3.37,β=-1.66。
对烟囱周围不同距离的塌落触地震动用式(2)进行计算校核,其结果见表3。
表3中的允许振动速度根据《爆破安全规程》选取,从上述结果不难看出,烟囱塌落触地震动速度非常大,势必会对周围建筑物带来在的危害,因此必须采取防控措施和进行跟踪测震[6]。
4.3震动防控措施
大量工程实践表明开挖减震沟可隔断地震波的传播,铺设缓冲垫层可降低塌落触地震动速度,两者联合使用效果更佳[7]。
(1)在烟囱倒塌方向上垂直于倒塌中心线共开挖五条减震沟和铺设五条缓冲垫层,两者交替布置,如图1所示,缓冲垫层使用开挖出的不含砂砾的黄土,并在其上覆盖一层彩条布或帆布。
(2)本工程在倒塌方向东侧60m的地下煤仓和西侧约200m处的南明河都可以作为天然的减震沟,阻断触地冲击震动向外传播。
(3)为了保护升压站和正南方500m处的居民房,在烟囱倒塌范围以外和这两处保护建筑之间分别加挖一条宽1m,深4m的减震沟,以起到加强震动防护效果的作用。
4.4震动监测布置
本次爆破振动监测采用3850型振动测试仪和PDS-2型数字地震仪,现场周边共布设4个测点,其中1#测点与烟囱基础位于同一水平面上,2#、3#、4#测点靠近山体,相对烟囱基础标高较高一些。
5爆破及控震效果
烟囱爆破如期起爆,图2为当时的爆破现场,爆破取得圆满成功,周围建筑和保护设施未受到任何破坏。
5.1震动测试结果
对采集的地震信号进行分析,主要是地震波动规律、最大振动速度、振动速度随时间的变化和地震持续时间。经过对现场数据进行分析整理和筛选,获得的部分有效实测波形如图3所示,比较各测点测得的震动数据,发现距离倒塌点最近的测点测得的震动速度最大,距离倒塌点较远的测点测得的震动速度相对较小,符合震动速度随距离的增加而逐渐衰减的传播规律。根据表3安全校核所对应的距离实测数据如表4所示。
5.2减震效果分析
采取减震措施后,各测点的实测震动速度与理论计算相比均有不同程度的减小,其减震效果用减震率表示,如表5所示,经过对表3理论数据和表4实测数据进行对比分析,减震率达到了70%~75%。
6结论
(1)采用毫秒延期爆破技术对整个爆破缺口分区分段起爆,通过开设卸荷槽和定向窗来延长爆破缺口的闭合时间,可实现烟囱倒塌触地过程中从底部向顶部依次软着陆,大大缓减了触地冲击影响。
(2)铺设缓冲垫层可延缓烟囱触地时间,进而有效地减小爆破触地震动速度,开挖减震沟可阻断触地冲击震动向周围传播,进而保护周围建筑和设施的安全,通过测点测得的数据分析比较,其有效减振率普遍达到70%以上。
(3)烟囱类高耸建筑(构)物的控制爆破拆除,大都是在城市复杂环境中进行的,因此必须充分考虑爆破触地震动对周围建筑物的影响。
参考文献
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[5]周家汉.爆破拆除塌落振动速度计算公式的讨论[J].工程爆破,2009,15(1):1-4.
[6]中华人民共和国标准.爆破安全规程(GB6722-2011)[S].北京:中国标准出版社,2014.
爆破效果 篇5
（第五章 水下爆破工程分册）
BXB-002-2009 中国工程爆破协会
第五章 水下爆破工程
5.1 水下裸露药包爆破工程
说
明
1．本节定额为水下裸露药包炸礁部分。定额的编制按岩石级别、水深两个指标来划分。岩石按普氏分类级别分小于等于Ⅷ和大于Ⅷ两类；水深H分H≤5m、5m＜H≤10m、10m＜H≤15m 3个等级。2．定额中的水深指平均水面高程与炸礁设计底标高之差。
3．本节定额不包括周围建（构）筑物和设施的安全防护、环境保护、鱼类及水中其他生物保护的措施费，其费用由具体工程情况另行计算。4．当水下裸露不需要潜水作业时，其费用由具体工程情况另行计算。
5.2 水下钻孔爆破工程
说
明
1．本节定额为水下钻孔炸礁部分。水下钻孔炸礁消耗定额的编制按岩石级别、水深和岩层厚度3个指标来划分。岩石按普氏分类级别分为小于等于Ⅷ和大于Ⅷ两类；水深H分为H≤10m、10m 2．本节定额适用于一般的炸礁，光面爆破和预裂爆破等工程不适用，其基价在此基础上分析后确?? 定。3．本节定额适用于流速不大于0.8m/s水下钻孔爆破工程。 4．本节定额不包括周围建（构）筑物和设施的安全防护、环境保护、鱼类及水中其他生物保护的措施费，其费用由具体工程情况另行计算。 5.3 爆破加固软基工程 说 明 1．爆破挤淤筑堤适用于防波堤、围堤及护岸工程。工作内容包括测量定位、制作药包、装药和起爆，不包括抛石、整平、理坡、检测和防护。 2．爆破挤淤筑堤的基准计量单位指的是爆破置换淤泥的体积。 3．被置换软基的物理力学性质，按照爆破挤淤的难易程度，分为Ⅰ类软基和Ⅱ类软基。其中Ⅰ类软基指的是含水量在55%以上的淤泥，Ⅱ类软基指的是除Ⅰ类之外的其他软基，包括淤泥质土，淤泥质粉质粘土及含有砂层等其他相的复杂土体。4．爆破置换的淤泥层厚度Hm与泥面以上填石厚度Hs的比值，分为Hm/H s≤1.0和Hm/H s＞1.0两类。5．泥厚小于4.0m的Ⅰ类软基采用抛石自重挤淤。 5.4 水下岩塞爆破工程 说 明 1．本节定额为深孔爆破岩塞和深孔加集中药室爆破岩塞两部分。 2．深孔爆破岩塞工程消耗定额的编制按开挖面积、岩石硬度两个指标来划分。开挖面积分小于等于10m2、10～30m2、30～60m2、大于60m2 4个等级；岩石硬度按普氏分类级别分类。 3．深孔加集中药室爆破岩塞工程消耗定额的编制按开挖面积、岩石硬度两个指标来划分。开挖? 面积分小于等于30m2、30～60m2、60～90m2、大于90m2 4个等级；岩石硬度按普氏分类级别分类。 4．本节定额不适用于泄渣坑开挖、喷浆加固岩体及其他预处理工程；光面爆破基价在此基础上分析后确定。 5．本节定额不包括周围建（构）筑物和设施的安全防护、环境保护、鱼类及水中其他生物保护的措施费，其保护费用由具体工程情况另行计算。 近年来, 随着旧城改造和基础设施的建设, 爆破在楼房拆除、矿山开采等领域得到了越来越广泛的应用, 爆破环境也越来越苛刻, 爆破时产生的震动, 将会影响附近建筑物、构筑物和临近边坡的稳定性。因此, 可以使用微差爆破技术来降低地震波带来的危害。微差爆破是将药包分段起爆, 使爆破地震波能量在时间和空间进行分散, 形成的波相互叠加达到削弱甚至完全消除波峰, 从而达到降低振速的目的。影响爆破震动的因素是多方面的, 在国内目前还没有一个统一的公式对微差时间进行精确计算, 本文利用爆破震动测试系统, 对实验室院内的爆炸水池中炸药爆炸引起的震动进行的测试, 对不同延期时间的爆破震动进行波形分析, 总结微差爆破地震波传播规律, 寻找降低震动的最佳延期时间, 使爆破效果达到理想的状况。 实验部分 本实验在直径5.5m, 高3.62m的圆柱形水下爆炸容器内, 底部设有减震措施。实验前, 先在水池的西北方向设置四个采样点, 且各测震点与水池中心在同一直线上, 距水池中心分别为3m、5m、7m、9m, 相邻两测点之间距离为2m, 测点由近到远分别编号为1#、2#、3#、4#, 测点布置如图1所示。 实验采用的测震仪器是四川拓普测控科技有限公司生产的UBOX-5016型爆破震动记录仪。 实验前先将爆破震动测试所需要的参数设置好, 并对传感器的灵敏度进行标定, 图2为爆破震动记录仪及传感器。 实验使用安徽雷鸣科化公司生产的乳化炸药, 总药量为20g, 每个药包药量均为10g, 药包间距为55cm, 分别用1~5段别毫秒电雷管进行不同组合的微差, 雷管与药包固定在铁架台上并保持药包中心同一水平, 再放入水池一定深度处引爆, 利用爆破震动记录仪测量爆破产生的震动。药包布置如图3所示。每种组合测试两次, 然后求其平均值。 实验结果及分析 实验结果 由UBOX-5016爆破震动记录仪测得的实验结果如表1所示。 注:1、2、3、5分别表示雷管段数, X-X表示组合, 下同。 由表1可知, 不同微差时间所得到的各测点主震频率和最大振动速度有所不同, 其中, 一段与三段雷管组合质点的振动速度最小, 主震频率有所增加, 这表明当延期时间为50ms左右时, 爆破震动效应最小, 从而可以达到良好的减震效果。 数据处理及分析 根据表1的实验数据, 得到在同一测点不同的微差最大振速随距离呈一定规律衰减, 其变化规律如图4所示。 由图4可知:微差时间相同时, 爆破震动随着爆距的增加而逐渐衰减, 在爆源近区, 振速较大, 距爆源5m~7m范围内振速急剧衰减, 大于7m后振速下降趋于平缓, 另外, 在一定延期时间内, 延期时间越长震动越小, 减震效果越好;其中, 一段与三段雷管组合降低振速效果最好, 使得整体振速降低, 而其他组合降振效果相对次之。 另外, 本文选取2#测点数据, 经过BM View、Origin软件对数据处理和分析, 以及对同一测点的数据进行FFT (Fourier transform) 变换, 得到速度-频率波形曲线, 如图5所示。 由图5可知:本实验主震频率在10Hz~70Hz之间, 微差时间不同, 爆炸产生的主震频率也有所不同;当一段与三段雷管组合时, 主震频率有所增加, 而其他组合主震频率变化不大。 结语 1 爆破振动的传播规律 前苏联科学家萨道夫斯基提出的爆破地面振动速度经验公式: 式中: V———地面质点峰值振动速度, cm/s; Q———炸药量 (齐爆时为总药量, 延迟爆破时为最大一段装药量) , kg; R———观测 (计算) 点到爆源的距离, m; K、α———与爆破点至计算点间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数。 式中, R、K、α为客观不变因素, 是定值, 因此要降低爆破振动效应, 就必须减少延迟爆破时最大单响药量Q。 2 爆破网路设计 利用孔内、孔外毫秒延期雷管组成的非电网路, 导爆管雷管段别少, 施工方便。孔内安置高段别的8～11段雷管, 一般每次爆破3～4排炮孔;孔外用低段别的2段雷管, 每排2个孔或1个孔进行捆联组成孔外微差网路, 炮孔布置为梅花型, 孔间距a为4.5～5.5m, 排间距b为3～3.5m。这样在理论上就可以实现逐孔爆破。优化爆破网路设计后, 最大单响药量为100kg。 逐孔起爆网路敷设方法是:从前排往后排在炮孔孔内分段放置毫秒延期雷管, 第一排为8段 (250ms) , 第二排为9段 (310ms) , 第三排为10段 (380ms) , 第四排为11段 (460ms) 。炮孔深度为16.5m, 直径为Φ115mm, 填塞高度为3.5m, 连续密实装药100kg, 内置同段雷管2发;地表连线从一端到另一端按照每排一个孔组成簇联, 用2段 (25ms) 雷管捆联成节点, 再与每排一个孔组成另一个簇联, 再用2段 (25ms) 雷管捆联成另一个节点, 以此类推, 直至把地表每排每孔均簇联完毕, 最后用导爆管连线至避爆室, 用高能脉冲起爆器引爆即可, 见图1。 采取上述爆破网路, 在时间及空间上, 都减少了爆破振动的有害效应;如果毫秒延期间隔时间恰当, 错开主振相的相位, 即使初振相和余振相叠加也不会超过原来主振相的最大振幅。 3 爆破安全校核 GB6722—2011《爆破安全规程》规定, 对一般民用建筑物, 深孔爆破主振频率在10～60Hz时, 其安全允许质点振动速度为2.0～2.5cm/s。 优化爆破网路前, 每次爆破最大单响药量为500kg, 而爆区岩性为中硬岩石, 其K=150～250, 取250, α=1.5～1.8, 取1.5, 爆破振动速度V最大为1.98cm/s;优化爆破网路后, 最大单响药量Q=100kg, 爆破振动速度V最大为0.88cm/s。 4 降低爆破振动的相应技术措施 1) 选择最小抵抗线方向布孔, 尽可能使被保护的对象位于最小抵抗线两侧位置。 2) 增加布药的分散性, 多点多次爆破, 每次爆破总药量尽可能小些, 以减少爆破的振动强度。 3) 进行爆破振动监测, 为安全校核提供准确依据, 这样可及时调整爆破参数, 确保被保护目标安全。 4) 使用高精度导爆管起爆系统, 实现逐孔爆破。 5 需注意的问题 我公司采用的国产导爆管雷管为南京理工大学科技化工公司生产的第一系列毫秒延期雷管。雷管延期段别一般为毫秒级, 从1段至20段共20个段别。导爆管雷管具有抗静电、抗雷电、抗射频电流、抗水及抗杂散电流的能力, 使用安全可靠, 简便易行, 因此得到广泛应用。但该系列导爆管雷管段数越高, 雷管的延期精度越差, 延期离散性越大, 加上孔外接力雷管的延时时间又较短, 以及网路导爆管自身的延时性, 造成网路叠加或可能引起网路跳段现象, 这将严重影响爆破效果和加剧地振波效应的危害, 所以在设计导爆管接力起爆网路时点燃阵面不能太长, 也不能太小。根据目前该延期雷管的精度及延期时间离散情况, 采用3～5排炮孔的点燃阵面比较适宜。 参考文献 化学反渗透装置自投运后, 制水正常, 但经常出现出水管爆破膜爆破的现象。几乎每月都要爆几次, 爆破之后, 需更换新的膜片, 重新开机。这不仅影响系统正常运行, 也耗时耗材。出水管管线布置见图1 (虚线框区域是改造后加部分) 。 爆破膜设定压力0.18MPa, 一旦反渗透出水压力超过0.18MPa, 爆破膜马上爆破卸压。而设置该爆破膜是基于反渗透膜是单向膜, 正向可承受高压, 而逆向最高只能承受0.3MPa的压力。为保护反渗透膜, 必须有一个安全卸压装置, 而最可靠的就是爆破膜。 二、原因查找和排除 采用排除法, 逐项列举所有可能原因:爆破膜本身因素, 如爆破膜产品质量差, 材料有问题或材料疲劳所致。系统因素, 如管路设计不合理, 阻力大, 导致容易超压, 引起爆破。运行方式因素, 由于运行方式不合理导致爆破。泵及膜组件运行波动。 1. 爆破膜本身因素的分析 由于爆破频繁发生, 且无固定周期, 有使用一天就爆的, 有使用1周才爆的, 也有使用20天才爆的, 而在更换4～6次防爆膜后, 改用3～5mm橡胶垫片代替后仍未改善, 依然是不定期爆破。这就排除了爆破膜质量问题及材料疲劳这两个原因, 基本确定爆破确实是出水压力超压引起。 2. 系统因素的分析 经现场观察发现, 正常运行时反渗透出水压力都很正常, 稳定在0.08～0.09MPa, 这说明系统管路的阻力+流体的动能=0.08～0.09MPa, 也就是说正常运行时系统管路的阻力<0.08MPa, 远远小于爆破膜的爆破压力且止回阀解体检查也很正常, 基本排除了止回阀卡涩或出水管路上其他阀门卡涩这一原因。在膜爆破后, 更换新的膜片上去, 重新开机, 又马上恢复正常, 这表明由系统因素造成爆膜的可能性基本可以排除。 3. 运行方式分析 运行方式有两种, 一是单套反渗透投运, 二是两套反渗透同时投运, 投运的步序和时间安排都是电脑设定好的且投运过程中两种方式都没有出现过爆膜的现象, 而在稳定运行后, 均出现无规律的爆破现象, 快的投运1h后爆膜, 慢的可运行3～4天后才爆膜, 说明爆膜同运行方式基本无关。 4. 泵及膜组件运行波动因素分析 泵及膜组件运行波动存在两种可能性, 一是水质变化, 如进水含盐量下降而出水含盐量基本保持稳定, 则反渗透膜前后浓度差减小引起波动, 二是进水中有气泡引起波动。 (1) 水质变化对运行压力波动的影响 根据公式P=CRT (1) 式中P———渗透压, atm C———浓度差, mol/L R———气体常数, 为0.0826 (L·atm) / (mol·K) T———绝对温度, K 在反渗透膜前后浓度差减小的瞬间, 即C减小, 则反渗透压P降低, 此时高压泵的出口压力不变, 则反渗透膜出口压力P出口=P入口-P=P高压泵出口-P上升。正常运行时, 高压泵出口压力为1.2MPa, 通过二级反渗透后压力为0.09MPa, 有式2。 式2中C0是反渗透出水浓度, 在爆破膜爆破前后瞬间, 可视为不变。C1是反渗透进水浓度。同理, 爆破膜爆破的瞬间, 先假设是由于进水浓度变小导致反渗透出口压力增大, 此时P出口=0.18MPa, 见式3。 取式2与式3之比得式4。 C2=1.02/1.11× (C1-C0) +C0=0.918 (C1-C0) +C0=0.918C1+0.012C0, 而C0= (1-脱盐率) ×C1= (1-0.98) ×C1, 进而求出C2, 即式5。 根据当年6月生水分析结果, C1可取5.4mmol/L, 则根据式5得出C2为4.964mmol/L。一般而言, 水中含盐量突然从5.4mmol/L变至4.964mmol/L, 即有10%左右变化的可能性较小, 而在短时间内频繁发生此类变化则更不可能, 这个因素可以排除。 (2) 水中气泡对运行压力波动的影响分析 由于一般气体的溶解度随压强的升高而增大, 压强的降低而减小, 当经过反渗透膜后, 产品水的压力由膜前高压 (P1=1.2MPa) 降至膜后低压 (P2=0.09MPa) , 此时原来溶解于水中的气体溶解度降低, 会大量逸出, 形成较多气体泡, 而反渗透膜可以脱除溶解性的离子而不能脱除溶解性的气体, 对溶解气体的通过基本无阻碍作用, 则在通过反渗透膜的瞬间, 气泡内气体压力仍可视为P1=1.2MPa。 假设一种理想状况, 即有体积为V+d V的无气泡水进入反渗透装置, 此时压力为高压泵出口压力P1=1.2MPa, 通过反渗透后, 由于反渗透膜的阻碍作用, 该段水的压力降为P2=0.09MPa, 由于液态水的不可压缩性, 体积仍为V+d V。 此时用体积为d V的气泡代替同样体积的水混入体积为V的水中, 通过反渗透后, 由于反渗透膜对气体的通过无阻碍作用, 则在通过反渗透膜的瞬间, 气泡的压力仍为P1=1.2MPa, 体积为d V, 而体积为V的水通过反渗透膜后, 由于反渗透膜的阻碍作用, 该段水的压力降为P2=0.09MPa, 由于液态水的不可压缩性, 体积仍为V。而气泡通过反渗透膜后, 由于周围水的压力降为0.09MPa, 则该气泡迅速膨胀, 推动周围的水水流的速度快速增加, 而速度增加的同时管壁对水流的阻力也相应增加, 只要d V的气体膨胀到二倍体积, 即2d V, 气泡膨胀产生的效应就能使该段水流的压力 (动能+势能) 快速达到0.18MPa, 导致爆破膜爆裂。 通过上述分析, 最终确定反渗透爆破膜爆裂的原因是由于泵及膜组件运行波动所致, 而导致运行波动的根本原因在于水中有气泡, 即水中气泡的存在导致反渗透出水压力波动, 而一旦气泡达到一定体积, 必然使反渗透出水压力快速上升, 从而爆膜。 三、处理措施与效果 为避免反渗透出水管道超压, 从而导致爆破膜爆裂, 可在反渗透出口管道的爆破膜前, 加装弹簧式安全阀, 安全阀压力设定在0.18MPa。 自从加装安全阀后, 跟踪监测了28个月, 期间反渗透装置一直运行很稳定, 爆破膜未曾爆过一次, 仅节省的爆破膜, 价值就达数万元, 而装置改造仅花费3000元。 摘要：对反渗透出口爆破膜的爆破原因进行逐项分析, 最终确定导致反渗透膜爆破的原因在于水中的气泡导致频繁发生爆破。通过加装弹簧式安全阀的办法有效解决了该问题。 根据前期勘察设计文件资料, 本项目场地内岩体钻探的岩芯较完整, 裂隙不发育, 整体上属块状结构岩体, 区域内地质构造简单。本次爆破作业区域地势比周边高, 北面某加压站已建设完成并实现供水, 为了保证加压站储水池和精密设备仪器 (高转速高压力泵及电机) 机房的安全, 特开展爆破振动对储水池及加压泵机房的动力响应及安全距离研究。研究成果可为类似工程项目建设提供参考, 具有较好的实用价值和推广意义。 2 爆破振动安全判据及限值 在工程爆破中, 常常要求对爆破作用下的邻近建筑物、地下构筑物的安全性给出评价, 以便后续爆破施工中采取相应的安全防护措施。纵观国内外现有的相关技术标准和研究文献, 各国对水泵的允许安全振速的规定, 都是针对水泵机械本身运行的振速限值, 而未给出像爆破振动这类外部振动环境的振速限值标准。同时, 水泵运行机械本身的振速限值都非常小, 所以说水泵对振动的要求比较高。因此, 必须严格控制机械运行的外部振动环境。 根据我国《爆破安全规程》 (GB6722-2014) , 对工业厂房爆破振动安全允许标准的要求[1], 综合考虑水泵和电机等设备对外部振动环境要求较高, 水泵损坏造成的影响较大等因素, 选定爆破方案的设计安全振速1.5cm/s作为本水厂水池和水泵质点允许振动速度限值。 3 数值计算模型分析 3.1 安全距离判定方法 鉴于岩土介质的地区差异和复杂性, 目前国内外对于安全距离的判定主要采用两种方法来进行: (1) 通过爆破振动监测的方法; (2) 通过数值模拟的方法。 爆破振动监测方面, 选定安全振速1.5cm/s作为安全判据, 严格控制爆破作业强度。数值模拟方面, 采用MIDAS/GTS进行数值模拟, 分析爆破振动对邻近水池水泵的动力响应。 3.2 计算模型及参数选取 在数值模拟的计算分析中, 露天爆破震动效应问题实际上是一种半无限域内的波动问题。在数值模拟计算时, 为了提高计算的效率, 模型的建立必须是建立在有限区域内, 用一个有限域对无限大的实体进行模拟, 自然涉及到在数值计算中分析区域的确定。 3.2.1 计算模型的建立 本次数值模拟将借助MIDAS/GTS有限元分析软件建立三维模型对加压泵房和水池影响最大的两个工况进行数值模拟, 将水池至泵房方向设为x轴, 水平向右为正;将爆源垂直于水池断面方向向设为y轴, 沿爆源垂直于水池断面方向为正;z轴代表台阶高度, 取铅垂向上为正[2]。 相关文献指出, 模型各边界应取3~5倍的开挖台阶宽度。由于本次数值模拟将对水池和泵房进行有效模拟, 水池的长宽高分别为63m×40m×8m, 泵房的长宽高分别为54m×10m×10m, 为提高计算效率, 本次数值模拟模型边界取为120m×135m×50m。模型的底部和各侧面均设为无反射的固定边界, 各个边界的位移满足ux=0、uy=0、uz=0, 地表设为自由边界[3]。总体网格单元见图1所示。 3.2.2 计算参数的选取 计算参数选择的准确程度将直接影响模拟结果的准确性, 根据场地勘察资料和前期爆破监控数据反算的结果, 选取该场地砂岩的物理力学参数如表1所示。 微差爆破对爆破震动效应的影响 篇6
爆破效果 篇7
爆破效果 篇8
爆破效果 篇9
为了使本次数值模拟结果更符合施工现场实际爆破开挖过程, 拟采用工程实际开挖过程所用2号岩石乳化炸药参数, 其相关参数如表2所示。
3.3 爆破荷载的确定
采用MIDAS/GTS有限元分析软件对爆破引起的动力响应问题进行模拟分析, 一个重要的步骤就是确定正确的炸药爆炸所产生荷载的加载模型, 这需要对爆破荷载的方向、大小和作用位置进行确定, 以及冲击荷载达到峰值的持续时间以及经过多长时间回到原点。
为方便计算, 通常认为岩土体内部任一质点的爆破压缩波类似三角形形式, 如图2所示。图3为实际脉冲波形, 在经历荷载峰值后快速衰减, 按卸载波传播, 已被爆破荷载压实的洞壁周边围岩将出现回弹膨胀现象[4]。结合工程实际, 本次数值模拟采用更符合实际的脉冲荷载曲线进行模拟, 装药量分别为泵房1kg/3m×3m、水池2kg/3m×3m, 泵房水池的脉冲荷载分别如图4~5所示。
4 数值计算结果分析
4.1 数值模拟结果分析
采用MIDAS/GTS对本项目爆破开挖过程进行进行数值模拟, 加压泵房数值模拟结果分析关键点示意图如图6所示, 水池数值模拟结果分析关键点示意图如图7所示。
通过对加压水泵泵房和水池分别建立数值分析模型, 计算分析得到如下结果 (限于篇幅, 最大振速曲线仅列举振速值最大的泵房角点) :
(1) 爆破区域离水厂60m时, 当爆源正对加压泵房时, 数值模拟结果如图8~9、表3所示。
通过对加压泵房的最大振速云图和最大振速曲线分析发现:
(1) 正向振速最大值 (受压) 和负向振速最大值 (受拉) 均出现在远爆源端房顶。
(2) 对x、y、z三方向振速综合对比, 振速最大值出现在y方向 (爆源垂直于被保护物方向) 。
(3) 数值模拟泵房关键点振速最大值均出现在2644拾取点, 有3个拾取点振速超过1.5cm/s, 占比37.5%。
(2) 爆破区域离水厂60m时, 当爆源正对水池时, 数值模拟结果如图10~11、表4所示。
通过对水池的最大振速云图和最大振速曲线分析发现:
(1) 正向振速最大值 (受压) 和负向振速最大值 (受拉) 均出现在近爆源端水池底角点。
(2) 对x、y、z三方向振速综合对比, 振速最大值出现在y方向 (爆源垂直于被保护物方向) , 与现场实际监测结果基本吻合。
(3) 数值模拟水池拾取关键点振速最大值出现在1201, 有4个拾取点振速超过1.5cm/s, 占比50%。
4.2 数值模拟结果与监测结果对比分析
数值模拟结果的可靠度是衡量数值模拟结果是否符合实际施工过程的关键参数, 在实践中通常将数值模拟结果与现场监测结果进行对比分析以评价数值模拟的可靠程度。本次分析主要针对水池和加压泵房进行数值模拟, 因此针对爆破施工实际参数的数值模拟和对应的振动监测结果, 将数值模拟最大值对应监测点与实际监测结果进行对比分析, 如表5~6所示。
对表5分析, 监测中将传感器x轴正向指向爆源端, 与数值模拟模型y方向负方向一致, 因此数值模拟结果与监测结果最大值方向一致;2299拾取点监测结果最大值为0.62cm/s, 数值模拟结果最大值为0.817cm/s;2294拾取点监测结果最大值为3.41cm/s, 数值模拟结果最大值为3.740cm/s;2644拾取点监测结果最大值为3.53cm/s, 数值模拟结果最大值为3.858cm/s;平均可靠度达86.17%, 说明本次对加压泵房的数值模拟比较成功, 结果基本可信。
对表6分析, 监测中将传感器x轴正向指向爆源端, 与数值模拟模型y方向负方向一致, 因此数值模拟结果与监测结果最大值方向一致;1207拾取点监测结果最大值为3.26cm/s, 数值模拟结果最大值为3.704cm/s;1201拾取点监测结果最大值为5.90cm/s, 数值模拟结果最大值为5.803cm/s;平均可靠度达93.18%, 说明本次对水池的数值模拟比较成功, 结果基本可信。
5 结语
(1) 通过对数值模拟和监测结果对比分析, 爆破振动引起既有泵房水池的最大振速方向一致, 振速平均可靠度达85%以上, 表明数值模拟结果符合实际情况。
(2) 数值模拟结果显示, 60m的爆源距离, 泵房和水池区域的装药量在1kg/3m×3m、2kg/3m×3m时所产生的振速存在35~50%的超限振速次数。
(3) 根据数值模拟结果, 建议爆源距在60m以内时根据实际确实需要采用更加严格的控制爆破技术和减隔震措施进行施工, 如爆破参数仍不能满足岩体开挖的要求, 建议采用机械开挖, 以确保邻近水厂设备的安全。
(4) 数值模拟与监测结果对比分析还发现, 实际监测也存在30~35%的超限振速次数, 建议爆源距在60m外参考现有爆破参数, 并结合实际监测结果实时反馈调整爆破参数。
摘要：本文依托某工程项目, 借助MADIS/GTS建立数值分析模型, 通过对数值计算结果的分析, 初步判断爆破振动对邻近既有构筑物的动力响应。将数值模拟结果和现场爆破震动监测进行对比分析, 探究数值模拟结果的可靠度, 并据此确定近距离爆破的安全距离。
关键词：动力响应,数值模拟,爆破震动监测,安全距离
参考文献
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爆破效果 篇10
中深孔爆破是矿山生产中的重要工作,对整个矿山的生产及技术经济指标具有较大的影响。衡量爆破质量的重要指标之一是爆破矿岩大块产出率,国内外同行一致认为,面对特定的矿山,面对仅有的凿岩设备、爆破器材,以及现有的生产技术管理水平和作业人员素质,追求合理的一次爆破大块产出率是理智的。
影响爆破大块率的因素有:①地质构造,如节理裂隙、断层的数量、破碎程度等;②爆破参数,如炮孔直径、最小抵抗线等;③装药方式,如装药结构、装药量等;④起爆方式,如起爆类型、起爆顺序和延期时间等;⑤炸药性能,如爆轰压力等。
爆破大块率是各因素综合影响的结果,其中炮孔直径、抵抗线距、孔底距、孔长、补偿空间等爆破参数对大块率影响的不确定性因素最大,在实践中最难把握,因此笔者主要围绕上述爆破参数的合理设计进行研究。
2 炮孔直径的设计
爆破块度和岩石的可爆特性决定了炮孔直径的合理取值范围,炮孔直径与破碎圈大小的关系式:
式中:σ0——引起岩石损伤的临界应力值;
p0——炮孔内压力峰值,与炸药起爆方式和爆轰方式相关;
r——岩石受到爆破损伤区半径;
rb——装药半径,在耦合装药时rb=r;
α——爆破作用指数,由选用的炸药性能指标决定。
按炮孔装填矿用炸药计算,当获得自由面帮助时,爆破直接破碎半径r=(20～25) rb;若无自由面帮助时,r=(15～20)rb,两者破碎范围相差40%。
以直径76mm的炮孔为例,从炮孔发出的爆破应力波若未遇到较宽的张裂隙面阻隔时,并获得了自由面的帮助下,在爆破炮孔中心半径r=(20～25)rb=760～950mm范围内的岩石,很可能被本炮孔直接破碎到孔距尺寸的二分之一大小块度,若按孔底距2.4m计算,即被本炮孔破碎成小于600mm见方块度的可能性在80%以上;但是,当直径76mm炮孔装填爆破性能较低的炸药,同时该炮孔又未获得自由面的帮助时,炮孔的直接破碎半径仅仅达到r=(15～20) rb=570～760mm,炮孔直径破碎范围较原来缩小了40%,见图1。
可见,孔底距与炮孔直接破碎半径两者的差值大小从根本上决定了爆破大块产出的尺寸和大块产出率。即爆破直接破碎半径越小,两孔底之间未被爆破裂纹所切割的范围就越大,爆破大块就越大越多。
3 抵抗线距设计
根据岩石爆破作用机理,过窄的抵抗线距容易造成炮孔内的爆生气体泄漏,使爆破大块产出率增高,特别是雷管延期时间设置不当,后排雷管的延期过长时;而过厚的抵抗线距将会造成反射应力波衰减过度,炮孔的爆破裂纹因未获得自由面的充分帮助而发育不透,形成的裂纹较少,爆破呈大块产出。
爆破应力波在矿岩中生成裂隙,爆轰气体则扩展矿岩中的已有裂隙和使破碎的矿岩分离成较小的矿块。其作用区域分为冲击波作用区、压缩波作用区和弹性波作用区。岩石破碎主要发生在冲击波作用区和压缩波作用区内,这两个区俗称炮孔爆破直接破碎区,该区的范围通常是药包半径r0的15～20倍。在此范围以外的岩体,只能靠爆生气体膨胀做功,即炮孔裂纹可达到28～60r范围。按76mm炮孔直径计算,抵抗线可在1 064～2 280mm范围内选择,见图2。
可见,对于固定的炮孔直径,大抵抗线对爆破大块的产出率影响十分明显,抵抗线距越大,爆破大块越大,爆破大块的产出率越高。
4 孔底距设计
根据“小抵抗线、大孔距”理论和矿岩爆破破碎机理,矿岩爆破破坏是受气体推力和反向应力波共同作用的结果。当孔底距过小时,同排炮孔之间的岩石壁就较薄,在爆破应力波作用下,同排相邻炮孔之间就很容易首先相互贯通,爆生气体沿着孔间贯通的裂缝溢散、泄漏,形成光面爆破的爆破效果,岩石沿炮孔排面剥离、滑落呈大块产出。
按76mm炮孔直径计算,炮孔孔底距要大于炮孔直接破碎半径裂纹可直接到达的范围(570～760mm),取大值计算,760×2=1 520mm,即要大于2.0r=1 140～1 520mm。但是,过大的孔底距,会造成爆破能空白区,同样也会使爆破大块产出率增高。故孔底距又要小于炮孔直接破碎半径在有自由面帮助下所能达到的距离60r=2 280mm,约为2.0w=2 400mm。
5 孔长设计
扇形中深孔的孔长主要受孔径大小、钻孔设备性能和岩石水平推力大小三方面的限制,有极限孔长和最佳孔长之分。
孔径较大,钻杆刚度大,钻孔通过断层、破碎带抵抗水平推力影响的能力强,孔底定位准确,最佳孔长值可选大一些。但不同钻机控制钻杆漂移的能力差别较大,孔长较长时孔底易漂移,造成炮孔间距增大,使爆破大块增高;同时,在较长的炮孔内更容易出现两次以上的“错茬”变形,使装药变得困难甚至无法进行装药作业,爆破大块产出率必然增高。
可见,钻机的性能决定了孔长的设计,对于过高的采场可通过增设凿岩巷条数和上下移动凿岩巷位置,并在凿岩巷上方和下方布置中深孔,从而构成凿岩巷道全断面360°环形穿孔作业的方式来解决,见图3。
下层凿岩巷道采用上向扇形布孔;上层凿岩巷道布置在矿体的顶板,采用下向布置炮孔;当垂直采高超过两倍最佳孔长时,将上层凿岩巷道下移,形成上层凿岩巷道同时向下、向上布置扇形炮孔。这样,在同等条件下可较本矿原来的单一上向扇形孔布置省了一条凿岩巷道。
6 补偿空间设计
当前爆破理论和爆破实践反复证明:起爆炮孔周边是否存在补偿空间、或补偿空间距离起爆炮孔的远近对爆破大块产出率的影响至关重要,与炸药性能对爆破大块的影响程度同级,都是最主要、最敏感的爆破设计参数。
补偿空间的作用主要有3个大的方面:①为炮孔爆破应力波提供反射面,使炮孔产生的压应力波有机会转化为拉应力波,使岩石充分破碎。通常,补偿空间的体积、面积越大,提供的反射面越多,反射的效果就越强烈,对岩石的破碎效果越明显;②为岩石破裂,比容扩大提供空间,使岩石由裂纹扩展、发育到从裂纹面上相互分离开,为失去相互咬合机会创造条件,只有当岩石完全松散分离开才能便于设备运搬和铲装;③用补偿空间引导炮孔裂纹发育的方向,使爆破裂纹优先向受炮孔布置所限、爆破能分布相对较弱的岩石区域扩展,从而降低爆破大块的产出率。
采场切割槽属于区域性补偿空间,在体积上要确保指向比在18%～20%范围内为宜。指向比过小容易造成爆破挤压过度,破碎的岩石不能随运搬自行垮落,影响正常生产。指向比过大,爆破挤压的力度不够,大块产出率较高。另外,切割槽设置在采场的中间部位,可实现相向爆破,利用岩石爆破飞散时相互碰撞来提高破碎效果;切割槽设置在采场的一端,其利用效率明显降低,见图4。
当前爆破理论和实践证明,若所有炮孔都只能从切割槽自由面获得空间补偿,紧邻切割槽首批起爆的前几排炮孔从切割槽自由面获得帮助十分容易,爆破破碎效果好;而第二批起爆炮孔要获得空间补偿需要待前一批已起爆炮孔形成的裂纹已充分扩展,所形成的裂缝已较宽大之后,第二批炮孔起爆,才能从已形成的裂隙面获得应力波反射作用和空间补偿;同理,第三批起爆的炮孔又要待第二批炮孔的裂纹已经充分扩展、形成的裂缝已较宽时起爆才能获得补偿空间,如此类推。理论和试验证明,当崩矿步距超过12排时,因后排炮孔获得自由面帮助和空间补偿不足、不及时导致爆破大块产出率开始快速增加。崩矿步距每增加一排炮孔,大块产出率就随之将提高0.4～0.6个百分点,如此累计。
7结论
通过对扇形中深孔爆破大块率与爆破参数的关系进行系统分析研究,得出以下结论。
(1)炮孔直径决定炮孔直接破碎半径,孔底距与炮孔直接破碎半径两者的差值大小从根本上决定了爆破大块产出的尺寸和大块产出率。
(2)对于固定的炮孔直径,大抵抗线对爆破大块的产出率影响十分明显,抵抗线距越大,爆破大块越大,爆破大块的产出率越高。
(3)扇形中深孔的孔长主要受孔径大小、钻孔设备性能和岩石水平推力大小三方面的限制,最好采用最佳孔长,对于过高的采场可通过增设凿岩巷条数和上下移动凿岩巷位置,并在凿岩巷上方和下方布置中深孔,从而构成凿岩巷道全断面360°环形穿孔作业的方式来解决。
(4)采场切割槽属于区域性补偿空间,在体积上要确保指向比在18%～20%范围内为宜。另外,切割槽设置在采场的中间部位,可实现相向爆破,利用岩石爆破飞散时相互碰撞来提高破碎效果,当崩矿步距超过12排时,因后排炮孔获得自由面帮助和空间补偿不足、不及时导致爆破大块产出率开始快速增加。
摘要：国内许多矿山广泛使用中深孔爆破,但大块产出率高一直是未解决的难题。在众多影响因素中,爆破参数对大块率影响最大,在实践中最难把握,因此对扇形中深孔爆破大块率与爆破参数的关系进行了系统分析研究,为爆破参数的合理设计提供了理论依据。
关键词：扇形中深孔,爆破大块率,爆破参数
参考文献
[1]汪旭光.爆破设计与施工[M].北京:冶金工业出版社,2012.
[2]采矿设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1986.