不同装药结构光面爆破对岩石的损伤研究.pdf

第 2 3卷第 1 期 2 0 0 6年 3月 爆破 BLAS TI NG V0 l _ 2 3 N o ． 1 Ma r ． 2 o o 6 文章编号 1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 0 6 0 1 0 0 3 6 0 3 不同装药结构光面爆破对岩石的损伤研究 张 志 呈 ， 蒲 传 金， 史 瑾 瑾 西南科技大学环境与资源学院 ， 四川 绵阳 6 2 1 0 1 0 摘要 介绍了光面爆破的偏心不耦舍、 中心不耦舍和护壁不耦合等3种不同装药结构， 并从理论上分析 了3种不同装药结构爆破对孔壁的压力情况。通过声波对比检测试验研究了3 种不同装药爆破对边坡保留 岩体的损伤作用， 结果表明， 护壁光面爆破对边坡保留岩体的损伤作用最小， 是一种值得推广的爆破方法。 关键词 光面爆破； 装药结构； 岩石损伤； 护壁光面爆破 中图分类号 T D 2 3 5 ． 1 文献标识码 A Ro c k Da mn i fi c a t i o n b y S mo o t h Bl a s t i n g o f Di ffe r e n t Ch a r g e S t r u c t u r e s Z H A N G Z h i - c h e n g 。 P C h u a n - j i n ， S H I J i n - j i n I S o u t h w e s t U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， Mi a n y a n g 6 2 1 0 1 O， C h i n a Abs t r a c t Di ff e r e n t c h a r g e s t r u c t u res o f s mo o t h b l a s t i n g r e i n t r o d u c e d ．a n d b l a s t i n g o f d i r mren t c h arg e s t r u c t u res f o r d e t o n a t i o n p r e s s u r e o n h o l e wa l l i s s t u d i e d t h e o r e t i c a l l y ．Da mn i fi c a t i o n o f d i ff e r e n t c h a r g e b l a s t i n g for re- ma i n i n g r o c k of s l o p e i s s t u d i e d a c c o r d i n g t O d e t e c t i o n o f s o n i c ws v e v e l o c i ty．I t c a n b e c o n c l u d e d t h a t d a mn i fi c a t i o n o f d o u b l e - p i p e p r o t e c t i n g b o r e h o l e wa l l b y s moot h b l a s t i n g i s t h e w e a k e s t ． Ke y wo r d s s m o o t h b l ast i n g ； c h arg e s t r u c t u r e ； r o c k d a m n i fi e a t i o n ； p r o t e c t i n g b o r e h o l e w a l l s moot h b l a s t i n g 1 引 言 设计装药结构是为了保证炸药放置到被爆岩体 空间的合理位置， 使爆破应力波在整个岩体应力场 中有效地作用到岩石的各部位， 设计装药结构应配 合孔网设计， 以弥补孔网布置的缺陷。作为露天深 孔爆破常用的装药结构有以下3 种u 】 一连续装药； 二底部气垫装药和孔底软垫层装药； 三分段装药。 所要研究的是露天永久边坡深孔爆破的装药结 构。永久边坡爆破应当采取断裂控制爆破的方法和 相应的装药结构。断裂控制爆破的目的是使爆破裂 纹沿预定的方向扩展成缝， 使保留岩体不至于受爆 破作用有明显的宏观损伤破坏。 目前国内专用于控制爆破的炸药和定型生产多 种规格的控制爆破药卷还很少， 因而实施控制爆破 收稿日期 2 0 0 5 1 2 0 6 ． 作者简介 张志呈 1 9 3 3 一 ， 男； 绵阳 西南科技大学环境与资源学 院． 时有多种的装药结构形式。常用的有以下几种形 式 ， 如图 l 所示 引 ● ● ．’ ●●● 、 ． ●●● a b c d 图 I 断裂控制爆破常用的几种装药结构形式 1 等药径连续装药， 除有环向空气层外 ， 还有 轴 向空气柱 ； 2 不等药径的连续装药， 孔底的粗药卷是为了 减少根底； 维普资讯 第2 3 卷第 1 期 张志呈等不同装药结构光面爆破对岩石的损伤研究 3 7 3 等药径不连续装药， 药卷间用导爆索连接； 4 等药径连续装药， 只有环向空气层 ， 没有轴 向空气柱。 针对四川双马水泥股份有限责任公司张坝沟石 灰石矿长期以来在永久边坡开挖光面爆破中所存在 的问题， 对光面爆破不同装药结构对岩石的损伤做 了专题研究。研究分 3种装药结构， 如图 2所示， 即 1 偏心不耦合装药光面爆破； 2 普通光面爆破； 3 护壁光面爆破 。 a 偏心不耦合装药光面爆破 b 普通光面爆破 c 护壁光面爆破 1 ～炮孔； 2 一药包 ； 3 一工业用塑料管 图2 光面爆破不同装药结构 2 光面爆破的合理装药结构 目 前光面爆破的成缝机理大多认为是爆炸应力 波和爆生气体的综合作用。首先是爆炸后由爆炸应 力波入射产生径向拉应力在孔壁岩石上形成微裂 纹， 随后较长时间的爆生气体膨胀压力造成裂缝的 进一步延伸， 由于炮孔连线方向抵抗最小， 引起此方 向上孔壁附近岩石中的应力集中， 故能优先起裂并 贯通， 也就是说相邻炮孔互相导向裂缝扩展。除了 形成较为平整的光爆破裂面外， 光面爆破还要求孔 壁岩石不发生过度压缩破坏和较多裂缝。因此光面 爆破时的装药结构及其它爆破参数均应以其为目的 进行合理确定。理论和实践皆已证明较为合理的装 药结构是空气间隙径向不耦合和轴向空气柱间隔装 药。如图3 所示。 J - -- --一 8 l 1 _ l ， 2 一 3 _ ● L 4 _ l _ ● 1 r 。为柱状药柱长度； 。 为空气柱长度； 为填塞长度 图3 空气间隙径向不耦合和轴向空气柱的装药结构 2 ． 1 不同装药结构对孔壁压力的影响 根据文献[ 3 ] 计算， 如图4的结果可见 空气间 隔装药爆破时， 孔壁所受压力远小于连续装药时孔 壁所受到的压力， 因而大大减轻了边坡开挖壁面或 预裂面所受到的压力， 因为空气间隔装药时孔壁所 受压力为连续装药时的 1 ／ 8 E 引 。 a 一空气间隔装药结构的压力． 时间曲线； b 一连续装药结构的压力． 时间曲线 图4 孔壁压力． 时间曲线 通过对空气间隔分层装药与连续装药爆破时孔 壁径向压力的理论分析， 说明了在其他爆破参数相 同时不同装药结构的装药对孔壁的初始压力的影 响。多次工程实践和震动监测发现， 在相同的装药 量下， 空气间隔分层装药结构比连续装药结构在同 一 点产生质点振速小 1 5 ％ ～ 5 0 ％_ 3 J 。1 0次缓冲孔 空气间隔分层装药结构爆破和6次常规装药结构爆 破后对台阶坡面进行的裂隙调查统计结果表明 缓 冲孔空气间隔分层装药结构的台阶坡面裂隙率 单 位调查面积中裂隙面积 为 0 ． 3 0 ％ 一 3 ． 3 3 ％； 而常 规装药结构的台阶坡面裂隙率为2 ． 4 ％ ～ 3 ． 8 5 ％_ 3 J 。 说明空气间隔分层装药结构可降低孔壁的初始峰值 压力， 因而使炮孔周围岩石破坏范围减小， 有利于坡 面的完整和稳定。 2 ． 2 空气间隔装药结构的破碎过程 空气间隔爆破的原理是依靠空气柱内相反方向 维普资讯 爆破 2 0 0 6年 3月 爆轰波前思维叠加， 继之以爆破物破碎， 由于这样叠 加的结果， 形成新的空气压缩冲击波源 。最大压缩 方向取决于装药类型、 爆破用具和起爆顺序。例如图 5 所示理想情况， 最大压力方向垂直于炮孔轴线。这 1 ．． 炮 泥 ‘ ／ ， 炸药 ／ ／ ／ ／ 空 气 ／ ／ ⋯，． 二 ／ 、 ＼ ／ 、 一／ 炸 药 ＼ ／ 、 最 大 压 力 方 向 种情况适合于块状至中等坚硬地层。如果顶部地层 略硬于底部地层， 则图6的情况可能有效。图7为普 通间隔装药使用导爆索替代孔内延发的情况。 图5 空气柱垂直于炮孔时最大 图6 不等定时 t 。 t 2 的孔内延发 图7 普通装药， 使用导爆索 压缩的理想情况 3 光面爆破不同装药结构的岩石损伤 光面爆破是 2 O世纪 5 O 年代开始的一种较好的 断裂控制爆破方法， 从 5 O年代末 6 O年代初， 光面、 预裂爆破在地下掘进、 露天永久边坡都有较多单位、 企业推广应用， 在应用中提高、 在应用中发展。本课 题也是出于总结提高的目的， 而作了一些有关的工 作。对光面爆破不同装药结构进行了在同等条件下 的声波测试， 见表 1 。测试爆前爆后声速的变化， 作 为评判岩石损伤程度的依据。 表 l 光面爆破不同装药结构的声速测试结果 下转第5 5页 维普资讯 第 2 3 卷第 1 期 余德运等合肥 1 7 层高楼爆破网路设计及可靠度分析 5 5 增加了8 条通路， 传爆路径为原来的2 。 倍， 约有 5 1 2 条传爆路径。以此可知， 每层网路实际可靠度比计 算值0 ． 9 5 9 0 7要高得多， 所以每层网路是可靠的。 各楼层间下层网路有 8根导爆管连人上层网 路， 且 A 、 B楼每层网路也用导爆管连接， 因此主起 爆网路也有很高的网路可靠度。 5 爆破效果 2 0 0 5 年 l 2月 1 0日上午 9时对大楼进行了爆 破。起爆持续约3 ． 5 s ， 大楼 自 起爆后约 1 0 s 全部倒 塌。大楼基本原地坍塌， 其中 C单元较明显向南微 偏， 爆堆最大高度小于 1 5 m， 基本处于原大楼占地 范围内， 对北侧黄山路沿线的高压电线、 通讯电缆、 自来水管道及煤气管道没有影响。大楼 1 ～1 0 层顶 梁及墙、 柱完全破坏， 层与层之间没有明显界线； 1 1 一 l 5层墙柱完全破坏， 顶梁完好， 层与层叠在一起， 有明显的界线； A 、 B楼的 1 6 层及 C楼的l 6 、 l 7 层基 本完好。本次爆破仅有少量飞石， 没有损坏四周一 块玻璃， 爆破成功， 达到预期要求。 本爆破工程由科大爆破公司和滁州爆破公司共 同承担， 起爆网路联接期间傅建秋和梁开水两位专 家随后逐层逐段地进行了细致检查 ， 特此感谢。 参考文献 [ 1 ] 梁开水， 王斌， 曹跃． 武汉饭店大楼拆除爆破[ J ] ． 爆破 ， 2 0 0 2 ， 1 9 1 4 3 4 5 ． [ 2 ] 龙维祺． 特种爆破技术[ M] ． 北京 冶金工业 出版社 ， 1 9 9 3 ． [ 3 ] 周明安， 夏军， 姜洲， 等． 反射四通管复式起爆网 路可靠性分析及应 用 [ J ] ． 采 矿技术， 2 0 0 5 ， 5 3 6 9～7 O ． [ 4 ] 张建华， 王幸荣， 赵泉， 路堑爆破非电起爆网路可靠 性分析与设计[ J ] ． 爆破 ， 2 0 0 5 ， 2 2 3 1 1 5 1 1 9 ． [ 5 ] 钟冬望， 杨军， 高文学等． 非电起爆系统可靠性分析 与计算[ J ] ． 工程爆破 ， 1 9 9 9 ， 5 1 7 1 ～ 7 5 ． [ 6 ] 张立国， 陈超， 于亚伦． 非电导爆管起爆网路传爆性 能的对比分析[ J ] ． 有色金属， 2 0 0 4， 5 6 2 2 42 6 ． [ 7 ] 张立国， 于亚伦， 费鸿禄． 导爆管复式交叉起爆网路可 靠性分析及应用[ J ] ． 爆破， 2 0 0 3 ， 2 0 3 5～ 7 ． 上接第3 8页 从测试结果表明 偏心不耦合装药光面爆破除 了宏观上每个炮孔爆破后均有不同长度的裂纹外， 声速降低率为 1 1 ． 6 8 ％， 比护壁光面爆破声速降低 l 0 倍左右， 比普通光面爆破降低 3 ～ 4 倍， 没有起到 光面爆破的实质作用。因此， 就是 目前采用 Y Q 一 1 5 0 A潜孔钻钻孔的情况下， 也应采取护壁光面爆 破。从长远着眼， 应当采用钻孔 1 0 0 m m的钻头直 径， 专门从事永久边坡和清理深孔爆破的隔墙和根 底 。 4 结 论 通过理论和试验研究表明 就装药结构而言， 轴 向间隔径向不耦合装药爆破效果最好。用于边坡开 挖的3 种不同装药方法的光面爆破中， 护壁光面爆 破对边坡保留岩体的损伤较小， 爆破效果最好， 是一 种值得推广的爆破方法。 参考文献 [ 1 ] 张志呈， 肖 正学， 郭学彬 ， 等． 裂隙岩体爆破技术[ M] ． 成都 四川科学技术出版社， 1 9 9 9 ． [ 2 ] 张志呈． 定向断裂控制爆破 [ M] ． 重庆 重庆出版社， 2 0 0 5 ． [ 3 ] 陈先锋， 王玉杰． 不同装药结构对孔壁压力影响的分 析[ J ] ． 工程爆破， 2 0 0 3 ， 2 1 6 1 8 ． [ 4 ] 帕尔罗伊 P ． 空气间隔爆破及其在生产和预裂爆破中 的应用[ J ] ． 炸药与爆破， 2 0 0 2 ， 1 4 6 5 1 ． 维普资讯