孔底准真空间隔装药的爆破效果试验研究.pdf

第 35 卷 第 1 期 2018 年 3 月 爆 破 BLASTING Vol. 35 No. 1 ▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂▂ Mar. 2018 doi 10. 3963/ j. issn. 1001 -487X. 2018. 01. 011 孔底准真空间隔装药的爆破效果试验研究* 严鸿海， 张义平， 任少峰， 华伟昌， 田 浩 （贵州大学 矿业学院， 贵阳 550025 摘 要 采用相似模拟试验对孔底准真空间隔装药的爆破效果进行研究。通过高速应变测试、 爆破振动测 试、 爆破漏斗容积测量及块度测量分析爆破效果。相同实验条件下对比水、 空气、 准真空三种间隔装药方式 准真空所测得的平均峰值最小为 1. 67 με； 准真空间隔装药方式爆破引起的爆破震动速度峰值小于空气间 隔及水间隔； 空气间隔与准真空间隔装药方式爆破后， 均能获得比连续装药方式更大的漏斗体积； 准真空间 隔装药方式爆破时爆出的块度大小集中在块度半径 R 为 10 12. 5 mm 之间， 块度均匀性较其他间隔装药方 式好。得到以下结论 孔底准真空间隔装置的使用能延长爆破作用时间， 增大爆破漏斗体积， 减少大块率且 准真空层与埋药深度之比在 37. 5 50范围内， 爆破能量利用率大。 关键词 准真空间隔装药；爆破机理；真空层比例；爆破效果；能量利用率 中图分类号 TD235. 3 文献标识码 A 文章编号 1001 -487X 2018 01 -0066 -09 Experimental Study on Blasting Effect of Quasi Vacuum-decking in Hole Bottom YAN Hong-hai， ZHANG Yi-Ping， REN Shao-feng， HUA Wei-chang， TIAN Hao （Mining College， Guizhou University， Guiyang 550025， China Abstract The blasting effect of quasi vacuum-decking at the bottom of hole is studied by similarity simulation. The blasting effect is analyzed by means of high speed strain test， blasting vibration test， blasting crater volume meas- urement and fragmentation measurement. Under the same experimental conditions， contrasting water， air， quasi vacu- um three types interval charging， the minimum average peak of quasi vacuum-decking is 1. 67 με. The peak velocity of blasting vibration caused by blasting in quasi vacuum-decking is smaller than that of air gap and water interval. The blasting of air spaced charge and quasi vacuum-decking， both can get bigger crater volume than continuous char- ging. After quasi vacuum-decking blasting， the fragmentation size is concentrated in the block radius R from 10 mm to 12. 5 mm， and the uniity of the block is better than that of other interval charging. The following conclusions are obtained， the use of the quasi vacuum-decking at the bottom of the hole can prolong the blasting action time， increase the volume of the blasting crater and reduce the lump rate. Furthermore， when the ratio of the quasi vacuum layer to the buried depth is within the range of 37. 5 to 50， the utilization rate of the blasting energy is large. Key words quasi vacuum-decking charge;blasting mechanism;vacuum-decking ratio;blasting effect energy; utilization ration 收稿日期 2017 -10 -22 作者简介 严鸿海 （1992 - ， 男， 福建长汀人， 硕士研究生， 从事采矿 工程研究，（E-mail 375614683 qq. com。 通讯作者 张义平 （1970 - ， 男， 教授、 博士， 主要从事岩土灾害控 制、 采矿工程及爆破技术等研究，（E-mail 526572370 qq. com。 基金项目 国家自然科学基金项目 （50764001 ; 贵州省科技厅 （黔科 合 JZ 字 [2014] 2005 ; 贵州省重大基础合作专项 （黔科合 JZ 字 [2014] 2005 目前对间隔装药结构的研究， 大多停留在水间 隔装药结构或空气间隔装药结构， 采用真空间隔装 药这一方面目前缺少相关研究。相关学者对间隔装 药爆破机理分别进行了以下研究， 吴亮等采用数值 分析软件， 结合大型矿山边坡工程， 分析了空气间隔 万方数据 装药条件下边坡爆破振动规律 [1]， 通过不同侧点的 振动速度对比分析得出边坡台阶有局部爆破振动放 大的效应的结论。陈明等通过理论分析与现场试验 相结合的方法研究了混装车装药条件下的宽孔距空 气间隔预裂爆破技术 [2]， 结合现场试验结果显示 采用 18 倍孔径的宽孔距空气间隔装药预裂爆破技 术， 可获得较好的边坡轮廓成型质量， 但是炮孔装药 段的岩体损伤较严重， 损伤深度明显大于非装药段。 曲艳东等利于 LS-DYNA 软件， 采用岩石材料的 JHC 本构模型， 模拟了深孔连续与间隔装药爆破时的压 力场、 应力场以及速度场发展过程 [3]， 研究表明 与 连续装药结构相比， 中部间隔装药结构能够降低初 始压力峰值， 降低炸药单耗， 减少爆破产生的震动效 应。李遥等通过对不同空气层位置和比例的空气间 隔装药进行了混凝土模型爆破试验 [4]， 得出了空气间 隔装药爆破中空气层位置和比例对爆破块度分布的 影响规律。叶海旺等通过孔底空气间隔装药爆破试 验 [5]， 利用 Split-Desktop3. 0 软件对爆破块度和爆破 开挖后根底进行统计分析， 得出了不同区域相同空气 层位置、 比例以及相同区域不同空气层位置、 比例下 的爆破效果。杨仁树等通过多孔不同装药结构的光 面爆破试验研究 [6]， 分析了连续装药结构和间隔装药 结构爆破对孔壁的压力情况， 现场应用得出结论 采 用切缝药包轴向空气间隔装药， 爆破效果好。朱强等 采用现场试验与数值计算相结合的方法， 对空气间隔 装药预裂爆破试验其岩体损伤分布特征进行比较分 析 [7]， 结果表明， 装药段存在明显的粉碎破坏区， 爆破 损伤区的范围显著大于空气段以及传统预裂爆破， 但 在岩体较完整处， 空气段的岩体损伤相对不明显。杨 国梁等通过动态应变测试和高速摄影系统 [8]， 对切缝 管空气间隔装药定向断裂爆破机理进行了研究。岳 中文等采用超动态应变测试系统 [9]， 研究了水泥砂浆 中切缝药包空气间隔装药爆破介质的动态响应， 对比 了不同装药结构的爆破效应。陈必港等通过 ALE 算 法对光面爆破空气间隔装药进行了数值模拟 [10]， 结 果表明 空气间隔层可以降低光面爆破中炮孔壁上的 初始应力、 延长爆炸作用时间、 增强爆炸应力波在孔 心线上的导向作用、 减弱爆炸应力对保护岩层的损伤 效应作用。本文进行了底部真空间隔装药模拟实验， 采用高速应变测试、 爆破振动测试、 爆破漏斗容积测 量及块度测量分析爆破效果。 1 混凝土模型及真空间隔装置制作 1. 1 混凝土爆破实验模型制作 根据 混 凝 土 结 构 工 程 施 工 及 验 收 规 范 （GB5020492 的要求规范， 以及 普通混凝土配 合比设计规程（JGJ552000 的配合比， 本次实验 模型采用材料 425硅酸盐水泥、 石子、 砂子和水按 照质量比例为 1∶ 5. 03∶ 5. 03∶ 0. 98 浇筑而成， 所浇筑 成型的模型设计强度为 C20。 试件规格 混凝土模型的尺寸规格为 1600 mm 700 mm 300 mm， 每块试件有 4 个孔， 分布在试件 中轴线上， 孔间距为 400 mm， 最边缘孔距试件边缘 为 200 mm， 共 3 块模型试件， 成型期间需养护 30 d 左右， 最终浇灌出成型的实物模型， 如图 1 所示。浇 筑过程中必须预留炮孔， 以外径为20 mm 的 PVC 管 竖直插入砂浆， 待炮孔成型后取出 PVC 管， 炮孔深 度参照实验方案。 图 1 混凝土爆破实验模型图 Fig. 1 Test model of concrete blasting 在加工实物模型时， 按照相同的材料配比方法制 取圆柱体样芯 3 个， 样芯规格为φ 50 mm 90 mm， 实 物如图 2 所示。根据实验室力学实验， 测试出该样 芯的主要力学参数， 测试结果如表 1 所示。 表 1 混泥土模型主要力学参数表 Table 1 Main mechanical parameters of concrete specimens 密度/ （kgm -3 弹性模量 E/ GPa 抗压强度/ MPa 抗拉强度/ MPa 切线模量/ GPa 屈服应力/ MPa 泊松比强化系数 22001942. 52. 530. 88320. 280. 5 76第 35 卷 第 1 期 严鸿海， 张义平， 任少峰， 等 孔底准真空间隔装药的爆破效果试验研究 万方数据 图 2 混凝土圆柱样芯图 Fig. 2 The concrete cylindrical core 1. 2 准真空间隔装置 为了满足炮孔底部达到准真空的效果， 在研究 多种方案后决定用口服液瓶制作准真空装置。根据 炮孔规格 （φ 20 mm ， 选取直径同为 20 mm 的口服 液瓶。未开封的口服液瓶先在其表层涂上厚度均匀 的胶体， 再以针筒抽取出瓶中液体。抽尽液体后立 即用石蜡对孔口进行密封处理， 防止气体进入。准 真空装置如图 3 所示。 图 3 准真空间隔装置图 Fig. 3 The quasi vacuum spacer 2 孔底准真空间隔装药模拟实验 2. 1 实验方案 2. 1. 1 实验器材 混泥土试件 （1600 mm 700 mm 300 mm 、 爆 破震动监测仪 TC4850、 石膏粉 （速凝剂 、 BX120- 20AA 型应变片、 DH3820 高速应变仪、 准真空间隔 器、 八号雷管 （长度50 mm， 内径约6. 2 mm 、 电子秤 重器、 筛选网格等。 2. 1. 2 实验方法 第一组是在不同装药结构方式下， 对比间隔装 药与连续装药所取得的爆破效果差异， 研究间隔装 药技术的爆破机理; 第二组是同样间隔长度下， 水间 隔、 空气间隔、 真空间隔三者之间的差异性; 第三组 是在准真空间隔装药方式下， 比较准真空间隔长度 与埋药深度之比对爆破效果的影响。实验过程中， 每个炮孔爆破过程中都需要进行数据收集， 所以本 次实验按照单孔爆破方式， 在爆破过程中监测爆破 数据， 爆后收集爆破漏斗参数与块度数据。 2. 1. 3 实验操作步骤 （1 DH3820 高速静态应变仪及 TC4850 爆破震 动仪记录仪的安装在每个炮孔正左、 右侧 300 mm 处， 远离爆破漏斗范围之外， 避免损伤感应器的原则 布置测点， 在每个炮孔右侧安设好振动传感器并连 接仪器， 仪器安设如图 4、 图 5。打开测振仪并用脚 踩踏传感器附近区域验证测振仪是否处于正常工作 状态， 检查无误后立刻关机等待实验。测振仪参数 设置为 量 程 2 V， 采 样 频 率 4 kHz， 触 发 电 平 4. 69， 触发延时 - 4 s， 触发模式为上升沿。每个 测点同时还需安设应变片， 按照沿着爆心距径向和 垂向用 502 胶水将应变片贴附在测点上。为避免其 他因素干扰实验记录， 爆破作业必须与测试工作同 步进行。起爆前 3 min 人员在开机后立即撤到安全 距离外。 图 4 高速应变仪连接 Fig. 4 The connection of high-speed strain gauge 图 5 爆破测震仪连接 Fig. 5 The connection of blasting seismometer （2 装药及填塞 埋好底部间隔装置后， 按照设计方案在每个炮 孔内放入一枚导爆管雷管 （长度 50 mm， 内径约 6. 2 mm ， 雷管周边及底部用二号岩石乳化炸药进 行填塞耦合， 每个炮孔采用统一药量， 乳化炸药药量 通过电子秤严格控制， 炮孔上部用炮泥填塞封平， 最 后将引出的导爆管与起爆器连接， 准备起爆。 （3 警戒与起爆 上述操作完成后， 打开仪器进入工作状态， 警戒 现场人员撤离， 开始准备起爆。 86爆 破 2018 年 3 月 万方数据 2. 2 数据采集 2. 2. 1 爆破振动测试数据 本次爆破震动实验共用到两台 TC4850 爆破测 震仪， 共记录到 12 组有效震动信号， 爆破振动数据 详见下表 2。爆破震动波形图 以 1 号炮孔连续装 药结构、 7 号炮孔真空间隔装药结构为例， 爆破测振 仪所测得数据用设备配套的 Blasting Vibration Anal- ysis 软件导出， 导出参数表 3、 4 和波形图 6、 图 7。 表 2 爆破振动数据表 Table 2 The blasting vibration data 炮孔 编号 间隔长度/ mm 埋药深度/ mm 爆心距峰/ mm 径向振速峰值/ （cms -1 切向振速峰值/ （cms -1 垂向振速峰值/ （cms -1 平均振速值/ （cms -1 1连续装药803002. 301. 492. 011. 93 2水 60803002. 011. 891. 731. 87 3空气 60803001. 971. 751. 651. 79 4准真空 60803001. 891. 741. 671. 76 5水 60803002. 121. 861. 811. 91 6空气 60803002. 011. 821. 631. 82 7准真空 60803001. 531. 801. 601. 67 8准真空 50803001. 831. 691. 721. 74 9准真空 40803001. 791. 621. 741. 72 10准真空 30803001. 771. 791. 631. 73 11准真空 20803001. 891. 801. 751. 82 12准真空 10803002. 021. 841. 871. 87 表 3 参数表 Table 3 The parameter data 通道号通道名称 最大值/ （cms -1 主频/ Hz 时刻/ s单位 量程/ （cms -1 灵敏 1通道 X 2. 3015. 6860. 67369m/ s35. 71428. 000 2通道 Y-1. 4922. 9890. 75575m/ s35. 71428. 000 3通道 Z-2. 0118. 4760. 58500m/ s35. 71428. 000 表 4 参数表 Table 4 The parameter data 通道号通道名称 最大值/ （cms -1 主频/ Hz 时刻/ s单位 量程/ （cms -1 灵敏 1通道 X1. 5318. 4330. 58606m/ s35. 71428. 000 2通道 Y1. 8618. 4330. 78825m/ s35. 71428. 000 3通道 Z1. 6037. 0370. 23212m/ s35. 71428. 000 2. 2. 2 应变测试数据 根据实验方案， 本组实验共设 12 个监测点， 每 个测点应变片沿爆点径向与切向贴附在水泥试件表 面， 爆心距为 300 mm。实验采用单孔爆破方式起 爆， 共测得 12 组有效应变数据。通过 DH3820 应变 仪测试系统软件将数据经消除零漂和标定等处理， 得到每组爆破产生的应变峰值 （应变峰值 相对变 形量绝对值 。应变位图如图 8、 9 所示， 横坐标轴 表示触发时间， 采样频率为 100 Hz， 即应变仪工作 后 48. 81 s 开始收集爆破引起的应力应变数据; 纵 坐标轴表示应力应变值。整理后应变数据如表 5 所示。 2. 2. 3 爆破漏斗容积及块度数据 根据利文斯顿爆破漏斗理论， 本次实验将埋药 深度设置为 80 mm， 药柱深度为 60 mm， 实验采取统 一药量。从能量上看， 炸药能量主要消耗在以下几 个方面 混凝土试件的破碎、 试件中的弹性变形、 破 碎岩石的抛掷以及爆破产生的振动机械波。从爆破 效果上看， 每个炮孔都形成了完整的爆破漏斗 （如 图 10 ， 但同一药量下不同装药结构方式产生的爆 破漏斗参数有所不同， 漏斗具体参数如表 6 所示。 96第 35 卷 第 1 期 严鸿海， 张义平， 任少峰， 等 孔底准真空间隔装药的爆破效果试验研究 万方数据 图 6 连续装药振动波形图 Fig. 6 The vibration wave of continuous charge 图 7 真空间隔装药震动波形图 Fig. 7 The vibration wave of the bottom vacuum-decking charge 表 5 应变数据表 Table 5 The strain data 炮孔 编号 间隔长度/ mm 埋药深度/ mm 爆心距/ mm 最大应变 峰值/ με 最小应变 峰值/ με 峰峰值/ με 平均应变 峰值/ με 历时/ s 1连续装药803002. 301. 492. 011. 930. 96 2水 60803002. 011. 891. 731. 871. 29 3空气 60803001. 971. 751. 651. 791. 19 4准真空 60803001. 891. 741. 671. 761. 20 5水 60803002. 121. 801. 811. 911. 26 6空气 60803002. 011. 821. 631. 821. 17 7准真空 60803001. 531. 861. 601. 671. 22 8准真空 50803001. 831. 691. 721. 741. 34 9准真空 40803001. 791. 621. 741. 721. 45 10准真空 30803001. 771. 791. 631. 731. 52 11准真空 20803001. 891. 801. 751. 821. 38 12准真空 10803002. 021. 841. 871. 871. 25 图 8 连续装药结构 （1 号炮孔 应变位图 Fig. 8 The continuous charge （No. 1strain bitmap 07爆 破 2018 年 3 月 万方数据 图 9 连续装药结构 （7 号炮孔 应变位图 Fig. 9 The continuous charge （No. 7strain bitmap 图 10 爆破漏斗图 Fig. 10 The blasting crater 表 6 爆破漏斗数据表 Table 6 The blasting crater data 炮孔 编号 间隔长度/ mm 埋药 深度/ mm 漏斗平均 半径 R/ mm 实际 深度 H/ mm 体积 V/ mm3 1连续装药80119841 245 667 2水 6080115891 232 577 3空气 6080116901 268 198 4准真空 6080112971 274 196 5水 6080115881 218 728 6空气 6080114931 265 672 7准真空 6080112961 261 060 8准真空 5080113971 297 051 9准真空 4080113991 323 795 10准真空 3080114971 320 110 11准真空 2080115931 287 974 12准真空 1080115901 246 426 通过小规模的试探性实验， 对间隔装药方式 下爆破块度进行研究。爆破块度是衡量爆破效果 的一项重要指标， 是优化工作需要考虑的因素， 其 研究的一项重要工作就是对爆堆的块度数据获 取。传统的块度数据获取方式有人工实地测量和 数码摄影及数字图像处理等方法， 基于本次小型 模拟实验， 采取简便易行的网筛尺寸法。筛选工 具是定制的四个不同直径规格的圆孔状蜂窝面 板， 组合成四层筛选框架， 从上至下圆孔直径依次 减小。筛选工具如图 11 所示。本次实验采用单 孔起爆方式， 每个炮孔形成的爆堆都进行块度测 取， 由于炮孔上部未进行遮盖处理， 有部分岩石碎 块以飞石形式抛掷出， 所以以块度与爆破漏斗体 积的百分比作为衡量标准。筛选出的不同大小的 碎块用电子秤称出质量， 换算成体积后与漏斗体 积进行对比。具体块度数据如表 7 所示。 图 11 筛选网格与电子秤 Fig. 11 The filter mesh and electronic scales 3 数据分析与讨论 3. 1 爆破振动测试数据分析与讨论 第一组 1 号炮孔连续装药结构方式相比于其他 间隔装药方式。由表2 测得的震动数据用 origin 7. 5 对数据进行处理作图12 可知 在相同药量下， 在距爆 点300 mm 处， 连续装药结构爆破在该点处引起的平 均震动速度峰值最大， 其值为1.93 cm/ s。 第二组 以 2 号、 3 号、 4 号、 5 号、 6 号、 7 号炮孔 为一组， 对比水间隔、 空气间隔与准真空间隔装药方 式下所引起的爆破震动。由表 2 测得的震动数据用 origin 7. 5 对数据进行处理作图 13 可知 在相同药 量下， 在距爆点 300 mm 处， 准真空间隔装药结构爆 破引起的爆破震动速度峰值要小于空气间隔与水间 隔装药结构方式; 即轴向真空不耦合条件下， 能量在 炮孔径向传播方向有所减弱。 17第 35 卷 第 1 期 严鸿海， 张义平， 任少峰， 等 孔底准真空间隔装药的爆破效果试验研究 万方数据 表 7 爆破块度数据表 Table 7 The blasting fragmentation data 炮孔 编号 间隔 长度/ mm 埋药 深度/ mm 块度半径为 7. 5 mm 占比/ 块度半径 R 10 mm 占比/ 块度半径 R 12. 5 mm 占比/ 块度半径 R 15 mm 占比/ 1连续装药8013131626 2水 608010151723 3空气 608011171622 4准真空 60809171723 5水 608011151921 6空气 608012161722 7准真空 608010151822 8准真空 50808181621 9准真空 40809191819 10准真空 30808201720 11准真空 208011161923 12准真空 108012151722 图 12 平均振速峰值图 Fig. 12 The average vibration velocity 图 13 三种间隔装药振速峰值对比图 Fig. 13 Theaverage vibration velocity contrast of three kinds of interval charge 第三组 以 7 号、 8 号、 9 号、 10 号、 11 号、 12 号 炮孔为一组对照组， 对比同样真空间隔装药条件下， 改变真空层比例 （轴向不耦合系数 所引起的爆破 震动变化。由表 2 测得的震动数据用 origin 7. 5 对 数据进行处理作图 14 可知 在相同药量下， 当真空 层长度与埋药深度之比为 37. 5 50时， 在爆点 300 mm 处引起的爆破振动速度峰值最小。真空层 存在合理的比例， 不可能无限延长， 如观测 7、 8 号炮 孔， 继续增大真空层长度， 所测得的爆破振动速度则 出现不规律性。 实验表明， 准真空间隔装药结构相比于连续装 药， 确实具有获得更长的爆破作用时间， 并且能引起 第二次振动高峰的作用。 图 14 准真空层长度与埋药深度之比与振速峰值关系图 Fig. 14 The relation between the ratio of the quasi vacuum layer length to the buried depth and the peak value of the vibration velocity 3. 2 应变测试数据分析与讨论 第一组 1 号炮孔连续装药方式相比于其他间 隔装药方式。由表 3 测得的应力应变数据可知 1 号炮孔连续装药结构爆破时， 相同药量下在距爆点 300 m 处测点所测得的应力应变峰峰值 181. 57 με， 相比于其他间隔装药结构明显增幅要大， 平均应变 峰值最大， 并且在短时间内达到应变峰值后应力应 变值随时间推移逐渐衰减; 连续装药结构下爆破时 27爆 破 2018 年 3 月 万方数据 的爆炸作用时间为 0. 96 s， 历时最短， 总爆破冲量小 于间隔装药方式。 第二组 水、 空气、 准真空三种间隔方式比较。 三者在底部间隔长度同为 60 mm 的条件下， 准真空 间隔和水间隔延长爆破作用时间较好， 空气间隔延 长时间效果最差。从平均应变峰值上看， 准真空间 隔在测点处测得的平均峰值最小， 说明炮孔径向上 应力应变较低， 爆破能量在径向上的传递减缓较大。 当准真空间隔长度为 30 mm 时， 应变历时达到最大 值 1. 52 s。 第三组 以 7 号、 8 号、 9 号、 10 号、 11 号、 12 号 炮孔为一组对照组， 对比同样准真空间隔装药条件 下， 改变间隔长度 （轴向不耦合系数 所引起的应力 应变变化。由表 3 整理的应变数据可知 在相同药 量下， 当准真空间隔长度为 10 mm 时， 爆破产生的 应变峰峰值最大， 平均应变峰值也高于其他准真空 间隔长度下的平均应变峰值， 但其爆破作用历时较 小。当准真空间隔长度为 30 mm 时， 即间隔长度与 埋药深度之比为 37. 5时， 最大历时为 1. 52 s， 爆 破作用时间最长， 爆破冲量最大。另外， 间隔长度与 埋药深度之比为 37. 5 50 之间， 爆破效果 更佳。 实验表明， 准真空间隔装药相比于连续装药确 有延长爆破作用时间的效果， 并且还能产生第二次 应变峰值， 亦可理解为间隔装药在爆破过程中能达 到第二次的爆炸能量峰值， 对己产生裂隙的岩体进 行二次破坏。实验还说明存在一个合理的准真空间 隔长度使炸药的爆炸冲量最大化， 使炸药能量利用 率最大化， 有待探索。 3. 3 爆破漏斗容积及块度数据分析与讨论 根据爆破漏斗参数对漏斗深度与准真空间隔长 度的关系用 origin 7. 5 进行拟合， 拟合公式为 y a bx cx2， 拟合结果为 y 83. 6 0. 67571x - 0. 000786x2， 拟合优度 R-Square （COD 为 0. 93605。 因为 COD ＞ 0. 9， 所以爆破漏斗深度与准真空间隔 长度相关性良好。拟合结果如图 15。 根据爆破漏斗参数对漏斗体积与准真空间隔长 度的关系用 origin 7. 5 进行拟合， 拟合公式为 y a bx cx2，拟 合 结 果 为 y 1. 1712E6 8087. 57607x - 111. 288. 39x2， 拟合优度 R-Square （COD 为 0. 98799。因为 COD ＞0. 9， 所以爆破漏斗 深度与准真空间隔长度相关性良好。拟合结果如 图 16。 由爆破漏斗参数的实验结果表明， 空气间隔与 准真空间隔装药结构爆破时， 均能获得比连续装药 结构更优的爆破效果， 即造成更大的漏斗体积。从 漏斗半径分析， 连续装药爆破时在径向上造成的破 坏范围更大， 但其向孔底的轴向破坏要劣于间隔装 药结构。从水、 空气、 准真空三种间隔方式所引起的 爆破漏斗参数对比看， 准真空间隔装药方式造成的 爆破深度最大， 空间间隔方式次之， 水间隔方式取得 爆破深度最小， 这表明准真空间隔方式能在一定程 度上增大爆破对底部结构的破坏作用， 在克服根底 的效果上更强。 图 15 漏斗深度-准真空间隔长度变化曲线 Fig. 15 The length variation curve of quasi vacuum spacer and funnel depth 图 16 漏斗体积-准真空间隔长度变化曲线 Fig. 16 The length change curve of quasi vacuum spacer and funnel volume 在底部准真空间隔长度的对比组中， 尤其在准 真空间隔长度与埋药深度之比为 37. 5 50之 间时， 爆破出的漏斗体积较大， 相比传统连续装药结 构最高可增达 78 128 mm3， 有效减小了炸药单耗， 提高了装药能量利用率。同等装药量下爆破漏斗体 积的增加， 表明爆破作用得到增强， 更多的炸药能量 被利用在破碎周边岩体的效果上， 使能量利用率得 到提高。 爆破块度实验结果表明， 在准真空间隔装药方 式下， 块度随间隔长度的变化关系表明 在准真空间 隔长度与埋药深度之比为 37. 5 50之间时， 爆 37第 35 卷 第 1 期 严鸿海， 张义平， 任少峰， 等 孔底准真空间隔装药的爆破效果试验研究 万方数据 出的块度大小集中在块度半径 R 为 10 12. 5 mm 左右， 块度均匀性较好。这说明真空间隔长度与埋 药深度之间存在一个合理的数值区间， 能使得炸药 能量均匀作用在介质破碎效果上。 数据上看， 连续装药方式产生的块度半径小于 7.5 mm 所占比重为 13， 高于其他间隔装药; 同时 其块度半径大于 15 mm 所占比重达到 26， 大块率 严重。说明连续装药方式下爆破碎渣较多且大块率 高， 靠近炮孔局部能量过于集中而粉碎严重， 而远离 炮孔处的岩石不能得到足够能量进行破碎作用。结 合爆破漏斗体积分析可知， 同样药量下爆炸后， 连续 装药结构产生的岩石破碎体积与块度均匀性上都要 劣于间隔装药方式。 4 结论 （1 与连续装药结构相比， 采用底部准真空间 隔装药结构时， 爆破漏斗深度增加， 造成的爆破漏斗 体积要大于连续装药方式， 并且爆破大块产出率要 明显减小， 块度均匀性更优于连续装药结构。并且 真空间隔装药结构相比于连续装药， 具有缓冲和滞 后作用， 能延长爆破作用时间， 增大爆破冲量， 使爆 破块度更加均匀。 （2 孔底准真空间隔装置的使用能增大爆破漏 斗体积， 减少大块率， 减小炸药单耗， 使能量利用更 加合理。 （3 孔底准真空层与埋药深度之比在 37. 5 50范围内， 所取得的爆破效果较优。 需要说明的是， 本次混凝土试件爆破实验采用 单孔起爆方式， 在实际爆破施工中多为多孔爆破; 混 凝土试件属于均匀介质， 而实际上岩体内部结构复 杂、 各向异性; 混凝土试件模拟实验中爆破自由面比 实际爆破多。鉴于以上原因， 得出的结论可能与实 际生产有一定的出入， 但仍具备一定的指导意义。 参考文献 References [1] 吴 亮， 许 锋， 李 凤， 等. 空气间隔装药爆破条件 下边坡振动规律研究 [J] . 爆破， 2016， 33 （3 31-35. 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