不同装药结构深孔爆破岩石累积损伤试验研究.pdf

第2 8 卷第4 期 爆破 V o l 2 8 N o 4 2 0 1 1 年1 2 月B L A S T I N G D e e ．2 0 1 1 l I I I I I II I _ ●●_ _ _ - l _ _ - ●_ - _ - ●_ _ - ●- ●- _ _ ●●_ _ ●- ●_ _ _ _ ●_ - ●_ _ - _ _ _ _ ●I D O I 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 4 8 7 X ．2 0 11 ．0 4 ．0 0 9 不同装药结构深孑L 爆破岩石累积损伤试验研究 鲍罡武1 ，廖承立1 ，廖爱华1 ，张志呈2 1 ．广西鱼峰集团水泥有限公司矿山部，柳州5 4 5 0 0 8 ；2 ．西南科技大学老干部处，绵阳6 2 1 0 1 0 摘要提出了一种新的控制爆破技术卸压隔振爆破技术。利用岩石声波探测技术对常规耦合装药 爆破、光面爆破和卸压隔振爆破等3 种不同装药结构的深孔台阶爆破进行现场试验。通过爆破前后声波测 试探测炮孔损伤程度。研究不同的装药结构对爆破累积损伤效应的影响。试验证明卸压隔振爆破技术在特 定的工程爆破环境下具有一定的优越性。 关键词卸压隔振爆破；装药结构；岩石损伤 中图分类号T D 2 3 5 ．3 3文献标识码 A 文章编号1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 1 1 0 4 0 0 3 7 0 3 T r i a lR e s e a r c ho nR o c kC u m u l a t i v eD a m a g ei nD e e p h o l e B l a s t i n gu n d e rD i f f e r e n tC h a r g eS t r u c t u r e B A OG a n g ．∞M 1 ，L I A OC h e n g ～l i ，L 1 A OA i ．h u a l ，Z H A N GZ h i ．c h e n 9 2 1 ．M i n eD e p a r t m e n to fG u a n g x iY u f e n gG r o u pC e m e n tL t d ，L i u z h o u5 4 5 0 0 8 ，C h i n a ； 2 ．S o u t h w e s tU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，M i a n y a n g6 2 1 0 1 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h i sp a p e rp r o p o s e san e w t e c h n i q u eo fc o n t r o l l i n gb l a s t i n gn a m e dp r e s s u r e - r e l i e v e da n dv i b r a t i o n i n - s u l a t e db l a s t i n g ．T h er o c k ∞O t l S t i cd e t e c t i o nt e c h n o l o g yw a su s e dt ot e s to fd e e p h o l eb l a s t i n gm e t h o d su n d e rt h r e e d i f f e r e n tc h a r g es t r u c t u r e ss u c ha 8c o n v e n t i o n a lb l a s t i n go fc o u p l i n gc h a r g i n g ．s m o o t hb l a s t i n ga n dp r e s s u r e r e l i e v e d a n dv i b r a t i o n - i n s u l a t e db l a s t i n go ns i t e ．T h ed e g r e eo fd a m a g eo fh o l ew a l l sW a sd e t e c t e dt h r o u g hs o n i cb e f o r ea n da f - t e rt h eb l a s t i n g ，t h e ns t u d i e dt h ee f f e c tO i lc u m u l a t i v ed a n 【l a g eo fb l a s t i n gu n d e rd i f f e r e n ts t r u c t u r e so fc h , l r g i n g ．T h e t e s ti m p r o v e st h a tp r e s s u r e r e l i e v e da n dv i b r a t i o n - i n s u l a t e db l a s t i n gt e c h n i q u eh a sc e r t a i na d v a n t a g e si np a r t i c u l a r c i r c u m s t a n c e s ． K e yw o r d s p r e s s u r e - r e l i e v e da n dv i b r a t i o n - i n s u l a t e db l a s t i n g ；c h a r g es t r u c t u r e ；d a m a g eo fr o c k 水牯山石灰石矿位于广西柳州市太阳村镇，是 广西鱼峰水泥股份有限公司水泥原料基地，矿山历 经4 0 多年的开采，东南西北侧均已临近最终边坡， 设计最终边坡最高为1 8 0m 。为维护矿山边坡稳定 性，我们对常规耦合装药爆破、光面爆破、卸压隔振 爆破进行了现场比对试验，通过探讨不同装药结构 深孔爆破对边坡的影响，找出更适合用于高陡边坡 开挖的爆破方法。卸压隔振爆破技术，是指在炮孔 收藕日期2 0 1 1 一0 8 0 2 作者简介鲍爱武 1 9 7 1 一 ，男．高级工程师，本科，主要从事采矿、 爆破工程方面工作， E - m a i l b a o g a a g w u 1 2 6 ．o o m 。 爆破时对保留部分的岩体或围岩采取卸压阻隔爆炸 冲击波、应力波，削减爆炸压缩应力的控制爆破方 法。它是一种既能同时在预定方位集中能量形成光 滑开裂面和较好的破碎效果，又能保护孔壁和孔底 保留岩体免受爆破损伤或缩小损伤范围的控制爆破 新技术。为了从细观机理上进一步分析爆破装药结 构对岩石损伤度的影响，利用岩石声波探测技术对 不同爆破方法的深孔台阶爆破损伤进行试验比对， 通过爆破前后声波测试探测炮孔损伤程度，研究装 药结构对爆破损伤累积效应的影响，表明卸压隔振 爆破技术在特定工程爆破环境下应用的优异性。 万方数据 3 8爆破 2 0 1 1 年1 2 月 1 试验方法及爆破参数．花嘉三i 巽萎茎蠹鑫≥翟鬻巍；篙五 1 ．1 试验方法 对炮孔孔口段爆破效果会产生一定的影响。 在水牯山石灰石矿1 3 0m 水平台阶工作面上按1 ．3 爆破参数 常规耦合装药爆破、光面爆破、卸压隔振爆破参数布试验共进行3 次深孔爆破，具体参数如表1 所 置炮孔，钻孑L 设备为Q z 一1 0 0 K 便携式潜孔钻，钻孔示。常规耦合装药爆破和光面爆破参数基本不变。 直径咖9 0m m ，孔深1 l ～1 2I n ，钻孔倾斜角度8 5o ，炸药卸压隔振爆破的底部间隔空间延缓了炸药爆炸对孔 为2 号岩石乳化炸药 咖9 0 姗、咖3 2m m 、2 号岩石膨壁的作用，降低初始压力及爆破应力峰值，同时卸掉 化硝铵炸药。针对这3 种不同的爆破方法，在相应炮炮孔底部的压缩应力，起到降低底部保留岩石爆破 孔后侧1 0m 处分别设置Z K l 、Z K 2 、Z K 3 号探孑L ，探孔损伤的作用。为确定卸压隔振爆破最佳的孔底间隔 倾斜角度7 5 。每次爆破前后对探孔进行波速测试。长度，底部间距长度根据前次爆破的效果逐渐进行 1 ．2 试验场地地质概况调整。 试验场地岩石主要为含镁、白云石等杂质的石 表1 不同爆破方法爆破参数表 T a b l e1P a r a m e t e r so fd i f f e r e n tb l a s t i n gm e t h o d s 时阎 爆破 孔数爆破参底邵间 炷麴逍錾壁皇王噬蕴结搀[ k 墅尘本次总装单孔体积总体积单耗／ ⋯。 方法／个数／m距Y c ．／m底部 中部中上上部合计药量／k s ／m 3 ／m 3 k s m 。 2 0 1 0 矩 1 2 月 2 8 日 2 0 1 0 焦 1 2 月 3 1 日 2 0 1 l 焦 1 月 4 日 常规单排 ，L 1 1 ．5 0 』』一■U W 微差爆破 6 口4 ．0 0 袈竺。H ㈨ I O 。．．∞0 0 ‘宴蓥了5 二≥一5 0 。 灰岩 ；二；5 0 然。H ㈦ 1 0 1 ．．4 0 0 0 蹙孥喜譬5 二≥“5 0 。 石灰岩 W ⋯ 3 ．5 0 童规单排4 ￡ I I ．6 0 微差爆破 ’ a 4 ．o o 袈燮．H ㈦ 1 0 。．．印0 0 ‘宴雪亨4 二≥～5 0 ” 灰岩 W 。～ 3 ．3 0 然。H ㈦ I O 。．．加0 0 艘喜、5 一a - - “2 ．～5 0 镁石灰岩 妒3 ．3 0 蓑耋差蓑屹L 口 1 4 1 ．5 0 0 0微差爆破 一 口 4 ． 紫竺。H ㈦ 1 0 。．．似0 0 ‘宴雪了5 。a 一- - - “2 ．“5 0 ’ 灰岩 W 3 ．5 0 然。H ㈦ 1 0 1 ．．5 0 0 0 艘喜、6 一a - - “2 ．。5 0 ” 镁石灰岩 形3 ．5 0 0 3 1 2 ．4 0 2 0 ．9 ／39 ．0 ／34 ．6 ／31 ．o ／，33 3 ．51 7 7 ．58 7 ．54 3 7 ．50 ．4 0 6 2 ．51 5 ．1 ／36 ．3 ／3 ．52 ．0 ／22 3 ．41 1 7 ．0 8 7 ．54 3 7 ．50 ．2 6 7 0 O 2 1 1 ．5 2 5 1 9 ．o ／3 ．1 7 ．6 ／33 ．0 ／21 ．0 ／13 0 ．71 2 2 ．98 2 ．53 3 0 ．O 0 ．伽 o ．81 5 ．0 ／38 ．8 ／31 ．5 ／22 5 ．31 2 6 ．5 8 2 ．54 1 2 ．5o ．3 0 0 O 5 6 3 ．5 01 6 ．7 ／3 7 ．8 ／3 3 ．2 ／22 ．0 ／2 2 9 ．7 1 4 8 ．58 7 ．54 3 7 ．50 ．3 4 0 1 ．21 3 ．5 ／35 ．2 ／l 2 ．o ／12 ．o ／22 2 ．71 3 6 ．28 7 ．55 2 5 ．00 ．2 6 0 万方数据 第2 8 卷第4 期鲍罡武，廖承立，廖爱华，等不同装药结构深孔爆破岩石累积损伤试验研究 3 9 2 爆破损伤分析 基于声波检测法所建立的岩体损伤度D 、完整 性系数K 和声速降低率q 之间的关系为m 5 1 。 - 一瓦E 一 云 2 t K 州一” 2 r l ”o 一口 ／％ Z K t 探孔爆破损伤度与爆琢距离美景图 02 4 02 t 越跚 0 1 2 鞲0 0 ．0 6 0 9 00 3 1 2 式中晶为爆破前岩体的弹性模量；层为爆破后岩体 的等效弹性模量；‰为爆破前岩体的声波速度；”为 爆破后岩体的声波速度；田为速度变化率。 通过声波测试数据分析，得出Z K l 、Z K 2 、Z K 3 探孔爆破损伤度D 与爆源距离关系图1 及3 次爆破 后不同装药结构爆破损伤比较图2 ，可以看到纵波 速度”、爆破损伤度D 、波速降低率目在3 种不同爆 破方法下数值上有明显的变化。 z K 2 撮孔爆破损伤度与擤潭厦离关系图Z K 3 探孔鼹破损伤度与爆耀匝离关系图 匮；| | 龌 ；囊鹾 10 09 0 ．8 0 7 世0 ．6 0 ．5 辑04 0 ．3 02 0 ．1 123456789 t 0 1 lt 2 t 234 5 67 89t 0 1 11 212 3 4 5 6789t 0 1 l t 2 孔探孔探孔霖 a 卸压隔振爆破 b 光面爆破 c 常规藕台装药爆破 图】探孔爆破损伤度D 与爆源距离关系图 F i g lR e l a t i o nb e t w e e nt h ed e g r e eo fb l a s t i n gd a m a g ea n dd i s t a n c et oe x p l o s i o ns o u r c e 爆破损伤度与爆源距离的关系在不同装药结构 下呈现出不同的特征。由图1 可看出，卸压隔振爆 破距离爆源从1 0m 到3m ，爆破损伤值表现为逐渐 变小；光面爆破距离爆源从1 0n l 到6 ．5m 时爆破损 伤值变小，从6 ．5m 到3m 时，爆破损伤值变大；耦 合装药常规爆破距离爆源从1 0m 到3m ，爆破损伤 值表现为逐渐变大。 不同爆破方法的爆破损伤程度会存在很大的差 异。结合图1 a 和图2 可总结出探孔损伤程度的 规律沿钻孔竖向，在炮孔的0 ～1 ．5m 爆破损伤值 最大，为破坏区；炮孔2 ～3m 左右为“重灾区”；炮 孔后3 4m 及炮7 L5 7m 为中损区；炮孔7m 以 下为低损区。 3 实际爆破效果 从实际爆破效果来看，采用卸压隔振爆破方法 的保留岩石损伤程度较小，爆后边坡平整，尤其是对 上部较为破碎的岩体进行了很好的保护，防止原有 的裂隙进一步扩展延伸，影响以后的穿爆工作。同 时，该法爆后炮孔底部完好，不会因为超深部分装药 对下部平台保留岩体造成破坏损伤。见图3 。 a 卸压隔振爆破 b 光面羼破 c 常规耦合装药爆破 图3 实际爆破效果图 F i g ．3 A c t u a lb l a s t i n ge f f e c td i a g r a m 下转第8 9 页 万方数据 第2 8 卷第4 期张少光，王从银，王辛高温金属炉渣控制爆破技术研究与实践 8 9 上接第3 9 页 4 结语 1 不同物理量变化，爆破累积损伤效应呈现 明显的分区特点，可将保留岩体在爆炸冲击载荷下 的损伤特征用4 个区来描述“破坏区”、“重灾区”、 “中损区”、“低损区”。 2 从爆破损伤度与爆源距离的关系来看，不． 同的装药结构呈现不同的特征。 3 爆破损伤是个累积过程，损伤的程度取决 于孔网参数、装药结构、炸药性能等各种因素。 4 采用不同的爆破方法，爆破损伤程度会存 在很大的差异。从3 次爆破后不同装药结构爆破损 伤比较图表明，常规耦合装药爆破在经过3 次耦合 装药常规爆破后D 几乎大于0 ．1 9 ，判定岩体受到损 伤；卸压隔振爆破和光面爆破测定的损伤值较小，但 前者要优于后者。 5 试验研究证明，卸压隔振爆破是一种先进 的爆破技术，它能有效的解决控制爆破中需要减少 爆破区轮廓线以外保留岩石的损伤以及破裂程度， 又要提高爆破区轮廓线以内岩石爆破效果的矛盾。 在采用卸压隔振爆破的试验比对中，岩石的损伤程 度明显小于常用的耦合装药常规爆破、光面爆破。 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 ]孟吉复，惠鸿斌，主编．爆破测试技术[ M ] ．北京冶金 工业出版社。1 9 9 2 ． [ 1 ] M E N GJ i 相，删IH o n g - b i n ．B l a s t i n gt e s tt e c h n o l o g y [ M ] ． B e i j i n g M e t a l l u r g i c a lI n d u s t r yP r e s s ，1 9 9 2 ． i nC h i n e s e [ 2 ] 团长斌，徐国元，杨飞．爆破动荷载作用下围岩累积 损伤效应声波测试研究[ J ] ．岩土工程学报，2 0 0 7 ， 2 9 1 8 8 - 9 3 ． [ 2 ] Y A NC h a n g b i n ，X UG u o y u a n ，Y A N GF e i ．U n d e rb i a s r i n gl o a dc u m u l a t i v ed a m a g ee f f e c to ns u r r o u n d i n gr o c k s o n i cw a v et e s tr e f e a r c h [ J ] ．C h i n e s eJ o u m a lo fC , e o t e c h ． n i c a lE n g i n e e r i n g ．2 0 0 7 ，2 9 1 8 8 - 9 3 ． i nC h i n e s e [ 3 ] 赵明阶，徐蓉．岩石声学特性研究现状及展望[ J ] ． 重庆交通学院学报，2 0 0 0 ，1 9 2 7 9 - 8 5 ． [ 3 ] Z I - I A OM i n g - j i e ，X UR o n g ．S t u d yo fr o c ka c o u s t i cc h a l - a c t 鼎g i f l - t i c sp r e s e n ts i t u a t i o na n dp r o s p e c t [ J ] ．J o u r n a lo fo 跏画n g J i a o t o n gC o l l e g e ，2 0 0 0 ，1 9 2 7 9 - 8 5 ． i n0 l i 慨 [ 4 ] 朱传云，喻胜春．爆破引起岩体损伤的判别方法研究 [ J ] ．工程爆破，2 0 0 1 ，7 1 1 2 1 6 ． [ 4 ] Z H UC h u a n y u n ，Y uS h e n g c h u n ．T h er o o kI n a s sd a m a g e c a u s e db yb l a s t i n gm e t h o d [ J ] ．E n g i n e e r i n gB l a s t i n g ， 2 0 0 1 ，7 1 1 2 一1 6 ． i nC h i n e s e [ 5 ] 孙清祥，吴壮军．会泽铅锌矿一号矿体岩体声波测试 研究[ J ] ．湖南有色金属．2 0 0 4 ，2 0 2 5 - 7 ． [ 5 ] S U NQ i n g - x i a n g ，w uZ h u a n g - j t m ．H u i z ek a d ．z i n co r eo n a c o u s t i cm e a s u r e m e n to fr o c km a g s [ J ] ．H u r u mN o n f e r r o u s M e t a l s2 0 0 4 ，2 0 2 5 ．7 ． i nC h i n e s e 万方数据