渐进螺旋掏槽炮孔长度与装药长度的理论计算.pdf

第2 9 卷第2 期 2 0 1 2 年6 月 爆破 B L A S T I N G v 0 1 ．2 9N o ．2 J u n ．2 0 1 2 d o i 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 4 8 7 X ．2 0 1 2 ．0 2 ．0 0 8 渐进螺旋掏槽炮孔长度与装药长度的理论计算木 李萍1 , 2Y 王玉杰2 ，柯波1 1 ．西南科技大学环境与资源学院，绵阳6 2 1 0 1 0 ；2 ．武汉理工大学资源与环境工程学院，武汉4 3 0 0 7 0 摘要为确定渐进螺旋掏槽炮孔长度与裳药长度的参数，通过引用在小破裂角条件下的装药量计算公 式，结合一般炮孔爆破所需要的每米装药量计算公式，选择合理线性装药密度；进而根据柱状蓑药破岩等效 抵抗理论，运用利文斯顿爆破漏斗理论以及线装药密度，定量的给出了渐进螺旋掏槽爆破装药孔孔深的理论 计算公式；同时分析讨论了堵塞长度。 关键词井巷掘进；渐进式螺旋掏槽；炮孔长度；装药长度 中图分类号T D 2 3 6 ’．2文献标识码A文章编号1 0 0 1 4 8 7 x 2 0 1 2 0 2 0 0 3 1 0 2 T h e o r e t i c a lC a l c u l a t i o no fB l a s tH o l eD e p t ha n d L o a d e dL e n g t hi nP r o g r e s s i v eS p i r a lC u t ⅡR 愕1 ”，W A N Gr u - j i e 2 ，K EB 0 1 1 ．S c h o o lo fE n v i r o n m e n t a lR e s o u r c e sa n dE n g l n e e f i n g ，S o u t h w e s tU n i v e r s i t yo f S 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 ；2 ，S c h o o lo fR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n t a l E n 百n e e f i n g ，W u h a nU n i v e r s i t yo f T e c h n o l o g y ，W u h a n4 3 0 0 7 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h es t u d ya i m st oe o n f m np a r a m e t e r so fb l a s th o l ed e p t ha n dc h a r g el e o g ￡} If o rp r o g r e s s i v es p i r a lc u l 。 B vr e f e r e n c et l l ec a l c t I l a t i o nf o r m u l ao fe x p l o s i v el o a di nt h es m a l la n g l eo fb r o k e nh o mc o n d i t i o n sa n dw i t ht h ef o r - m u l ao ft h ee x p l o s i v el o a da m o u n tp e rm e l c e r s ．t h er e a s o n a b l el i n el o a d e dd e n s i t yw ∞c h o s e ．A c c o r d i n gt ot h e Ⅸl u i v a - l e n tr e s i s t a n c et h e o r yo fr o c kb r e a k i n gf o rt h ee o l u r a n a re h A r g e ，t I l eL i v i n g s t o nt h e o r yo fb l a s t i n gc r a t e ra n dt h el i n e l o a d e dd e n s i t yw ∞a p p l i e dt od e d u c et h et h e o r e t i cc a l c u l a t i o nf o r m u l ao fb l a s th o l ed e p t hi nt h ep r o g r e s s i v es p i r a l c u t M e a n w h i l et h e 咖m m i n gl e n g t hw ∞d i s c u s s e d ． K e yw o r d s e x c a v a t i o n ；p r o g r e s s i v es p i r a lc u t ；b l a s th o l ed e p t h ；l o a d e di e n g n h l 概述 渐进式螺旋掏槽法是由螺旋形掏槽发展而来 的，其特点是中心眼为空眼，围绕中心空眼布置为数 不多的几个孔，且孔的深度按远离中心空孔的距离 大小 起爆顺序 而从浅到深，呈螺旋渐进的形式。 渐进式螺旋掏槽法是一种新型的开挖施工方法。这 收稿日期2 0 1 l 1 0 0 2 作者简介李萍 1 9 8 5 一 ，女，助教、硕士，主要从事爆破方砸的工 作， E - m a i l v e r a 5 3 1 6 3 ．c o m 。 基金项目国家”十二五”科技支撑计划重点项目 编号2 0 1 1 B A B 0 5 8 0 3 子课题“多层台钒复杂矿体安全开采关键技术“ 种掏槽方法，在理论上与传统的掏槽法有本质的区 别，具有掏槽孔少，单耗低，作业时间短，爆破效率较 高等优点，2J 。炮孔的孔深和装药长度的理论计算 等问题目前研究的比较少，因此对渐进式螺旋掏槽 爆破炮孔的孔深和装药长度的理论计算进行探讨总 结，为工程实践提供掏槽爆破设计的参考依据。 2 炮孔长度与装药长度的计算 2 ．1 装药孔的装药集中度【线装药密度 直眼掏槽爆破中，要将槽腔内岩石充分破碎并 发生一定的抛掷，为后续炮孔爆破形成第2 个自由 万方数据 爆破2 0 1 2 年6 月 面“ 一】。因此，掏槽眼的装药量一般较大，根据u L a n g e f o r s 提出装药集中度Z ，对于渐进螺旋掏槽爆破 的装药量计算属于小破裂角条件下的装药量计算， 该条件下的装药量计算，一般存在2 种典型的情况， 一种是自由面为圆形孔即掏槽爆破中的大直径空 孔。另一种情况是矩形槽口即在掏槽爆破中首爆孔 以空孔为自由面爆破后为后续装药孔形成的类似矩 形槽口的自由面”1 。如图1 所示，在这两种情况下， 柱形装药的装药量都取决于夹制角、空孔半径和炮 眼到自由面的距离。用z 表示线装药密度，”示空孔 角的一半，口表示炮眼与空孔中心之间的距离，月表 示空孔的半径，形表示炮眼到自由面的距离，则达 到完全破碎的装药量可从下式算出怕1 Z 。 0 ．5 5 a R ／ s i n 口 耽 1 瓦 0 ．3 5 W ／ s i n 口 耽 2 式中，Z 。和f 6 的单位为k g ／m ，a 、R 与形的单位为m 。 围困卜叫卜L r a 圆形孔 b 矩形槽K I 图1 向窄自由面爆破 F i g ．1 B l a s tt on a r I o wf r e ef a c e UL a n g e f o r s 提出向一个空炮眼爆破所需要的每 米装药量取决于空孔半径冠，装药孔半径r 和两个 炮孔中心间的距离n 2 1 5 l o ‘3 轰 4 一r 3 可以通过上述所讨论的方法去计算装药集中度， 再分别计算出不同的装药集中度后比较取合理值。 2 ．2 炮孔孔深 岩石的抗爆力沿孔深方向不呈线性变化，因此 其抗爆中心不在装药的形心位置。实际上也不存在 像球状装药那样的抵抗线，故用破岩等效抵抗线表 示柱状装药的抵抗线耽为适宜拍J 。等效抵抗％可 以用下式表示1 ％ A L ％ 4 式中A 是与炮孔装药系数k 有关的系数。 据已有的试验结果表明，相同药量下获得相同 爆破效果时，柱状药包的抵抗线较球状药包抵抗线 大，并有哺3 B a 矾 5 式中眈为柱状药包抵抗线；吼为球状药包抵抗 线；a 为比例系数，a 1 ．2 1 ．6 。 由利文斯顿爆破漏斗理论知‘9 | ，球状药包埋置 最适宜深度即耽即球状药包的最小抵抗线 W o 氐E Q ∽ 6 其中 Q l L 7 整理可以得到装药孔孔深的方程 L 2 以。E ’l ／A 3 8 由前面得出的线装药密度和装药系数、最佳深 度比和变形能系数可以计算出装药孔的孔深。考虑 到各装药孔孔底的夹制力，空孔的孔深一般比最深 的装药孔孔深超深O ．1 ～0 ．2m 。 2 ．3 堵塞长度 为保证槽腔内岩石的完全破碎，炮泥被抛掷炮 孔外的时间至少应该大于槽腔内岩石充分破碎所需 的时间口们，则炮孔的堵塞长度f J z 一≥再丽翕而j 9 其中 A 2 P o a ／c f , p 。 1 0 B 1 一s i n 妒， ／ 14 - s i n 妒， 1 1 式中Z 为炮泥运动的摩擦系数uZ O ．0 5 5 ；口为 炮孔问最大间距；c ，为裂纹扩展的最大速度，取c ／ 0 ．3 8 c 。，q 为岩石的弹性纵波速度；c ，为炮泥中的弹 性波波速；p ，为炮泥密度；纸为炮泥的内摩擦角。 为实现槽腔内未装药段岩石的抛出，应该使这 部分岩石受到的槽腔内端部压力大于其与周围岩石 发生剪切破坏所需要的总剪力2 | ，得掏槽炮眼封堵 长度 L ≤毒羔鼍 m ， 式中S ，为槽腔内未装药段岩石的槽腔内端都面 积；s 为最大受剪面积，S L 2 1 2 ，如为形成槽腔的 周长；鼽为岩石的内摩擦角。 根据基本参数以及前面计算出来的装药系数和 孔深可以取装药孔堵塞长度的范围，结合在一般的 爆破工程中炮泥的堵塞长度通常不小于孔径的2 4 倍的原则确定出合理的堵塞长度。 3 结语 以渐进螺旋掏槽爆破参数研究为主题，在讨论 分析过程中，提出了一些新的分析方法和结论 下转第4 6 页 万方数据 4 6 爆破2 0 1 2 年6 月 上接第3 2 页 1 引用小破裂角条件下的装药量计算公式，结 合一般炮眼爆破所需要的每米装药量计算公式，采用 动态的分析方法合理选择掏槽爆破的线装药密度。 2 根据柱状装药破岩等效抵抗理论，以及球 状和柱状装药的关系，结合利文斯顿爆破漏斗理论， 推到出装药孔孔深的计算方程式。 参考文献 R e f e r e n c e s 王玉杰．爆破工程[ M ] ．武汉武汉理工大学出版社． 2 0 0 7 1 9 6 - 2 0 0 ． W A N GY u - j i e ．B l a s t i n ge n g i n e e r i n g [ M ] ．W u h a n W u h a n U n i v e m i t yo fT e c h n o l o g yP r e s s ，2 0 0 7 ， i nC h i n e s e 杨佐斌，周游，付勇，等．渐进式螺旋掏槽技术在水 布垭地下厂房开挖中的应用[ J ] ．。爆破，2 0 0 4 ，2 1 2 4 8 ．5 0 ， Y A N GZ u o - b i n ，Z H O UY o u ，F UY o n g ，e la 1 ．A p p l i c a t i o n o fp r o g r e s s i v es p i r a lc u t t i n gi nt h ee x c a v a t i o nf o rS h u i b u y a u n d e r g r o u n dw o r ks h o p [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 0 4 ，2 1 2 4 8 5 0 ． i nC h i n e s e 宗琦，刘菁华．煤矿岩石巷道中深孔爆破掏槽技术 应用研究[ J ] ．爆破，2 0 1 0 ，Z 7 4 3 5 - 3 9 ． Z O N GQ i ，L I UJ i n g h u a ．A p p l i c a t i o nr e s e a r c hO i lc u l l i n g t e c h n o l o g yo fm i d d e e ph o l eb l a s t i n gi nc o a lm i n er o c k t u n n e l [ J ] ．B l m - t m g ，2 0 1 0 ，2 7 4 3 5 - 3 9 ． i nC h i n e s e 单仁亮，黄宝龙，高文蛟，等．岩巷掘进准直眼掏槽爆 破新技术应用实例分析[ J ] ．岩石力学与工程学报， 2 0 1 1 ，3 0 2 2 2 4 - 2 3 t ． S H A NP e n h , g ，H U A N GB a n - l o n g ，G A OW e n - j i a o ，e ta 1 ． C a s es t u d i e so fn e wt e c h n o l o g ya p p l i c a t i o no fq u a s i - p a r a l l e l c mb l a s t i n gi nr o c kr o a d w a y 曲v a 萨[ J ] ．C h i n e s eJ o a m a l0 f R o c kM e c h a n i c sa n dE I l g i n 咖．2 0 1 1 ，3 0 2 2 2 4 - 2 3 1 ． i l I C h i n e s e 兰格福尔斯u ，基尔斯特略B ．岩石爆破现代技术 [ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 8 3 ． L A N G E F O R SU ，K I H L S T RB ．R o c kb l a s t i n gm o d e mt e c h - n o l o g y [ M ] ．B e i j i n g S c i e n c eP r e s s ，1 9 8 3 ． i nC h i n e s e 宗琦．岩巷掘进中深孔爆破中的掏槽和光爆问题 [ J ] ．淮南工业学院学报 自然科学版 ，2 0 0 1 ，6 2 1 8 _ 2 1 ． [ 6 ] Z O N GQ i ．S t u d yO i ls o m et e c h n i q u e so fc u t t i n gb l a s t i n g a n ds m o o t hb l a s t i n go f1 1 1 e d i u m d e e pb l a s t i n gi nr o c kt u n - n e l [ J ] ．J o u m a lo fH u a i n a nI n s t i t u t eo fT e c h n o l o g y N a t u r a lS c i e n c e ，2 0 0 1 ，6 2 1 8 - 2 1 ． i nC h i n e s e [ 7 ] 宗琦．深孔装药微差爆破作用的探讨[ J ] ．安徽理工 大学学报 自然科学版 ，1 9 9 2 ，1 2 2 1 8 - 2 2 ． [ 7 ] Z O N GO i ．P r e l i m i n a r yi n v e s t i g a t i o n si n t od e e p h o l em i l l i 一 ∞c o n dd e l a y - a c t i o nb l a s t i n g [ J ] ．J o u r n a lo fA n h u iU 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 N a t u r a lS c i e n c e ，1 9 9 2 ， 1 2 2 1 8 - 2 2 ． i nC h i n e s e [ 8 ]魏善斌，李心明．用爆破漏斗模型试验求算直跟掏槽 装药量[ J ] ．煤矿爆破，1 9 9 6 ，3 2 1 3 0 - 3 2 ． [ 8 ]W E IS l u m b i n ，L IX i n - t I l i I I g ．C a l c u l a t ec h ∞s eo fc y l i n d e r c u tt h r o u g hb l a s t i n gc r a t e rm o d e lt o s t [ J 】．C o a lM i n eB i a s - t i n g ，1 9 9 6 ，3 2 1 3 0 3 2 ． i nC h i n e s e [ 9 ] 王以贤，余永强．杨小林，等．基于爆破漏斗试验的煤 体爆破参数研究[ J ] ．爆破，2 0 1 0 ，2 7 1 1 - 4 ，1 0 ． [ 9 ]W A N GY i - x i a n ，Y UY o n g - q i a n g ，Y A N GX i a o - l i n ，e ta 1 ． S t u d yo nb l a s t i n gp a r a m e t e r so f c o a lb a s e do nb l a s t i n g c r a t e rt e a t [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 1 0 ，2 7 I l - 4 ，l O ． i nC h i - l M ∞、 [ 1 0 ] 戴俊．直眼掏槽爆破炮眼合理堵塞长度的理论分 析[ J ] ．有色金属，2 0 0 1 ，5 3 3 5 9 - 6 2 ． [ 1 0 ] D A Il u n ．A n a l y s e so fr a t i o n a ls t e m m i n gl e n g t hf o rb u r n c u tb l a s t i n g [ J ] ．N o n f e r r o u sM e t a l s ，2 0 0 1 ，5 3 3 5 9 - 6 2 ．f i nC h i n e s e [ 1 1 ] 卢文波，陶振宇．预裂爆破中炮孔压力变化历程的理 论分析[ J ] ．爆炸与冲击，1 9 9 4 ，1 4 2 1 4 0 1 4 6 ． [ 11 ] L Uw ∞一b o ，T A OZ h e n y u ．T h e o r i t i c a la n a l y s i so ft h e p r e s s u r e - v a r i a t i o ni nb o r e h o l ef o rp r e - 叫i t t i n g ee p l o s i o n [ J ] ．E x p l o s i o na n dS h o c kW a v e s ，1 9 9 4 ，1 4 2 1 4 0 1 4 6 ． i nC h i n e s e [ 1 2 ] 戴俊，杨永琦．三角柱直眼掏槽爆破参数研究[ J ] ． 爆炸与冲击．2 0 0 0 ，2 0 4 3 6 4 - 3 6 8 ， [ 1 2 ] D A IJ u n ，Y A N GY o n g q i ．R e s e a r c ho nb l a s t i n gp a r a m e - t e ro f 啊d eb l l mc u t [ J 】．E x p l o s i o na n dS h o c kW a v e s ， 2 0 0 0 ．2 0 4 3 6 4 - 3 6 8 ． i nC h i n e s e ； ] ] ] 】 ] 】 i 二_ 二 _ _ 心 心 口 口 H H 瞪 陋 № 万方数据