浅谈逐孔起爆技术时间间隔的选取.pdf

第2 8 卷第2 期 2 0 1 1 年6 月 爆破 B L A S T I N G V 0 1 ．2 8 N o ．2 J u n ．2 0 1 1 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 2 ．0 1 3 浅谈逐孔起爆技术时间间隔的选取 张志呈1 ，熊又2 ，吝曼卿1 1 ．西南科技大学，绵阳6 2 1 0 0 0 ；2 ．武汉建工股份有限公司，武汉4 3 0 0 2 3 摘要叙述了逐孔起爆技术机理和优越性，对选取微差间隔时间影响因素进行了分析，推荐了间隔时间 的理论计算和经验选取的方法以及国内部分应用单位的实际数据，并对雷管延期精度和窜段问题的原因给 予了解析，提出了解决办法的建议。 关键词露天采矿；逐孔起爆；微差间隔时间；雷管延期精度 中图分类号T D 2 3 5 ．1文献标识码A文章编号1 0 0 1 - 4 8 7 X 2 0 1 1 0 2 - 0 0 4 5 一0 4 D i s c u s s i o no fD e l a yI n t e r v a lE l e c t i o no fH o l eb yH o l eI n i t i a t i o n Z H A N GZ h i ，c h e n 9 1 ，X I O N GW e n 2 ，L I NM a n ．q i n 9 1 1 ．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 ； 2 ．W u h a nC o n s t r u c t i o nE n g i n e e r i n g G r o u p C oL t d ，W u h a n4 3 0 0 2 3 ，C h i n a A b s t r a c t T h em e c h a n i s ma n da d v a n t a g eo fh o l eb yh o l ei n i t i a t i o nw a si n t r o d u c e d ．A n dt h ef a c t o r so fs e l e c t i n g t h em i c r o i n t e r v a lt i m ew e 陀a n a l y z e d ．a n dt h e nt h em e t h o d so ft h e o r e t i c a lc a l c u l a t e da n de m p i r i c a ls e l e c t i o nw e r e r e c o m m e n d e dw i t l la c t u a ld a t ao f8 0 m ed o m e s t i ca p p l i c a t i o nu n i t s ．T h en x 峙伽o fd e l a yp r e c i s i o na n do v e r l a po fd e t o - n a t o rw a sa n a l y z e da n di t ss o l u t i o n sw e r ea l s op u tf o r w a r d ． K e yw o r d s o p e nm i n i n g ；h o l eb yh o l ei n i t i a t i o n ；m i c r o i n t e r v a lt i m e ；d e l a yp r e c i s i o no fd e t o n a t o r 近十年来，国内外露天深孔爆破和土石方开挖 工程爆破中通过地表不同延期雷管搭配使用，实行 逐孔起爆。逐孔起爆是指爆区内孔间与排间炮孔的 延期采用不同序列，使得各炮孔的起爆时间按一定 规律相互错开。任何一个炮孑L 单独起爆，不但减小 爆破振动、改善爆破效果、而且提高铲运效率、降低 采矿和土石方开挖的成本，是值得推广应用的一项 爆破新技术。 1 逐孔起爆技术机理 逐孔起爆机理是爆破过程中每个炮孔的起爆都 是相互独立的，当相邻炮孔的延迟时间间隔选取合理 时，先爆炮孔为后爆炮孔创造更多的自由面，使多个 收稿日期2 0 1 0 0 5 3 0 作者简介张志呈 1 9 3 3 一 ．男．教授，主要从事工程爆破的理论研 究， E m a i l l i n m a n q i n 9 8 3 1 2 0 6 1 6 3 ．e o m 。 自由面问的应力波反射与拉伸作用更充分，强化了岩 石的拉伸破坏机会。从而充分利用炸药能量强化岩 石的破碎效果。同时，先起爆炮孔不仅使爆破漏斗范 围内的岩石破坏，而且在爆破漏斗周围的岩石也产生 应力场和裂隙，在该应力场消失前起爆相邻炮孔，后 爆炮孔在岩石中产生应力与先爆炮孔的残余应力相 互叠加，起到了补充和加强又一次破碎的作用；由于 各炮孔先后起爆，在地面引起的弹性应力波相互干扰 而抵消，从而使爆破振动危害大大地降低。逐孔起爆 方式的爆破动态过程，由图l 所示J 。 2 逐孔爆破微差间隔时间的选择原则 2 ．1 孔间微差间隔时间 确定合理的微差间隔时间，对改善爆破质量和 降低地震效应具有十分重要的作用，确定微差间隔 时间主要应考虑岩石性质、孔网参数、岩体破碎和移 万方数据 爆破2 0 1 1 年6 月 动因素。微差间隔时间过长相当于单孔爆破漏斗发 挥作用，甚至破坏爆破网路；微差时间过短，前一个 炮孔尚未为下一个炮孔形成自由面，起不到微差爆 破的作用。合理的微差间隔时间，即前一个炮孔为 下一个炮孑L 形成自由面的时间，亦即炮孔前方岩石 前移和回弹时间加上岩块脱离岩体的时间。 任意孔在爆破时有2 个 自由面。通过精确的 图l逐孔起爆炮孔爆破动态过程 理论和实际证明，软岩应采用低猛度、低爆速的 炸药并采用长微差间隔时间以增加应力波及爆破气 体在岩体中的作用时间，硬岩及软弱夹层，裂隙发育 的岩石应采用高猛度、高爆速的炸药，并采用短微差 时间使爆破能量依次迅速释放，避免爆破气体泄漏 及应力波迅速衰减。 2 ．2 排间微差间隔时间 为取得最佳抛掷效果，在多排爆破时，排与排之 间的时间间隔必须有足够长，这样可以使先爆岩石 完全脱离原来位置，为后爆破岩石创造自由面，不会 阻挡后面岩石的移动。如果排间延时低于某一临界 值，爆破后，前排岩石阻碍使爆破后冲加重，爆堆变 高，而爆堆底部由于夹制作用大，松散度较差，不利 于电铲作业。还由于不同岩性岩石的动态反映时间 不一，这一临界值变化比较大。根据文献[ 2 ] 的研 究，当低于8m s ／m 抵抗线会发生爆后岩体阻塞现 象，增加排间延时不会对爆破效果产生较大影响，但 过大的排问延时会使先爆岩石抛下后停止，阻挡了 后排的岩石移动，不能发挥微差爆破排间炮孔应力 波叠加及碎石相互挤压碰撞而改善爆破效果的 作用。 2 ．3 波阻对微差间隔时间的影响和选择 爆破能量在岩石中释放和耗损与岩石的性质有 关，波阻是岩石的本质性质，是影响应力波传播的本 质因素，也必将影响其传播行为特征。因此，微差爆 破最优间隔时间t 与孔网参数、岩石波阻力等的相 关关系，显得更为重要。根据文献[ 3 ] 的实验研究， 间隔时间与波阻和孔距的关系，如图2 所示。 图2 反映了最优间隔时间随孑L 距减小和波阻增 大而缩短，因此，与岩石物理特性和孔网参数对最优 间隔时间的影响是一致的。 ‘2 ／ G g m 2 8 。1 图2 ％与力，a 的关系 3 逐孔爆破微差间隔时间的确定 微差时间是影响爆破效果的重要参数，微差时 间选择不当，不仅影响爆破质量，甚至会带来严重的 爆破危害。 3 ．1 根据理论计算为依据的微差间隔时间 3 ．1 ．1 最佳孔间微差间隔时间 按长沙矿冶研究院根据大冶铁矿进行试验研究 所建立的半经验公式，孔间微差间隔时间H ．5 】 t 1 2 Q 1 席 f1 0 ．2 r , 旦c ，一1 ．7 8 0 们 S ／V 、 r r 1 式中t 为孔间微差间隔时间，m s ；Q 为炮孔平均装 药量，k g ；r , ，r r 为为炸药和岩石的密度，g ／e m 3 ；D ，C ， 为孔内炸药爆速和岩石纵波波速，m ／s 。 3 ．1 ．2 最佳排间微差时间 排与排时间的延期时间长短决定了爆堆的型状 和松散度，合理松散度的排间延期时间与排距大小， 岩石软硬有关。排间微差时间可以由以下半经验公 式确定一o t 。 { 一s 。 [ s o 2 砰一近 见／g ] 忱} ／ v 。 耽 2 式中t 。为排间间隔时间，r r m ；s 。为前后排距，m ；H o 为 下落高度，m ；v 。为堵塞段飞行速度，m ／s ；v 为中部岩 块飞行速度，m ／s 。 3 ．2 经验取值 根据O R I C A 公司经验曲线图确定孔间延期和 排间延期间隔时间。 3 ．2 ．1 孔间微差间隔 根据O R I C A 公司爆破块度与孔间延期时间经 万方数据 第2 8 卷第2 期 张志呈，熊文，吝曼卿浅谈逐孔起爆技术时间间隔的选取 4 7 验曲线图，如图3 所示，为使2 个炮孔之间作用达到 最大，取得较好的爆破效果，同一排最佳延期为每孔 距延期时间为3 8m s ／m ，对岩性较脆且硬度较高 的岩石，孔间延期取小值，反之取大值。 3 ．2 ．2 排间延期间隔时间 炮孔排间合理延迟时间决定了爆堆的形状和松 毯 嚣 镁 蝼 孔距延期时间， m s m 。 图3 孔距延期时间与爆破块度关系曲线 趟 轻 轻 散度，图4 出示了O R I C A 公司松散度与排距延期时 间的关系。 3 ．3 国内部分矿山逐孔爆破微差间隔时间的应用 根据目前现有资料，多数矿山以经验取值为主， 在实践中逐渐改进后调整。表1 列出国内部分矿山 逐孔爆破实际应用的微差间隔时间[ 6 q 3 ] 。 排距延期时间， m 8 m ．1 图4 排距延期时间与松散度关系曲线 表1 国内部分矿山逐孔爆破实际应用的微差间隔时问 万方数据 爆破2 0 1 1 年6 月 4 逐孔起爆毫秒延期雷管的选择 一般都认为，爆破方法的创新，爆破能量的有效 利用，爆破效果的提高，爆破机理的纵深发展，工程 爆破的成败，无不依赖爆破材料的质量。对逐孔微 差爆破更重要的是毫秒雷管的标准延期误差值。 根据国内普通非电毫秒延期导爆管雷管 引用 云南燃化一厂的导爆管雷管 ，任何两个相邻段别 雷管中，上段雷管延期时间的上限与下段雷管下限 的延期时间刚好相同，平均误差为5 0 ％左右，如表2 所示。这样，虽然爆区按孔间。排间依次顺序起爆 设计，但在实际的起爆过程中，爆区孔位先后起爆的 顺序极有可能出现跳段爆破，将对爆破质量产生很 大的影响。而高精度的澳瑞凯非电雷管，低段延期 雷管的上下限最大误差是4m s ，高段延期雷管的上 下限延期误差为1 0m s ，见表3 ，所以澳瑞凯高精度 雷管完全可以避免跳段起爆这种影响爆破质量的 现象。 表2 毫秒导爆管雷管段别标志及延期时间 云南燃化一厂 单位l l l f l 表3 云南燃化一厂毫秒雷管与澳瑞凯 威海爆破器材有限公司 延期雷管比较表 5 结语 距之比率，使爆破效果更好。 逐孔起爆技术主要的特点是降低爆破振动、有 效利用爆炸能、改善爆破质量、提高铲装效率、降低 穿爆成本。但要实现逐孔起爆技术，一方面根据岩 体结构、构造和岩体性质，要有一个合理的孔间、排 间微差间隔时间；另一方面，必须要有一个安全、可 靠、精确、简便的起爆系统。澳瑞凯非电导爆管雷管 无论从产品性能上还是从起爆方法上能满足逐孔起 爆的需要。岩石波阻基本反映了岩石的性质，依此 计算孔间、排间延期时间，研究布孔方式和孔距与排 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] 参考文献 R e f e r e n c e s 张勇．高精度导爆管雷管及逐孔起爆技术在黑岱沟 煤矿的应用[ J ] ．露天采矿技术，2 0 0 8 4 4 - 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