松散介质抛掷爆破试验研究.pdf

第2 7 卷第1 期 2 0 1 0 年3 月 爆破 B L A S T I N G V 0 1 ．2 7N o ．1 M a r ．2 0 1 0 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 0 ．0 1 ．0 0 3 松散介质抛掷爆破试验研究木 李本平1 ，刘聪1 ，王双利1 ，马军2 1 ．第二炮兵指挥学院3 - 程系，武汉4 3 0 0 1 2 ；2 ．第二炮兵士官学校- I “ 程系，青州2 6 2 5 0 0 摘要通过不同装药量和装药结构的松散介质抛掷爆破野外试验，研究分析了抛掷爆破技术中介质抛掷 分布、抛掷率、最远抛掷距离等抛掷效果与装药量、装药结构和施工工艺等因素的内在联系与规律。研究表 明装药量是影响松散介质抛掷爆破抛掷率的主要因素。炸药单耗控制在1 ．4 1 ．8k s ／m 3 之间可获得比较满 意的抛掷效果。采用速凝水泥砂浆将爆体表面进行封闭处理后，会取得更好的抛掷效果。装药结构对松散 介质抛掷爆破的介质分布有较大影响，采用集团、线状复合装药结构，不仅使介质抛掷分布更为分散，而且抛 掷率也高，能满足快速清障、抢修的需要。 关键词抛掷爆破；松散介质；试验研究 中图分类号T D 2 3 5 ．3 1文献标识码A文章编号1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 3 E x p e r i m e n t a lS t u d yo nC a s tB l a s t i n gi nL o o s eM e d i u m L IB e n - p i n 9 1 ，L I UC o n g ’，W A N GS h u a n g ～l i ，M AJ u n 2 1 ．E n g i n e e r i n gD e p a r t m e n to f T h eS e c o n dA r t i l l e r yC o m m a n dC o H e g e ，W u h a n4 3 0 0 1 2 ，C h i n a ； 2 ．E n g i n e e r i n gD e p a r t m e n to fT h eS e c o n dA r t i l l e r yP e t t yO f f i c e rS c h o o l ，Q i n g z h o u2 6 2 5 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h r o u g hf i e l de x p e r i m e n to fc a s tb l a s t i n gi nl o o s em e d i u mw i t hd i f f e r e n tc h a r g ea m o u n ta n ds t r u c t u r e ， t h ei n n e rr e l a t i o nr u l e sb e t w e e nc a s t i n ge f f e c t ss u c ha sm e d i u mc a s t i n gd i s t r i b u t i o n ，c a s t i n gr a t e ，b i g g e s tc a s t i n gd i s - t a l l O _ ．七a n da f f e c t i n gf a c t o r si n c l u d i n gc h a r g ea m o u n t ．c h a r g es t r u c t u r ea n dc o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g y 眦f u r t h e rs t u d i e d a n da n a l y s e d ．T h es t u d i e ss h o wt h a tt h ec h a r g ea m o u n ti st h em a i nf a c t o rw h i c ha f f e c t st h ec a s t i n gr a t ei nl o o s em e d i u m ．S a t i s f a c t o r yc a s t i n ge f f e c t sc a l lb eo b t a i n e dw h e nt h es p e c i f i cc h a r g ei sc o n t r o l l e db e t w e e n1 ．4k s ／m 3a n d1 ．8 k s ／m 3 ．A f t e rc l o s e dt r e a t m e n to ft h es u r f a c eo fb l a s t i n gb o d yw i t hq m c k s e t t i n gc e m e n t ，c a s t i n ge f f e c tw i l lb eb e t t e r ． C h a r g es t r u c t u r ea l s op l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei nm e d i u md i s t r i b u t i o n ．B yu s i n gc h a r g es t r u c t u r ew i t hc o n c e n t r a t e d c h a r g ea n dl i n e a rc h a r g e ，i tw i l ln o to n l ym a k e st h ed i s t r i b u t i o nm o r ed i s p e r s e d ，b u ta l s oC a ng e tah i g h e rc a s t i n g r a t e ，w h i c hc a l lm e e tt h en e e d so fr a p i dc l e a n i n ga n dr e p a i r i n g ． K e yw o r d s c a s tb l a s t i n g ；l o o s em e d i u m ；e x p e r i m e n t a ls t u d y 0引言 在矿山开采过程中，或发生地震、泥石流等自然 灾害时，由于岩体的坍塌滑落，都容易形成大面积的 堆积物造成道路的堵塞。在某些特定条件下，机械 设备无法正常就位发挥作用，传统的施工方法难以 满足快速、有效的清障需要，而采用抛掷爆破技术， 便可以快速清除坍塌障碍物引。 为了准确获得不同条件下抛掷爆破的有效实施 方案和有关爆破参数，针对不同装药量和装药结构对 松散介质抛掷爆破效果的影响进行了试验研究。 收稿日期2 0 0 9 一I I - 3 0 作者简m 喜銮鬈喾翼悬黯至篙纂兵指挥聋院工程系删 l 试验环境条件 教授，博士。主要从事防护工程研究, E - m a i l Em a i l b e n p i n 2 0 0 0 工- 诬坚‘t o I 、况艿专l T y a h o o ．c o l l l ．c n 。 基金项目国防工程科研项目 司Z2 0 0 6 第7 7 号 试验场地选址武汉市洪山区左岭镇采石场，场 万方数据 1 2 爆破 2 0 1 0 年3 月 地三面环山，山体高度1 8m ，松散介质南面紧贴山 体边坡，东距山体2 5m ，西距山体7 0m ，北有现场施 工道路，相距3 0 0m ，场地开阔，试验环境条件较好。 如图1 所示。， 施工道路 ，／／，／， p ，／／／， ／ 松謦体 量 ＼ 山二 ＼ 山 体／ 7 0 谚弋- - 2 5 一 ＼体 rf、l 山体 图l 试验场地平面示意图 单位m F i g ．1 T h ep l a n eo fe x p e r i m e n t a la r e a u n i t m 2 装药量试验 2 ．1 试验方案 用反铲和正铲机械将松散岩石堆积成半圆台 体，半圆台体下底面水平弧长为1 0 ．6m ，上底面水 平弧长为2 ．4m ，爆体斜坡长度4 ．2m ，体积大约为 2 5m 3 。实验中采取预埋管线状装药，分别采用咖5 0 m m 、咖7 5 m m 、咖1 0 0m m 的p p c 塑料管，单管或双管 水平布置于半圆台体底面直径方向上，采用2 ‘岩石 乳化炸药【3 j ，装药长度5r l l ，黄泥密实填塞4 0c m ，最 小抵抗线为2 ．3 8m 。共进行了6 组试验，前5 组装 药量各不相同，第6 组对爆体表面用速凝水泥砂浆 进行覆盖封闭[ 4 引。其具体装药参数设置见表l 表1 装药量试验方案 T a b l e1T h ee x p e r i m e n t a lp l a no fe x p l o s i v ep a y l o a d 2 ．2 试验结果与分析 爆破后，在靠近边坡一侧形成了半个可见漏斗， 松散介质呈扇形分布于漏斗正前方一定范围。为便 于计算分析和定量描述，将抛掷率定义为从漏斗外边 缘到最远抛掷距离范围内的碎石与爆破前堆积体的 体积之比。整理出抛掷率与装药量的关系如图2 所 示。由图可以看出如果装药量太小，只能形成1 个 很小的爆破漏斗，抛掷率极低；随着装药量的增加，抛 掷率呈线性增加，当装药量达到某一临界值时，随着 装药量的增加抛掷率的增加很小，而个别飞石抛掷很 远，容易造成其它负面影响。相比没有进行爆堆表面 处理的情况，将爆体表面采用速凝水泥砂浆进行封闭 处理后，抛掷率可达8 2 ％，抛掷效果更好。 图2 抛掷率与装药量关系 F i g ．2 T h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h r o wr a t e a n de x p l o s i v ep a y l o a d 3 装药结构试验 3 ．1 线状装药 ；采用素混凝土空心管 内径1 5c m ，外径2 5c m 沿边坡底线直线布置，用反铲和正铲机械将松散岩 石堆填于素混凝土空心管之上，并紧贴原状岩石边 坡按设计堆积成近似半圆台体，半圆台体高4m ，体 积大约为6 9m 3 。素混凝土空心管内装填乳化炸 药，装药长度4 ．5m ，总装药量7 5k g ，用袋装细石粉 填塞。爆堆分布和装药情况见图3 、图4 。 坡 质 图3 线状装药 F i g ．3 L i n e a rc h a r g e 抛掷爆破后在靠近边坡一侧形成了半个漏斗， 漏斗直径7m ，深1 ．6m ；被抛掷介质分布于一个条 形区域内，被抛岩土9 0 ％以内分布在半径1 5m 范 围内，最远飞石距离1 0 0m 。 万方数据 第2 7 卷第1 期李本平，刘聪，王双利，等松散介质抛掷爆破试验研究 1 3 图4 素混凝土空心管线状药室 F i g ．4 P l a i nc o n c r e t ep i p ef o re x p l o s i v ec h a r g e 3 ．2 集团装药 松散介质堆积情况大致同线状装药结构试验爆 体。爆体底部靠近边坡集中装药，用方砖砌成5 0 c mx 4 0c mx 4 0c m 的药室，总装药量7 5k g ，装药结 构和药室见图5 、图6 图5 集团装药 F i g ．5G r o u pc h a r g e 图6 集团装药药室 F i g ．6 C h a m b e rf o rg r o u pc h a r g e 坡 质 起爆后，可见一斜坡长6 ．5m ，坡角为3 5 0 的半 圆锥形漏斗，漏斗底与原装药线处于同一水平面上。 爆渣主要分布在正前方半径1 1 ．5m 、中心角1 4 0 0 的 扇形范围内。抛掷率约6 0 ％，最远飞石距离1 5 0m 。 3 ．3 集团、线状复合装药结构试验 爆体堆积情况同前，采用方砖砌成的集中药室与 素混凝土空心管组合来实现集团、线状复合装药结构。 药室装药4 0k g ，线状装药3 5k g ，总装药量7 5k g ，管口 用袋装细石粉填塞，爆堆分布和装药情况见图7 。 爆破后，爆渣主要分布在正前方半径1 8m 、中心角 1 6 0 。的扇形范围内。抛掷率达8 0 ％，最远飞石距离1 5 0 m ，基本上达到松散介质抛掷爆破的预期目的。 坡 质 图7 集团、线状复合装药 F i g ．7G r o u pa n dl i n e a rc o m p o u n dc h a r g e 4 结论 通过以上松散介质抛掷爆破的试验、分析，可以 得出以下一些基本结论和建议 1 松散介质抛掷爆破中，装药量是影响抛掷率 的主要因素，随着装药量的增加，抛掷率呈线性增 加，当装药量达到某一临界值时，随着装药量的增加 抛掷率的增加很小。炸药单耗控制在1 ．4 一I ．8 k g ／m 3 之间可获得比较满意的抛掷效果。 2 采用速凝水泥砂浆将爆体表面进行封闭处 理后，会取得更好的抛掷效果。 3 装药结构对松散介质抛掷爆破的介质分布 有较大影响。线状装药时，抛掷率虽较高，但被抛掷 介质分布于一个条形区域内，堆积边界明显，分布区 域小；集团装药使松散介质呈扇形分布抛掷，介质分 布比较分散，但抛掷率较低；集团、线状复合装药结 构，不仅使介质抛掷分布更为分散，而且抛掷率也 高，能满足快速清障、抢修的需要。 参考文献 [ 1 ] 陈晓波，李本平．松散介质抛掷爆破试验研究报告 [ R ] ．武汉第二炮兵指挥学院，2 0 0 7 ． [ 1 ]C H E NX i a o - b o ，L IB e n p i n g ．R e p o r to fC a s t i n gB l a s ti n L o o s eM e d i u m [ R ] ．W u h a n T h eS e c o n dA r t i l l e r yF o r c e C o m m a n dI n s t i t u t i o n ，2 0 0 7 ． i nC h i n e s e [ 2 ] 李本平，王双利，王永．松散介质抛掷爆破仿真模拟 [ J ] ．爆破，2 0 0 9 ，2 6 2 1 5 1 7 ． [ 2 ] L IB e n - p i n g ，W A N GS h u a n g l i ，W A N GY o n g ．C a s t i n g B l a s ti n ‰M e d i u mI m i t a t i o n [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 0 9 ， 2 6 2 1 5 ．1 7 ． i nC h i n e s e [ 3 ] 汪旭光．乳化炸药[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 8 ． [ 3 ] W A N GX u - g u a n g ．E m u l s i o nE x p l o s i v e [ M ] ．B e i j i n g T h e M e t a l l 嘶c MI n d u s t r yP r e s s ，2 0 0 8 ． i nC h i n e s e [ 4 ] 龙维祺，霍永基．爆破工程 下册 [ M ] ．北京冶金工 业出版社，1 9 9 7 ． [ 4 ] L O N GW e i - q i ，H U OY o n g - j i ．B l a s t i n gE n g i n e e r i n g [ M ] ． T h eM e t a l l 嘶c MI n d u s t r yP r e s s ，1 9 9 7 ． i nC h i n e s e [ 5 ] 于亚伦．工程爆破理论与技术[ M ] ．北京冶金工业出 版社，2 0 0 4 ． 【5 ] Y uY a - h n ．E n g i n e e r i n gB l a s t i n gT h e o r ya n dT e c h n o l o g y [ M ] ．B e i j i n g T h eM e t a l l u r g i c a lI n d u s t r yP r e s s ，2 0 0 4 ． i n C H n 鹤e 万方数据