深孔爆破作用效果改善对策.pdf

第 “卷第期 年 月 爆破 “ , / 0 . . 5 6 . 6 “ ’ ; - ; 8 9 A ; BC D E ; BF B ; , , ; BC 9 , 9，8 9 G H ’ 93 4 4，8 9 ; ， I H ; 6 0 5 05 H , , - ’ 9 E , , JK ’ L , M D ; K - E ; - N ; M K , M , E ; B E H ,J , , K H ’ ,L D E ; B O ’ P ; ; D H Q ’ JR , （S H B H B - ’ 9 E N） , N G , J， M , T H ; , E H , - ’ 9 E , M , D 9 , D , K 9 E O ’ T J E ’ ; M K ’ , E H ,9 E ; ; G E ; ’ , O O ; U - ; , - N’ O , A K ’ D ; , , , B N，E ’ ’ T , E H , - ’ D E ’ O L D E ; B J E ’ ; - , D , E H , L D E ; B , O O , - E ; , , D D . A , ; 6J , , K H ’ , L D E ; B；, O O , - E ; , , D D；- ’ 9 E , M , D 9 , D；E H , 9 E ; ; G E ; ’ , O O ; - ; , - N’ O , , B N 工程概况 上杭县紫金山金矿爆区岩石以中细粒花岗岩为 主， 硬度为0 ， 受地质造山运动的影响， 风化、 淋 滤、 蚀变现象较为严重， 岩石经风化呈板块状、 球状 展布， 节理裂隙较为发育， 可爆性好， 金矿从硐采转 向露采以来， 因采用以 4 M M大孔径为主的深孔 爆破作业， 遇到了如岩石破碎程度、 孔底留渣、 孔内 积水、 大块率、 留坎根底、 采空区、 塌陷区、 裂隙处理 及深孔爆破与边坡保护等一些实际问题。为使爆破 效果达到设计要求， 并按预想的效果得到控制， 依据 爆破作用原理进行全面的探讨和分析， 提出相应的 对策。 收稿日期 . “ . 3 作者简介 程玉泉 （ “ 0 .） ， 男； 福州 福建省富兴爆破工程 局工程师6 岩石破碎均匀程度改良 岩石与炸药匹配 因矿区岩体较为风化、 节理裂隙发育， 在炸药选 用匹配上， 必须选用波阻抗较低、 密度适中、 爆速中 等的炸药， 以满足采矿要求。从降低成本、 装药施工 便利、 减少炮孔堵塞机率、 爆轰稳定等因素考虑， 最 后主炸药选用多孔粒状铵油炸药。 爆破技术工艺 爆破技术工艺直接影响到炸药在炮孔中爆炸能 量利用率， 如在钻孔时， 因炮孔较深以及钻机风压等 因素， 常会在孔底回落 4 M左右的浮渣。 炸药装在浮渣面高程以上， 炸药爆炸时， 爆轰压力越 高， 在岩石中激发的冲击波初始峰压及引起应力应 变也越大， 越有利于岩石的破裂； 同时也造成炮孔周 围的岩石过度粉碎， 白白浪费了能量的问题。因冲 击波对岩石作用时间过短， 冲击波能量利用率低， 造 成岩石破碎不均匀， 且无法穿透浮渣， 影响炮孔利用 率， 同时容易留根底。 万方数据 为了解决这一状况， 利用射孔弹原理 ［］ ， 结合 紫金山岩石性质及采矿技术要求， 采用了径向空气 间隔装药底部储能腔爆破技术 ［“］ 。在炮孔底部安 装储能腔结构时， 本着经济实用原则， 按照装配要求 采用外径 “ 、 高 “的竹筒， 竹 节凸面朝上， 放入孔底。当炸药爆炸时， 可利用装药 段爆炸冲击波使岩体破裂， 竹节凹面朝孔底产生高 速聚能射流穿透浮渣， 起到穿孔作用； 在高速射流 时， 空气段为爆生气体准静压作用提供弹性补偿空 间， 高压区爆轰气体产物向低压区膨胀， 延长爆炸压 力作用时间， 这时起主要作用的是爆生气体准静压 作用。当孔壁裂隙形成时， 高压气体沿裂隙形成 “气 楔” ， 能使爆轰压力引起的初始裂隙得到充分胀裂和 延伸， 底部炮孔之间裂隙延长贯通， 有利于孔底岩体 破碎， 炮孔利用率得到相应提高， 延米爆破方量增 加， 提高了爆炸能量利用率。经实际开挖证明， 爆破 效果良好， 底板较为平整， 不易残留根底， 方便铲装。 为了达到岩体较为破碎并能控制飞石的目的， 前排孔采用减弱装药， 第二排起采用加强装药， 最后 排孔为防止过度后裂， 采用减弱装药； 孔间延时取 “ ’ ’ ， 排间延时控制 ’ ， 可利用各孔 间应力波迭加及相邻孔间岩体互相碰撞， 破碎效果 较好。实践表明， 整体爆炸能量利用率提高， 爆堆后 部下降 “， 岩石破碎均匀松散， 易于铲装 ［］ 。 “ * 表面大块率改良 减小前排抵抗线可达到减小前排大块的目的。 对于上部堵塞段较长引起大块问题， 采用堵塞段小 药包技术 即在堵塞段装少量药包， 同时起爆， 但堵 塞段长度应加长。药量采用爆破漏斗松动爆破药量 “*， 负担药包以上至工作之间爆破漏斗范 围内的岩体破碎， 能提高堵塞段岩体破碎程度， 降低 大块率。计算药量原则为由上往下算， 底部药包应 扣除上部药包药量， 以下每隔堵塞再设药包； 因孔径较大， 最上部药包堵塞长度应大于“， 以防 飞石 ［“］ 。实践证明， 以上措施可降低表面大块率 ’ 左右。 “ , 采空区、 软弱夹层、 裂隙处理 因前期硐采形成采空区、 塌陷区及裂隙， 因此在 钻孔过程中， 应注意记录包括软弱夹层、 裂隙及采空 区、 塌陷区位置， 在装药时， 对于相应位置进行回填 堵塞。为防止爆炸气体过早泄露， 在采空区、 裂隙位 置， 可采用编织袋装少量土， 用尼龙绳将土袋放至透 孔位置， 让土袋卡在穿透处吊紧， 再放入一土袋， 确 保密实不漏， 回填岩渣 并测孔确认， 然后再装 药； 对于软弱夹层， 应在软硬岩交界面上下各堵 。 * 孔内积水处理 由于地下水及雷雨天气影响， 特别, -月份多 雨季节， 已钻好的炮孔容易积水 ’ “左右， 个 别孔积水深能达半孔至全孔。根据以往施工经验， 积水影响炸药爆破效果， 因此在装药前常采用吹孔 方式将孔内积水吹出。 在一般压力下， 水是难以压缩的流体， 传压效果 良好， 能量损失小， 因此， 在城市拆除爆破中， 常采用 水压爆破拆除各种建 （构） 筑物 ［］ 。采用水偶合爆 破石方的工程实例也越来越多， 实践证明水偶合爆 破能改善爆破效果。当炸药爆炸时， 水介质的偶合 作用使爆炸压力沿孔深方向向孔壁四周扩散， 因水 的密度远大于空气， 使得爆生气体膨胀速度慢得多， 作用于介质的压力变得均匀， 作用时间长， 当压力上 升到一定数值时， 介质形成裂缝， 水渗透到裂缝中， 在爆生气体膨胀与水压力共同作用下， 形成 “水楔” ， 使得裂缝更易于扩展延伸， 有利于炮孔底部岩体均 匀破碎， 留根少， 克服了孔底易出现大漏斗的缺点， 炮孔周围及孔口部位岩石大块亦明显减少， 水封作 用使爆生气体不会沿岩石裂缝过早泄露， 有利于安 全 ［*］ 。由于水偶合爆破比常规深孔爆破用药少， 能 节省炸药“ , ， 同时也节省水孔排水费用。 因此， 对于积水较深的炮孔， 可采用乳化炸药装药。 对于积水不深 （ ’以内） 的炮孔， 为了不让多孔 粒状铵油炸药浸水， 装药前采用支架或浮体隔离工 艺。在底部装入竹筒作支架或采用泡塑、 密封空矿 泉水瓶作浮体隔离炸药。为了安全可靠， 可先在底 部浮体上装入少量乳化炸药， 或装入少量用塑料袋 密封的多孔粒状铵油炸药。确认已隔离积水后即可 直接倒入多孔粒状铵油炸药， 按设计进行装药堵塞。 因孔壁较为粗糙， 摩擦力大， 又加上铵油炸药本身的 粘性及自紧自锁作用， 实践证明， 积水不会对铵油炸 药造成影响。在同一爆区中， 未排水孔爆破效果可 与排水炮孔相媲美， 其爆渣松散破碎， 爆后底板高程 不受积水影响， 清运后底板平整， 易于铲装。 , 深孔爆破与边坡保护 炸药在岩石中爆炸时， 爆炸冲击先造成破碎， 而 后体积波尤其是其纵波使岩石产生压缩和拉伸变 形。这是爆破时造成岩石破裂的主要原因， 也是影 响边坡稳定的主要因素。深孔爆破后裂现象就属于 这种类型。为了降低爆破对最终边坡岩体的危害， 提高边坡体稳定性， 必须采用预裂爆破方式， 以形成 第 -卷第,期程玉泉深孔爆破作用效果改善对策 万方数据 预裂面隔断深孔爆破传递的爆炸冲击等多种因素对 边坡岩体的破坏 （包括预裂孔本身爆破对孔壁的危 害） 。 根据以往爆破经验， 先进行预裂爆破， 然后再进 行深孔爆破， 以确保边坡稳定。但根据实践调查， 因 预裂缝前方岩体宽厚， 岩体夹制作用造成爆炸应力 无法对预裂孔前方岩体产生破碎作用， 缓冲孔与预 裂孔之间岩体破碎程度差， 爆炸能量利用率低， 易留 根坎， 不利铲装， 而且是否单独预裂爆破对预裂面质 量及边坡稳定影响不大。 高速摄影表明， 炸药爆炸裂通长“岩体裂缝 所需时间约为“ ， 只要预裂孔超前主炮孔与缓冲 孔 “ 起爆， 使预裂孔的地震波主振相的 最大幅值与主炮孔在时间上错开， 使爆破地震波减 弱 ［］ ， 预裂孔之间形成的预裂缝完全可以隔断主炮 孔传来的爆炸应力波等不利因素的影响。为最大限 度地减低爆破震动对预裂面的影响， 进一步改善预 裂面的质量， 预裂孔可采用柔性垫层保护、 线型聚能 分段爆破， 主炮孔采用单孔单响的微差爆破技术。 当预裂孔爆破后， 在预裂孔周围岩体中产生应力场 与微裂隙， 而鼓包约需 “ 以后才破裂， 岩体应 力场及运动尚未停止， 爆生气体也尚未破裂逸出消 散， 这时主爆区起爆， 主炮孔与缓冲孔起爆的应力波 与预裂孔的应力波互相迭加， 入射波在预裂界面发 生反射时产生拉伸波， 从而拉裂岩体。而微差爆破 使缓冲孔前方岩体向前运动， 产生自由面， 减轻了预 裂孔前方岩体夹制作用， 改善爆破作用条件， 且相邻 孔之间岩体在破碎过程中存在岩块间互相碰撞， 得 到进一步破碎， 相应提高了炸药能量利用率。 金矿实践证明， 联合起爆方式更有利于各炮孔 爆炸应力联合作用， 从而使爆渣更松散， 破碎均匀， 岩坎根底现象大幅减少， 铲装方便， 清运后底板平 整， 大大提高爆破效果及质量， 因此推荐采用线型聚 能联合起爆方式进行预裂爆破 ［’］ 。 ’ 结语 （） 采用径向空气间隔底部储能腔爆破技术， 提 高炮孔利用率及整体爆破能量利用率， 不仅降低成 本， 而且使总体岩石破碎均匀程度提高， 并减少根 底。 （） 采用堵塞段小药包技术有效降低表面大块 率， 提高铲装效率。 （） 利用水偶合爆破技术及相应的工艺处理， 有 效解决炮孔积水问题， 节约处理水孔时间及费用， 降 低炸药消耗， 并有利于安全。 （） 采用柔性垫层保护、 线型聚能微差联合起爆 技术， 使爆渣岩石破碎与降低边坡破坏， 有效解决深 孔爆破与边坡保护两难技术问题。 紫金山金矿采用以上方案， 解决了影响深孔爆 破作用的主要因素， 大大提高了爆破质量及效果， 提 高产量， 降低成本， 技术经济指标明显。 参考文献 ［］ 中国力学学会工程爆破专业委员会爆破工程 ［*］ 北京 冶金工业出版社， ［］ 程玉泉中深孔底部储能腔大区段微差爆破 ［,］ 爆破 （） - ［］ 福建省富兴爆破工程局上杭县紫金山金矿中深孔爆 破施工组织设计方案 ［.］ ［］ 李德林中深孔微差爆破合理间隔时间的研究 ［,］ 爆 破， （） / - / / ［’］ 程玉泉大孔径线型聚能预裂控制爆破设计 ［.］0 0 （上接第 ’页） 1 结束语 （） 在跨度较大的大断面硐室开挖施工中采用 “先拱后墙” 的施工顺序， 在技术上是可行的， 在经济 上是合理的。特别是在围岩稳定性较差的硐室中， 辅以锚喷作为临时支护， 在安全上也能够得到保证。 （） 准预裂爆破可适当加大炮孔间距， 其孔距与 光面爆破相当， 还能达到光面爆破达不到的爆破效 果。同时， 由于凿岩工程量比经典预裂爆破大大降 低， 便于在实际施工中推广。 （） 在大多数工程实际中， 对半孔率、 壁面平整 度和爆破裂隙要求并不太严格， 片面地追求这些效 果也是一种浪费， 而在这些工程中采用准预裂爆破 的施工方法， 其进度和经济效益都得到了明显提高。 参考文献 ［］ 朱忠节， 何广沂岩石爆破新技术 ［*］ 北京 中国铁 道出版社， 2 1 ［］ 陈士海现代钻爆理论与技术 ［*］ 北京 煤炭工业出 版社， 2 2 爆破 年 月 万方数据