水介质药壶爆破技术应用探讨(1).pdf

第 “卷第期 年“月 爆破 “ 1 . “ ’ ; A ; 8 9 B ; CD E F ; CG C ; , , ; CD 9 , ， 8 9 H I ’ 9 3 3，8 9 ; ，J I ; ） ; 7 3 2 D KL M ; C N 9 9 E , ’ N F I , A ’ L O ; F ; ’ ’ NP F , Q L , R ; 9 LE S 9 O O ; C，P F , Q L , R ; 9 LE - ; C ; CO E F Q ; C RL ; ; E , A ’ RO E F ; C F , A I ’ ’ C K，F I , O E F ; CR , E ; C ; EL ’ R ; N ; , R F ’ A I ; , , F I , C ’ ’ N E N , F K，, N N ; A ; , A K - 7 ;E ’ ; E F ’ , O E F ; C；E - ; C ; CO E F ; C；E S 9 O O ; C；P F , L , R ; 9 L 前言 药壶爆破法使用集中药包爆破来克服台阶底板 阻力， 钻眼工作量小， 每孔装入的药量较多， 能一次 爆落较大的土石方量， 节约成本， 提高爆破效率， 因 此常在工程中被采用。 但以下几种情况限制药壶爆破法的应用 （） 在坚固岩石中扩壶很困难； 在节理裂隙很发 育的岩体中， 扩大药壶时， 容易发生孔壁碎石掉落卡 孔， 扩不到想要的药壶大小， 甚至炮孔移位， 炮孔损 坏而造成废孔； （） 因炸药在爆炸时会产生大量高温高压气 体 ［］ ， 因此扩壶过程中容易使药壶产生高温。由于 每次扩壶后药壶内余热一时不易散失， 因此需要间 隔一定时间降温才能进行下一次扩壶， 浪费施工时 收稿日期 . 6 . 作者简介 程玉泉 （ “ 1 .） ， 男； 福州 福建省富兴爆破工程 局工程师 间， 如果强行进行下一次扩壶， 则容易因高温使药包 发生燃烧、 早爆事故， 安全隐患极大。 （） 由于一次性装药量大， 药壶爆破造成的爆破 振动较大， 较大的爆破振动不利于对邻近建筑物的 保护。 （/） 由于爆破台阶较大， 药壶距临空面远， 容易 产生较高的大块率， 增加破碎大块的工作量。 水介质扩壶与药壶爆破作用机理 针对以上药壶爆破存的缺陷， 笔者参阅有关文 献资料的基础上， 提出水介质扩壶与药壶爆破的观 点。水的可压缩性较差， 因此炸药在水中爆炸时， 水 本身所消耗的变形能极少， 传压传能效果良好 ［］ 。 当炸药在水眼中爆破时， 因水的密度远大于空气， 爆 生气体膨胀速度远比空气慢得多， 孔壁迅速受到水 压力作用， 且压力变得均匀， 作用时间延长。当压力 上升到一定数值时， 孔壁形成微裂缝， 高压水渗透到 微裂缝中形成 “水楔” ， 使得裂缝更易扩展延伸， 岩体 万方数据 得到均匀破碎。水介质爆破与常规爆破比较， 冲量 比为 “， 能量为“ ， 充分证实充水会增强爆破 中有效的能量 ［］ 。 在水介质扩壶阶段， 爆生气体与水压力对孔壁 岩体进行破碎同时， 高速高压水流沿孔口方向射流 释放能量， 带出炸药爆炸高温， 降低壶内温度； 且高 速水流喷射作用， 有利于将药壶内爆渣带出。根据 水力学原理及箭体运动原理， 破碎的岩渣在高速水 流中， 由于水的动力作用， 使长条形岩块沿长轴方向 运动， 且水与孔壁的粘滞阻力远比岩快与孔壁的磨 擦力小， 由于水的不可压缩性， 水封作用大大降低裂 缝错动可能性， 减少炮孔卡堵机率， 保护孔壁完整 性， 提高成孔概率。 在水介质药壶爆破阶段， 药壶内壁首先受到通 过水介质所传来冲击波作用， 由于作用时间延长， 作 用于药壶内壁压力变得均匀； 当压力上升到一定数 值时，“水楔” 沿裂缝及裂隙继续扩展延伸， 炸药能量 作用范围变大， 从而增加岩石破碎均匀程度， 减少大 块率。同时， 山于水封作用使爆轰气体及爆炸能量 渗流到空气中形成的冲击波速度大大降低， 爆渣破 碎能增大， 抛掷能降低， 且水具有吸噪作用， 从而有 效控制飞石与爆破噪音。 水介质扩壶、 药壶爆破工艺 由于各种山体裂隙发育情况复杂多变， 一般情 况下， 在钻孔时尽量让炮孔垂直裂隙层面， 根据少药 多爆扩壶原则确定合适扩壶参数。每次扩壶时先往 孔内注水， 然后将药包 （采用防水类炸药） 小心放至 扩壶部位， 直到达到所需药壶大小。根据经验， 应扩 至常规药壶爆破药壶大小， 以利于炸药处于药壶水 介质中； 或根据实际， 控制药壶大小为爆破石方所需 炸药体积 “ ’ 倍。 扩壶完毕， 再注水， 然后进行装药至所需药量， 为控制爆堆倾倒方向， 提高破碎程度， 可采用沿炮孔 延长装药结构 ［ ］ ， 再注水封堵， 孔口采用塑料纸 团隔离水， 留 ’ *用黄土堵实。同时采用 多孔微差爆破技术， 利用先爆爆渣与后爆爆渣相互 碰撞提高岩体破碎程度。 水介质药壶爆破与常规药壶爆破比较 为使两种爆破技术工艺具有可比性， 对比试验 满足以下条件 （） 使两种技术工艺处在同一爆破区域、 同次爆 破、 同等孔深的同等条件下进行；（’） 使用同批炸药， 同批雷管， 药量与其它爆破条件相同；（） 由同一批 技术工人实施完成；（） 必须有多次实验， 在不同地 质条件下进行比较， 扩大使用范围， 排除偶然性。 按上述条件， 在某矿进行了对比性爆破试验。 该矿岩石为细粒花岗岩， 普氏系数, - ， 节理 裂隙中等发育， 呈片状发育， 岩石可爆性好。根据矿 实际情况， 采用“ ’ 钻机钻孔， 孔深 -， 孔 距 “， 台阶高度. ， 最小抵抗线与台阶 高度之比控制在* “ * - 之间。其主要爆破参 数及指标见表。 表主要参数及指标 类型 孔深 ／ 孔距 ／ 台阶高度 ／ 孔数 ／ 个 成孔数 ／ 个 成孔率 ／/ 扩孔时间 ／0 药壶体积 ／ 单耗 ／ 1 2 充水条件 常 规 药 壶 爆 破 “ . -- * *’ * * - “. *-- * ’* * .“- * *-- * * ’ * - -“ -“. -* ’ -* . 地下水吹干 水 介 质 药 壶 爆 破 “ . .. * *’ ** -* ’ 雨水3外加水 “. * ’ * ’ ** ’ ’ 外加水 .“- * * *’ -* ’ “* ’ * 外加水 -“ * * ** * ’ 地下水3外加水 经过多次爆破比较， 水介质药壶爆破明显优于常规 药壶爆破， 主要表现在以下几个方面 （） 采用水介质扩壶技术， 可有效防止药壶高 温， 有效防止炸药早爆现象； 由于每次扩壶后都先加 水， 省去等待药壶降温时间， 可形成流水施工作业， 扩孔时间缩短’ * / ’ ’ /， 因此水介质扩壶技术大 大提高药壶爆破安全性及工作效率。 （’） 同等药量扩壶的情况下， 采用水介质扩壶技 -’ 爆破 ’ * * ’年月 万方数据 术比常规法大， 扩大约 “ “ 倍， 药壶成形好， 爆渣细碎， 爆渣卡孔极少， 孔壁完整性好， 成孔率提 高 ’ ， 同时降低扩孔所需炸药量， 在坚硬 岩体中扩壶效果明显改善。 （） 采用水介质进行药壶爆破， 由于水压力与爆 生气体共同作用， 延长爆破作用时间， 增强有效能 量， 大大提高炸药爆炸能量利用率， 从而大大降低炸 药单耗， 达到同等爆破效果前提下， 单耗降低率 ， 从而降低爆破成本及有效降低爆破振 动， 从而提高药壶爆破安全性。 （） 采用水介质进行药壶微差爆破， 整体爆堆岩 体破碎均匀， 大块率降低， 因水介质 “水楔” 作用， 爆 渣与底根脱离程度好， 底根较为平整， 底根较少， 易 于铲装。 ’ 结论 水介质扩壶及药壶微差爆破技术， 突破传统观 念， 弥补药壶爆破的不足， 并大大提高炸药能量利用 率， 有效降低炸药消耗量， 改善爆破效果， 是一种安 全、 经济、 有效的新技术， 值得推广。 参考文献 ［］ 刘殿中“工程爆破实用手册 ［*］“北京 冶金工业出版 社， “ , “ ［］ 中国力学会工程爆破专业委员会“爆破工程 ［*］“北 京 冶金工业出版社， “ , “ ［］ 何广沂“工程爆破新技术 ［*］“北京 中国铁道出版社， “ ’ - , . “ ［］ 程玉泉“复杂支撑梁水眼减震降噪微差控制爆破 ［/］“ 爆破 （） ’ - , “ ［’］ 程玉泉“马尾红山码头场平爆破经验教训 ［/］“爆破， （） , “ （上接第 页） 按爆破安全规程 （0 1 - , . ） 规定， 深孔爆破飞石 安全距离不小于 2， 沙厂矿区爆破飞石安全距 离按 2计。 “ ’ 综合评价 深孔水介质爆破， 当孔内聚水小于’2时， 在 装药后上部聚水高度难于满足设计要求， 需要人工 灌水。这样， 在用人工进行爆破施工时存在一定的 不便。另外， 对堵塞高度控制要求严格， 从试验施工 过程看， 施工工艺有待进一步完善。 从试验结果分析及采矿后续工序 （采装） 来看， 试验是成功的， 取得了预期效果。 水介质爆破能够满足矿山生产要求， 并取得了 较好的综合效益。 （） 水介质爆破飞石减少， 提高了爆破的安全 性， 减少了大型采矿设备的移动距离， 从而减少了设 备的磨损。 （） 降低了炸药消耗。试验期间爆破岩石 ’ “ 万3， 炸药消耗比正常爆破减少了 “ ， 节省炸药 “ 3， 以炸药成本 元 ／ 3计算， 试验 期间节约资金 “ .万元。若大规模地使用水介质 爆破， 直接经济效益十分可观。 （） 水介质爆破减震效果明显， 对矿山当前和长 远生产都有非常的现实意义 一方面， 水介质爆破较正常爆破产生的后冲小， 因此， 改善了穿孔设备的作业条件， 减少了钻具的磨 损， 提高了钻机效率， 降低了消耗； 另一方面， 从长远角度看， 边坡稳定性是制约矿 山生产的重要因素。水介质爆破减震以其投资少、 减震效果明显等优点， 为边坡治理开辟了一条新思 路。 参考文献 ［］ 中国力学学会工程爆破专业委员会“爆破工程 （上、 下） ［*］“北京 冶金工业出版社， “ ［］ 龙维祺“特种爆破技术 ［*］“北京 冶金工业出版社， “ ［］ 张其中“爆破安全法规标准选编 ［*］“北京 中国标准 出版社， “ ［］ 秦明武“控制爆破 ［*］“西安 西安冶金建筑出版社， “ 第 卷第期程玉泉水介质药壶爆破技术应用探讨 万方数据