爆破滑动破岩技术探讨.pdf

第2 0 卷第3 期 2 0 0 3 年9 月 爆破 B L A S T I N G V o l2 0N o3 S e D2 0 0 3 文章编号1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 0 3 0 30 0 1 4 0 3 爆破滑动破岩技术探讨 郑长青1 ，潘晋2 ，卢云明‘，王雪峰1 I 珠海爆破新技术开发有限公司，广东珠海5 1 9 0 0 0 ；2 ．东莞市公安局，广东东莞5 2 3 0 0 0 摘要简连了爆破滑动破岩的基本原理。实践表明，对于倾角在5 0 ’～7 0 。，走向单一．风化的层状岩体 当Ⅵ，／H 0 ．2 5 时．利用爆破滑动破岩技术，同样可获得安全、高效和良好的破岩效果。 关键词滑动破岩；爆破破岩；层状岩体 中围分类号T D 2 3 51文献标识码 A D i s c u s s i o n0 nR o c kS l i p p i n gB l a s t i n g z H E N GC k ”g q 抽9 1 ，只4 Ⅳ “ 2 ，L UY h n m i ”9 1 ，W A N GX “} 弦”9 1 1z h u h a jB l a s t i n gN e w1 、e c h n 。l o g yD e v e l o p m e n tC o ．L t d ，z h u h a i5 1 9 0 0 0 ，c h i n a 2 ．D o n g g u a nP u b l i cS e c u r i t yB u 啷u ，D 0 n 鹊u a n5 2 3 0 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h eb a s i cp r i n c i p l eo f b I a s t i n gs I i pr o c k b r o k e ni sp r 岛e n t e di nt h bp 8 p e rI “n d i c a t 曲，i na c c o r d a n c e w 乩r h es i l l g | e 仃e n da n dw e a t h e r e dl a y e rm kw i t hd i pa n 9 1 e 。f5 0 。～7 0 。，t h eb h i “gh a sas a f e ，a n de f f i c i e n t b r e a k i n gr o c kd { e c tt h a ’c a nb eg o T t e nw h e nW ／H 02 5 K e yw o r d s s l i pr 。c k - b r o k e n ；b 【a s t i n gr o c k - b r “e n ；h y e r 删k 1 刖菁 在土岩爆破工程中，有时会遇到岩体呈层状结 构，倾角在5 0 ’～6 5 ’，上覆岩层在3 0m 左右的被爆 体。按通常爆破设计，可采用的方法有浅孔、中深 孔台阶爆破，硐室爆破等。这些方法具有爆破规模 大，工程进度快等优点，但工程成本浅} L 、中深孔台 阶爆破较高，硐室爆破振动较大。探讨适合此类特 殊岩层条件的爆破滑动破岩技术。该技术是一种与 普通爆破设计不相同的新型方法，既可满足工程安 全的要求，叉能大大降低工程成本。 2 爆破滑动破岩的基本原理【卜3 】 与爆破滑动破岩相似的理论研究是由中科院力 学研究所等单位进行的，他们在研究1 0 0m 以上高 收辅日期2 0 0 3 一0 8 一1 2 作者简介郑长青 1 9 6 3 一 ，男；珠海琳海爆破新技术开发有限公司 高绂工程师 坝定向爆破筑坝技术中，同样考虑了原岩体内形成 的陡峭滑移面，通过利用这些滑移面，使爆炸应力 波，爆生气体和爆破震动更有效的作用，达到爆破堆 积的体积更大，低单耗，形状更符合设计要求。他们 是在室内模型试验的基础上进行研究工作的，提出 了一系列有价值的结论。 充分利用爆炸能量实现高边坡陡帮层状岩体爆 破的体积最大．不留下上部悬岩是爆破精动破岩的 关键。首先让爆破最小抵抗线方向与岩体层面垂直 向上。其次必须使岩层层面之间的粘结力大大降 低，减少滑动困难。最后必须在边坡下部形成足够 大的爆破漏斗体积及漏斗高度，使上部岩体失稳而 向下滑动。 爆破滑动破岩的原理是，将炸药咀恰当的抵抗 线布置在爆破水平面上爆炸时，迅速产生高温高压 气体作用在爆腔周围。冲击波向四周传播，当冲击 波压应力波超过岩石的抗压强度时，将岩石压碎，压 应力冲击波过后的稀疏波和剪切波超过岩石的抗 万方数据 第2 0 卷第3 期 郑长青爆破滑动破岩技术探讨 l5 拉，抗剪强度时产生径向和环向裂缝。这些径向和 环向裂缝在高温高压气体的作用下扩大、发展。原 岩体中的原生裂隙和层理同样被高温高压气体扩 展。传播到爆破自由面的应力波反射形成的拉伸波 波阵面正好与原岩体的层理面几乎垂直，更容易破 碎原岩体。高温高压爆炸气体将抵抗线范围内破碎 后的岩体膨胀，抛掷，形成爆破漏斗。而由于岩层之 间的粘结力较小，在上部层理间同样受到高压气体 扩展，使磋理问的粘结力降低，当爆破漏斗的形成将 下部支撑上覆岩体的支撑力“撤去”，并有一拉动作 用时，上部岩层在重力作用下将倾刻滑下，并在挤压 中破碎，形成爆堆。爆破震动使岩块沿光滑的层面 滑移更彻底，不留悬石和浮石在坡面，后续工作安 全。 3 工程实例 3 ．1 工程概况 东莞市大朗镇石厦村茶岭山是经过开发后分立 在公路丽侧的两个小山体，其岩石性质，岩体结构相 同。山体高均在2 0 ～3 0m 之间，宽约8 0m ，两处总 爆破方量约2 0 万m 3 。岩体风化程度较深，呈层状 结构，层厚O ．2 ～03m ，夹层之间还有软弱层。岩 层走向近似s N ，倾向w E ，倾角为5 0 ‘～6 5 。。由于 整个山体全部出露在平整水平面以上，因此无涌水 现象。石厦村为开发土地建设工厂，拟采用爆破清 运法平整该场地。 空地 空地 偷 ＼岁 公路 灯 翁戡 公酽 路 图I 爆区环境示意图 单位m 爆区周围环境比较复杂 如图1 1 号被爆山体 离东侧公路6 0m ，2 号被爆体离北侧公路3 5m ，离 西侧公路1 2 0m ，离西南侧工厂1 0 0m ，离西侧居民 点2 2 0m ，属于控制爆破。 3 ．2 爆破方案及参数选择 本工程的特点是岩体呈层状结构，见图2 。岩 体较风化，节理裂隙发育。层面之间有软弱夹层，岩 层倾角较睫。在选择爆破方案时，考虑了浅孔或中 深孔台阶爆破和硐室爆破等方法，最后选定了水平 扩壶爆破。比较如下 图2 实际岩体层状结构图 1 浅孔或中深f L 台阶爆破具有爆破作业安全， 爆破块度可控制在3 0c m 范围之内而几乎不用解大 块等优点，但必须分台阶装备药钻孔、起爆和运输 等．增加修筑简易公路的成本。由于钻孔量大．也增 加了钻孔成本。若采用中深} L 爆破，则中深孔钻进 入现场亦需要修筑上山通道。 2 硐室爆破具有一次爆破规模大，爆破效率 高，采用简易的小型空压机和凿岩机就能施工等特 点。不需增加修路工程，但需开挖导硐；爆破时地震 波大，对周围环境影响大，对附近工厂的正常生产是 有害的。公安部门在审批方案一般不会同意。 3 水平} L 扩壶爆破方案水平扩壶爆破具有钻 孔数量少、钻孔方向和深度控制准确，最小抵抗线误 差小；使用简易空压机、凿岩机就能灵活施工，不需 增加辅助工程即可在爆破水平面直接钻孔作业等优 点。同时不能忽略的是每次扩壶时，扩壶炸药爆炸 产生的冲击波和爆炸气体对岩体内的原生裂隙和次 生裂隙的扩展，势必造成爆破漏斗体积增加和上覆 层状岩体更容易向下滑动。因此扩壶时所使用的炸 药量，不能简单的看成仅形成装药药壶，它对岩体破 碎和漏斗形成同样是有贡献的。在实际工程中，扩 壶过程所消耗的炸药单耗，应适当计人整个爆破单 耗。 4 爆破参数，在采用水平孔扩壶爆破时，首先应 注意选择爆破最小抵抗线方向与岩层面垂直并且向 上。在实际应用中，也曾在抵抗线方向与层面垂直 万方数据 1 6 爆破 向下和与层面走向方向一致进行过爆破试验，结果 发现爆破漏斗体积减少，上部岩层不能全部向下滑 动破碎，形成上部悬岩。对工人作业安全造成重大 安全隐患，显然不能采用。通过试验形成了以下爆 破参数 钻孔直径中 4 0m m ； 钻孔深度L 5 ～6ml 最小抵抗线w 45 ～55m ； 钻孔间距n 5 ～6 m ； 爆破漏斗炸药单耗q 0 ．4 ～O4 5k g ／n 1 3 ； 每孔装药量c 2 4 0 ～7 5k g 。 由于山体出露地表以上，钻孑L 内几乎没有水，采 用铵油和28 岩石炸药装药。当下雨后孔中有积水 时改用乳胶炸药。每次爆5 ～6 个炮孔．采用电雷管 大串联起爆网路。7 L 间微差时间2 5 ～5 0m s 。 3 ．3 爆破效果 图3 爆破效果圈 采用水平孔扩壶爆破方式对上述山体实施爆破 作业，在选择好合理的爆破方向后是一种经济合理 的作业方式。采用2 台气腿式风动凿岩机钻} L ，每 组2 人，两组爆破作业人员施工，能满足2 台钻机两 班同时作业的施工要求。爆破规模大，效率高，爆破 作业成本低。按统计计算，平均每天可完成爆破方 量20 0 0m 3 以上，不产生上部悬岩，沿层理面滑动 破岩能实现一次全部塌落，层面光滑，几乎没有浮、 松石留在坡面，见图3 。爆堆也比较适合装运，刘具 体爆区来说，几乎没有大块。扩壶施工时，也不影响 公路运输和附近工厂、居民正常生产、生活，各爆f L 微差起爆时，爆破地震波较小，产生的个别飞石虽大 飞散距离不超过3 0m 。 更为神奇的是在这种采用w ／H 0 ．1 6 0 ． 2 5 范围，远小于一般设计要求的w ／H 不小于O6 的条件，爆破后逝坡光滑，边坡上部没有危险的恳 石、浮石，非常安全。爆破成本大大降低，为爆破作、J p 节省了大量成本，实现了安全、高效、实用、低成本的 目标。 4 结论和讨论 1 对于上覆岩层高，岩体呈层状结构，有软弱夹 层，岩层倾角在5 0 。～6 5 。的特殊爆破条件，可采用爆 破滑动破岩技术，能达到效率高，安全性好，作业成 本低的目的。 2 对于滑动破岩技术的实施，水平扩壶爆破不 失为一种行之有效的爆破方法。 3 是以W ／H 在0 ．1 6 ～O2 5 时特殊地质条件 下采用的一种新型爆破技术的初步探讨，作者试罔 通过上述实例给同类条件的爆破作业提供参考，并 在实践中不断总结，不断完善。 参考文献 [ 1 ]馀海清，郑长青．平孔药壶坍塌爆破技术[ J ] 爆破， 2 0 0 3 ，2 0 1 1 7 ～1 9 [ 2 ] 刘殿中．工程爆破实用手册[ M ] 北京冶金工、l p 出版 社．1 9 9 92 4 3 ～2 4 4 [ 3 ] 陈希廉地质学[ M ] 北京冶金工业出版社，1 9 8 l 万方数据