大孔距小抵抗线微差爆破技术的石方开挖.pdf

第2 0 卷第3 期 爆破 V 。I2 0N o3 2 0 0 3 年9 月 B L A S T I N G s e p2 0 0 3 文章编号1 0 0 l 一4 8 7 X 2 0 0 3 0 3 0 0 2 2 0 3 大孔距小抵抗线微差爆破技术的石方开挖 李廷春1 ，刘国强2 ，付建钢2 1 ．山东科技大学土木建筑学院，山东察安2 7 1 叭9 ；2 山东省泰安市公路局，山东泰安2 7 1 0 0 0 摘要在济泰高速套路路堑石方爆破开挖中，采用走孔距小抵抗线太区域微差连续爆破技术．合理选择 孔网参数、微差时间、封堵高度度超深等。选到了破碎班度小、光面成型好、经济合理等目的，短时间内完成 了大方量石方爆破任务。 关键词路堑开挖；大孔距小抵抗线；微差爆破 中图分类号T D 2 3 53 3文献标识码A R O c kE x c a v a t i O nb yM i l I i s e c o n dB l a s t i n gw i t hW i d e B o r e h o r eD i s t a n c ea n dS m a l lB u r d e n L j “”乎曲“n 1 ，L j UG “。一g 如”9 2 ，F UJ i n ”一g n ”譬2 1 ．C 0 1 1 e g eo fc i v i lE n g i n e e I 。i n ga n dA r c h i t e c t u r e ，s h a n d o n gu n i v e r s i ‘yo fs c i e n c ea n d T e c h n o I o g y ，T a i a n2 7 1 0 1 9 ，C h i n a ； 2 ．S h a n d o n gT a i a nH i g h w a yA d m i n i s t r a t i o nB u r e a u ，T a i a n2 7 1 0 0 0 ，Ch i n a A b s t r a c t I nb I a 毗i n ge x c a v a t i 。na l 。n gJ i t a iE x p r e 鹫w a y ，al a r g ea r e am i l l i s e ∞n db I a 5 t { n gw i t hw i d eb o r e h o r e d i s t a n c ea n ds r n a l lb u r d e ni sa d o p t e d ．T h e } 1 0 l e - p a t t e r np a r a m e t e r s ，d e l a y e di n c e r v a l ，s e a l l n gh e I g h ta n ds u p e r d e p r ha r er e a s o n a b l yS e l e c t e dA sar e s u l t ，s h a t t e r e db I o c l 【sa r es m a U ，s 1 T 1 0 0 t hs u a c ei sw e l ls 1 1 a p e d ．c o s ti sl o w ， a n d8l a r g cq u a n t i ‘yo fb l a s t i n ge x c a v a t i o n Ⅲ“n i s h e di ns h o r tt i r n e ． K e yw o r d s b l a s t i n ge x c a v a t i 。n ；w i d eb o r e h o r ed i s t a n c ea n ds m d lb u r d e Ⅱ；m i l l i 蚯c o n db l 啦t i n g 1 引言2 大孔距小抵抗线微差爆破破岩机理 济泰路属京福高速公路的一部分．穿越泰山山 脉，石方爆破方量较大。石质坚硬，为花岗岩，r 1 0 。爆破石方全部用于填方，路堑成型要求高，而且 工期较短。因此，爆破技术要求高。在这次石方爆 破开挖中，成功使用了“大孔距，小抵抗线，大区域微 差连续爆破技术”和光面爆破技术，2 个月完成石方 1 5 万m 3 ，光面成型1 万m 2 。达到了经济、快速、合 理的目的。 收稿日期2 伽3 一0 4 2 5 作者简介彳譬春‘1 9 6 8 一 t 男；泰安山东科学大学土木建筑学院博 大孔距小抵抗线爆破，是国内外近来普遍研究 和采用的一项爆破技术。对于宽孔距爆破的破碎机 理，主要有临空面理论、几何学理论、减小抵抗线增 强自由面应力波反射作用理论和减小抵抗线排除应 力降低区理论等等。目前又有人提出以成梁假设为 基础的宽} L 距爆破破碎机理“．2J 。这些理论都说明 大孔距小抵抗线爆破在岩石破碎方面比其它爆破方 法具有更多的优点。实践也表明，与普通梯段爆破 相比，宽孔距爆破能明显地改善破碎质量、降低生产 成本。 在大孔距小抵抗线布孔爆破中，炮孔间爆炸应 力波的共同作用较小，可以按单个炮孔起爆考虑，那 万方数据 第2 0 卷第3 期 事廷春等大扎距小抵抗线微差爆破技术的石方开挖 2 3 么．抵抗线方向岩体承受剪应力和拉应力，而岩石的 抗拉、剪的能力比较差，最容易破坏。同排炮孔同时 起爆时，由于孔距相对抵抗线很大，炮孑L 问的共同作 用较小，药量相对集中，实际E 形成了连续的加强爆 破漏斗，使岩体不能以⋯个平面而以一个弯曲面破 碎和向前运动。每一个炮f L 起爆后，岩体就被炸出 一个凹痕，而将要起爆的炮孔前的临空面出现了近 似弧形凸面。使后排爆破时，接近于多临空面爆破。 根据梁弯曲理论，宽7 L 距条件下，炮} L 前方所爆岩体 的抗弯刚度大大降低，在相同的外力作用下，岩石更 容易破碎。因此，大} L 距小抵抗爆破岩石效果更好。 岩石在微差爆破作用下的破碎，就是利用相邻 药包在微差时间里先后起爆，产生应力波的叠加作 用，提高岩石的破碎效果。微差爆破对于减小爆破 振动、改善破岩质量、提高玻碎效果、加大一次爆破 的规模有着明显的作用。它可分为孔外微差和孔内 药包之问微差2 种。目前，由于雷管制造水平的大 幅度提高，雷管的段数和微差时间可以人为设计。 而i L 外微差的网路设计时，孔外延期时间应小于飞 石的产生的时间，网路传爆的可靠度受到限制。因 此，只有在雷管的段数不够时，才使用。 大区域微差连续爆破岩石就是利用微差爆破的 优点，一次可以爆破的岩石方量比较大，有利于加强 岩石破碎程度、减少放炮警戒次数、避免由于多次放 炮造成自由面大块率的增多、减少爆孔少放炮时打 眼和运输等工序的停顿次数、节约时间和费用、加快 施工进度。 式中d 为炮孔直径， m ，d 0 ．1m ；p 为炸药密 度， k g ／m 3 ，p 10 0 0h ／I n 3 ； 1 为装药系数，c 0 ．7 5 ；Ⅲ为炮} L 密集系数，Ⅲ 2 ．6 ；q 为单位耗药 量， k g ／m 3 ，q 0 ．4 5 妇／m 3 。 Ⅳ 22m 3 炮孔孔距6 6 ”I - w 5 ．7m ，取 55m 4 孔深L L Ⅵ，- 2 0 ％ 5 最大孔椿单孔装药量Q Q q - Ⅳ’6 L 5 ．4 5 L 4 堵塞长度 众所周知，堵塞对爆破作用的影响是显著的，实 践证明，良好堵塞能提高炸药能量利用率，减少飞石 和空气冲击波强度。但堵塞长度不能太长，否则，单 } L 装药量减小，造成炮孔浪费，也容易在孔口处产生 大块，如果堵塞长度太小，容易发生冲炮，产生飞石。 按照利文斯顿漏斗理论，参考资料[ 5 ] 的经验 卜Ⅳ ／怒一等 式中， ” 为台阶面上爆破作用指数函数；J r ，z7 为地表处岩石爆破作用指数函数，／ ” 04 0 6n ’。 本次爆破中。取台阶面上n 0 ．9 ，地表面上 n7 O ．7 ，孔径1 0 0m m ，抵抗线22m ，则堵塞L ， 22m 。 3 孔网参数 5 微差时间 按照深孔爆破破碎理论，要产生良好的爆破破 碎效果，按照“小抵抗线，大孔距”原则，采用梅花布 孔，取炮孔密集系数m 26 0 。 1 炮孔直径 炮孔直径是控制炮孔爆破能力达到预定爆破作 用的一个基本因素。显而易见，增大炮} L 直径不仅 能提高炸药的传爆性能，而且炸药威力增大，爆破效 率提高，有利于加快开挖速度。但炮孔直径也不能 过大，否则，大块率增加，不符合填方要求，破大块， 消耗时间，反而降低爆破开挖速度。根据岩石为花 岗岩，平均开挖深度1 0m 。依据资料[ 3 ] 的经验选 择炮孔。直径“ 1 0 0n u n 。 2 最小抵抗线w 依据资料[ 4 ] W “√紫 按三种方法确定 1 根据经验公式确定 抵抗线在05 ～8m 间的爆破结果表明，取得最 佳破碎效果的抵抗线与微差时间￡关系为 f K Ⅳ 式中K 为系数，常取K 1 2 ～1 0m s ／m 。 2 按形成第二自由面所需微差时间确定 先爆的深7 L 刚好形式破碎漏斗，则 2 WWS ”C p v 卿s 譬 v c P 式中S 为缝隙密度，一般S O ．0 l m ；V T P 为裂隙 发展速度，m ／s ；V c P 为岩块移动速度 线或缝隙形 成速度 ，m ／s 。 3 按产生有效应力波迭加作用确定 前组药包爆炸后，压力波在岩体中传播，并随裂 万方数据 2 4 爆破 隙的产生出现反射拉伸波，此时起爆后组药包，则 f 旱 5 l o 一4 ／磊 s L P 本次实践中，采取折中方式选取微差时间，f 2 5 ～5 0m s 。 6 光面孔布子L 方式 1 炮孔问距 按爆炸力学和断裂力学理论，相邻炮孔装药爆 破的贯通裂隙是靠应力波在各自炮孔壁上产生初始 裂缝，然后在爆轰气体的准静压作用下扩展贯通。 从此理论出发，并经实践证明，f L 距与孔径关系式 为[ 5 ] d 1 2 ～1 6 d 式巾Ⅱ为孔距，m 。 2 光爆层厚度 按破碎岩石的最小单耗计算，周边孔在完成形 成光面任务后，仍要承担破碎光爆层岩石任务，炸药 单耗最小仅为01 8 ～02k g ／m 3 ，从而 W ，塑 。 吼 式中M 为光爆层厚度，m ；乱为周边孔装药集中 度，k g ／m ；％为岩石爆破最小炸药单耗，k m ／r n 3 。 3 周边孔装药量 Q 2 q L Z 式中z 为装药长度，m 。 4 装药结构 采用常用的导爆索串爆小药卷，空气柱不偶合 连续装药结构。 7 起爆顺序和方式 由于本次使用的非电导爆管雷管共有2 5 个段 别，能够满足孔内延期的段数要求，因此，可以采用 孔内延期、从前向后排间顺序、多排连续微差起爆方 式。 8 典型爆破实例 此爆破位于J T A K 5 2 十2 6 0 ～K 5 2 3 0 0 ，主爆区 排距2 ．2m ，孔距5 ．5m ，平均深度l Om ，共计1 6 排。光爆层厚度2m ，周边孔孔距1 ．2 5m 。i L 网参 数见图1 。装药量主爆孔Q 5 5h ，辅助孔Q 3 5 妇，光爆孔线装药密度0 ．5 妇／m 。 起爆方式采用主爆孔从前向后，1 6 排巾的前8 排起爆后，前8 排的小台阶} L 顺序向内起爆，后8 排 也类似。爆破后，坡、路面平整度高，破碎块度小，无 飞石。铲装方便。 H 盎 矗 睦 果 9 结论 凰lf L 网参数图 单位m 通过使用“大} L 距，小抵抗线”、大区域微麓连续 爆破技术和光面爆破新技术，每一次可以爆破的岩 石方量比较大，没有由于爆破方量不够造成运输的 停顿。同时，减少了放炮时打限和运输等工序的停 顿次数、放炮警戒次数。爆破后，破碎块度小，无飞 石，铲装方便。节约了破大块费用，为清运创造了良 好的条件。取得了2 个月完成石方1 5 万n 】3 ，光面 成型l 万m 2 。达到了经济、快速、合理的目的。节 约了时间和费用、加快施丁进度。 参考文献 [ 1 ] 夏超，何 君宽孔距爆破机理分析及在黄麦岭磷 矿的应用[ J ] 爆破，1 9 8 9 ，6 3 l o ～1 2 ． [ 2 ] 王修男，王树仁．宽7 L 距爆破破碎机理的研究[ J ] 爆 炸与冲击，1 9 9 7 ，1 7 3 1 5 ～1 8 [ 3 ] 林从谋．赵怖桥工程爆破实用技术[ M ] ．北京煤炭 工业出版杜，1 9 9 8 [ 4 ] 刘建亮石方机械化施工技术[ M j 北京科学出版 社．1 9 9 7 [ 5 ] 陈士海．现代钻爆理论与技术[ M ] 北京煤炭工业出 版社．1 9 9 8 ． 万方数据