光面爆破主要参数的优选及校核.pdf

第 “卷第期 年“月 爆破 “ / - 5 5 ; - ’ L , 8 ; A A E ’ G’ J H 7 E M G , ; ,3 7 8 , ,9 ’ 8 , ; N 8 ’ O , F A，A 7 , 8 , A E ’ G ; 7 E - K ’ G A 7 , G F ’ - E G ’ E G - 8 K , A , 8 G A 7 , ’ A 7 , 8K E G - 8 K , A , 8 ; E G ; K ’ ’ A 7C ; A E G E ; G P B , ，A 7 8 ’ 7L 7 E F 7 A 7 ,K , A 7 ’ A ’ ’ - A E K E B , G F 7 , F Q A 7 , ; K ’ ’ A 7C ; A E G - 8 K , A , 8 ; E ; , F , 5 AB 0 ; 2 E G - 8 K , A , 8；F 7 , F Q G F 7 ’ E F , 前言 光面爆破是地下工程开挖中常用的一种爆破技 术， 由于爆破过程和岩土本身性质的复杂性， 一般是 通过一些经验公式、 半经验公式或经验值确定其爆 破参数。本文试图通过一些基本经验公式的推导， 建立一种较简便的校核和优化光面爆破参数的方法。 有关公式的推导 不耦合系数的计算 爆破过程中， 爆生气体对介质的作用分为两个 阶段， 即爆轰冲击波作用阶段和爆生气体膨胀压力 作用阶段。光面爆破为不耦合装药， 起爆后爆生气 收稿日期 . . 作者简介 黄霖 （ “ 1 .） ， 男； 宜昌 葛洲坝集团公司工程 师， 硕士研究生 体先充满炮孔， 再作用于围岩。根据参考文献 ［. ］ 资料， 可对光面爆破过程作如下假设 炸药为瞬时 爆轰， 爆生气体在炮孔内作等熵膨胀， 忽略堵塞物的 运动对爆生气体的影响。由于作用时间短， 考虑为 绝热过程， 并忽略其它渗漏等， 有 * “ ,常数 （） *-／*.,（／-） “ （） */／*-,（-／/） “ （） 式中，* .为爆炸气体初始压力；*.,0 ／ （12 ） ，1为绝热指数， 对一般工业炸药1,；*-为绝 热临界压力；* /为爆生气体准静态压力， 即作用在 孔壁上的压力； 为装药密度；为炸药体积；- 为临界压力时的相应体积； / 为去掉炮泥体积以 外的炮孔体积； “为等熵指数， 其中“为爆生气体 的等熵指数； “为理想气体的等熵指数， 这里“R ，“R 。由上可推出准静态压力为 */,（*.／*-） “ ／“ （／ /） “ * - （/） 万方数据 其中 “｛ ［ （“） ／ （“） ］ ［ （ ““）’／“］ ｝ “ ／ （ “ “ ） （） 式中，’为炸药爆炸能， 假定作用在炮孔孔壁上的 压力等于岩体的动抗压强度 *， 则有 * （） 由 （“） （） 式可知， 炮孔不耦合系数“与爆轰 压力、 炮孔壁准静态压力之间的关系。据有关资料， 作用在孔壁上的初始冲击波波峰压力随不耦合系数 的增加而呈指数减小， 当不耦合系数达到 以上 时波峰压力基本消失， 故光面爆破不耦合系数一般 大于 。 ／（,,） （ - .） ／ （ - . /） , 0（’） 式中，,、 ,、, 0分别为光爆孔深、 堵塞长度、 药卷 总长度；.、 ./分别为光爆孔径和药卷直径。确定 了孔深、 孔径和光爆用炸药种类后， 可以通过 （“） （） 式计算不耦合系数“， 同时， 结合 （’） 式可以确 定装药结构， 计算出, 、 , 0。 由上述的计算假定计算出的单孔药量可能较 小。由于按作用在炮孔孔壁上的压力等于岩体的动 抗压强度 *考虑， 避免了对保留岩体的破坏， 但有 可能造成爆下岩块块体较大， 影响施工效率， 所以应 对之进行校核， 并根据现场实施情况进行调整。 其它爆破参数的选取与计算 首先， 根据经验及现场施工情况可以先确定孔 深、 孔径、 药卷直径、 炸药的参数。随后， 根据以上推 导的公式计算不耦合系数， 确定装药结构及单孔装 药量。再根据有关公式确定周边孔最小抵抗线、 周 边孔间距、 周边孔密集系数等， 相应公式如下 炮孔间距 根据经验， 孔距一般为孔径的“ 倍， 即1（“ ）2， 也可以用下式计算 1 - ［（3／ （3’） ） ／ 4 （“） ］ ／ 2 （） 式中，为孔壁上的波峰压力， 在不耦合的情 况下， 可以取（“ 5 5） ；为岩石泊松 比； 4为岩石极限抗压强度。 周边孔最小抵抗线（’）与周边孔密集系数 （6） 及周边孔间距 （1） 直接相关， 一般 - 6 - ， 光爆层厚度应根据岩石性质及地质构造加以 调整。 参数校核及优化 三峡水利枢纽右岸地下电站设置有条引水 洞， 洞径为“ “ ’ *， 为圆形有压洞； 设有个 直径为*的排沙支管， 在塔内汇合为一条排沙总 洞， 排沙洞洞径为 *。引水洞、 排沙洞洞挖 段岩性以细粒闪长岩为主， 含闪云斜长花岗岩团块 或岩脉， 洞室围岩为微新岩体， 坚硬稳定。局部洞段 由于断层、 裂隙随机组合成不稳定块体， 围岩稳定条 件较差。新鲜岩石为块状， 岩石抗压强度为 “ “ , - .， 抗剪强度 , - .， 密度为 ’ / ／ * ， 岩体变形模量 0 1 - .， 泊桑比 。 根据工程地质情况， 选用岩石乳化炸药进行计 算。取炸药密度 “ - 7“ 2 3 ／* ， .0 *／4， 由. ／ （83“） 得 0 - 7“ - .。 由 （“）（） 式计算 “， 其中炸药爆炸能’ ， 为单位炸药能量。计算得“ - 。 取 **“7“ - .， 则“ * ／’ - “ 0。当 孔径为0 * *， 孔深和堵塞长度不同时， 根据不耦 合系数确定装药结构后， 计算出的单孔药量见表“。 表“中计算的药量没有考虑炸药的能量损失， 应为满足光爆要求的最小药量， 实际施工中采用的 药量应大于或等于该数值。 将表“中的计算结果与光面爆破常用参数 （表 ） 比较， 可知计算结果与常用参数表相符。 表“单孔药量计算结果表 孔深 ／* 孔径 ／* * 堵塞长度 ／* 有效长度 ／* 单孔药量 ／ 3 线装药密度 ／ 2 3 *5 “ 0 0 ’ 0 0 “ 0 “ 0 “ ’ 0 0 0 0 表光面爆破常用参数表 拱部跨度 ／* 孔径 ／* * 孔距 ／* * 光面层 厚 ／* * 炮眼密集 系数 ／* 线装药密度 ／ 2 3 *5 “ 0 ’ ’ “ “ “ “ 0 ’ ’ “ 边墙 0 ’ ’ “ 实际施工中以现场实际情况为依据， 采用表“ 中计算的爆破参数， 取得了较好的爆破效果。 参考文献 ［“］ 秦明武控制爆破 ［,］北京 冶金工业出版社， “ ［］ 蔡福广光面爆破新技术 ［,］北京 中国铁道出版社， “ 0 ［］ 边振华用有限元动力分析法计算光面爆破的光面层 厚度 ［6］爆破， “ （“） 5 “ 第“ 卷第期黄霖光面爆破主要参数的优选及校核 万方数据