爆裂管在光面爆破中的应用.pdf

2 0 0 6 年 1 2 月爆裂管在光面姆破中的应用张紫剑 爆裂管在光面爆破中的应用 张紫剑 山东 银光科技有限责任奋司 山东， 2 7 3 4 0 0 〔 摘 要〕 文章概述了光面爆破和爆裂管的概念， 从实施光面爆破的要求和爆裂管的性能特征及作用原理进行了 分析. 结合在光面爆破中的具体使用方法和应用实例， 可知爆裂管是进行巷道周边光面爆破的先进爆破器材， 有望 在工程建设单位的施工过程中推广使用。 〔 关键词〕 爆破器材爆裂管巷道掘进光面爆破 〔 分类号〕 T D 2 3 5 . 3 7 4 1 概述 光面爆破是井巷掘进中的一种常用爆破技术， 它是沿巷道、 坑道的顶部、 侧墙布置加密的炮孔， 在 这些孔中合理装药， 爆破时沿这些孔的连接线破裂 成规整的平面。在井巷掘进中应用光面爆破具有以 下优点 1 能减少超挖， 特别在松软破碎岩石中更能显 示其优点; 2 爆破后成形规整， 提高了井巷轮廓质量， 3 爆破后因对围岩扰动小， 提高了围岩的稳定 性和自 身的承载能力， 不需要或很少需要加强支护， 可以减少支护工作量和材料消耗; 4 能加快井巷掘进速度， 改善施工安全条 件[ ‘ 〕 。 目前， 在井巷掘进中， 光面爆破技术已得到了广 泛的应用。 2 光面爆破的要求和爆裂管的特点 爆裂管是目 前国内先进的光面爆破专用器材， 具有低密度、 低爆速、 低猛度的性能特点， 并具有较 好的防潮性、 耐热性和耐寒性能。 据多个工程使用统 计， 使用爆裂管进行巷道周边光面爆破， 无论是在整 体性较好还是比较破碎的岩石条件下， 半孔率均在 9 5 0 0 以上， 从而能够有效改善掘进安全条件， 大大提 高工程质量和建设速度。 爆裂管使用简单易学、 操作 安全、 爆破成本低， 目 前已在多个大型巷道工程中得 到推广应用。 2 . 1 爆裂管的结构及性能 爆裂管结构如图 1 所示， 爆裂管主要性能指标 如表 1 所示。 2 . 2 光面爆破的要求和爆裂管的特点 2 . 2 . 1 光面爆破的要求 为了减少对围岩的破坏和延长爆生气体在破岩 过程的作用时间， 光面爆破要求采用不藕合装药。 在 1 一防潮帽; 2 一导爆索; 3 -爆裂管外壳 4 一光面爆破专用炸药; 5 一连接管 图1 爆裂管结构 表 1 爆裂管性能指标 性能指标 传爆性能 抗水性能 耐热性能 耐寒性能 用导姗索搭接引爆， 能爆轰完全 爆裂管在深度 。 . 5 m， 室温的静水中浸 2 h ， 仍 能可靠爆轰 爆裂管在4 0 ℃士3 ℃条件下保温6 h ， 仍能可靠 爆轰 爆裂管在一4 0 0C t3 ℃条件下冷冻 2 h ， 仍能可 靠爆轰 不藕合装药时， 药卷直径小于炮眼直径， 装药爆炸 时， 爆轰波不直接作用于孔壁， 而首先作用于药卷与 孔壁间的空气， 经过空气的缓冲作用， 爆轰压力峰值 作用到孔壁时已经大为减弱， 减少了对围岩的粉碎 和振动， 从而有效地保证了围岩的稳定性。 不祸合装药的爆破效应主要通过调节不祸合系 数来控制。不祸合系数是指钻孔直径和装药直径的 比值， 不祸合系数的大小因炸药和岩层性质而不同。 光面 爆 破通 常 采 用的 不 祸 合系 数 为1 . 5 - 2 . 5 “ ， 对 于软岩或钻孔直径较大时， 其不祸合系数可以取到 3 . 0 . 目 前凿岩台车钻孔直径大多为4 5 m m, 爆裂管 装药直径为1 6 m m， 不藕合系数约为2 . 8 ， 完全符合 光面爆破的要求。 2 . 2 . 2 光面姗破炸药的特点 光面爆破炸药既要能保证将光爆层岩石按要求 爆破拆除， 又要使坑道围岩受到的破坏和扰动限制 .3 4.爆破器 材E x p l o s i v e Ma t e r i a l s第 3 5 卷第 6 期 在最小范围。一般来说， 在一定的密度范围内， 爆速 大约是装药密度的直线函数， 密度增加则爆速也增 加。 通常情况下， 炸药爆速越高， 则其猛度也越大。 炸 药猛度越大， 对周围介质的粉碎破坏程度也就越大， 对坑道围岩的破坏和扰动也就越大。爆裂管装药炸 药与普通常用工业炸药相比， 具有装药密度低、 爆速 低和猛度低等特点。又由于爆裂管内有一根导爆索 贯穿首尾， 爆裂管被起爆后， 又具有爆轰稳定性高的 特点。 井巷掘进爆破中， 常使用的炸药是硝钱类炸药 和胶质炸药， 将爆裂管装药炸药与 2 号岩石乳化炸 药和2 号岩石硝按炸药进行比 较， 如表2 所示。 表 2 爆裂管与两种常用炸药性能比较 种类 装药密度爆速药卷直径 / mm 爆裂管 2 号岩石 乳化炸药 2 号岩石 硝按炸药 / g . c m - 2 / m s - 1 0 . 6 0 - 0 . 7 0 1 9 0 0 - 2 0 0 0 猛度/ n飞 刀1 6 - 8 1 . 1 0 - 1 . 2 0成3 2 0 01 5 2 03 2 - 4 2 0 . 9 5 - 1 . 1 0 3 6 0 0 1 2 3 2 [ 2 3 由表2 可以看出， 无论是从装药密度、 爆速， 还 是从猛度、 药卷直径作比较， 爆裂管在光面爆破中具 有显而易见的优越性， 即具有低密度、 低爆速、 低猛 度、 高爆轰稳定性特点。 2 . 3 起爆方式与效果 实际爆破表明， 周边孔同时起爆时， 贯穿裂缝平 整; 微差起爆次之; 秒延期起爆最差[1 1 3 。 同时起爆时， 炮孔间的贯穿裂缝较早形成， 一旦裂缝形成， 其周围 岩体内的应力就会下降， 从而抑制了其它方向裂缝 的形成和扩展， 爆破形成的壁面就较平整。 若周边孔 起爆时差超过 0 . 1 s 时， 各炮孔就如同单独起爆一 样， 炮孔周围将产生较多的裂缝， 并形成凹凸不平的 壁面。 因此， 在光面爆破中应尽可能减少周边孔的起 爆时差。 用爆裂管进行光面爆破时， 使用导爆索连接起 爆。 光面爆破专用导爆索爆速在7 0 0 0 m / s 以上， 如 巷道周边长为 7 0 m， 周边孔在 1 0 m s 内就能全部起 爆。如使用导爆管雷管和炸药进行光面爆破， 1 0 段 以上雷管延期时间每发之间相差几十毫秒很正常， 很难保证同时起爆。 用爆裂管和导爆索配合使用， 可 以达到最佳爆破效果。 从以上光面爆破的要求和爆裂管的特点可以看 出， 爆裂管确实是进行光面爆破的先进器材。 3 爆裂管在光面爆破中的应用 3 . 1 施工要求 1 周边孔孔距 3 0 - 4 0 c m; 2 光爆层厚度 拱顶 5 0 6 0 c m， 侧墙 5 0 c m 左右; 3 炮孔直径 3 2 5 0 m m; 4 炮孔深度 8 0 - 6 0 0 c m; 5 钻孔要求 周边孔偏斜角度应尽量一致， 使 炮孔轴线尽量在一个平面上。 3 . 2 单孔装药，及装药结构 1 由于爆裂管可以最大限度地减少对围岩的 扰动， 所以爆裂管的装药量有较大的范围， 单个炮孔 内多装一些爆裂管并不会对围岩稳定造成损害。但 为了节省爆破成本， 一般情况下， 孔深8 0 - 1 5 0 c m 时， 装0 . 5 m爆裂管; 孔深1 . 5 - 2 . 5 m时， 装 1 . 0 m 爆裂管; 孔深 2 . 5 -3 . 0 m时， 装 1 . 5 m爆裂管; 孔 深3 . 0 - 4 . 0 m时， 装 2 . 0 m爆裂管， 孔深5 . 0 -6 . 0 m时， 装3 . 0 - 4 . 0 m爆裂管。 2 在岩石整体性好， 爆后周边孔留有残孔的情 况下， 可在爆裂管底部加少量乳化炸药， 以加强底部 装药。 3 爆裂管装药为连续装药， 装在炮孔底部。 4 在全断面一次爆破中， 两边侧墙下部不可使 用爆裂管， 以防被掏槽碎石砸坏传爆网路。 3 . 3 炮孔堵塞 1 一定要堵塞炮孔， 堵塞长度不少于 1 5 c m, 以防止爆生气体过早泄露。 2 应堵塞到炮孔内部， 以堵塞物接触到炮孔内 的爆裂管为最好。 3 . 4 爆裂管的连接和起爆 1 用导爆索将所有周边孔内的爆裂管并联在 一起， 不宜用高段别导爆管雷管连接起爆。 2 导爆索传爆有方向性。 导爆索连接处与爆轰 波的方向 夹角不得大于9 0 0 , 3 连接时导爆索应紧贴石壁， 防止掏槽孔冲击 波或碎石将导爆索击断。 4 根据导爆索连接方向， 用1 发雷管将传爆导 爆索引爆。 4 应用实例 4 . 1 江西某大型巷道工程 此巷道高 9 m， 宽 7 m， 石质为花岗岩石， 岩石 整体性较好。 其周边孔孔径为4 5 m m， 孔距约为3 5 c m， 孔深2 . 5 m， 光爆层厚度约为 5 0 c m。采用预留 光爆层法进行周边光面爆破。每个周边孔装爆裂管 1 m， 用导爆索连接起爆， 半孔率在 9 8 以上， 大大 提高了工程质量和建设进度。 4 . 2 新班某大型巷道工程 此巷道高1 2 m， 宽9 m， 石质为砂岩， 岩石破碎 2 0 0 6 年 1 2 月 爆破器材 2 0 0 6 年总目录.3 5. 爆破器材 2 0 0 6 年总目录 刊期页次刊期页次 3 4 6n14 八0八j 月了‘.上，上 ，上勺‘11 0︺八0 题目 两种硝酸甲 胺制造工艺的比较分析 A R Y 1 号岩石乳化炸药研制与生产应用 二级煤矿许用高威力乳化炸药的研制 岩石粉状按梯油炸药生产过程中降低T N T的 方法 我国乳化炸药工艺及设备的现状与发展趋势 采用结晶法制取改性硝按的方法 硝酸钠中亚硝酸钠含量对乳化炸药安全生产的 影响 水分对煤矿许用膨化硝按炸药抗爆然性能影响 的试验研究 硝酸按表面包夜改性的实脸研究 A E型乳化炸药物理敏化连续混拌系统工艺参 数研究 膨化硝酸按炸药连续碾混系统的设计和应用 乳化炸药生产安全性浅析 工业含铝炸药的现状及分析 ★起姗器材 爆破振动法测导爆管雷管延期时间 纳米延期药的研制 附加散装点火药剂对导爆管点火性能的影响 延期药的设计在生产实践中的应用 自动喷码技术在民爆器材产品包装上的应用 电火工品阻值漂移测量电路 通‘月了 通‘通﹄ 内jA‘月J﹄11一OU八U ，上，1..上n‘11，白 通‘哎口 叹曰亡d月b召U 14512171115 亡口哎︺月勺魂0 pon沙 ︸.上1冬 题目 ★甚础理论与分析测试 岩体中爆破压碎区速度场研究 石油醚对乳化炸药墓质热分解动力学的影响 光斑直径对含能材料激光点火性能的影响 有机硅橡胶S D - 3 3 粘结剂的热分解动力学研 究 乳化炸药载化剂选择的理论研究 基于多重分形的爆破振动信号奇异性分析 管道内水雾对冲击波衰减作用的实验研究 小波分析在爆破振动加速度推求中的应用 柱状药包爆炸应力场模拟研究 爆炸排水法测试炸药作功能力探讨 粉状乳化炸药嫩烧转姆轰实验研究与数值模拟 乳化炸药墓质燃烧机理的研究 含能材料机械搜击感度判据的认识和发展 质A滴定法在按梯炸药食盐含童测定中的应用 ★工业炸药 乳化炸药泵送过程的作业条件危险性评价 水相p H值对一号岩石乳化炸药爆速和猛度的 影响 高能无梯粉状炸药及制备工艺研究 粉状乳化炸药制粉的影响因素与研究 一种低爆速炸药的研制 关于乳化炸药油相材料的研究 按油炸药性能影响因素研究及生产工艺的改进 1 4 1 7 5slll45co10 ，目，目 严重。其周边孔孔径为4 5 m m， 孔距为3 0 c m， 孔深 为1 . 5 m， 光爆层厚度约为4 0 c m。采用全断面一次 爆破法进行光面爆破。 在没有使用爆裂管之前， 用 2 号岩石乳化炸药 和1 2 段导爆管雷管进行光面爆破， 几乎每一炮都会 出现超挖或塌方现象， 整个工作量的8 0 用在支护 和回填上， 耗费了大量支护材料， 严重影响了工程进 度。 据统计， 使用爆裂管后， 周边孔半孔率在9 8 写以 上， 不再需要加强支护， 增加了巷道围岩的稳定性， 改善了掘进安全条件， 节省了大量人力物力， 大大 提高了工程质量和建设速度。 参 考 文 献 1 高尔新， 杨仁树. 爆破工程[ M] . 江苏 中国矿业大学出 版社， 1 9 9 9 . 1 5 8 - 1 6 1 2 黄寅生. 爆破技术[ M] . 黑龙江 黑龙江科学技术出版 社， 2 0 0 2 . 1 1 -1 5 A p p l i c a t i o n o f T u b e C h a r g e i n S m o o t h B l a s t i n g Z h a n g Z i j i a n S h a n d o n g Y i n g g u a n g T e c h n o l o g y C O . L t d . S h a n d o n g F e i x i a n , 2 7 3 4 0 0 [ A B S T R A C T ] T h e c o n c e p t o f s m o o t h b l a s t in g a n d t h e t u b e c h a r g e a r e s u m m a r iz e d i n t h is p a p e r , t h e r e q u i r e - m e n t s o f s m o o t h b l a s t i n g , t h e p e r f o r m a n c e c h a r a c t e r i s t i c a n d t h e a c t i o n p r i n c i p l e o f t u b e c h a r g e a r e a n a l y z e d . C o m b i n e d w i t h t h e s p e c i f i e d m e t h o d s e m p l o y e d a n d t h e p r a c t i c a l e x a m p l e s o f t u b e c h a r g e i n s m o o t h b l a s t i n g , i t i s s h o w n t h a t t u b e c h a r g e i s a d v a n c e d b l a s t i n g d e v i c e s o n l a n e w a y s m o o t h b l a s t i n g . I t i s p r o m i s e d t o e x t e n d u s e i n p r o j e c t a p p l i c a t i o n . [ K E Y WO R D S ] b l a s t i n g m a t e r ia l s , t u b e c h a r g e , l a n e w a y t u n n e l l i n g , s m o o t h b l a s t i n g