露天台阶爆破前排抵抗线合理长度计算.pdf

第22卷 第2期山 西 煤 炭Vol122 No12 2002年6月SHANXI COALJun. 2002 露天台阶爆破前排抵抗线合理长度计算 刘红岩 ① 朱月健 沈立晋 河南焦作工学院 河南二建三分公司 河南焦作工学院 摘 要 在分析露天台阶爆破时台阶坡面岩石爆破特点的基础上,提出了台阶爆破前排抵抗 线长度计算模型,从而推导出计算合理前排抵抗线长度的近似公式,可供爆破设计时参考。 关键词 露天台阶爆破;前排抵抗线;点药包;线药包 中图分类号 TD 82511 文献标识码 A 在露天台阶爆破中,前排抵抗线的选取对爆破 效果的好坏有着至关重要的影响。如果前排抵抗线 过大,则会造成根底多、大块率高、后冲作用大, 进而影响到后一排炮孔的爆破效果;相反,如果过 小,则不仅浪费炸药,增大钻孔工作量,而且岩块 易抛散和产生飞石危害,甚至造成爆破安全事故。 为此,许多爆破工作者曾用各种手段进行了试验研 究,结果表明合理的前排抵抗线长度主要取决于 爆破的岩石条件,节理、裂隙板端发育的岩体,前 排抵抗线方向上的阻力较小,因而可以采用较大的 前排抵抗线;相反,对于致密、坚硬、节理裂隙不 发育的岩体,应采用较小的前排抵抗线。同时,钻 孔直径、炸药威力、台阶高度和坡面角等也会影响 到前排抵抗线的大小,通常合理的前排抵抗线一般 为台阶高度的016倍～019倍,或炮孔直径的20倍 ～50倍。 为了使前排抵抗线长度的确定更加符合实际以 产生更好的破碎效果,笔者在此建立了一个计算模 型,对台阶爆破前排抵抗线的合理确定进行了一些 探讨。 1 台阶爆破前排抵抗线长度计算模型 111 台阶坡面岩石爆破特点 在台阶爆破时,前排柱状装药除对台阶顶部岩 石会产生一定的破碎、挤压的抛举作用外,其主要 作用是用来破碎和运动台阶坡面抵抗线方向上 的岩石,这种爆破作用有如下特点 a1 随着装药量的减少,爆破作用减弱; b1 当装药爆炸后,其爆炸裂隙首先沿台阶坡 面方向发展,以台阶坡面方向为岩石破碎的位移主 导方向,而上自由面对其爆破效果影响较小。 112 基本假设与主要原理 为了使台阶爆破前排抵抗线长度计算模型反映 台阶坡面岩石的上述爆破特点,特提出如下假设 a1 岩石为均质各向同性体; b1忽略微差爆破对孔与孔之间岩石爆破作用 的影响; c1忽略台阶顶部自由面对爆破作用的影响, 并假定台阶坡面为直角; d1 前苏联学者认为,对介质某点的爆破作用, 距其最近的炮孔影响最大,其余炮孔的影响可以忽 略; e1根据利文斯顿爆破理论,如果球状药包与 柱状药包的比例深度满足一定的关系,则当其装药 量相同时,其所得爆破效果相同。 113 计算模型 紧靠台阶坡面岩体的第一排炮孔布置的平面图 及剖面图分别如图1、图2所示。 根据假设可知,炮孔A中的装药爆破后,其 能量主要是用来破碎如图1中所示的以cdef为顶 面,以台阶高度H为高图 2 的长方体。设该炮 孔的装药段高度为L,为了研究条状药包的爆破, ① 第一作者刘红岩,男, 1974年生,在读硕士研究生,河南焦作工学院, 454000 收稿日期 2001206207 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. e、f-台阶坡面自由面 1、2、A -炮孔 图1 前排炮孔布置平面图 图2 炮孔剖面图 雷德帕斯在利文斯顿爆破漏理论的基础上,提出了 以比例深度的概念来确定条状药包与球状药包的爆 破关系。他把球状药包看成点药包,把单孔柱状长 条药包视为线药包,从几何相似和量纲原理找出 点、线药包之间的相关关系。 点药包的比例深度为 Wpt Wot Q1/ 3 1 1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 式中Wot 点药包的埋置深度,m; Q1 点药包的装药量,kg. 线药包的比例深度为 Wl Wol Q2 L 1/2 2⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 式中Wol 线药包的埋置深度,m; Q2 线药包的装药量,kg; L 线药包的装药高度,m. 要想使点药包爆破与线药包爆破获得相同的爆 破效果,则应满足以下两个条件 a1 它们二者的装药量相同,即Q1 Q2⋯3 b1 它们二者的比例深度满足以下关系,即 W pt 3 Wl 2 4⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 由以上的讨论可知 W pt 3 Wot Q11/ 3 3 Wl 3 [ W Q2 L 1/2 ]2 W2L Q2 5⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 也有 W ot 3 Q1 W2L Q2 6⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 又因为Q1 Q2,则 W ot 3 W2L7⋯⋯⋯ 式中W 柱状药包的前排抵抗线, m. 若要使台阶坡面岩石爆破达到工程要求,则需 满足如下条件 顶部为松动爆破 Q1 K′KW3 K′KW3ot K′KW2L8⋯⋯⋯⋯ 顶部为抛掷爆破 Q1 K f n W3 K f nW3ot K f n W2L⋯9 式中K 标准抛掷爆破漏斗单耗,kg/ m3; K′ 松动爆破时装药系数,一般为0～1; f n 爆 破 作 用 指 数,f n 014 016n3, n为爆破作用指数。 又因为Q2 π 4 d2L ρ 10⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 式中d 炮孔直径, m; ρ 装药密度, kg/ m3. 由上述3、8、9、10式可推出柱状 药包的抵抗线长度的计算公式为 台阶坡面为松动爆破W d 2 π ρ KK′ 1/2 11⋯⋯ 台阶坡面为抛掷爆破W d 2 [ π ρ Kf n ]1/ 2 ⋯12 2 对计算模型的讨论 由以上讨论可以看出,前排抵抗线长度是随着 岩石性质、炸药性质和工程要求而变化的。岩石坚 硬,可爆性差,所需的前排抵抗线长度相对较短, 对威力高、密度大的炸药,需要的堵塞长度相对较 长。在爆破工艺上,根据环境和工程要求选择不同 的爆破类型,选择不同的装药直径,其抵抗线的长 度也会相对发生变化,这些和实际情况是一致的。 若以台阶坡的松动爆破为例,K′ 1/ 3 ,当K 115 kg/m3,ρ 103kg/ m3时,根据公式11可以求 得不同装药直径条件下的前排抵抗线长度,见表 1. 若以台阶坡面为减弱抛掷爆破为例n 018 ,f n 0171 ,当K 1151 kg/ m3,ρ 103kg/ m3时, 根据公式12可以求得不同装药直径条件的前排 抵抗线长度,见表1. 表1 不同爆破类型和不同装药直径条件下的W值 W / m爆破类型 d/ mm 松动爆破抛掷爆破 76310211 89315214 100410217 115416311 140515318 下转第47页 44山 西 煤 炭 第22卷 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 合计3 365 40618元。 4 结束语 在煤矿设计中,盘区巷道一般布置在煤层中, 以其投资省、见效快等优点,被广泛采用。盘区巷 道服务年限短,若配用可回收复用锚杆体,可以提 高经济效益。目前,锚杆支护技术已经成为一项成 熟的技术,它适用于任何类型的巷道、硐室和交岔 点施工,并大大减轻了工人的劳动强度。随着高强 度金属锚杆进行回收复用,大幅度降低支护成本, 亦从经济上促进锚杆支护技术的发展。 Research and application of recoverable bolt body Wang G ao Datong Mining Group Co. Abstract Recoverable bolt body are made and applied in Datong Silaogou mine , which decreased supporting cost obviousely. Key words words recoverable bolt body; research; supporting cost 本文责任编辑 胡广权 上接第44页 由表1可以看出,当台阶坡面为松动爆破时, 其前排抵抗线长度约为装药直径的40倍;当台阶坡 面为抛掷爆破时,其前排抵抗线长度约为装药直径 的27倍,该结果包含在目前常采用的 20 倍～50 倍的范围内,因此有一定的参考价值。 3 小结 由于现场岩体性质的复杂性,因而很难求出一 个最佳的前排抵抗线,公式11和12近似地 给出了在具体岩石、炸药性能和工程要求条件下台 阶爆破的前排抵抗线的合理长度,可供爆破设计时 参考。每一个具体条件下的合理前排抵抗线长度最 终还需由现场试验确定。 Calculation of rational front - row burden in open - air bench blasting Liu Hongyan Zhu Yuejian Shen Lijin Jiaozuo Institute of Technology Henan3rd Building Co. Jiaozuo Institute of Technology Abstract On the basis of analyzing the blasting characteristics of rock at bench slope in open - air blasting , this paper puts forward a calculation model of front - row burden , and deduces an approximate ula for calculation of rea2 sonable front - row burden length for open - bench blasting , which can be used as reference for blasting design. Key words open - bench blasting , front - row burden , dotted charge , lined charge 本文责任编辑 徐树文 74第2期 王 高可回收复用锚杆体的研究与应用 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.