肖志武,王小平,陳志陽,李必紅

(1.國防科技大學(xué), 湖南長沙 410072;2.中南水電勘察設(shè)計(jì)院, 湖南長沙 410007)

逐孔起爆技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)研究

肖志武1,王小平2,陳志陽1,李必紅1

(1.國防科技大學(xué), 湖南長沙 410072;2.中南水電勘察設(shè)計(jì)院, 湖南長沙 410007)

結(jié)合上海陽山國際深水港大指頭島石方爆破工程,從爆破效果、爆破危害控制、爆破經(jīng)濟(jì)性等方面研究逐孔爆破技術(shù)的實(shí)用性。實(shí)踐證明,隨著高精度導(dǎo)爆管雷管在實(shí)際工程中的使用,逐孔爆破技術(shù)可以有效改善爆破效果,提高爆破質(zhì)量,達(dá)到對(duì)爆破塊度、爆破振動(dòng)、爆破飛石等爆破危害進(jìn)行有效控制的目的。

逐孔爆破;高精度雷管;孔網(wǎng)參數(shù);爆破振動(dòng);經(jīng)濟(jì)成本

0 引 言

逐孔起爆技術(shù)主要是利用孔內(nèi)和孔外不同延期段高精度導(dǎo)爆管雷管配合使用,使每個(gè)炮孔按照爆破設(shè)計(jì)的延期時(shí)間順序起爆,為單個(gè)炮孔創(chuàng)造更多的動(dòng)態(tài)自由面,增強(qiáng)了爆炸應(yīng)力波的反射,巖石間碰撞增加,爆炸能量得以充分利用,從而改善了爆破效果;同時(shí)可以使一次爆破最大一段藥量限定于最大單孔藥量,最大限度地降低爆破振動(dòng)。

本文結(jié)合上海陽山國際深水港大指頭島石方爆破工程,利用某公司生產(chǎn)的高精度雷管,通過現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)從爆破效果、爆破危害控制、爆破經(jīng)濟(jì)成本等方面進(jìn)行比較,研究逐孔起爆技術(shù)的實(shí)用性。

1 逐孔起爆機(jī)理

逐孔起爆即單孔延時(shí)起爆,雖然其爆破機(jī)理比較復(fù)雜,具有許多尚未確定的因素,但根據(jù)逐孔起爆的爆破特點(diǎn),逐孔起爆技術(shù)與多排孔微差起爆比較有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):

(1)先爆炮孔為后爆炮孔多創(chuàng)造 1個(gè)自由面。自由面的增加能夠大幅提高炸藥的能量利用率。在相同的條件下,連續(xù)適當(dāng)?shù)难悠跁r(shí)間和由此增加的動(dòng)態(tài)自由面,可以改善爆破效果。逐孔起爆技術(shù),可以使每個(gè)炮孔在起爆前其前方和側(cè)方的炮孔已經(jīng)爆炸,為該孔準(zhǔn)備 3個(gè)自由面,巖石爆破所需拋散能量大大降低,同時(shí)合理的孔間微差時(shí)間可以增加相臨炮孔間巖石爆破后的相互碰撞,改善爆破效果。

(2)爆炸應(yīng)力波沿自由面充分反射,加強(qiáng)巖石破碎。由于存在多個(gè)自由面,單孔裝藥爆炸后產(chǎn)生的應(yīng)力波傳至新自由面后將發(fā)生反射,應(yīng)力波同時(shí)抵達(dá)藥包位置,反向拉伸波在傳播過程中首先在自由面接觸,然后依次向著藥包位置在單孔爆破區(qū)內(nèi)各點(diǎn)處發(fā)生疊加,拉應(yīng)力強(qiáng)度大大提高,降低了巖石破碎時(shí)彈性變形能的損失,實(shí)際增加了巖石破碎需要的能量在總能量中的比例,從而降低了炸藥單耗,極大地改善了巖石爆破破碎效果。

(3)相鄰炮孔相互碰撞、擠壓,增強(qiáng)巖石二次破碎。利用逐孔起爆技術(shù),巖石爆破效果好,爆破后大塊率較低,減少了二次爆破量,能夠有效提高后繼工作(鏟裝和運(yùn)輸)的工作效率。

(4)控制和減少爆破地震波等危害。逐孔起爆技術(shù)充分利用了炸藥爆炸的總能量,同時(shí),由于利用高強(qiáng)度、高精度毫秒導(dǎo)爆管雷管實(shí)現(xiàn)了逐孔起爆,爆破時(shí)的最大單段藥量大大減小,能有效地控制和減少地震波、沖擊波和飛石等危害。

2 逐孔起爆相關(guān)實(shí)驗(yàn)及分析

結(jié)合上海陽山國際港大指頭島石方爆破工程,利用某公司生產(chǎn)的高精度雷管,從爆破效果、爆破危害控制、爆破經(jīng)濟(jì)成本等方面進(jìn)行比較實(shí)驗(yàn)。

2.1 現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)主要分為 2個(gè)階段:第一階段首先在維持原有孔網(wǎng)參數(shù)不變的情況下,對(duì)高精度雷管逐孔起爆技術(shù)使用前后的爆破效果進(jìn)行比較,檢驗(yàn)高精度雷管逐孔起爆技術(shù)的優(yōu)點(diǎn);第二階段采用高精度雷管逐孔起爆技術(shù),通過比較爆破效果不斷調(diào)整孔網(wǎng)參數(shù),得到最優(yōu)化的爆破方案,并以此指導(dǎo)相關(guān)的爆破實(shí)踐。

實(shí)驗(yàn)具體情況為:

(1)使用一般毫秒延期導(dǎo)爆管雷管爆破,每孔內(nèi)均置入 2個(gè)MS8段(250 ms)非電導(dǎo)爆管雷管,形成孔內(nèi)延期;相鄰兩排之間用 MS2段(25 ms)非電導(dǎo)爆管雷管依次形成孔外微差,從一端向另一端依次起爆,點(diǎn)火時(shí)采用瞬發(fā)電雷管串聯(lián)線路起爆非電導(dǎo)爆網(wǎng)絡(luò)。

(2)采用高精度雷管逐孔起爆技術(shù),進(jìn)行不同參數(shù)爆破實(shí)驗(yàn)。圖1 為其中某一炮次的爆破前后現(xiàn)場照片。逐孔起爆網(wǎng)路見圖2,具體爆破參數(shù)見表1。

圖1 各高精度雷管逐孔起爆爆破前后效果

圖2 逐孔起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)

表1 爆破參數(shù)選取及相關(guān)數(shù)據(jù)

為了保證試驗(yàn)效果,特別對(duì)爆破施工質(zhì)量和質(zhì)量評(píng)估過程提出了相關(guān)要求:首先在試驗(yàn)前對(duì)爆破隊(duì)技術(shù)員進(jìn)行了高精度雷管使用培訓(xùn),實(shí)際操作過程中,技術(shù)員嚴(yán)格按照廠家的使用要求進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接并確保質(zhì)量,孔網(wǎng)布置必須做到合理化,每次試驗(yàn)要求畫出網(wǎng)絡(luò)圖,并對(duì)裝藥情況進(jìn)行詳細(xì)記錄;其次,針對(duì)試驗(yàn)前后的質(zhì)量評(píng)估,對(duì)爆破前現(xiàn)場狀況和爆破后的效果進(jìn)行拍照記錄,以便于進(jìn)行直觀的比較,同時(shí)向挖機(jī)手進(jìn)行巖石爆破后的塊度、均勻度的情況的調(diào)查;同時(shí),在爆破前后及時(shí)和爆破震動(dòng)監(jiān)測單位進(jìn)行聯(lián)系,確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效性,對(duì)爆破時(shí)監(jiān)測到的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。

2.2 實(shí)驗(yàn)分析

在維持爆破參數(shù)不變的情況下,通過現(xiàn)場爆破效果驗(yàn)證和爆破振動(dòng)數(shù)據(jù)的分析處理可以得到結(jié)論:采用逐孔起爆技術(shù),可有效改善爆破效果,爆破根底明顯減少;與此同時(shí),爆破振動(dòng)也得到了有效控制,完全能夠適應(yīng)對(duì)爆破要求較高爆破環(huán)境的要求。

通過比較爆破效果不斷調(diào)整孔網(wǎng)參數(shù),在爆破振動(dòng)允許的范圍內(nèi),得到最優(yōu)化的爆破方案。針對(duì)臺(tái)階高度為 20 m的爆區(qū),又進(jìn)行了一系列類似的實(shí)驗(yàn),參數(shù)選取及相關(guān)數(shù)據(jù)見表1。

從爆破效果方面來看,由于高精度雷管逐孔起爆技術(shù)具有充分發(fā)揮炸藥能量的作用,所以可大大提高炸藥的利用率,爆破后塊度均勻、無根底,按預(yù)期要求的拋擲方向形成爆堆,爆堆松散、利于鏟裝,爆破效果理想。但個(gè)別炮次也存在著局部塊度過細(xì)的現(xiàn)象,不利于爆破石料的再利用,所以具體使用時(shí),必須根據(jù)實(shí)際情況,及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù),才能更好地發(fā)揮高精度雷管逐孔起爆技術(shù)的特點(diǎn)。

從爆破振動(dòng)控制方面來看,爆破監(jiān)測結(jié)果和振動(dòng)波形圖上可以看出:采用高精度導(dǎo)爆管雷管逐孔起爆時(shí),爆破振動(dòng)波形峰值沒有疊加,同其他起爆方法相比明顯降低,最大值可以得到控制。圖3為某2個(gè)炮次高精度雷管逐孔起爆引起的一定距離上的 地面質(zhì)點(diǎn)爆破振動(dòng)波形圖。

圖3 爆破振動(dòng)波形

逐孔起爆的爆區(qū)中炮孔在空間上是獨(dú)立起爆的,但是計(jì)算爆區(qū)振動(dòng)的一段藥量并不一定是單孔藥量。如何根據(jù)不同的巖石性質(zhì),綜合考慮孔網(wǎng)參數(shù)、巖體破碎和移動(dòng)等因素的影響,選取更為合理的孔間、排間微差延時(shí)時(shí)間,最終達(dá)到爆破時(shí)間段內(nèi)爆破振動(dòng)互相消減的最佳效果,這也是需要更深入地研究。

在經(jīng)濟(jì)性方面,通過表1可以看出:在臺(tái)階高度、孔深、超深、線裝藥量和填塞長度相同的條件下,炸藥單耗與孔距和排距的選取有著密切的聯(lián)系。采用高精度雷管運(yùn)用逐孔起爆技術(shù),通過選取優(yōu)化后的爆破參數(shù),可以有效減少炸藥單耗,明顯降低爆破成本。

3 結(jié) 語

通過對(duì)高精度導(dǎo)爆管雷管逐孔起爆技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)研究,分別從爆破效果、爆破危害控制、爆破經(jīng)濟(jì)成本進(jìn)行了比較。采用合理優(yōu)化爆破參數(shù),可以大大改善了爆破效果,提高了礦山的延米爆破量和鏟運(yùn)效率,降低采礦綜合成本,并能夠有效地控制爆破危害效應(yīng)。

高精度導(dǎo)爆管雷管逐孔起爆技術(shù)以其良好的性能和實(shí)際使用特點(diǎn),逐漸取代傳統(tǒng)的普通非電雷管排間微差爆破技術(shù),將是巖石爆破技術(shù)發(fā)展的趨勢。

[1] 林大超,白春華,等.爆炸地震效應(yīng) [M].北京:地質(zhì)出版社,2007.

[2] GB6722-2003.爆破安全規(guī)程[S].

[3] 銀開州,王利平,等.“逐孔起爆技術(shù)”在永平銅礦的應(yīng)用[J].爆破,2003,20(2):34-36.

[4] 賈 偉.逐孔起爆技術(shù)在武家塔露天煤礦的應(yīng)用[J].露天采礦技術(shù),2006,(5):5-6.

2011-06-26)

肖志武(1961-),男,副教授,碩導(dǎo),長期從事爆破工程與防護(hù)方面的研究與教學(xué)。