光面预裂爆破参数选择与质量措施研究.doc

光面、预裂爆破参数选择与质量措施研究 阳天海　龙源　顾文彬　夏卫国 摘要　爆破参数的选择直接影响着爆破效果，是光面、预裂爆破工程设计的重要内容。本文结合工程实践，给出光面、预裂爆破的参数计算公式和一些参考值，并对确保光面、预裂爆破质量的技术措施进行了归纳总结。关键词　光面爆破；预裂爆破；爆破效果中图分类号　TD　235.1　　　　文献标识码　B文章编号　1001－487X(2000)01－0010－05 1　引言 　　光面爆破这门应用技术，是50年代在国外兴起。60年代中期到70年代初期在我国开始全面推广应用，不仅取得了巨大的经济效益和其它综合效益，而且对于边坡、围岩的稳定也有着重要的作用。预裂爆破由光面爆破演变而来，是光面爆破的一种，也有称作预裂光面爆破。两者的主要差别在于：光面爆破的主爆破炮眼先于控制开挖轮廓面的光面炮眼起爆，而预裂爆破的主爆破炮眼在控制开挖轮廓面的预裂炮眼之后起爆。光面、预裂爆破的应用，是隧道及地下、地面岩石工程爆破掘进和开挖史上的一次重大革新。光面预裂爆破的效果如何，很大程度上取决于工程中爆破参数选择和爆破控制技术。 2　爆破参数的选择 　　爆破参数的选择直接影响着爆破效果，是光面、预裂爆破工程设计的重要内容。其原则是：利用一切有利于提高光面爆破质量的因素，努力提高爆破质量。光面及预裂爆破参数设计计算有公式计算法、直接试验法、经验类比法和模型试验法等。本文结合工程实践经验和有关文献给出各种爆破参数的计算公式和一些参考值。2.1　炮眼直径db　　炮眼直径的确定直接关系到施工的效率和成本，应综合考虑岩石特性、现场机械设备情况及工程具体要求进行选择。　　一般情况下，主要应依据爆破的现场和钻工机具确定。如在地下小断面的巷道实施光面预裂爆破时，孔径取35～45 mm；而在露天情况下实施光面及预裂爆破时，孔径则可取大些。2.2　炮眼间距a　　光面、预裂爆破的实质是使炮眼之间产生贯通裂隙，以形成平整的断裂面。因此，炮眼间距对形成贯通裂隙有着非常重要的作用。炮眼间距的大小主要取决于炸药的性质、不耦合系数和岩石的物理力学性质。　　(1) 对光面爆破有 　(1) 　　式中，为每个炮眼产生的裂缝长度，ST为岩石的抗拉强度，db为炮眼直径，Pi为爆生气体充满炮眼时的静压，Pb为孔壁压力，b为切向应力与径向应力比例系数，b＝μ — 波松比。　　(2) 对预裂爆破，有： 　(2) 　　Pb为孔壁压力，σdt是岩石动载抗拉强度。　　另外，瑞典兰格弗斯(Langefors)给出了如下公式： 　(3) 和 　(4) 2.3　最小抵抗线W　　对光面爆破，最小抵抗线也即光面厚度。由经验公式有 W＝Q/C a lb　(5) 　　式中C是爆破系数，相当于炸药单耗值，lb为炮孔深度；Q为单孔药量。　　最小抵抗线W还应根据岩石性质及地质条件加以调整。经验表明，岩石坚韧、可爆性差时，最小抵抗线可小些；岩石松软、易破碎时，W可取大些。　　最小抵抗线W也可通过炮眼密集系数m来确定。光面爆破中的炮眼密集系数是指孔距a与最小抵抗线W的比值，即 m＝a/W　(6) 　　一般取m＝0.8～1.0。徐颖等［3］研究认为：m的优化值在0.8～1.13之间，合理取值是0.7～1.3。根据我们的工程实验经验，当岩石性质、地质构造和开挖跨度等条件发生变化时，也应作相应的调整。因此，最终选取的m值应通过现场的爆破试验确定。　　对于预裂爆破，则以间距系数(孔径与孔距之比)表示炮眼的密集度。当孔径在70 mm以下时，则间距系数在7～12之间按不同岩性选取，若孔径大于70 mm，则间距系数取5～10。2.4　不偶合系数B　　不偶合系数B是指孔径与药径之比，它反映药包与孔壁的接触情况，现已有研究不少。　　当药包全部填满药孔整个断面时，不耦合系数就达到最小值1。这时装药起爆后，能量可直接传入岩壁，避免了传播过程中的损耗。随着不耦合系数的增大，药孔周壁上的切向最大应力急剧下降，作用时间延长，使得爆炸能以应力波形式传播能量的部分减少，而以准静态压力形式传播能量的部分增多。在岩石中就有利于形成应力叠加、应力集中以及拉伸裂隙，而不易产生粉碎。　　一般情况下，光面爆破采用的不偶合系数B是1.6～3.0。当不耦合系数增大到一定值时，可使作用于孔壁的压应力等于或小于岩石的极限抗压强度，不使孔壁发生破坏的条件。由于岩石的极限抗拉强度一般仅为岩石级限抗压强度的1/10～1/40，因此，孔壁周围以外的岩石很容易受拉而破坏。　　预裂爆破中预裂孔只是要求形成预裂缝，而不是大量崩落岩石，因此不宜采用太大的孔径和装药直径。根据试验及经验数据，不偶合系数B一般取2～4，坚硬岩石因抗压强度高，可采用较小的不耦合系数；而松软岩石则应取较大的不耦合系数。2.5　每米深炮眼装药