深孔爆破498

第二章深孔爆破第一节台阶几何要素及国产钻机主要性能一、台阶几何要素1、钻孔形式深孔爆破钻孔形式一般分为倾斜钻孔和垂直钻孔二种，另外还有水平钻孔。水平钻孔公路工程中用来打猫洞炮洞穴，如图4-2-1-1所示。底底图深孔爆破钻孔形式及主要参数倾斜钻孔；垂直钻孔；水平钻孔2、台阶几何要素如图案4-2-1-1所示。h----超孔深度(m)L----钻孔深度(m)L1---装药长度（m）L2---填塞长度（m）b----排间距离（m）a----孔间距离（m）B----坡顶线到前排孔口距离（m）d----炮孔直径（mm）1----坡面倾角()2----钻孔倾角（）H----阶梯段高度（m）W底----前排底盘抵抗线（m）W1-----后排抵抗线或排距（m）2身孔爆破潜孔钻机主要型号及规格性能浅孔钻机是一种回转冲击式钻孔机械，因为钻头和产生冲击作用的冲击器均深入孔底进行凿岩，并随着炮孔深度增加而向孔底推进，所以称潜孔钻（冲击器和钻头是由回转机构带动而回转的）。其优点是比其它类型钻机工作效率高，可以钻倾斜炮孔，有的还可凿任意方向炮孔，对爆破十分有利。采用潜孔钻机能基本上消灭后冲和根底，总成本可以将低15%---20%。因此，目前被广泛利用。其主要型号及规格性能见表4—2—1---1。项目型号-80YQ-150A73型200钻孔直径80150200---220钻孔深度15.017.56017.857518.859019.30钻孔角度10---8545，60，75，9060--90钻杆直径50108168钻杆长度2.89.010.29.5钻具速度钻巨提升及推进速度推进行程759.73.06016.09.013.5/17.9/27.212.7钻机外型尺寸行走时：工作时：4150*1860*22002250*1860*43005830*3450*1175011500*3450*3600137770*4988*142408860*4988*143808860*4988*14240钻机总重量2.11238注：1。深孔爆破潜孔钻机一般有轻型，中型，重型三种。2．金—80潜孔钻机是一种履带自行式轻型潜孔钻机。该机以电力和压缩空气为动力，干式凿岩，管路供气，能在中硬矿岩中钻凿直径为80mm，深15m以内的炮孔。炮孔倾斜角在10—85之间。3．YQ—150A型和改进的YQ—150B型潜钻孔机是一种高效率中型履带自行式潜钻孔机，可适用于中小型露天矿，水利，国防等工程施工，能在中硬或坚硬岩石中凿孔。YQ—150B型较适用。4．73型200为重型潜孔钻机，是一种自带空气压缩机的履带式自行潜孔钻机，适用于大中型露天矿等钻凿深孔。第二节深孔爆破参数的选择深孔爆破参数对爆破效果，爆破质量和经济效果都有较大影响。爆破效果和质量主要以大块率，爆堆后冲作用，是否产生根底，爆堆集中程度以及爆破震动效应等方面来综合衡量。大块率低和无根底，不仅能降低二破碎工作量，爆破材料的消耗，并能显著提高电铲效率；爆堆集中能充分发挥装载和运输机械的效率；爆破后冲作用小，则有利于提高钻孔效率和减少大块的产生；减少爆震影响，是保证建筑物和设备安全的重要因素。因此，有效地选择各项爆破设计参数，是成功地进行深孔爆破开挖的关键。1．钻孔直径d孔径主要取决于梯段的台阶高度、岩石性质、钻孔机械类型和装载机械的斗容量等。当采用潜孔钻机时，孔径通常取100-200mm；采用牙轮钻机或钢绳冲击式钻机是，孔径为200-310mm。在公路、铁路和水利水电工程中，由于对边坡和围岩有较高的保护要求，石方量不太集中，孔径一般比矿山小，为便于施工现场移动，孔径可用80-150mm。美国《爆破设计标准》规定，以英寸计的钻孔直径应比铲斗容积（m3）为大，比钻孔长度L（以英寸计）的开方根为小，软弱岩石允许用大的孔径，可大到等于√L。通常孔径应小于两倍铲斗容积。加大钻孔直径，可以减少钻孔数目，加快施工进度。因此，目前有加大钻孔直径的趋势，有的达到500mm。一般钻机选型确定后，其钻孔直径便以固定下来。2．底盘抵抗线W底在深孔台阶爆破中，为避免留根底、残埂，一般都以底盘抵抗线代替最小抵抗线W底是指炮孔底部中心至阶梯底脚的水平距离。选择W底大小，必须适合岩石特性、所用炸药的特性和数量以及炮孔直径大小相等。抵抗线过大，爆破质量将会恶化，特别是在厚层岩石中将会产生根底，后冲作用大，甚至会出现硬埂，单位耗药量也会显著增加；如果抵抗线过小，将使爆炸不能充分利用，爆破时沿抵抗线方向的岩石不能不能充分破碎，高压气体便直接进入大气，从而使爆破效果大大降低，同时，会使炮孔数目增加，每延米爆破量减少，致使党位体积岩石的钻孔费增加等。计算抵抗线的公式较多，现介绍几个常用的公式如下：1）根据钻机安全作业条件W底≥Hctg+B(4-2-2-1)式中：─台阶坡面角，一般不小于60；B─台阶顶面由炮孔轴至坡边缘的安全距离，一般取B≥2～3.0m。2）W底=（0.6～0.9）H(4-2-2-1)3)按每孔的装药条件（巴隆公式）W底=式中：d─炮孔直径（dm）；药─装药密度（g/cm3）τ─装药系数，τ=0.4～0.8当H＜10m，τ=0.6;H=10～15m,τ=0.5;H=15～20m,τ=0.4m─密集系数或疏密系数（孔距与W底之比），m=0.7～1.4，其最小值为m=0.86～0.007H;K’─单位耗药量（kg/m3）4）用查表法确定（1）国内清渣压渣爆破时，底盘抵抗线变化范围见表4-2-2-1。（2）原苏联爆破工业总局W底见表4-2-2-2。3．孔距a与排距b孔距A是指同一排相邻炮孔中心线间的距离，一般按以下公式计算：a=mW底（m）式中：m─疏密系数。底盘抵抗线变化范围炮孔直径d(mm)底盘抵抗线W(m)W/d清渣压渣清渣压渣2002503106----106----1211---134.5---7.55----126-----9.530----5024-----2535.5---41.922.5---37.520---4813.4---30.64-2-2-2WfH0.8—2.0345681012141620710121520255.46.26.87.58.28.74.75.86.26.97.88.33.95.45.76.27.57.83.45.15.35.87.37.53.14.95.15.57.17.42.84.74.95.37.07.22.64.64.85.16.97.12.54.54.74.96.87.02.34.44.64.86.76.92.24.34.54.76.76.82.14.34.44.66.66.8原苏联取m=0。86～0。007H；瑞典、日本a=（1.2～1.3）W或a≮W为降低大块率，m1。我国矿山，前排m多小于1，而后排m多大于1。排距B是指多排孔爆破时，相邻两排炮孔间的距离。在排间炮孔成梅花形或三角形交错布置时，为保证所有钻孔间距相等，采用如图4-2-2-1的布置。∠1=60b=asin60=0.86a图4-2-2-1深孔的两行布置示意图当多排孔齐发爆破时，可取b略小于孔距a。对多排微差报破时，不同段的排间距可取b=a。我国矿山炮孔间距和疏密系数的变化范围列入表4-2-2-3。4．台阶高度H国内外资料普遍认为台阶高度按式（4-2-2-6）控制H≤10～15m（4-2-2-6）根据我国冶金和铁道部门经验，当电铲容量为3-4m3时H=12m，最大为15m(4-2-2-7)根据国外资料，当孔径为200～250m时，电铲3m3时，采用H=10～15m；巴隆认为，炸药和钻孔的单位消耗，当孔深在15m以下时是随着孔深的加深而降低，而在15m以上时，其消耗保持不变。因此由开挖造价看，台阶高度不大于15m为宜。5．超钻深度h和孔深L1）超钻深度h主要作用是降低装药中心高程，以便有效第克服台阶底部阻力，避免或减孔间距于蔬密系数变化范围爆破种类孔径孔距蔬密系数前排后排前排后排清渣爆破2002503103—74—115--64.5—75—116.5--80.43—1.140.36—1.080.42—0.500.95—1.601—2.51—1.07积压爆破2002503103—44—115--65—65—116.5--80.56—0.700.59—1.40.67—0.791—1.111—1.681—1.07大孔距爆破2002505—67--11128--210.710.88—2.53.431.52—6.45对垂直孔:Q┻=K‘*a*W*H(Kg)(4-2-2-18)对倾斜孔:Q1=K1*a*W*H/sina2(kg)(4-2-2-19)2)在用斗容量较小的挖掘机清方时,为使不合格大块(0.5m块)不超过5%,应适当增加深孔爆破装药量,为此可使深孔松动爆破处于标准松动至一般松动爆破之间,这样可直接采用多边界药量计算公式,但其中药包性质指数采用0.33~0.45.即Q┻=(0.33～0.45)*K*a*W*H(4-2-2-21)Q1=(0.33～0.45)*K*a*W*H/sina2(4-2-2-22)若需获得一定大小破碎岩石的块度,其松动爆破的音耗将与岩体的波阻搞有一定关系.可用以下公式计算.(1)在露天开采工程中,使爆破岩石的块度平均线性尺寸为30~40cm时:式中:(2)在地下开采工程中,使爆破岩石的块度平均线性尺寸为15~20cm时:(4-2-2-24)K/=1.05-0.002*(ρ石C/105-20)28.爆破堆积分布的估算,当一般爆破时,塌散高度:(4-2-2-25)y=(0.48～0.58)*H(m)塌散宽度:(4-2-2-26)x=(1.5～1.9)*H(m)当多排布孔时,一般塌散高度大于音排布孔,当布孔多于三排时,则爆破堆积高度将比原台阶高度还高.第三节微差爆破(毫秒爆破)微差爆破(毫秒爆破)是指浅孔或深孔钻孔间经设宴秒时间间隔分组,按一定时间顺序起爆的一种爆破方法.由于先后各组钻孔起爆的间隔时间很短,一般在几设宴秒至几十毫秒之间,使被爆破岩体内,存在着有利于破碎的相互作用,所以具有很多明显优点.如降低了同时爆破大量钻孔所产生的地震效应,控制了爆破作用方向,使爆且岩石块度均匀,减少了大块率,爆堆比较集中,提高了生产效率,同时,减少了单位耗药量,降低了爆炸产生的空气冲击波强度和减少了个别飞石等.所以,无论是大区,大孔距小抵抗,还是留碴挤压爆破,一般均采用微差毫秒级爆破.微差爆破,关键是选择延迟时间及起爆顺序,并应熟知其爆破作用原理.一.微差(毫秒)爆破原理如图4-2-3-1所示,沿台阶工作面上布置音排深孔,相邻间错开分为两面三刀组,采用微差顺序先后起爆,其爆破破碎岩石的过程大致如下:1.抚起爆有深孔1相当于音孔爆破漏斗,在压缩波和拉伸波以及高压气体的联合作用下形成漏斗,并在其内形成较多的细微破碎列隙因其外的周围岩体中产生应力志和微列隙.在这个阶采购漏斗体内的岩石沿示明显移动.深孔,有的高压气体仍在起作用.2.在第一组深孔破裂漏斗后,第二组微差延发的深孔紧接着起爆,已形成的破裂漏斗对后起爆的深孔来说,相当于新增加的临空面.后起爆有深圳特区孔最小抵抗线和爆破作用方向都有所改变,并增加了入射压力波和反射拉伸波在临空面方向的破碎岩石作用,同时随着临空面的增加,夹制性减小,岩石搞破碎的强度减低,有利于提高破碎效果和岩块均匀度.3.先起爆的第一组深孔在周围岩石中产生的应力小组沿未消失时,第二组深孔立即起爆,两组深孔爆破产生的应力波互叠加,使岩体连续处于应力波影响下,可以加强破碎效果.4.当第一组深孔爆落的岩石抛起尚未回落时,第二组深孔爆下的岩石也朝刚形成的补充临空面方向飞散,两者互碰撞,产生补充破碎,并可使爆堆较集中,飞散较远的碎石量也会减少.5.由于两组深孔是相间布置的,相邻深孔先后以毫秒间隔起爆,因此一方面爆炸源和产生的地震波能量在时间上和空间上孝分散,使地震波强度大大降低;另一方面两面三刀组地震波还产生相互干扰,从而削弱了地震波的强度.其中关键是选择的毫秒时产。如果毫秒时间不全适不但不会减震，反而会增大地震