關(guān)　超（葛洲壩易普力四川爆破工程有限公司西昌分公司,四川　西昌615000）

從爆破振動(dòng)原理分析牦牛坪稀土礦盲炮原因

關(guān)超
（葛洲壩易普力四川爆破工程有限公司西昌分公司,四川西昌615000）

摘要：用導(dǎo)爆索作為孔內(nèi)傳爆材料在分層裝藥爆破中廣為使用，也是盲炮率高發(fā)的材料，盲炮產(chǎn)生的主要原因可能并非孔外延期時(shí)間的不恰當(dāng)，而是孔網(wǎng)參數(shù)縮小和單耗提高的共同結(jié)果。

關(guān)鍵詞：爆破振動(dòng);傳播;振動(dòng)峰值;延期時(shí)間

牦牛坪稀土礦位于四川省冕寧縣森榮鄉(xiāng)境內(nèi)，礦區(qū)位于安寧河斷裂以西，牦牛山背斜以東的北東向哈哈斷裂帶上。大孤島位于礦區(qū)中部，由于冕西堿長(zhǎng)花崗巖的侵吞，使礦區(qū)內(nèi)地層非常零星，殘缺不全，出露的僅有泥盆系下部淺變質(zhì)碎屑巖和碳酸鹽巖、及第四系沖洪積，殘坡積層。我們?cè)诖瞬课徊捎梦⒉钪鹂灼鸨茀?shù)為：臺(tái)階高度12m，孔徑160mm，超深1m，梅花形布孔，孔網(wǎng)參數(shù)7×6m、6×5m、6×4m，單耗0.30～0.45kg/m3，孔內(nèi)使用導(dǎo)爆索傳爆，孔外使用25ms、110ms延期雷管接力，裝藥結(jié)構(gòu)為分層耦合裝藥。當(dāng)孔網(wǎng)參數(shù)從大調(diào)小后，單耗顯著提高，隨后出現(xiàn)多次盲炮事故，本文將對(duì)盲炮產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析。

1　導(dǎo)爆索的斷裂的時(shí)間判斷

從排除盲炮的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)爆索都是在間隔填塞段被拉斷，斷口不平整，上層炸藥爆炸，殘藥全是下層裝藥。作業(yè)人員和施工工藝沒有變化，不存在人為因素導(dǎo)致的索體損傷，上層炸藥爆炸很好地說(shuō)明了雷管綁扎、網(wǎng)絡(luò)連接沒問(wèn)題，導(dǎo)爆索在爆轟傳播之前就已經(jīng)拉斷。我們使用的傳爆網(wǎng)絡(luò)如下圖：

起爆孔與相鄰孔的微差時(shí)間分別是25ms、110ms、135ms，盲炮孔多發(fā)在135ms孔位?？梢耘袛?，導(dǎo)爆索拉斷發(fā)生在135ms之前，該孔受到的振動(dòng)峰值超過(guò)導(dǎo)爆索的承受能力。拉斷的原因究竟是延期時(shí)間不當(dāng)還是爆破振動(dòng)強(qiáng)度大于導(dǎo)爆索的承受力有待進(jìn)一步分析。

2　爆破振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理和傳播規(guī)律

大多數(shù)巖石在爆炸沖擊載荷作用下所激起的應(yīng)力波主要是沖擊波、彈性應(yīng)力波和爆炸地震波。沖擊波波頭陡峭，以超聲速傳播，傳播過(guò)程中能量損失較大，應(yīng)力衰減很快，作用范圍很小，衰減后變?yōu)閴嚎s應(yīng)力波。壓縮應(yīng)力波以聲速傳播，傳播過(guò)程中能量損失比沖擊波小，衰減較慢，作用范圍較大，衰減后變?yōu)榈卣鸩?。沖擊波和應(yīng)力波都是脈沖波，不具有周期性能對(duì)巖石造成不同程度的破壞作用，而地震波為周期振動(dòng)的彈性波，盈利上升時(shí)間與下降時(shí)間大體相同，以聲速傳播，衰減很慢，作用范圍最大，但不能對(duì)巖石造成直接破壞，只能擴(kuò)大巖體內(nèi)原有的縫隙，和威脅爆破地點(diǎn)附近的建筑物[1]。

大孤島巖體為中風(fēng)化花崗巖、正長(zhǎng)巖，堅(jiān)固性系數(shù)f=5～6，縱波聲速約為3000～5000m/s。炸藥起爆到完全爆轟需要加速過(guò)程，觀測(cè)點(diǎn)達(dá)到振動(dòng)峰值的時(shí)間約在80～120ms之間[2]。

爆破振動(dòng)規(guī)定的計(jì)算方法是薩道夫斯基公式：

式中R—觀測(cè)點(diǎn)到爆源的距離，m；

Q—炸藥量，齊發(fā)爆破總藥量，延時(shí)爆破為最大一段藥量，kg;

V—地面質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度，cm/s;

K、a—與爆破點(diǎn)至計(jì)算保護(hù)對(duì)象間的地形地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，可以按下表進(jìn)行選取，或通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。

表1　爆區(qū)不同巖性的 K、a值

礦區(qū)巖石呈中度風(fēng)化，堅(jiān)固性較低，屬于中硬巖石。

表2　不同參數(shù)下振動(dòng)峰值

根據(jù)施工參數(shù)計(jì)算得出數(shù)據(jù)繪制表2

三種孔網(wǎng)參數(shù)的孔外延期時(shí)間相同，前兩種情況并未發(fā)生盲炮，不同點(diǎn)在于孔網(wǎng)參數(shù)和單耗的調(diào)整使得后排相鄰孔質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)峰值有大幅度上升的趨勢(shì)，說(shuō)明振動(dòng)強(qiáng)烈了，導(dǎo)爆索承受的極限振動(dòng)速度在146.37～244.95cm/s。

3　孔網(wǎng)參數(shù)的影響

微差逐孔起爆時(shí)，每個(gè)炮孔按照一定的時(shí)間順序起爆，每個(gè)炮孔的起爆都是相對(duì)獨(dú)立的，每個(gè)炮孔藥柱起爆前，其前方、側(cè)方的巖石都已離開未爆巖石。同時(shí)，首發(fā)炮孔的起爆為后繼炮孔前方、側(cè)方、上方提供三個(gè)自由面和補(bǔ)償空間，后一炮孔藥柱爆炸后產(chǎn)生的應(yīng)力波傳至自由面時(shí)發(fā)生反射，使拉應(yīng)力加強(qiáng)；后一炮孔起爆后產(chǎn)生的應(yīng)力波對(duì)前一炮孔的已爆礦巖進(jìn)一步作用，巖石間多次碰撞，進(jìn)一步增加破碎效果。

目前通用的排間微差間隔計(jì)算公式如下：

式中：t0—排間微差間隔時(shí)間,ms;S0—排距,當(dāng)采用梅花形布孔時(shí)，排距即取4m；H0—下落高度，?。?～3）m；—堵塞段飛行速度，?。?5～20）m/s；—中部巖塊飛行速度，?。?0～25）m/s。

根據(jù)式（2）計(jì)算得：t0=62～147ms。

根據(jù)排間微差間隔計(jì)算，一般選用65ms或100ms的排間間隔時(shí)間。

孔間微差間隔計(jì)算根據(jù)公式，微差起爆時(shí)間:

式中：a—炮孔間距，m；f—巖石普氏系數(shù)，f=5～6。

根據(jù)裝藥量計(jì)算空間微差間隔時(shí)間：

式中：t—孔間微差時(shí)間間隔，ms；Q—炮孔平均裝藥量，取120kg；ye—炸藥容重，取1.2g/cm3，yr—巖石的容重，取2.4g/cm3；D—孔內(nèi)炸藥爆速，取(3600～3800)m/ms；cr—巖石縱波波速，取3000m/s；S—巖石移動(dòng)距離，取l0mm；—巖塊平均移動(dòng)速度，?。?～5）mm/ms。

由式（4）計(jì)算得：t=31～45ms。

基于以上理論，目前使用的孔外延期雷管25ms、110ms滿足微差爆破要求，不是造成盲炮的主因。

4　結(jié)論

通過(guò)前期爆破參數(shù)的爆破效果來(lái)看，該參數(shù)符合爆破質(zhì)量要求，微差時(shí)間合適。爆破振動(dòng)受單孔藥量和觀測(cè)點(diǎn)距離影響較大，這兩項(xiàng)參數(shù)的變動(dòng)剛好使得相鄰炮孔振動(dòng)峰值陡增，超過(guò)導(dǎo)爆索的承受極限。振動(dòng)峰值先于傳爆信號(hào)到達(dá)導(dǎo)爆索，造成導(dǎo)爆索拉斷產(chǎn)生盲炮。解決途徑有兩種：

（1）優(yōu)化單耗和孔網(wǎng)參數(shù)，避免相鄰炮孔振動(dòng)峰值超出導(dǎo)爆索承受極限；

（2）更換導(dǎo)爆索為孔內(nèi)延期雷管。

參考文獻(xiàn)：

[1]呂濤,李海波,周青春,夏祥等.傳播介質(zhì)特性對(duì)爆破振動(dòng)衰減規(guī)律的影響[J].防震減災(zāi)工程學(xué)報(bào)，2008(03).

[2]張智超,劉漢龍,陳育民,王維國(guó).爆破地震的數(shù)值模擬及爆破振動(dòng)規(guī)律分析[J].鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)，2012(05).