方 釗，殷 同，周建敏

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裂隙巖體毫秒延時與空氣間隔裝藥爆破關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化研究

方 釗1,2，殷 同1,3，周建敏4

(1.南京理工大學(xué)，江蘇 南京 210000；2.遵義市公安局治安管理支隊，貴州 遵義市 563000；3.貴陽市公安局，貴州 貴陽 550002；4.保利新聯(lián)爆破工程集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽 550002)

為提高裂隙巖體爆破效果，以貴州省某道路施工爆破工程為背景，在爆破施工現(xiàn)場進(jìn)行毫秒延時與空氣間隔裝藥爆破試驗。毫秒延時爆破試驗結(jié)果表明，隨著延時加，毫秒延時爆破的平均塊度和最大塊度呈先下降后上升趨勢。其中，60 ms延時爆破產(chǎn)生的平均塊度為15.8 cm，最大塊度為49.11 cm，獲得的爆破效果最好?？諝忾g隔裝藥爆破試驗結(jié)果表明，隨著空氣間隔比例的增大，各組爆破產(chǎn)生的平均塊度和最大塊度呈現(xiàn)增加趨勢，且當(dāng)間隔比例超過20%后，其大塊的增幅較為明顯。因此，裂隙巖體毫秒巖石爆破的最優(yōu)延期時間建議為60 ms，空氣間隔裝藥爆破的最佳空氣間隔比例建議為10%~15%。

裂隙巖體；微差爆破；塊度分布；延期時間；空氣間隔裝藥

大量工程實踐表明，毫秒延時爆破和空氣間隔裝藥爆破技術(shù)對于改善爆破效果、降低爆破振動效應(yīng)具有重要作用[1?3]。其關(guān)鍵在于延期時間的合理選擇。過短的延期時間容易導(dǎo)致前爆藥包起爆后未能及時形成新的自由面，不利于后爆藥包巖體破碎；過長的延期時間則容易導(dǎo)致后爆藥包無法充分利用前爆藥包爆炸所剩余的能量，不利于巖塊的二次碰撞破碎[4?6]。因此，為提高裂隙巖體的爆破效果，必須要確定毫秒延時爆破最優(yōu)的毫秒延期時間。

當(dāng)采用空氣間隔裝藥爆破時，若空氣間隔比例過小，會導(dǎo)致沖擊波持續(xù)時間過短，影響整體爆破效果；而間隔比例過大，勢必導(dǎo)致大塊率增加[7?8]?？偟膩碚f，節(jié)理裂隙的存在改變了巖體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，直接影響著爆破過程中炸藥與巖石的相互作用，對爆破效果的影響不容忽視。

本文以貴州省某道路施工爆破工程為試驗對象，進(jìn)行了裂隙巖體毫秒延時與空氣間隔裝藥爆破試驗。通過現(xiàn)場爆破效果對比，以確定毫秒延時爆破的最優(yōu)延期時間和空氣間隔裝藥爆破的最佳空氣間隔比例。

1 毫秒延時爆破試驗

現(xiàn)場爆破試驗在貴州省某道路工程爆破施工區(qū)域進(jìn)行，該工程的巖體主要由石灰?guī)r組成。通過現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查，該區(qū)域的巖體節(jié)理裂隙較為發(fā)育，節(jié)理裂隙的間距平均為30～40 cm，巖體整體上較為破碎，屬于易爆性巖體(見圖1)。

圖1 工程典型地質(zhì)條件

1.1 試驗方案

現(xiàn)場的爆破孔網(wǎng)參數(shù)為孔徑110 mm，孔距4 m，排距3.5 m，孔深12 m，最小抵抗線2.5 m，填塞距離3 m?，F(xiàn)場采用三角形布孔，每次爆破布置3排炮孔，孔數(shù)為12個。試驗布孔及起爆順序見圖2。

圖2 試驗布孔及起爆順序

為研究不同延期時間裂隙巖體毫秒延時爆破對爆破效果的影響，選擇延期時間分別為20，40，60，80 ms進(jìn)行爆破試驗。在保證每次工況一致的條件下，每種延期時間的毫秒延時爆破重復(fù)試驗5次。

本試驗采用爆破塊度分布作為爆破效果的評價指標(biāo)，其中包括爆破的平均塊度和最大塊度。通過拍照收集每次試驗后的爆堆形態(tài)分布，采用Split-Desktop軟件對爆堆圖片進(jìn)行塊度分析，獲得其爆破塊度分布結(jié)果。

1.2 試驗結(jié)果及分析

在爆破現(xiàn)場進(jìn)行了20～80 ms 4組不同延期時間的毫秒延時爆破，獲得了不同延期時間的毫秒延時爆破的部分典型爆破效果(見圖3)。

每組爆破試驗獲得的塊度分布取其平均值作為對比，通過平均計算得到不同延期時間毫秒延時爆破 塊度分析結(jié)果(見表1)。其爆破塊度分布曲線如圖4所示。

(a) 20 ms；(b) 40 ms；(c) 60 ms；(d) 80 ms

表1 不同延期時間毫秒延時爆破塊度分析結(jié)果

對比上述結(jié)果可知，各組試驗的爆破塊度主要集中在150 cm以內(nèi)。其中0~20 cm塊度的占比以60 ms延時爆破最佳，達(dá)到53.32%。其次是20，40和80 ms的延時爆破。只有80 ms的延時爆破產(chǎn)生了80 cm以上的塊度。

通過軟件分析，得到各組試驗的平均塊度及最大塊度，分布情況如圖5所示。

上述分析結(jié)果表明，隨著延期時間的增加，毫秒延時爆破的平均塊度和最大塊度呈先下降后上升趨勢。其中，60 ms延時爆破產(chǎn)生的平均塊度為15.8 cm，最大塊度為49.11 cm，獲得的爆破效果最好。因此，建議毫秒延時爆破的最佳延期時間選擇為60 ms。

2 空氣間隔裝藥爆破試驗研究

2.1 試驗方案

為研究裂隙巖體混裝炸藥空氣間隔裝藥爆破的最佳空氣層比例，在現(xiàn)場進(jìn)行了不同空氣層比例的中部空氣間隔裝藥爆破試驗。各組試驗均以5%的間隔比例為步長增加，主要分為10%、15%、20%和25% 4種不同空氣層比例的空氣間隔裝藥進(jìn)行爆破試驗。本文將炮孔裝藥段內(nèi)空氣間隔器的長度與整個裝藥高度的比值定義為空氣間隔比例?，F(xiàn)場試驗條件與爆破孔網(wǎng)參數(shù)選擇與前述毫秒延時爆破條件一致。

2.2 試驗結(jié)果及分析

在爆破現(xiàn)場進(jìn)行了10%~25% 4組不同空氣間隔裝藥爆破試驗，每組試驗重復(fù)5次，部分典型爆破效果如圖6所示。每組爆破試驗獲得的塊度分布取其平均值作為對比，各組爆破塊度分布結(jié)果如表2所示。圖7為各組爆破平均塊度及最大塊度的分布情況。

根據(jù)以上分析結(jié)果可知：

(1) 當(dāng)空氣間隔裝藥爆破的間隔比例由10%增加到25%時，各組爆破產(chǎn)生的平均塊度分別為15.98，37.63，54.12 cm和73.42 cm。結(jié)果表明，隨著空氣間隔比例的增大，其平均塊度大小幾乎呈線性增加。

(a) 20 ms毫秒延時爆破塊度分布；(b) 40 ms毫秒延時爆破塊度分布；(c) 60 ms毫秒延時爆破塊度分布；(d) 80 ms毫秒延時爆破塊度分布。

圖5 各組試驗的平均塊度和最大塊度分布

(2) 10%和15%間隔比例空氣間隔爆破沒有出現(xiàn)塊也呈現(xiàn)增加趨勢。且當(dāng)間隔比例超過20%后，其大塊的增幅較為明顯。

(3) 對比各組爆破試驗的平均塊度、大塊率分布情況可知，裂隙巖體中部空氣間隔裝藥爆破的最佳間隔比例為10%~15%。

表2 各組試驗爆破塊度分布結(jié)果

3 結(jié) 論

本文結(jié)合貴州省某道路施工爆破工程實例，進(jìn)行了裂隙巖體毫秒延時與空氣間隔裝藥爆破試驗，主要結(jié)論如下所示：

(a) 10%間隔比例；(b) 15%間隔比例；(c) 20%間隔比例；(d) 25%間隔比例

圖7 各組爆破的平均塊度和最大塊度分布

(1) 隨著延期時間的增加，毫秒延時爆破的平均塊度和最大塊度呈先下降后上升趨勢。其中，60 ms延時爆破產(chǎn)生的平均塊度為15.8 cm，最大塊度為49.11 cm，獲得的爆破效果最好。

(2) 空氣間隔裝藥爆破實驗表明，隨著空氣間隔比例的增大，各組爆破產(chǎn)生的平均塊度和最大塊度呈現(xiàn)增加趨勢。且當(dāng)間隔比例超過20%后，其大塊的增幅較為明顯。

(3) 在節(jié)理裂隙發(fā)育巖體中，采用空氣間隔裝藥爆破的最佳間隔比例為10%~15%。

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(2018?09?21)

方 釗，男，貴州遵義人，主要從事民爆安全管理工作，Email: 377413454@qq.com。