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        斜線起爆網(wǎng)路與布孔方式應(yīng)用探討

        2021-12-06 07:03:18丁漢堃石磊
        采礦技術(shù) 2021年6期
        關(guān)鍵詞:布孔爆區(qū)孔距

        丁漢堃,石磊

        (北京中科力爆炸技術(shù)工程有限公司, 北京 101318)

        0 引言

        在爆破工程中,起爆網(wǎng)路選擇與布孔方式確定是其中重要的工藝環(huán)節(jié)。二者匹配或一一對應(yīng)是爆破工程的重要研究課題。起爆網(wǎng)路的作用是控制炸藥能量集中或分散釋放,體現(xiàn)在炮孔的爆炸順序(形式)以及爆炸時刻。布孔方式是為炸藥能量提供釋放空間,控制著炮孔炸藥能量對介質(zhì)作用范圍以及炮孔相互影響的空間位置,完成對巖體做功使其發(fā)生變形破碎,并引發(fā)對后爆炮孔和待爆工作面的影響??傊挥衅鸨W(wǎng)路和布孔方式搭配得當(dāng),才能取得最佳的爆破效果。

        斜線起爆網(wǎng)路亦稱對角線順序起爆網(wǎng)路,從爆區(qū)側(cè)翼開始,同時起爆的各排炮孔均與臺階坡頂線斜交,毫秒延期爆破為后爆炮孔相繼創(chuàng)造了新的臨空面。其主要優(yōu)點(diǎn)是在同一排炮孔間實(shí)現(xiàn)了孔間延期,最后的一排炮孔也是逐孔起爆,因而減少了后沖,有利于下一爆區(qū)的穿爆工作。

        1 布孔方式演變

        爆區(qū)炮孔位置設(shè)計(jì)是在合理的孔網(wǎng)參數(shù)(孔距a和排距b)基礎(chǔ)上,探究與起爆網(wǎng)路相適應(yīng)的布孔方式,依此確定孔位。當(dāng)前爆破施工中常用的布孔方式有三角形(梅花形)和方形(正方形或矩形)兩種。筆者認(rèn)為上述兩種或多種布孔方式是由相鄰兩排炮孔中相近4個炮孔組成的單元四邊形演變而成的,不同的是位移參數(shù)(即前后兩排炮孔水平距離差aΔ)不同而已,如圖1所示。

        圖1 布孔方式演變

        2 等時線的選擇

        對網(wǎng)路等時線進(jìn)行分析,不僅可準(zhǔn)確判斷爆破瞬間炮孔臨空面形態(tài)、炮孔拋擲方向以及爆堆形狀等,也可綜合檢驗(yàn)網(wǎng)路和布孔方式。

        斜線網(wǎng)路的等時線,在起爆時將孔網(wǎng)參數(shù)(孔距a和排距b)轉(zhuǎn)變成起爆參數(shù)a′和b′。組合不同位置的等時線,對起爆參數(shù)產(chǎn)生不同程度的變化,進(jìn)而影響爆破效果。

        斜線起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)公式見表1,工程實(shí)例設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。

        表1 斜線起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)公式

        表2 工程實(shí)例設(shè)計(jì)數(shù)值

        2.1 以長對角線為等時線的網(wǎng)路

        以單元平行四邊形長對角線為等時線的斜線網(wǎng)路如圖2所示,其網(wǎng)路特點(diǎn)是起爆時將常規(guī)爆破轉(zhuǎn)變成寬孔距爆破,充分發(fā)揮了該技術(shù)破碎效果良好的特點(diǎn),是爆破設(shè)計(jì)中常用的一種斜線網(wǎng)路。

        圖2 長對角線為等時線的斜線網(wǎng)路

        從表1和表2可知,長對角線網(wǎng)絡(luò)布孔參數(shù)得到優(yōu)化,a′>a,b′<b,m′>m,起爆參數(shù)呈現(xiàn)出寬孔距、小抵抗線爆破的技術(shù)特征。這種網(wǎng)路適合在兩面臨空地形夾角≥90°,應(yīng)用效果良好。

        2.2 以短對角線為等時線的網(wǎng)路

        以單元平行四邊形短對角線為等時線的網(wǎng)路見圖3。從表1和表2可以看出,短對角線布孔參數(shù)優(yōu)化程度略小。因此所顯現(xiàn)的爆破效果與常規(guī)爆破相差無幾。遇到這種情況,要分區(qū)域或分段進(jìn)行地形改造,將兩面臨空面夾角<90°改造成≥90°的地形,按2.1節(jié)的方法爆破施工,見圖4。

        圖3 短對角線為等時線的斜線網(wǎng)路

        圖4 分區(qū)域或分段地形改造

        2.3 以邊線為等時線的網(wǎng)路

        以單元平行四邊形邊線為等時線的斜線網(wǎng)路如圖5所示。從表1和表2可以看出,邊線布孔參數(shù)a′<a,b′>b,m′<m。起爆抵抗線b′比布孔網(wǎng)路b要大,致使爆破效果遠(yuǎn)不及常規(guī)爆破。特別關(guān)注,當(dāng)采用梅花形(等腰三角形)布孔方式施工,進(jìn)行連線操作時,要避免連接成邊線起爆網(wǎng)路,造成不良爆破后果。

        圖5 邊線為等時線的網(wǎng)路

        3 應(yīng)用要點(diǎn)

        3.1 參數(shù)關(guān)系公式的應(yīng)用

        aΔ~m′計(jì)算公式見式(1)和式(2)。

        式中,m′為起爆網(wǎng)路孔間密度系數(shù)。

        式(1)是在2.1節(jié)條件下推導(dǎo)建立的,表示在孔網(wǎng)參數(shù)a和b一定時,寬孔距爆破技術(shù)特征參數(shù)m′與布孔位移參數(shù)aΔ的關(guān)系。

        在實(shí)際操作時,以設(shè)計(jì)的m′值通過式(1)求得aΔ,進(jìn)而確定間排距為a×b的布孔方式,致使起爆參數(shù)與布孔方式相匹配。

        典型布孔方式aΔ~m′的計(jì)算公式與數(shù)據(jù)見表3。

        表3 aΔ~m′關(guān)系計(jì)算公式

        3.2 應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

        逐孔起爆通常采用斜線起爆網(wǎng)路,在實(shí)施過程中不僅要關(guān)注前述內(nèi)容,還要關(guān)注下述問題。

        (1)逐孔爆破炮孔時間間隔選取遵守孔間微差3~8 ms/m,排間微差8~15 ms/m。選用高精度雷管或數(shù)碼電子雷管等要避免出現(xiàn)重段或跳段現(xiàn)象。

        (2)逐孔爆破的特點(diǎn)是任一炮孔在爆前已處于兩面臨空狀態(tài),孔內(nèi)爆破能以兩側(cè)抵抗線比例進(jìn)行分配,形成不同的爆破效果。因此只有在間距和排距相等或相近時,才能形成均勻的破碎效果。

        4 應(yīng)用實(shí)例

        4.1 老爺仔山爆破工程

        此山位于珠海機(jī)場旁,花崗巖堅(jiān)硬,由于臺階爆破造成兩面臨空的爆區(qū)較多,為充分發(fā)揮臨空面的拉伸破碎作用,本工程采用斜形同段起爆網(wǎng)路。初期采用梅花形布孔,爆后石料塊度大,不適合裝運(yùn),影響了工程進(jìn)度。觀察發(fā)現(xiàn)地形和連線位置不同,造成了如圖3和圖5所示的情況,在起爆時抵抗線并未減小,沒有起到斜線起爆網(wǎng)路的優(yōu)勢作用,因此出現(xiàn)了爆后石料塊度大且較多的問題。隨后將兩臨空面夾角<90°的地形改造成>90°的地形,如圖4所示,并在連線時謹(jǐn)慎分析長對角線和短對角線的炮孔位置,進(jìn)行如圖2所示的長對角線連接的斜線網(wǎng)路,爆破參數(shù)由a×b=3 m×2.5 m調(diào)整為a′×b′=4.3 m×1.7 m,抵抗線縮短,單耗值增大,破碎效果顯著提高。

        4.2 石塘山體爆破工程

        石塘山體位于浙江溫嶺,以凝灰?guī)r體為主,夾雜其他成分,該項(xiàng)工程特點(diǎn)是山頂存在有人居住的房屋,房屋多為石砌結(jié)構(gòu),距離爆區(qū)紅線約為10 m,因此控制爆破振動成為工程施工的關(guān)鍵。針對控制振速v≤1 cm/s,以及每炮測振的嚴(yán)格技術(shù)要求,經(jīng)研究改多孔同時起爆為逐孔起爆,改多排孔爆破為2~3排孔爆破,距離房屋近處的爆區(qū)炮孔采取孔內(nèi)分段間隔裝藥。采用斜形逐孔起爆網(wǎng)路,如圖2所示,抵抗線縮小,由3 m變?yōu)?.4 m,爆破作用指數(shù)增大,逐孔爆破中單孔爆破時已處于兩面臨空狀態(tài),能量分散,起到了綜合降振作用。工程實(shí)踐表明,采取以上措施后,工程施工始終滿足民房處質(zhì)點(diǎn)振動速度≤1 cm/s的要求。

        5 結(jié)論

        基于對斜線起爆網(wǎng)路和布孔方式的簡要分析,揭示了寬孔距爆破技術(shù)在不同的布孔方式,不同的等時線狀態(tài)下產(chǎn)生不同爆破效果的影響。為了探索網(wǎng)路與布孔的匹配,引入位移參數(shù)aΔ,并推導(dǎo)出aΔ~m′關(guān)系式,為爆破設(shè)計(jì)提供了計(jì)算工具。選定起爆參數(shù)m′計(jì)算aΔ得到最佳布孔方式,使二者對應(yīng),達(dá)到最佳爆破效果,本文研究內(nèi)容可為采用斜線起爆網(wǎng)路的爆破工程提供參考。

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