多排微差挤压深孔爆破技术在AB填料开采中的应用

张智超

(中建二局土木工程有限公司,北京 101101)

多排微差挤压深孔爆破技术在AB填料开采中的应用

张智超

(中建二局土木工程有限公司,北京 101101)

依据微差挤压爆破的作用原理,结合工程实例介绍深孔爆破的技术设计及爆破效果,表明在对有块度要求的AB组填料开采施工当中,采用微差挤压爆破技术,能有效地降低大块率,控制爆破飞石和降低爆破成本,使爆渣的块度和级配得到良好的控制,提高开采效率,加快施工进度。

AB填料 微差挤压 块度

1 概述

微差挤压爆破就是将炮眼分组以毫秒的时间间隔起爆，相邻炮孔间爆破时产生的复杂的相互作用而导致岩块相互碰撞，优化爆破石渣级配参数的一种爆破方法。其特点是：前一段装药爆炸在其周围介质中产生的作用尚未消失时，后一段装药即开始爆炸，从而产生冲击波的叠加效果，以加强对介质的粉碎作用，并使前后多次爆炸产生的地震波相互干扰，可减弱爆破的震动效应。主要优点：(1)增强破碎作用，优化爆渣的级配参数；(2)减小抛掷作用，爆堆集中；(3)有效降低爆破震动效应，减小对周围建筑、构筑物和围岩的破坏作用；(4)有效控制爆破飞石危害。

2 微差挤压爆破作用原理

微差挤压爆破的作用原理一般认为有三种原理：形成新的自由面、应力波叠加作用以及岩石碰撞二次破碎效果。

2.1 形成新的自由面

当第一排炮孔首先爆破时，所爆破的岩体向开挖面方向移动，在移动处给第二排炮孔的爆破开创了新的自由面，炮孔排间距为第二排炮孔的最小抵抗线。同时随着自由面的增加，夹制性减小，岩石抗破坏能力降低，有利于改善爆破效果。

2.2 应力波叠加作用

爆破网络采用导爆管毫秒延期网络，每次爆破的岩体内形成一个应力波作用区，并不断向外传播，在压缩波和拉伸波的作用下，形成爆破漏斗。在选定的合理微差时间间隔内，第一排炮孔爆破，使其作用范围内的岩体遭受破坏，并给第一排炮孔和第二排炮孔之间的岩体以预应力，在预应力消失之前，第二排炮孔起爆所产生的应力传到第一排炮孔之间的岩体，形成波的增强与叠加。

2.3 岩石碰撞二次破碎作用

当第一排炮孔爆破推动前方的岩石抛起尚未回落时，后一排炮孔爆破后推动的岩石也向刚形成的补充自由面方向推进，前排和后排爆破后的岩石相互碰撞，产生二次补充破碎，使爆破后的爆堆相对比较集中，碎石飞散量也会大大减少。

3 微差时间间隔的确定

按应力波叠加作用确定微差爆破时间间隔，当前一组药包爆炸，产生的冲击波在岩体中传播时，随着岩体裂隙的产生，因为传播介质改变，形成反射回来的拉伸波，在此时间内立即起爆相邻的第二组药包，可产生良好的爆破效果。从这个原则出发，根据经验公式，微差时间间隔为：

式中：

a——孔间距，m；

Cp——纵波波速，m/s；

月形矿区位于景德镇市南东向约18 km处，行政区划隶属乐平县涌山镇管辖。大地构造位置处于江南造山带东部，江山—绍兴新元古代拼合带北侧，钦杭结合带萍乐拗陷带之东端，隶属于萍乐成矿带东段乐平—婺源Cu-Au多金属成矿远景区。

t1——深孔内爆破压力作用时间，s，其经验值为5×10-4；

Q——深孔装药量，kg。

根据经验公式计算的数值作为参考数据，在实际的施工过程中进行总结，一般排间时间间隔在20ms～120ms为宜。

4 微差挤压爆破的应用

4.1 工程概况

新建沈阳至丹东高速铁路客运专线TJ-3标四工区位于丹东市五龙背镇，管段全长12km，隧道4座，桥7座，涵洞16座，路基4.7km以及五龙背东站站场一处。站场的石质坚硬，爆破石渣经过再加工可以作为路基填料使用。

4.2 爆破设计

4.2.1 设计原则

(1)根据路基填料设计要求，基床底层以下填料粒径不大于75mm，基床底层填料粒径不大于60mm，因此爆破产生的成品尽量达到连续级配且最大程度的控制最大粒径，以达到减小再加工的工作量，提高工作效率，缩短工期。(2)控制爆破飞石距离：S≤80m；(3)控制爆破地震波的危害，距爆源中心80处，爆破震动速度V≤1.0cm/s；(4)空气冲击波：以不损害周围建筑物为限。

4.2.2 方案选择

4.2.3 爆破参数设计

图1 爆破网络图

表1 最大允许单响药量

(1)允许最大单响药量设计；

最大单响药量控制根据公式：式中：

Q——齐发爆破的总药量，或延时爆破的最大一段药量，kg；

V——控制点的地质震动速度，cm/s；

R——控制点距爆源中心的距离，m；

K——与爆破点地质、地形有关的系数。

根据本工程的地质情况，拟取K=150，参照《爆破安全规程》爆破震动安全允许标准表中数据，取V=1.0cm/s，带入上式，计算出最大允许单项药量，见表1所示。

(2)爆破参数设计；根据现场实际情况以及方案选取爆破参数：

①开挖方式：台阶式开挖，台阶高度H=8m，视地形条件可在小范围内调整；②炮孔直径：D=115mm；③最小抵抗线：W=(25～40)D，根据地质条件与爆破周围环境，取2.8m～3.2m；④炮孔间距：a=

(1.0～1.25)W，本工程取a=3.0～3.6m；⑤排间距：b=(0.8～1.0)W，本工程取b=2.8～3.2m；⑥炮孔深度：台阶高度加上炮孔超深，取L=H+h，h为炮孔的超深，取L=8.5～8.6m；⑦单孔装药量：Q=qabH，q为单耗药量，q=0.30～0.55kg/m3，根据不同的地质结构进行选取；⑧布孔方式：梅花形布孔；装药方式：根据岩层结构采用连续柱状装药和间隔装药相结合的方式；⑨填塞长度：除去孔内的装药高度其余部分全部填塞，为避免产生爆破飞石，一般填塞长度不小于3.0m。

4.2.4 起爆网络

采用非电导爆管毫秒雷管进行微差挤压爆破，采用孔内外相结合的延期方式，孔内雷管段别以及孔外延期元件段别如下图所示。炮孔的组合方式，根据现场的实际地形条件，考虑安全因素，充分利用现有的自由面空间，采用“V”型起爆网络。(图1)

5 爆破效果

爆破时，没有冲炮现象，境界范围外没有发现飞石，距离炮区80m的房屋也未受到影响。爆破后，爆堆成型，两侧向中间隆起。在出渣的工作面进行随机抽查统计，爆破的块度基本符合要求，减少了二次加工的工作量。但在炮孔的上部孔口堵塞段，大块还是比较多，在以后的施工中可以对此进行改进性试验。自保证不冲炮的情况下，在孔口堵塞段装入一部分炸药，采用不连续装药的方法，减少孔口的大块，以达到更合理的爆破效果。