預期爆破效果包括:炮孔利用率高,殘孔少;開挖斷面的形狀和尺寸符合設計要求;對於開挖線外的巖體,爆破引起的破壞和振動是極小的;爆破後,巖石不會隨意散開,需要定向拋擲;巖塊的塊徑是否合適等。
要求越高,相應的技術措施越精細,成本越高。
壹、光面爆破
所謂光面爆破,就是爆破後斷面整齊,超欠挖符合要求,巖面上留有50%的孔痕,沒有明顯的爆破裂縫。
1.光面爆破的基本原理
光面爆破是在起爆後優先形成沿周邊孔中心線的貫通裂紋。然後,由於爆炸性氣體的作用,已與圍巖發生劈裂的巖體散落到洞內。其核心是使巖體沿外圍孔中心線斷裂。只有控制破巖裂縫的方向和發展,才能控制爆破的輪廓。
沿周邊孔中心連線的巖體破裂機制如圖5-10所示。
(1)當周邊孔同時起爆時,兩個孔的應力波結合疊加形成貫通裂紋。
(2)當周邊孔不同時引爆時(圖5-11)
b之前的a:
起爆時間間隔越短,兩個炮孔產生的應力場重疊(合成)越強,炮孔連線上能形成的貫通裂紋越多。
2.光面爆破的主要參數和技術措施
1)周邊孔的合理布置
圖5-10周邊孔中心線巖體破裂機理
圖5-11不同時間的爆轟裝藥
周邊孔應盡可能靠近開挖輪廓線,但由於鉆機本身要求占用壹定的空間和作業條件,通常布置在輪廓線內,但盡量靠近。但炮孔側面向外傾斜壹定角度,這樣開挖斷面不會逐漸縮小。
周邊孔采用合適的孔距:孔距過小會浪費(鉆孔工作量大);如果太大,就不會形成貫通裂縫。常用的參考值有:
A = (12 ~ 18) d常用A = (15 ~ 16) d。
2)合理確定抵抗線
為了確保貫通裂紋首先形成在炮孔的連線上,而其他方向的正面裂紋受到抑制,則
a 3)合理收費 (1)炸藥的合理選擇。高爆力、低爆力、爆速小於3000m/s的炸藥比較合適。 (2)合理收費。基本原理:炸藥產生的爆炸壓應力P壓力應大於巖石的動態抗壓強度;切線方向的拉應力P應大於巖石的動態抗拉強度。 即: 壓力P≤σ壓力P拉力≥σ拉力 P pull = (μ/1-μ)。壓力μ-泊松比 (1μ m/μ)。σ拉力≤p壓力≤ σ壓力。 p壓力= 1/2ph = 1/8 ρ d2 QL = 0.1.5 ~ 0.3 5公斤/米 (3)合理的收費結構。目前,光面爆破中常采用以下裝藥結構:①在炮孔內設置裝藥固定器,將小於炮孔直徑的藥卷固定在炮孔中心;(2)連續能量工業耦合裝藥,即在導爆索上捆綁壹個小的直的連續直徑藥卷,放置在爆破孔內的結構;(3)采用間歇不耦合裝藥,即小直徑間隔藥卷捆綁在導爆索上,放置在炮孔內的結構;(4)采用間歇耦合裝置,即將直徑為32mm的普通藥卷按壹定距離綁在導爆索上,放入孔內。 (4)合理起爆。使用相同的導爆管或導爆索起爆。 (5)保證孔位的準確性。指孔方向、孔位和孔底位置均符合要求。 二、預裂爆破 1.預裂爆破的特點和適用範圍 1)功能 由外向內爆破比光面爆破好。 2)適用範圍 (1)非常適合軟巖,穩定性差,開挖輪廓控制; (2)嚴格控制開挖輪廓的工程部位,如拱腳、巖臺等; (3)應采用預裂法開挖相鄰平行洞室,以保證巖柱的穩定性; (4)防水、防滲要求高的工程或部位; (五)現有建築物的基礎或者結構與其接近,需要抗震設防的; (6)在其周圍形成連接裂縫後,具有壹定的減震和隔震作用,為主體部分的大規模開挖創造了條件,從而有助於開挖技術的改革。 2.預裂爆破的主要參數和技術措施 1)鉆孔間距和要求 孔間距小於光滑表面的孔間距,a = (8 ~ 1 2) d。 要求:①嚴格控制孔位和方向,減少超挖和欠挖;(2)所有炮眼應相互平行,深度壹致,確保炮孔間距上下相等,爆破後斷面整齊。 2)合理收費 (1)炸藥選擇。為了防止巖體的過度破碎,應選用高爆炸力、低強度、爆速為2000 ~ 3000 m/s的炸藥。如果沒有專用炸藥,可以在2 #巖石炸藥(硝酸銨炸藥)中加入木炭粉和鋸末,以降低嚴重程度。 (2)收費。可采用光面爆破確定,初值為0.18 ~ 0.25 kg/m,然後試爆。 (3)藥卷的直徑和不耦合系數。為了防止對巖壁的破壞,采用不耦合裝藥,爆速隨裝藥直徑的增大而增大。目前使用2 #巖石炸藥,孔徑壹般為30 ~ 35mm,不耦合系數k = 1.8 ~ 2.5。當k > 2.5時,有兩種方法:增大孔徑或減小裝藥直徑。 (4)收費結構。①不耦合連續裝藥,為防止殘孔,底部改為大直徑藥卷。②固定器。(3)不耦合不連續裝藥,其距離小於殉爆距離。 3)啟動 對炮眼起爆的同時性有很高的要求。方法包括:用導爆索起爆、同相或瞬發雷管起爆。最好使用導爆索。 綜上所述,為了獲得較好的預裂效果,采取的措施有:①較小的孔距;②保證孔的位置、方向和孔深的準確性;(3)采用小直徑藥卷不耦合裝藥;④同時引發;⑤現場試爆破,用最優化方法確定爆破參數。 第三,防震爆破 即在起爆過程中,傳遞到開挖範圍外巖石的沖擊波是最小的,即爆破技術對開挖範圍外巖石造成的振動和損傷是最小的。 適用範圍:用於嚴格控制炸藥對鄰近介質或建築物的振動影響。 指導思想:減震,隔離或者兩者兼而有之。 爆破方法主要有:①緩沖爆破;(2)不耦合裝藥增加了不耦合系數;③毫秒爆破;④預裂爆破;⑤建立防震孔或防震帶(圖5-12);⑥在破碎帶建立隔離帶。 圖5-12防震爆破防震孔和隔離帶