药壶爆破是集中装药爆破的一种特殊形式。药壶的形成是用少量炸药在炮孔底部经多次爆扩形成空腔,再利用这种空腔药室装入更多炸药进行爆破的方法。
这种爆破法,能量更加集中,有利于克服台阶底板的阻力。它与浅眼爆破比较,其钻眼工作量少,装药量较多,爆破效率高;但扩壶施工困难,时间长,且爆堆块度不均匀,大块多。因而不适于坚硬岩石,也不适于在节理、裂隙发育的岩石中应用。
一、应用条件
1.在台阶爆破中,垂直炮孔随着孔深的增加,底盘抵抗线增加,孔底阻力大,采用扩壶爆破,可大大改善爆破效果,见图4—19、图4—20。
图4—19 台阶药壶爆破法
图4—20 高台阶深孔药壶综合装药结构
a—集中药包与延长药包组合;b—集中药包与集中药包组合
2.在路堑或堑沟的开挖中,如开挖深度为5~6m,若采用开挖小井再装药爆破的方法,费工、费时、成本高,用扩壶爆破则快速、经济。
3.在某些情况下,用扩壶爆破代替浅眼爆破和中深孔爆破,能大大减少钻眼工作量,缩短钻眼时间,增加一次爆破方量,提高爆破效率。对于一些大孤石的爆破,效果特别好。
二、扩大药壶工艺
扩壶原则是“少药多爆”,即用少量炸药,多次爆破达到扩大药壶,直到满足设计要求。
1.扩壶次数与药量
第一次扩壶药量一般为50~100g,以后按扩壶次序几乎成倍增加。如第一次药量为1,以后按次序为:1:2;1:2:4;1:2:4:7;1:2:4:7:13……。用简单的公式计算如下,如第一次扩壶用药量为100g,即第S次扩壶用药量为gs,可参考下式计算:
gs=100+(S—1)×100(g)
上述简式,较适用于较坚硬的岩石,对于每次扩壶用药量,与岩石性质有直接关系,需通过长期实践才能较准确地掌握。
扩大药壶所需总药量Q1与计算要求的药包重量Q及岩石性质有关,可用下式估计:
Q1=Q/P
式中:Q1——扩壶所需总药量,kg;
Q——计算爆破药包重量,kg;
P——岩石的炸胀指数。
按岩石等级分别为:P=1~200,坚硬岩石P=1~10,软岩P=10~25,坚土P=25~200。
扩壶所需药量也可参考铁道兵经验计算表4—3。
表4—3 扩壶所需药量表
表中Q为计算药包重量,kg。
扩壶时引爆方法,最好用电雷管或非电雷管,用导火索——火雷管也可,但导火索要有一定长度,严禁用短导火索点燃后丢入孔底进行扩壶。一般不用导爆索,以免破坏孔壁。
扩壶次数根据岩石性质而定。
2.扩壶工艺
(1)扩壶的点火方式如上所述。
(2)装药后,可堵塞药包高度的0.8~1.2倍,用沙土或干沙,不能有石子,也可不堵塞。
(3)注意事项:扩后,孔内温度高,要待孔底温度降至40℃后,再行装药,以防早爆。也可灌入小量水降温,也可用水压扩壶;深孔扩壶时,禁止向孔内投掷起爆药包,超过5m的炮孔,不能用导火索起爆;扩壶的药包必须装至孔底,不能装到半途。
三、药壶爆破的设计与计算
1.爆破参数
药壶爆破的爆破参数有台阶高度H,最小抵抗线W,孔间距a及每孔装药量Q。
台阶高度是上下两个水平的垂直距离;最小抵抗线是药壶中心到台阶坡面的垂直距离;孔间距也称药包间距,是两药壶中心的距离;排距即药包排间的距离,每孔装药量即按爆破作用指数”值不同,采用不同的计算公式即:
抛掷爆破 Q=kw3/(n)
松动爆破 Q=gv=gaHω
式中:Q——药包重量,kg;
ω——最小抵抗线,m;
H——台阶高度,m;
K——标准抛掷爆破时(n=1)炸药单耗,kg/m3;
g——松动爆破时(n<0.75)炸药单耗,kg/m3。
据集中药包计算原理,当W/H=0.6~0.8时,可以爆松整个台阶,当W/H=0.8~1.0时,爆破效果较为理想。
2.炮孔、药壶的排列方式
药壶爆破为集中药包爆破,爆破效果不够理想,易产生大块,可采用集中药包和延长药包交叉布置的排列方法,如图4—21所示,这样可改善爆破效果,减少大块。
图4—21 药壶与延长药包交错布置法
3.装药结构
当采用集中药包时,其装药结构与硐室爆破相似,即起爆药包放在药壶的中央,两个起爆药包布置在一起,当采用延长药包时,装药结构与深孔爆破相似,起爆药包放在站柱长度的1/3和2/3的位置。
另一种药壶布置法是上下层药壶布置法,如图4—22。这种布置法是在坚硬或次坚硬的岩石中或台阶高度较大时,用一个药壶不能达到良好的爆破效果时采用的方法。
图4—22 上下层药壶布置法
药量计算,各药壶单独计算,上下层药壶中心距h集中药包计算,h=1/2(ω1+ω2)。