工程爆破的基本要求和影响爆破效果的主要因素

　　一、对工程爆破的基本要求

 

　　工程爆破应满足以下基本要求：

　　1．按设计要求爆落破碎岩石，既不欠挖也不超挖，又要保护围岩或保留部分的岩体不受损伤或尽量少受损伤。

　　2．爆破块度较均匀，大块率低，块度级配适宜，减少二次破碎工作量。

　　3．爆堆较集中，提高铲装效率。

　　4．提高炸药能量利用率，炸药单耗小，降低爆破成本。

　　5．保证爆破作业与环境安全，把爆破地震、空气冲击波、个别飞石、有毒有害气体、噪声和粉尘等爆破有害效应，限制在允许范围以内。

　　总之，对于任何一项爆破工程来说，做到技术可行、安全可靠、经济合理是最基本的要求。

 

　　二、影响爆破效果的主要因素

 

　　要想达到理想的爆破效果和改善爆破质量，就必须正确分析影响爆破的各种因素，利用有利因素，避开不利因素。这些因素是：炸药性能和装药结构、爆破方法、爆破参数与爆破工艺、岩石的性质与构造、自由面个数等。

　　(一)炸药性能

　　影响爆破效果的炸药性能参数主要有：炸药爆速、爆炸气体生成量及装药密度等。有关内容见本书第二章。

　　(二)装药结构

　　不同的装药结构可改变炸药的爆炸性能，从而引起爆炸作用的变化。

　　1．药包几何形状，常用的药包有集中药包和延长药包两类

　　当药包的长度与它的横截面的直径(或方形截面的边长)之比值大于某一值时，就叫做延长药包(比值一般大于或等于15～20)。

　　延长药包爆破时，由于它的几何形状特征，其冲击能量主要集中在径向上。而在轴向上能量分布较少，只有在药包带有集能穴时，才会有轴向聚能流。轴向能量分布复杂而不均匀。因此延长药包爆破时，岩石破碎的均匀程度不好，易出现大块和破坏不足的现象。

　　集中药包又称球形药包。其直径与长度的尺寸相差不大，一般不超过6倍。集中药包爆炸时，其爆炸能量在各个方向上分布较均匀，可呈同心球状多向传播，这对于降低炸药单耗、改善爆破块度都是有利的。实验证明，球状药包特别适合于实施“漏斗爆破”，便于获得较高的爆炸能量利用率和较均匀的破碎块度。

　　因此，应根据不同工程目的，采用不同几何形状的药包，以达到最佳爆破效果。

　　2．空气间隔装药

　　空气间隔装药可以减弱爆破作用对孔壁的破坏，延长爆破作用时间，对达到某些特殊爆破目的十分有利，并可以改善爆破效果。空气间隔装药一般有轴向空气间隔装药和环向空气间隔装药两种，如图4—2所示。

 

 

图4—2  空气间隔装药示意图

a—轴向空气间隔装药；b—环向空气间隔装药

1—炸药；2—轴向空气间隔；3—环向空气间隔；4—导爆索；5—炮泥

 

　　(1)轴向空气间隔装药  这种装药的特点是结构简单，可使炮孔轴线方向上炸药分布得比较均匀，爆破块度均匀，因而可使炸药单耗有所降低，这种装药结构多用于深孔崩矿爆破。

　　(2)环向空气间隔装药  这种装药结构也叫不耦合装药，它能更均匀地降低炮孔壁所受到的爆破作用，有利于保护围岩不受破坏，因此，在光面爆破、预裂爆破等爆破中常用到它。

　　在一定岩石条件下，在加强抛掷大爆破中，采用空腔装药结构，对爆破效果也能有较好的改善。

　　3．起爆药卷位置

　　起爆药卷的位置对爆破效果的影响往往易被人们忽视，有人认为，起爆药卷应放在炮孔的口部附近，也有人认为应放在装药的中部或底部，如图4—3所示。

 

 

图4—3  起爆药卷在炮孔中的位置

a—孔口正向起爆；b—传统做法；c—中部正向起爆；d—底部反向起爆

1—雷管；2—药卷；3—炮泥

 

　　传统的做法是把起爆药卷放在孔口部位第二个药卷的位置上，这样操作方便，节省起爆器材。

　　起爆药卷位置决定着炮孔中装药起爆后爆破作用的传递方向和炮孔中爆生气体的作用时间，所以，它对爆破作用及其效果是有影响的。

　　试验表明，当岩石性质相同时，底部反向起爆效果最好，而孔口正向起爆效果最差。

　　孔底反向起爆能增强炮孔中爆炸气体膨胀推力的作用，加强孔底爆炸气体的作用力和作用时间。孔底反向起爆时，炸药一旦起爆，孔底立即受到爆炸气体的推力作用，孔口尚未爆炸的炸药则起到类似炮泥的作用，加强阻止爆生气体的过早扩散，从而保证了作用力和作用时间。采用孔口正向起爆时，先爆的孔口爆生气体扩散的阻力最小，容易过早地冲掉炮泥而逸散，从而降低了作用压力，减少了作用时间。

　　在软岩和裂隙发育的岩石中进行爆破时，孔底反向起爆可以避免相邻炮孔间的“带炮”及孔底剩留残药的现象。

　　孔底反向起爆效果本身也受到许多因素的影响。一般，所用炸药的爆速愈低，炮孔堵塞质量愈差时，孔底反向起爆改善爆破效果愈明显。

　　孔底反向起爆消耗的起爆材料较多，施工操作比较麻烦。

　　(三)岩石性质及地质构造

　　不同的岩石，其硬度是不同的，因此，爆破时应选用不同的炸药，以便获得较好的爆破效果。一般来讲，爆破中硬和坚硬岩石时，应选用爆速较高的炸药；而爆破较松软的岩石时，应选用爆速较低的炸药；进行光面爆破和预裂爆破时，为了保护孔壁围岩免遭破坏，通常应采用低爆速的炸药。

　　岩石的坚固性，目前常用普氏系数来表示，其计算公式为：

 

式中： ——岩石的极限抗压强度，kg／cm²；

　　  100——换算系数。

　　f值还可查表4—1，从表中可以看出，f值愈大，则岩石愈坚固。

 

表4—1  普氏岩石分级表