
1.凿岩设备及爆破器材的选用
1.1 凿岩设备选择
中深孔爆破是指孔深大于 5 m, 孔径大于 75mm 的爆破作业。该炮孔的特性决定了凿岩设备必须选用深孔钻具,本方案选用宣化英格索兰 CM351潜孔钻, 适用于岩石硬度 f 处于 6~20 范围的各种岩石。钻孔直径为 115 mm,钻孔深度可达 30 m,钻杆长度为 3 m。
1.2 爆破器材的选择
1)炸药品种及起爆药包:均采用 2# 岩石硝铵
炸药,在有水的条件下起爆药包采用乳化炸药。此
外,采用柱状药包,炸药可较均匀地分散在岩体中,
可提高延米爆破量,降低炸药单耗量,从而减少炸
药用量,降低工程成本。 2)雷管的选择:孔外选用瞬发电雷管,孔内选用分段导爆管,第 1~3 排分别选用 1 段、3 段、5 段导
爆管,延期时间为每段 25 ms。 3)起爆电源:采用 GFB-1200 起爆器起爆。
2 爆破参数的确定
台阶要素(如图 1 炮孔参数示意图):台阶高度
H,底盘抵抗线 Wd,孔距 a,排距 b,孔深 L,超深 hc,
填塞长度 Lt。
图片
爆破参数及孔网参数的选择将直接影响爆破
效果。某市的碎石场大部分为中坚硬花岗岩矿,
有节理发育,普氏系数为 7~12,岩石可爆性较好。钻孔形式可分为倾斜钻孔和垂直钻孔两种。倾
斜钻孔抵抗线均匀,爆破块度均匀,但操作技术复
杂;垂直钻孔技术简单,速度快。由于目前中深孔爆
破还未得到广泛应用,采石场相关人员还未熟悉作
业要领,宜先选用较为简单的垂直钻孔方式。1)炮孔直径 d 潜孔钻的钻头直径为 115 mm, 故炮孔直径 d
为 115 mm。 2)底盘抵抗线 Wd
①按钻机工作安全宽度
Wd≥h·ctg(α+β) 式中:h——台阶高度,为 10 m;α——台阶坡面
角,实际生产中采用挖掘机生产,坡面角可达 75°。β——从炮孔中心至坡顶线的距离为 2.5 m。则 Wd≥h·ctg(α+β)=10×ctg75°+2.5=5.2 m②按苏联达维多夫经验公式计算 Wd=53·KT
·d·(Δe/γ)
1/2 式中:d——孔径为 0.115 m;KT——矿岩裂隙系
数,取 1.1;Δ——由目前经验取装药密度,为 0.6 g/c
m3
;γ——岩石容重,为 2.5 t/m3
;e——炸药爆力校正
系数,取 1
则 Wd=53×1.1×0.115×(0.6×1/2.5)1/2=3.3 m综合①、②取 Wd=4 m3)孔距 a,排距 b 根据最优爆破效果的孔网面积为 14.5 m2
,按
a=m·Wd,m 为炮孔密集系数, 取值范围为 0.8~1.4,
此处取 m 为 1.1,则 a=1.1×4=4.4 m。根据实际取值
如下:
取孔距 a=4.5 m,根据孔网面积计算排距 b=3 m。4)孔深 L 和超深 hc 为克服底盘岩石的夹制作用,使得爆破后不留根底,炮孔需作超钻处理。超深过大会浪费炸药用量,而太小则会产生根底,影响装运工作,一般按以下进行取值:
hc=(0.15-0.35)d,取 0.25·Wd=0.25×4=1 m
L=h+hc=10+1=11 m5)填塞长度 Lt 填塞长度 Lt=(16-32) d,取 2.8 m6)单位炸药消耗量 q
由以往经验取 q=0.45 kg/m3 7)每个炮孔装药量 Q ①按每孔爆破矿岩体积
Q=q·a·h·Wd=0.45×4.5×10×4=81 kg ②按其所能容纳的药量
Q=L·o p=(L-Lt)·p
式 中:Lo——炮 孔 装 药 长 度 ,L-Lt=11 -2.8 =8.2
m;p——每 m 炮孔装药量, 由经验取装药 密度为
7.1 kg/m
Q=8.2×7.1=58.22 kg综合①、②,取 Q=58.5 kg8)炮眼数目 N
根据施工中的具体地形进行布置,经爆破安全
验证,此处以每排 15 个,每次 3 排的布眼方式进行
模拟计算(下同)。则 N=15×3=45 个 9)总装药量 Q 总
Q 总=45×58.5=2 632.5 kg
3 爆破安全
根据采石场审批要求,采石场一般距村庄较远,
爆破瞬间噪声和爆炸时炮烟对周围无明显的影响。这两项在设计中可不加考虑。下面对爆破地震波,
爆破空气冲击波和个别飞石进行必要的安全验证。
3.1 爆破地震波的安全距离
地面构筑物的安全距离可按下式(式 1)计算,
并按式 2 进行校核。Rd=Kd
·fn
·Q1/3 (1)V=K·(Q1/3/R)
α (2)式中:Rd——爆破地震波的安全距离;Kd——地
基系数,据岩性取 10;fn——爆破性质系数,据爆破
作用指数取 0.7;Q——最大一段爆 炸药 量, 为 13
162.5 kg
(据起爆网络布置图可知,一次齐爆最大一段
炮 孔 数 目 为 15 个, 则一次齐爆最大药量为 15×
58.5=13 162.5 kg)R——爆破中心与被保护建筑物之间的距离为190 m
则 Rd=10×0.7×(13 162.5)1/3=165 m
拟建工具房等建筑、 构筑物布置于已采区,距
离约为 190 m,符合要求。V——土质点的振动速度,单位为 cm/s;K——
与岩性有关的场地系数,取 160;R——爆破中心与
被保护建筑物之间的距离,为 190 m;α——爆破地
震波衰减指数,取 1.7则 V=160×(13 162.5)1/3/190)1.7=4.6 cm/s在《爆破安全规程》中规定如下的安全震速值:
①土窑洞、土坯房、毛石房屋,1.0 cm/s;②一般
砖房、非抗震的大型砌块建筑物,2~3 cm/s;③钢筋
混凝土框架房屋,5 cm/s。由于采石场各类构筑物均采用钢筋混凝土框
架房屋,符合要求。
3.2 空气冲击波
Δp=K·(Q1/3/R)
α 式中:K——经验系数, 一般台阶爆破取 1.48;α——经验衰减指数, 取 1.55;Q——最大段的爆炸
药量,为 13 162.5 kg;K——爆破中心至被保护物之
间的距离,为 190 m则 Δp=1.48×(13 162.5)1/3/190)1.55=0.058 根据统计资料表明, 当空气冲击波为 0.2~0.3
kg/cm2 时, 将会对人产生轻微的挫伤。当冲击波=
0.7~1.0 kg/cm2 时,对轻结构物是安全的。
3.3 个别飞石的安全距离
根据《爆破安全规程》的规定,深孔爆破的个别
飞石对人的安全距离不得小于 200 m。因此安全警
戒范围应大于 200 m。
3.4 邻近固定边邦的控制爆破
该采石场最大开采高程为 110 m,最低开采高
程为+30 m,因此最终边邦的高度约为 80 m。为了
确保整个开采过程中边邦的安全稳定,在邻近边邦
时应采用控制爆破。邻近边邦的控制爆破有预裂爆
破、光面爆破和缓冲爆破三种方法。三种边邦控制
爆破法中,缓冲爆破法最为简单,只涉及主爆破孔
网的最后一排单孔装药量。当孔径在 100~115 mm
时,其孔间距为 1.5 m,抵抗线(或排距)为 1.8 m,线
装药密度为 0.37~1.12 kg/m,充填长度等于抵抗线长
度。采用这种爆破参数,可以避免边邦遭到严重破
坏,确保边邦安全稳定。
4 结语
通过反复多次的中深孔爆破试验发现,在采用该爆破参数进行施工后,爆破岩体充分破碎,块状
均匀,大于 1 m3 的岩块可控制在 20%以内,爆破地
震、冲击波及飞石均能得到安全控制。试验结论: 1)中深孔爆破与手持风钻爆破作业相比,爆破
方量呈几何基数增长,爆破次数大为减少,提高了
施工的安全性。2)爆破后碴堆集中,有利于装车清运,生产效率明显提高。3)与手持风钻爆破作业相比,石方的平均炸药
单耗、雷管使用量、钻孔费用、人工费用、油料消耗
等直接生产成本均小于手持风钻凿岩爆破。4)爆破作为试验性学科,受爆破环境,岩石特
性的影响较大,只有经过反复实践、分析研究,才能
掌握到合适的爆破参数。
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