课题1.4 控制爆破
1.4.1 预裂爆破
进行石方开挖时,在主爆区爆破之前沿设计轮廓线先爆出一条具有一定宽度的贯穿裂缝,以缓冲、反射开挖爆破的振动波,控制其对保留岩体的破坏影响,使之获得较平整的开挖轮廓,此种爆破技术为预裂爆破。
在工程施工中,预裂爆破不仅在垂直、倾斜开挖壁面上得到广泛应用,在规则的曲面、扭曲面以及水平建基面等也采用预裂爆破。
1.预裂爆破的要求
(1)预裂缝要贯通且在地表有一定开裂宽度。对于中等坚硬岩石,缝宽不宜小于1.0cm;坚硬岩石缝宽应达到0.5cm左右;但在松软岩石上缝宽达到1.0cm以上时,减振作用并未显著提高,应多做些现场试验,以利于总结经验。如图1.28所示。
图1.28 预裂爆破布置图
1—预裂缝;2—爆破孔
(2)预裂面开挖后的不平整度不宜大于15cm。预裂面不平整度通常是指预裂孔所形成的预裂面的凹凸程度,它是衡量钻孔和爆破参数合理性的重要指标,可依此验证、调整设计数据。
(3)预裂面上的炮孔痕迹保留率应不低于80%,且炮孔附近岩石不出现严重的爆破裂隙。
2.预裂爆破主要技术措施
(1)炮孔直径一般为50～200mm,对深孔宜采用较大的孔径。
(2)炮孔间距宜为孔径的8～12倍,坚硬岩石取小值。
(3)不耦合系数(炮孔直径d与药卷直径d0的比值)建议取2～4,坚硬岩石取小值。
(4)线装药密度一般取250～400g/m。
(5)药包结构形式,目前较多的是将药卷分散绑扎在传爆线上(图1.29)。分散药卷的相邻间距不宜大于50cm和不大于药卷的殉爆距离。考虑到孔底的夹制作用较大,底部药包应加强,约为线装药密度的2～5倍。
(6)装药时距孔口1m左右的深度内不要装药,可用粗砂填塞,不必捣实。填塞段过短,容易形成漏斗,过长则不能出现裂缝。
图1.29 预裂爆破装药结构图
1.4.2 光面爆破
光面爆破也是控制开挖轮廓的爆破方法之一,如图1.30所示。它与预裂爆破的不同之处在于光面爆孔的爆破是在开挖主爆孔的药包爆破之后进行。它可以使爆裂面光滑平顺,超欠挖均很少,能近似形成设计轮廓要求的爆破。光面爆破一般多用于地下工程的开挖,露天开挖工程中用得比较少,只是在一些有特殊要求或者条件有利的地方使用。
光面爆破的要领是孔径小、孔距密、装药少、同时爆。
图1.30 光面爆破洞挖布孔图1～12—炮孔孔段编号
a—炮孔间距;W—最小抵抗线
光面爆破主要参数的确定:
(1)炮孔直径宜在50mm以下。
(2)最小抵抗线W通常采用1～3m,或用下式计算
(3)炮孔间距a,用下式计算
(4)单孔装药量。用线装药密度Qx表示,即
1.4.3 微差控制爆破
微差控制爆破是一种应用特制的毫秒延期雷管,以毫秒级时差顺序起爆各个(组)药包的爆破技术。其原理是把普通齐发爆破的总炸药能量分割为多数较小的能量,采取合理的装药结构、最佳的微差间隔时间和起爆顺序,为每个药包创造多面临空条件,将齐发大量药包产生的地震波变成一长串小幅值的地震波,同时各药包产生的地震波相互干涉,从而降低地震效应,把爆破振动控制在给定水平之下。爆破布孔和起爆顺序有成排顺序式、排内间隔式(又称V形式)、对角式、波浪式、径向式等(图1.31),或由它组合变换成的其他形式,其中以对角式效果最好,成排顺序式最差。采用对角式时,应使实际孔距与抵抗线比大于2.5以上,对软石可为6～8;相同段爆破孔数根据现场情况和一次起爆的允许炸药量而定,装药结构一般采用空气间隔装药或孔底留空气柱的方式,所留空气间隔的长度通常为药柱长度的20%～35%。间隔装药可用导爆索或电雷管齐发或孔内微差引爆,后者能更有效降震,爆破采用毫秒延迟雷管。最佳微差间隔时间一般取(3～6)W(W为最小抵抗线,单位为m),刚性大的岩石取下限。
图1.31 微差控制爆破起爆形式及顺序
一般相邻两炮孔爆破时间间隔宜控制在20～30ms,不宜过大或过小;爆破网络宜采取可靠的导爆索与继爆管相结合的爆破网络,每孔至少一根导爆索,确保安全起爆;非电爆管网络要设复线,孔内线脚要设有保护措施,避免装填时把线脚拉断;导爆索网络联结要注意搭接长度、拐弯角度、接头方向,并捆扎牢固,不得松动。
微差控制爆破能有效地控制爆破冲击波、震动、噪音和飞石;操作简单、安全、迅速;可近火爆破而不造成伤害;破碎程度好,可提高爆破效率和技术经济效益。但该网络设计较为复杂;需特殊的毫秒延期雷管及导爆材料。微差控制爆破适用于开挖岩石地基、挖掘沟渠、拆除建筑物和基础,以及用于工程量与爆破面积较大,对截面形状、规格、减震、飞石、边坡后面有严格要求的控制爆破工程。