研讨一种调整深孔爆破线装药密度改进爆破效果方法

论文导读：
摘要：本文结合广东翁源铁龙采场石灰石矿山的生产实践，借助岩石破碎和爆炸能量分布理论阐述了加大深孔爆破孔底装药密度爆破技术的原理和施工策略以及加大孔底装药密度对于深孔松动爆破效果的影响。实践应用表明：合理的炮孔药量分布使整个炮孔能量的利用更均匀、提高了能量的利用率、避开根底的产生和获得理想的块度，深孔爆破作业时应充分考虑孔底装药密度这一原则。
关键词： 深孔爆破、线装药密度、根底、块度、爆破效果
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1引言
随着爆破技术及相关学科的发展，爆破理论的研究有着长足的进步。特别是岩石结构力学、岩石动力学、损伤力学、断裂力学和计算机模拟爆破技术的发展，使爆破理论的研究更具实用化也更具系统化了。就深孔爆破而言，爆破研究人员和工程爆破作业人员已经对布置药包、布孔方式、填充系统、起爆方式、间隔时间等技术积累了丰富的经验[1]，但是，从总体上来讲，爆破理论的发展仍然滞后于爆破技术的要求，理论研究和生产实际有着不小的差距。影响深孔爆破效果的因素有很多，这对深孔爆破技术人员提出了更高的要求[2]。当前，深孔爆破的应用越来越广泛，施工竞争也越来越激烈，火工品材料的上涨，使得爆破成本日益增大。就如何通过合理的设计、施工来改善爆破效果、降低大块率，提高挖掘机效率，降低生产成本、确保一种调整深孔爆破线装药密度改进爆破效果的方法由专注毕业论文与职称论文的www.7ctime.com提供,转载请保留.安全、高效和提高经济效益成为工程技术人员所必须解决的理由。本文就爆炸能量分布、装药量及装药结构的理由结合翁源铁龙采石场的工程实例进行了分析研究。
2岩石破碎机理与爆炸能量

2.1 岩石破碎机理

岩石破碎是在爆炸冲击波和爆炸气体综合作用的结果。爆炸冲击波（应力波）使岩石产生裂隙，并将原始损伤裂隙进一步扩展；随后爆炸气体使这些裂隙贯通、扩大形成岩块，脱离母岩。在岩体中爆炸时所释放出来的能量，通过爆炸应力波和爆轰气体膨胀压力的方式传递给岩石，使岩石破碎。但是，真正用于破碎岩石的能量只占释放出能量的极小部分。大部分能量消耗在无用功上。

2.2爆炸能量分布

以能量守恒为基础，爆炸载荷在岩体中产生的总能量等于破碎岩体作功所需要的能量与无用能量之和，即
(2-1)
式中: 为产生的能量；为破碎岩石体作功所需的能量；为爆破过程损耗的能量。破碎岩体作功所需要的能量WG是冲击波能量和高温高压的爆生气体能量构成，冲击波能量使岩体产生破碎、裂隙、变形等破坏；爆生气体能量则进一步扩展裂隙和产生抛掷等。
3爆炸冲击波及药量计算

3.1爆炸冲击波

爆炸后，首先爆轰波在药柱中传播，爆轰波在炮孔底部岩石界面发生反射和透射，当爆炸产生的爆轰波强度足够大使得炮孔周围各点受的爆炸应力几乎同时达到拉断强度时，使得炮孔壁各部分裂隙得到充分发育，得到放射状裂隙，形成受裂隙包围的爆炸条件。与此同时爆炸气体膨胀使裂隙进一步发育，从而使岩石破碎。
在露天台阶爆破中当炮孔装药量太少达不到设计要求时，爆炸后仅能使岩石破裂松动，其冲击波、应力波的的能量太小，以致不能产生自由面的反射破坏，只在炮眼附近形成一个不太大的径向裂隙圈。此时主要靠爆轰气体的压力，将径向裂隙延伸到自由面。
露天台阶爆破具有两个自由面，其爆炸冲击波呈圆柱状，如图1所示。在深孔爆破中，岩石的抗暴能力随着孔深而增大，孔底部分的抗爆能力最大，要破碎这部分岩石需要较多的爆炸能量[4]。在多排孔爆破技术中，单孔装药量特别是前排炮孔装药量达不到设计药量时，爆炸所释放出来的能量就不足以克服炮孔底部的阻力，从而形成根底，情况严重时会导致整个爆区出现连成一片的根底。

3.2 装药量计算原理

3.

2.1 装药量计算的基本公式

根据量纲分析理论推导及能量守恒，爆破药量计算的基本公式可以表示为：
（2-2）
式中第一项（k2w2）的物理作用是表示克服张力形成断裂面所需要的能量；第二项（k3w3）表示介质体积变形所需要的能量；第三项（k4w4）表示介质克服重力场所需要的能量。
在一般岩石松动爆破的药量计算公式为：
=0.007 +0.35 +0.004（2-3）
在抵抗线1.0m＜≤20.0m时，爆破装药量可以不考虑岩土的重力和内聚力的影响，主要用于使介质变形所需要的能量，其药量计算公式可以只采用第二项，即
（2-4）
上式即是工程爆破常用的体积药量计算公式。
国内在条形药包爆破设计中，大多采用如下公式的一般公式：
（2-5）
式中 Q—条形药包装药量，kg；
L—条形药包长度，m；
q—线装药密度，kg/m；
K—标准抛掷爆破单位用药量，kg/m3；
W—最小抵抗线，m；
—条形药包爆破作用指数函数，n为爆破作用指数。
条形药包爆破作用指数fc(n)和集中药包爆破作用指数fc(n)在含义和形式上是不相同的。对于条形药包爆破作用指数函数fc(n)，中国铁道科学研究院倡议的公式为：
（2-6）
4装药密度对爆破效果的影响
岩石爆碎主要靠爆炸释放出来的能量。在保证安全、高效和经济上可行的基础上，通过合理的增加的装药密度，可以提高单位体积的能量密度；反之，导致能量密度的降低，导致根底和大块的产生，增加钻孔的工作量和成本[5]。增大装药密度可提高爆速，当药包直径一定时，爆速随密度的增加而增大。对于工业二者的关系比较复杂，在直径一定时的爆速先随密度增大而增加，但达到一定极限后，再增加密度爆速反而降低。图2示出了两种不同的粉状硝铵（曲线1和曲线2）在直径为100mm装药密度与爆速的关系。爆速是性能的主要参数之一，不同爆速在岩石中爆炸可激起不同的应力波其爆破效果明显不同[6]。同一类型的在装药过程提高其装药密度加大单孔药量特别是深孔孔底部分的药量使爆炸能量的分布更加合理是避开深孔爆破根底的产生、提高爆破效果的有效途径。
5工程实例分析
5.1工程背论文导读：，以增加爆炸压力作用，但岩石过度破碎,导致粉矿率高,也没有很好的解决炮后根底理由。在原有的爆破设计中，根据爆破后的效果分析，逐步减少的单耗，结合装药结构的变化，进行爆破设计,爆破施工中，不断调整单耗等可控变量，使之更加切合生产需要；通过采用大孔距小抵抗线、减少单耗等措施，爆破后大块率及粉矿率明显降低，但对
景
铁龙采石场是广东翁源中原水泥厂石灰石原料配套矿山，山体由中上石炭壶天群组第二和第三层的下部，岩体属中等硬度f=8—10，容重2.65t/m3。开挖山体的主体为石灰岩，局部为白云岩。在矿石开采过程中，由于地形地貌的影响，矿区+280m水平以上节理、裂隙较为发育，山势陡峭，对穿孔、爆破影响较大。由于山体条件限制，开采过程中采用深孔爆破，复杂的地质和地貌给爆破技术带来了更大的难度。

5.2 理由的提出

矿山选用价廉、方便的岩石膨化硝铵，爆破后台阶在台阶根部出现高度为1-3m的成片根底，严重影响了挖装，增加了大量的不必要的成本。

5.3 减少根底的技术措施

为避开出现底根，以前采用了较高的单耗，以增加爆炸压力作用，但岩石过度破碎,导致粉矿率高,也没有很好的解决炮后根底理由。在原有的爆破设计中，根据爆破后的效果分析，逐步减少的单耗，结合装药结构的变化，进行爆破设计,爆破施工中，不断调整单耗等可控变量，使之更加切合生产需要；通过采用大孔距小抵抗线、减少单耗等措施，爆破后大块率及粉矿率明显降低，但对于根底岩墙、根底没能很好的制约，影响了生产。为此，通过对岩石破碎理论及爆炸能量分布原理的分析，提出了在不转变其他条件下通过加大炮孔孔底装药量的策略,以期达到消除根底预定的爆破效果。以往炮孔装药过程中，整个炮孔都直接装散装岩石膨化硝铵，乳化仅作为起爆药包使用。由于散装膨化硝铵炸堆积药密度较低，实际炮孔线装药密度为4.38～4.7kg/m（炮孔直径Φ=90mm），远低于设计药量，设计值为5.7kg/m，具体装药情况见表1。分析认为,根底的出现主要是由于底部受到的破坏程度较小,爆破时释放出来的能量密度不够,致使底部岩石未能充分破坏。而加大炮孔孔底装药增加了炮孔底部的药量，提高了炮孔底部的能量密度，使底部岩石得到充分破坏，从而减少根底的产生。
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