提高水下鉆孔爆破效果的探討

1、提高水下鉆孔爆破效果的探討通過這幾年對工程的投標以及工程反饋的信息中了解到，我們經(jīng)常會碰到一些需要巖石 需要水下爆破開挖，其水下爆破的工程流程是平臺定位（鉆機定位一測量水深一鉆孔一裝藥， 反復(fù)此過程，直至完成該船位的全部設(shè)計鉆孔）一聯(lián)線（起爆網(wǎng)絡(luò)）一警戒一移船一發(fā)信號 f起爆一爆后檢查一平臺定位。這樣的順序一次次爆破，整個工程進展順利。但在水下鉆孔爆破工程中，由于各種因素的影響，水下礁石經(jīng)鉆爆清挖后往往留有根底 或大塊石等達不到預(yù)期爆破效果的淺點（以下簡稱淺點），這是水下鉆孔爆破工程中常出現(xiàn) 的也是最難處理的問題。由于水下爆破工程是水下作業(yè)，且礁石經(jīng)鉆爆后形成的淺點極不規(guī) 則，淺點的位置和形狀

2、很難摸清，所以給淺點補炸帶來很大麻煩，處理淺點作業(yè)難度大，材 料消耗、機損也特別大，大大增加了工程成本并嚴重影響了工程進度，因此淺點處理的好壞 決定了整個炸礁工程的優(yōu)劣。對如何改善和提高爆破效果盡量避免淺點的產(chǎn)生，進行分析和 探討。1、鉆爆施工前覆蓋層的清理水下礁石表面往往覆蓋了一層淤土、砂石等松軟沉積物，薄則幾厘米，厚達數(shù)米。在水 下炸礁工程中，由于覆蓋層對爆破效果的影響認識不足而忽略了在鉆爆施工前對礁石覆蓋層 的清理，給施工帶來很大麻煩。下面從爆破產(chǎn)生的應(yīng)力波對巖石的破壞作用進行分析。巖石中爆破產(chǎn)生強烈沖擊波，沖擊波在巖中傳播形成巖體內(nèi)傳播的體積應(yīng)力波和體表傳 播的表面應(yīng)力波。體積應(yīng)力波又

3、分為壓縮應(yīng)力波和剪切應(yīng)力波。爆破時體積波特別是壓縮波 能使巖石產(chǎn)生壓縮和拉伸變形，這是爆破時造成巖石破裂的重要原因。應(yīng)力波和其他波動一 樣，如果在它的傳播過程中遇到各種交界面和自由面，或者是在傳播過程中介質(zhì)性質(zhì)發(fā)生變 化時，那么一部分應(yīng)力波將透射過交界面進人第二種介質(zhì)形成透射壓縮應(yīng)力波，另外一部分 則會從交界面反射回來形成反射拉伸應(yīng)力波。這樣，巖石在應(yīng)力波作用下的破碎效果主要取 決于應(yīng)力波在遇到交界面時反射回來所形成的反射拉伸應(yīng)力波的強弱。當(dāng)巖石表面覆蓋了一 層淤泥等可壓縮性大的介質(zhì)時，炸藥爆炸產(chǎn)生的應(yīng)力波將大部分透過交界面形成透射壓縮應(yīng) 力波而進入到外覆介質(zhì)中，而從交界面反射回來所形成的反射

4、拉伸應(yīng)力波則相對誠小，因而 不利于巖石的破碎，即炸藥爆炸產(chǎn)生的能量很大一部分將消耗在松軟的覆蓋層中，從而降低 了爆炸能的利用率，影響巖石的有效破碎，產(chǎn)生大塊或留有根底，形成不規(guī)則淺點。當(dāng)巖石 表面沒有覆蓋層時，水是不可壓縮的物質(zhì)，所以爆炸應(yīng)力波在遇到巖石與水的交界面時，其 反射回來的拉伸應(yīng)力波就會大大增強，從而更有利于巖石的破碎。另外，礁石覆蓋層對鉆爆和清碴施工的影響也是顯而易見的。首先，松軟的覆蓋物在鉆 孔時容易掉進孔內(nèi)導(dǎo)致成孔和裝藥困難;其次鉆孔時用來保護鉆桿和裝藥的套筒也容易陷進 覆蓋層里而沉于水下，造成材料損失。綜上晰述，水下礁石在鉆爆施工前必須進行覆蓋層清理，并且要盡量清理干凈、徹底

5、， 以更好地提高爆破效果。2、合理采用微差起爆方法微差（毫秒）爆破是指鉆孔間以毫秒時間間隔分組，按一定順序起爆的一種爆破方法。 由于先后各組鉆孔起爆的間隔時間很短，一般在幾毫秒到幾十毫秒之間，使被爆破巖林內(nèi)存 在著有利于破碎的相互作用，對提高和改善爆破效果有很大幫助。如圖所示，各排孔間采用排間微差起爆，按一、二、三排順序起爆。當(dāng)?shù)谝慌牌鸨螅?巖體按最小抵抗線沿側(cè)向拋擲，在這個階段孔周圍巖石尚未明顯移動，深孔內(nèi)高壓氣體仍在 起作用，在其外的周圍巖體中產(chǎn)生應(yīng)力場和微裂隙。第一排深孔破裂漏斗形成后，第二排微 差延發(fā)的深孔緊接著起爆，第一排孔為第二排孔創(chuàng)造了第二個自由面（側(cè)面臨空面）。這樣， 后起爆

6、的深孔最小抵抗線和爆破作用方向均發(fā)生變化，有利于巖石的側(cè)向拋擲和均勻破碎。 同時隨著自由面的增加，入射壓力波和反射拉伸波在臨空面方向的破碎巖石作用也得到加強， 而且臨空面的增加使巖石間夾制性減小，巖石抗破碎的強度減低，有利于提高破碎效果和巖 塊均勻度。在應(yīng)力波的作用方面，先爆的第一排孔在周圍巖石中產(chǎn)生的應(yīng)力波尚未消失時，第二排 孔立即起爆，兩排孔爆破產(chǎn)生的應(yīng)力波互相疊加，使巖石連續(xù)處于應(yīng)力波影響下，可以加強 破碎效果。在破碎巖石的運動方面，當(dāng)?shù)谝慌趴妆涞膸r石拋起尚未回落時，第二排孔爆下的巖石 也朝剛形成的補充臨空面方向飛散，兩者互相碰撞，產(chǎn)生補充破碎，并且可使爆堆較集中， 減少飛石。在地震波

7、的作用方面，因為采用了微差起爆，因此一方面爆炸源和產(chǎn)生的地震波能量在 時間和空間上都分散，使地震強度大大降低；另一方面兩組地震波間還產(chǎn)生相互干擾，只要 微差時問選取得合理，地震波強度則會大大削弱。在以往的炸礁施工中，往往都因為爆壓附 近有需要保護的建筑物而被迫大大降低一次起爆藥量，但為了趕進度，1天就需要起爆4、5 次以上。然而起爆期間用于連線、起爆以及移船重新定位的時間差不多要lh，因此1天用于 移船起爆的時間就可達45小時。因此，合理采用微差爆破，增加一次起爆的總裝藥量， 從而大大減少起爆次數(shù)，才能有效地改善和提高爆破效果，加快工程進度。3、減少產(chǎn)生空孔在水下鉆孔爆破工程中，由于各種因素的

8、影響，經(jīng)常會出現(xiàn)鉆好了孔卻未能裝上藥的情 況，即出現(xiàn)空孔。在爆破中，由于空孔的存在，便會產(chǎn)生空孔效應(yīng)。炮孔爆破時，若附近有 空孔存在，則周圍的裝藥孔將沿著空孔方向產(chǎn)生應(yīng)力集中。且相鄰兩個炮孔越靠近，應(yīng)力集 中現(xiàn)象也越顯著。也就是說，在空孔效應(yīng)下，周圍裝藥孔的爆能將大部分集中消耗在空孔方 向上，從而消耗了裝藥孔的爆能，大大降低了爆能的利用率，容易產(chǎn)生大塊石和根底，形成 淺點。因此，我們絕不能忽視空孔對爆破效果的影響。為了避免和減少空孔的產(chǎn)生，我們除 了努力提高鉆孔及裝藥的技術(shù)水平，設(shè)法改進鉆機性能外，更重要的是當(dāng)空孔出現(xiàn)后必須設(shè) 法采取補救措施，如及時用砂石填塞等。4、避免因過失造成的不耦合裝藥

9、水下鉆孔爆破工程中如沒有其他特別要求，一般均應(yīng)采用耦合裝藥，即要求鉆孔直徑與 裝藥直徑要基本吻合。但是在很多情況下，如水下巖石節(jié)理裂隙等發(fā)育或是風(fēng)化、半風(fēng)化，在這種巖石中鉆孔 孔徑很容易被沖大；或者是由于鉆孔技術(shù)問題而使孔徑被人為刷大；也可能由于炸藥加工的 原因而使藥徑變小。以上幾種因素都可能造成孔徑與藥徑不符，形成不耦合裝藥。爆破試驗證明，隨著裝藥不耦合系數(shù)的增大，作用在孔壁上的壓力呈指數(shù)衰減急劇下 降。也就是說，不耦合情況越嚴重，孔壁壓力降低得就越快，孔壁壓力降低得越厲害，巖石 就越難以破碎，有時甚至只產(chǎn)生裂縫而未能使巖石碎開。在水下鉆孔爆破中，不耦合裝藥的 影響更多地表現(xiàn)為爆能大量從孔口沖出來。人們在起爆時有時會看見水面上沖出高高的水柱， 即沖天炮，這就是不耦合裝藥所形成的。不耦合裝藥造成了大量爆能的損失，嚴重地影響了爆破效果，因此必須設(shè)