爆破工程之八露天臺階深孔控制爆破（PPT49）

第八章露露天臺階階深孔控控制爆破破通常將直直徑大于于50mm、深度超過過5m的鉆孔稱稱為深孔孔。露天深孔孔一般在在臺階（（梯段））上或事事先平整整的場地地上進(jìn)行行作業(yè)，，按開挖挖形式分分為開溝溝（拉槽槽）深孔孔爆破和和臺階深深孔爆破破兩種。。開溝爆破破時，爆爆破只有有一個向向上的自自由面；；臺階爆爆破時，，有兩個個或兩個個以上的的自由面面，因此此可得到到較好的的爆破效效果。按炮孔方方向可分分為垂直直深孔、、傾斜深深孔和水水平深孔孔，傾斜斜深孔和和垂直深深孔廣泛泛用于臺臺階爆破破，水平平深孔僅僅在爆破破厚度和和高度不不大、場場地條件件受限制制的路塹塹爆破、、整平場場地的爆爆破中使使用。第一節(jié)臺臺階階深孔控控制爆破破的基本本原理一、臺階階深孔爆爆破的原原則露天臺階階深孔爆爆破必須須在滿足足各種開開挖工程程技術(shù)要求求的同時時，提高高爆破質(zhì)質(zhì)量，改改善爆破破的技術(shù)術(shù)經(jīng)濟(jì)指指標(biāo)，降降低工程程的總成成本。提高爆破破質(zhì)量就就是一方方面要破破碎充分分，便于于高效率率鏟裝；；另一方面面要最大大限度地地降低爆爆破危害害，減少少后沖、、后裂和和側(cè)裂。。改善爆破破的技術(shù)術(shù)經(jīng)濟(jì)指指標(biāo)，提提高延米米爆破量量，降低低炸藥單單耗，在在保證爆爆破質(zhì)量量的前提提下，使使鏟裝、、運輸、、機(jī)械破破碎以及及邊坡支支護(hù)等后后續(xù)工序序發(fā)揮高高效率，，降低工工程的綜綜合成本本。二、臺階階構(gòu)成與與炮孔布布置（一）臺臺階構(gòu)成成要素主要有：：臺階高高度H、前排鉆孔孔的底盤盤抵抗線線W1、臺階坡面面角α、孔邊距b、鉆孔超深深h、排距W2、孔距a、孔深（H＋h））、炮孔傾角角、堵塞塞長度等等。圖8—1臺臺階深孔孔爆破（二）炮炮孔布置置形式通常分為為：單排排布孔和和多排布布孔兩種種。當(dāng)開開挖工作作面較長長或較多多、臺階階高度較較大、單單排孔爆爆破能確確保有一一定的方方量且滿滿足裝運運要求時時，在安安全允許許的條件件下可采采用單排排布孔。。在工作面面少、臺臺階高度度較低、、單排孔孔爆破的的爆落方方量不能能滿足挖挖掘要求求時，多多采用多多排布孔孔形式。。多排布孔孔又分為為矩形和和三角形形（或稱稱梅花形形）兩種種形式，，如圖8—2所所示。從從能量均均勻分布布的觀點點看，以以等邊三三角形布布孔最為為理想，，所以礦礦山多采采用三角角形布孔孔，而矩矩形布孔孔多用于于開溝爆爆破。圖8—2多多排孔孔布置形形式為了增加加一次爆爆破量，，廣泛推推廣大區(qū)區(qū)多排孔孔微差爆爆破技術(shù)術(shù)，無論采用用哪種布布孔形式式，均應(yīng)應(yīng)以孔距距相等為為原則。。鐵路與公公路路塹塹爆破因因受地形形條件變變化的影影響，在在布孔方方法上與與露天礦礦的正規(guī)規(guī)臺階爆爆破有所所不同。。其布孔條件較較為復(fù)雜，通通常有半路塹塹開挖布孔和和全路塹開挖挖布孔兩種方方式。1、半路塹開開挖布孔方式式半路塹開挖多多采用縱向臺臺階布孔法，，即沿平行于于線路方向布布孔，如圖8—3所示。。對于高邊坡坡半壁路塹，，應(yīng)采用分層層布孔。圖8—3半半路塹布孔孔形式圖圖8——4全全路塹分層開開挖布2、全路塹開開挖布孔方式式開挖斷面小，，爆破易影響響邊坡的穩(wěn)定定性。最好采用縱向向淺層開挖，，每層深約6~8m。上層順邊坡用用傾斜孔進(jìn)行行預(yù)裂爆破，，下層靠邊坡坡的垂直孔深深度應(yīng)控制在在邊坡線以內(nèi)內(nèi)，如圖8—4所所示。在露天礦基建建初期的剝離離、工業(yè)場地地平整以及站站場開挖等工工程中，由于于地形變化較較大，其炮孔孔布置應(yīng)隨地地形變化作適適當(dāng)調(diào)整。三、爆堆及其其塊度控制的的概念臺階深孔爆破破的控制目標(biāo)標(biāo)主要有：巖巖體破碎程度度及其范圍、、爆破的后沖沖作用、爆破破地震對基巖巖或邊坡的動動力作用、爆爆破飛石危害害、爆堆形狀狀和推移距離離、爆堆塊度度（工程上常常稱為“級配配”）等。對于前四個目目標(biāo)的控制，，在臺階深孔孔爆破的實際際應(yīng)用中，可可以通過優(yōu)化化選取爆破作作用指數(shù)、炸炸藥單耗、孔孔網(wǎng)參數(shù)（最最小抵抗線、、孔距、排距距、孔深）、、微差間隔時時間、裝藥結(jié)結(jié)構(gòu)和起爆方方案以及采用用緩沖爆破、、預(yù)裂爆破和和擠壓爆破等等措施來實現(xiàn)現(xiàn)。然而，對于爆爆堆形狀和塊塊度級配的控控制問題目前前涉及的并不不多，并且由由于其復(fù)雜性性，實現(xiàn)起來來尚有一定的的困難。爆堆塊度的控控制正日益受受到工程爆破破界的重視。。除了礦山生生產(chǎn)中需要控控制大塊率和和達(dá)到適合的的塊度組成外外，在應(yīng)用臺臺階爆破法開開采石料構(gòu)筑筑堆石壩的水水利電力工程程中，爆堆的的塊度組成或或級配對構(gòu)筑筑的壩體質(zhì)量量起著決定性性的影響，不不論大塊度級級或小塊度級級巖塊的含量量過高，都將將影響壩體的的穩(wěn)定性和滲滲透性。塊度級配就是是將不同塊度度級（尺寸））的巖石碎塊塊按照一定的的配比混合在在一起。爆破塊度控制制是一項較為為復(fù)雜的研究究課題。盡管管國內(nèi)外研究究者已進(jìn)行了了大量的調(diào)查查與實驗工作作，其難點在在于爆破碎塊塊的形成受巖巖體內(nèi)宏觀節(jié)節(jié)理、裂隙、、斷層等地質(zhì)質(zhì)結(jié)構(gòu)（構(gòu)造造）和爆破參參數(shù)的雙重控控制。實際調(diào)查結(jié)果果發(fā)現(xiàn)，爆破破巖塊沿巖體體的原生地質(zhì)質(zhì)弱面（節(jié)理理、裂隙、層層理等）形成成的比例超過過80%。爆破塊度在很很大程度上受受巖體節(jié)理裂裂隙分布特征征的控制，受受節(jié)理裂隙的的間距分布狀狀態(tài)的控制。。若巖體內(nèi)的節(jié)節(jié)理裂隙呈多多向發(fā)育，平平均間距小于于0.5m，那么，當(dāng)采用用爆破法開采采石料時，要要獲得含0.5m以上塊度的級級配石料是相相當(dāng)困難的。。與此相反，若若節(jié)理裂隙不不發(fā)育，巖體體完整且均質(zhì)質(zhì)，那么，通通過選取不同同的爆破參數(shù)數(shù)、布孔形式式和起爆順序序，就可能獲獲得多種不同同的級配石料料（爆堆）。。一般要求塊度度小時，應(yīng)采采用小孔徑爆爆破；反之，，采用大孔徑徑爆破。需要要指出的是，，在富含各種種結(jié)構(gòu)弱面的的巖體中爆破破時，為了達(dá)達(dá)到控制塊度度的目的，必必要時可以不不滿足孔距相相等的布孔原原則，尤其在在含有地質(zhì)斷斷層的情況下下，不能為保保證孔距相等等而布孔于斷斷層帶上。第二節(jié)臺臺階深孔爆爆破參數(shù)的設(shè)設(shè)計計算臺階深孔爆破破的爆破參數(shù)數(shù)包括：孔徑徑、孔距、底底盤抵抗線、、排距、，超超深、孔深、、臺階高度、、臺階坡面角角、孔邊距、、炸藥單耗、、每米炮孔裝裝藥量、堵塞塞長度、間隔隔裝藥時的藥藥包分配、間間隔距離、合合理微差間隔隔時間等。一、孔徑與孔孔深露天臺階深孔孔爆破的孔徑徑主要取決于于鉆機(jī)類型、、臺階高度、、巖石性質(zhì)和和爆破要求。。當(dāng)采用潛孔鉆鉆機(jī)時，孔徑徑通常為100～200mm。采用牙輪鉆機(jī)機(jī)或鋼繩沖擊擊式鉆機(jī)時，，孔徑通常為為250～310mm，也有的達(dá)500mm大直徑鉆孔。。通常，鉆機(jī)型型號確定后，，其鉆孔直徑徑已固定下來來，國內(nèi)采用用的深孔孔徑徑多為100、150、、170、200、250、310mm等幾種?？咨钣膳_階高高度和超深確確定。在實際際施工中，鉆鉆孔內(nèi)巖碴排排不完，因此此會出現(xiàn)鉆孔孔深度與爆破破實際孔深不不一致的現(xiàn)象象。在施工中，要要盡量讓孔深深達(dá)到要求，，以防出現(xiàn)根根底。但是在設(shè)計中中應(yīng)充分考慮慮鉆孔深度與與爆破實際孔孔深的關(guān)系。。二、臺階高度度一般確定臺階階高度的原則則有：①為鉆鉆機(jī)、鏟裝設(shè)設(shè)備創(chuàng)造高效效率工作的條條件；②能創(chuàng)創(chuàng)造最好的經(jīng)經(jīng)濟(jì)效益；③③滿足安全施施工的要求。。我國各行業(yè)間間采用的臺階階高度相差較較大，主要隨隨鉆機(jī)、鏟裝裝設(shè)備的不同同而異。在確定臺階高高度時，應(yīng)把把機(jī)械設(shè)備的的安全高效作作業(yè)放在第一一位，一般為為8~15m，在國內(nèi)的金屬屬礦開采中也也有采用15~18m高臺階的。三、底盤抵抗抗線由于臺階坡面面往往是一斜斜面，對于垂垂直深孔而言言就存在兩種種抵抗線，即即最小抵抗線線與底盤抵抗抗線。最小抵抗線是是指臺階平臺臺水平上藥柱柱中心至臺階階坡面的最小小距離。底盤盤抵抗線是指指臺階平臺水水平上藥柱中中心至臺階坡坡面底線的距距離。為了克服爆破破時的最大阻阻力，避免臺臺階底部出現(xiàn)現(xiàn)“根底”，，一般都采用用底盤抵抗線線作為爆破參參數(shù)設(shè)計的依依據(jù)，而不是是用最小抵抗抗線。底盤抵抗線過過大，根底增增多，影響爆爆破效果；底底盤抵抗線過過小，爆破量量又會太小，，影響爆破技技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)標(biāo)。對于一定的炮炮孔直徑有一一個適合的底底盤抵抗線。。因此，底盤抵抵抗線可按炮炮孔直徑計算算W1=nD式中W1——底盤抵抗線，m；D——炮孔直徑，m；n——與炮孔傾角、、巖石硬度有有關(guān)的系數(shù)，，一般取n=20~45；對于垂直炮孔孔，巖石硬度度大時取小值值，巖石硬度度小時取大值值。在已知炮孔直直徑、裝藥密密度和炮孔密密集系數(shù)的條條件下，可根根據(jù)單個炮孔孔的裝藥量計計算底盤抵抗抗線式中Δ——裝藥密度，kg/m3；Τ——裝藥系數(shù)，Τ=0.6~0.8;m——炮孔密集系數(shù)數(shù)，即孔距與與排距之比，，m＝0.7~1.4；q——炸藥單耗，kg/m3?？勺鳛榘词剑ǎ?-1）所所確定的底盤盤抵抗線的校校核公式，計計算值應(yīng)大于于式（8-1）的計算值值；否則，就就可能出現(xiàn)炮炮孔裝不完計計算炸藥量的的情況。此外，據(jù)實踐踐經(jīng)驗，在臺臺階高度和炮炮孔直徑選擇擇合理的條件件下，底盤抵抵抗線還可按按臺階高度H確定，即當(dāng)巖石堅硬、、臺階高度小小時，取小值值；反之，則則取大值。為了鉆機(jī)安全全作業(yè)的需要要，底盤抵抗抗線應(yīng)滿足如如下關(guān)系b——孔邊距，m；α——臺階坡面角，，α=600~750。四、孔距與排排距孔距一般可按按底盤抵抗線線和炮孔密集集系數(shù)確定a=mW1（8—5）對于一般條件件下的爆破，，炮孔密集系系數(shù)m＝0.7~1.4，在小抵抗線寬寬孔距爆破中中（如斜線起起爆時），m＝2.0~5.0。多排齊發(fā)爆破破W2=（0.9~1.0））W1多排微差爆破破W2=W1在采用正三角角形布孔時，，可按排距與與孔距的幾何何關(guān)系確定排排距W2=asin600≈0.866a五、超深超深是鉆孔超超過臺階底板板的部分。為為增加炮孔底底部的炸藥量量，克服臺階階底板的夾制制作用，避免免爆破后在臺臺階底部留下下根底。超深值主要取取決于巖石的的可爆性，如如果巖石堅硬硬、可爆性差差，超深應(yīng)加加大；如果巖巖石松軟，超超深則小。超深與底盤抵抵抗線大小、、坡面角和底底部裝藥情況況有關(guān)，坡面面角越大，底底部裝藥量大大，則超深就就小，反之則則大。超深可按下式式計算實踐表明，在在超深值大于于15D后，超深部分分炸藥爆破克克服臺階底板板夾制作用的的能力已減弱弱，過大的超超深已沒有實實際意義。目目前，臺階深深孔爆破的超超深一般不超超過3.5m，若條件允許，，應(yīng)力求減小小超深。六、孔邊距與巖石性質(zhì)有有關(guān)，還對穿穿孔設(shè)備的安安全影響較大大，同時與垂垂直孔的底盤盤抵抗線大小小有直接關(guān)系系。在鉆垂直直深孔時，在在安全前提下下，往往要求求穿孔時孔邊邊距盡量小一一些?？走吘嗑嘁话闳?.5~3.0m。七、堵塞長度度堵塞長度L一般可按炮孔孔直徑或底盤盤抵抗線確定定，即L=（20~30））D或L=（0.5~0.75）W1八、炸藥單耗耗取決于以下幾幾個因素：（1）巖石的的爆破性能。。一般與巖石石的物理力學(xué)學(xué)特性和結(jié)構(gòu)構(gòu)特征有關(guān)，，巖石越硬、、越完整，單單耗就越高。。（2）炸藥的的威力。使用用的炸藥威力力越高，單耗耗就越低。（3）裝藥的的堵塞情況。。堵塞越差，，單耗越高。。（4）開挖對對爆破的要求求。即要求爆爆破后塊度的的大小、爆堆堆堆散的范圍圍等等。對于2#巖石銨梯炸藥藥；在保證堵堵塞長度大于于2m的情況下，q值也可按表5-1選取。。九、每孔裝藥藥量單排孔爆破或或多排孔爆破破的第一排孔孔的每孔裝藥藥量Q1由下式計算：：Q1=qW1Ha當(dāng)可以不考慮慮對邊坡的影影響，且邊孔孔在無側(cè)向臨臨空面時，為為了克服巖體體的夾制作用用，藥量可增增加20%左左右。多排孔齊發(fā)爆爆破時，后排排孔抵抗線用用排距計算，，其藥量要增增加20%，，即后排孔每每孔裝藥量為為Q2=1.2qW2Ha多排孔微差爆爆破時，后排排孔的藥量可可與單排孔的的藥量計算方方法相同。十、裝藥結(jié)構(gòu)構(gòu)深孔爆破最好好使用綜合裝裝藥法：孔底底用威力大、、爆速高的炸炸藥；上部用用威力小、爆爆速低的炸藥藥。或者孔底底采用高裝藥藥密度，上部部采用低裝藥藥密度。目前大多數(shù)工工程爆破中仍仍使用一種炸炸藥和相同的的裝藥密度，，此時整個炮炮孔的裝藥結(jié)結(jié)構(gòu)分為連續(xù)續(xù)裝藥與間隔隔裝藥兩種形形式。（一）連續(xù)裝裝藥結(jié)構(gòu)施工簡單，但但由于孔的上上部不裝藥段段（即堵塞段段）較長，這這一部分巖體體爆破后容易易出現(xiàn)大塊，，特別是臺階階較高、坡面面較陡、上部部巖石堅硬時時，大塊率較較高。這種裝藥結(jié)構(gòu)構(gòu)適用于臺階階較低、孔深深小、表面巖巖石比較破碎碎或風(fēng)化嚴(yán)重重、上部抵抗抗線較小的深深孔爆破。（二）間隔裝裝藥結(jié)構(gòu)采用間隔裝藥藥可以改善爆爆破質(zhì)量，提提高裝藥高度度，減少孔口口不裝藥部分分的長度，降降低大塊率。。采用間隔裝藥藥時，應(yīng)該把把大部分炸藥藥裝在