爆破工程之八露天臺(tái)階深孔控制爆破（PPT49頁(yè)）

1、第八章 露天臺(tái)階深孔控制爆破通常將直徑大于50mm、深度超過(guò)5m的鉆孔稱為深孔。露天深孔一般在臺(tái)階（梯段）上或事先平整的場(chǎng)地上進(jìn)行作業(yè)，按開(kāi)挖形式分為開(kāi)溝（拉槽）深孔爆破和臺(tái)階深孔爆破兩種。開(kāi)溝爆破時(shí)，爆破只有一個(gè)向上的自由面；臺(tái)階爆破時(shí)，有兩個(gè)或兩個(gè)以上的自由面，因此可得到較好的爆破效果。按炮孔方向可分為垂直深孔、傾斜深孔和水平深孔，傾斜深孔和垂直深孔廣泛用于臺(tái)階爆破，水平深孔僅在爆破厚度和高度不大、場(chǎng)地條件受限制的路塹爆破、整平場(chǎng)地的爆破中使用。第一節(jié) 臺(tái)階深孔控制爆破的基本原理一、臺(tái)階深孔爆破的原則露天臺(tái)階深孔爆破必須在滿足各種開(kāi)挖工程技術(shù)要求的同時(shí)，提高爆破質(zhì)量，改善爆破的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

2、，降低工程的總成本。 提高爆破質(zhì)量就是一方面要破碎充分，便于高效率鏟裝；另一方面要最大限度地降低爆破危害，減少后沖、后裂和側(cè)裂。改善爆破的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，提高延米爆破量，降低炸藥單耗，在保證爆破質(zhì)量的前提下，使鏟裝、運(yùn)輸、機(jī)械破碎以及邊坡支護(hù)等后續(xù)工序發(fā)揮高效率，降低工程的綜合成本。二、臺(tái)階構(gòu)成與炮孔布置（一）臺(tái)階構(gòu)成要素主要有：臺(tái)階高度H、前排鉆孔的底盤(pán)抵抗線W1、臺(tái)階坡面角、孔邊距b、鉆孔超深h、排距W2、孔距a、孔深（Hh）、炮孔傾角、堵塞長(zhǎng)度等。圖81 臺(tái)階深孔爆破 （二）炮孔布置形式通常分為：?jiǎn)闻挪伎缀投嗯挪伎變煞N。當(dāng)開(kāi)挖工作面較長(zhǎng)或較多、臺(tái)階高度較大、單排孔爆破能確保有一定的方量且滿

3、足裝運(yùn)要求時(shí)，在安全允許的條件下可采用單排布孔。在工作面少、臺(tái)階高度較低、單排孔爆破的爆落方量不能滿足挖掘要求時(shí)，多采用多排布孔形式。多排布孔又分為矩形和三角形（或稱梅花形）兩種形式，如圖82所示。從能量均勻分布的觀點(diǎn)看，以等邊三角形布孔最為理想，所以礦山多采用三角形布孔，而矩形布孔多用于開(kāi)溝爆破。圖82 多排孔布置形式 為了增加一次爆破量，廣泛推廣大區(qū)多排孔微差爆破技術(shù)，無(wú)論采用哪種布孔形式，均應(yīng)以孔距相等為原則。鐵路與公路路塹爆破因受地形條件變化的影響，在布孔方法上與露天礦的正規(guī)臺(tái)階爆破有所不同。其布孔條件較為復(fù)雜，通常有半路塹開(kāi)挖布孔和全路塹開(kāi)挖布孔兩種方式。1、半路塹開(kāi)挖布孔方式半路塹

4、開(kāi)挖多采用縱向臺(tái)階布孔法，即沿平行于線路方向布孔，如圖83所示。對(duì)于高邊坡半壁路塹，應(yīng)采用分層布孔。圖83 半路塹布孔形式 圖84 全路塹分層開(kāi)挖布 2、全路塹開(kāi)挖布孔方式開(kāi)挖斷面小，爆破易影響邊坡的穩(wěn)定性。最好采用縱向淺層開(kāi)挖，每層深約68m。上層順邊坡用傾斜孔進(jìn)行預(yù)裂爆破，下層靠邊坡的垂直孔深度應(yīng)控制在邊坡線以內(nèi)，如圖84所示。在露天礦基建初期的剝離、工業(yè)場(chǎng)地平整以及站場(chǎng)開(kāi)挖等工程中，由于地形變化較大，其炮孔布置應(yīng)隨地形變化作適當(dāng)調(diào)整。三、爆堆及其塊度控制的概念臺(tái)階深孔爆破的控制目標(biāo)主要有：巖體破碎程度及其范圍、爆破的后沖作用、爆破地震對(duì)基巖或邊坡的動(dòng)力作用、爆破飛石危害、爆堆形狀和推移距

5、離、爆堆塊度（工程上常稱為“級(jí)配”）等。對(duì)于前四個(gè)目標(biāo)的控制，在臺(tái)階深孔爆破的實(shí)際應(yīng)用中，可以通過(guò)優(yōu)化選取爆破作用指數(shù)、炸藥單耗、孔網(wǎng)參數(shù)（最小抵抗線、孔距、排距、孔深）、微差間隔時(shí)間、裝藥結(jié)構(gòu)和起爆方案以及采用緩沖爆破、預(yù)裂爆破和擠壓爆破等措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，對(duì)于爆堆形狀和塊度級(jí)配的控制問(wèn)題目前涉及的并不多，并且由于其復(fù)雜性，實(shí)現(xiàn)起來(lái)尚有一定的困難。爆堆塊度的控制正日益受到工程爆破界的重視。除了礦山生產(chǎn)中需要控制大塊率和達(dá)到適合的塊度組成外，在應(yīng)用臺(tái)階爆破法開(kāi)采石料構(gòu)筑堆石壩的水利電力工程中，爆堆的塊度組成或級(jí)配對(duì)構(gòu)筑的壩體質(zhì)量起著決定性的影響，不論大塊度級(jí)或小塊度級(jí)巖塊的含量過(guò)高，都將影響壩

6、體的穩(wěn)定性和滲透性。塊度級(jí)配就是將不同塊度級(jí)（尺寸）的巖石碎塊按照一定的配比混合在一起。爆破塊度控制是一項(xiàng)較為復(fù)雜的研究課題。盡管?chē)?guó)內(nèi)外研究者已進(jìn)行了大量的調(diào)查與實(shí)驗(yàn)工作，其難點(diǎn)在于爆破碎塊的形成受巖體內(nèi)宏觀節(jié)理、裂隙、斷層等地質(zhì)結(jié)構(gòu)（構(gòu)造）和爆破參數(shù)的雙重控制。實(shí)際調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，爆破巖塊沿巖體的原生地質(zhì)弱面（節(jié)理、裂隙、層理等）形成的比例超過(guò)80%。爆破塊度在很大程度上受巖體節(jié)理裂隙分布特征的控制，受節(jié)理裂隙的間距分布狀態(tài)的控制。若巖體內(nèi)的節(jié)理裂隙呈多向發(fā)育，平均間距小于0.5 m，那么，當(dāng)采用爆破法開(kāi)采石料時(shí)，要獲得含0.5m以上塊度的級(jí)配石料是相當(dāng)困難的。與此相反，若節(jié)理裂隙不發(fā)育，巖體

7、完整且均質(zhì)，那么，通過(guò)選取不同的爆破參數(shù)、布孔形式和起爆順序，就可能獲得多種不同的級(jí)配石料（爆堆）。一般要求塊度小時(shí)，應(yīng)采用小孔徑爆破；反之，采用大孔徑爆破。需要指出的是，在富含各種結(jié)構(gòu)弱面的巖體中爆破時(shí)，為了達(dá)到控制塊度的目的，必要時(shí)可以不滿足孔距相等的布孔原則，尤其在含有地質(zhì)斷層的情況下，不能為保證孔距相等而布孔于斷層帶上。第二節(jié) 臺(tái)階深孔爆破參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算臺(tái)階深孔爆破的爆破參數(shù)包括：孔徑、孔距、底盤(pán)抵抗線、排距、，超深、孔深、臺(tái)階高度、臺(tái)階坡面角、孔邊距、炸藥單耗、每米炮孔裝藥量、堵塞長(zhǎng)度、間隔裝藥時(shí)的藥包分配、間隔距離、合理微差間隔時(shí)間等。一、孔徑與孔深露天臺(tái)階深孔爆破的孔徑主要取決于

8、鉆機(jī)類型、臺(tái)階高度、巖石性質(zhì)和爆破要求。當(dāng)采用潛孔鉆機(jī)時(shí)，孔徑通常為100200mm。采用牙輪鉆機(jī)或鋼繩沖擊式鉆機(jī)時(shí)，孔徑通常為250310 mm，也有的達(dá)500 mm大直徑鉆孔。通常，鉆機(jī)型號(hào)確定后，其鉆孔直徑已固定下來(lái)，國(guó)內(nèi)采用的深孔孔徑多為100、150、170、200、250、310mm等幾種?？咨钣膳_(tái)階高度和超深確定。在實(shí)際施工中，鉆孔內(nèi)巖碴排不完，因此會(huì)出現(xiàn)鉆孔深度與爆破實(shí)際孔深不一致的現(xiàn)象。在施工中，要盡量讓孔深達(dá)到要求，以防出現(xiàn)根底。但是在設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮鉆孔深度與爆破實(shí)際孔深的關(guān)系。二、臺(tái)階高度一般確定臺(tái)階高度的原則有：為鉆機(jī)、鏟裝設(shè)備創(chuàng)造高效率工作的條件；能創(chuàng)造最好的經(jīng)濟(jì)效

9、益；滿足安全施工的要求。我國(guó)各行業(yè)間采用的臺(tái)階高度相差較大，主要隨鉆機(jī)、鏟裝設(shè)備的不同而異。在確定臺(tái)階高度時(shí)，應(yīng)把機(jī)械設(shè)備的安全高效作業(yè)放在第一位，一般為815m，在國(guó)內(nèi)的金屬礦開(kāi)采中也有采用1518 m高臺(tái)階的。三、底盤(pán)抵抗線由于臺(tái)階坡面往往是一斜面，對(duì)于垂直深孔而言就存在兩種抵抗線，即最小抵抗線與底盤(pán)抵抗線。最小抵抗線是指臺(tái)階平臺(tái)水平上藥柱中心至臺(tái)階坡面的最小距離。底盤(pán)抵抗線是指臺(tái)階平臺(tái)水平上藥柱中心至臺(tái)階坡面底線的距離。為了克服爆破時(shí)的最大阻力，避免臺(tái)階底部出現(xiàn)“根底”，一般都采用底盤(pán)抵抗線作為爆破參數(shù)設(shè)計(jì)的依據(jù)，而不是用最小抵抗線。底盤(pán)抵抗線過(guò)大，根底增多，影響爆破效果；底盤(pán)抵抗線過(guò)小

10、，爆破量又會(huì)太小，影響爆破技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。對(duì)于一定的炮孔直徑有一個(gè)適合的底盤(pán)抵抗線。因此，底盤(pán)抵抗線可按炮孔直徑計(jì)算W1= nD式中 W1底盤(pán)抵抗線，m； D炮孔直徑，m； n與炮孔傾角、巖石硬度有關(guān)的系數(shù)，一般取n =2045；對(duì)于垂直炮孔，巖石硬度大時(shí)取小值，巖石硬度小時(shí)取大值。在已知炮孔直徑、裝藥密度和炮孔密集系數(shù)的條件下，可根據(jù)單個(gè)炮孔的裝藥量計(jì)算底盤(pán)抵抗線式中 裝藥密度，kg/m3； 裝藥系數(shù)，= 0.60.8; m炮孔密集系數(shù)，即孔距與排距之比，m0.71.4； q炸藥單耗，kg/m3。可作為按式（8-1）所確定的底盤(pán)抵抗線的校核公式，計(jì)算值應(yīng)大于式（8-1）的計(jì)算值；否則，就可能出

11、現(xiàn)炮孔裝不完計(jì)算炸藥量的情況。此外，據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在臺(tái)階高度和炮孔直徑選擇合理的條件下，底盤(pán)抵抗線還可按臺(tái)階高度H確定，即當(dāng)巖石堅(jiān)硬、臺(tái)階高度小時(shí)，取小值；反之，則取大值。為了鉆機(jī)安全作業(yè)的需要，底盤(pán)抵抗線應(yīng)滿足如下關(guān)系 b孔邊距，m； 臺(tái)階坡面角，=600750。 四、孔距與排距孔距一般可按底盤(pán)抵抗線和炮孔密集系數(shù)確定 a = mW1 （85）對(duì)于一般條件下的爆破，炮孔密集系數(shù)m0.71.4，在小抵抗線寬孔距爆破中（如斜線起爆時(shí)），m2.05.0。多排齊發(fā)爆破 W2 = （0.91.0）W1多排微差爆破 W2 = W1在采用正三角形布孔時(shí)，可按排距與孔距的幾何關(guān)系確定排距 W2 = a sin

12、6000.866a五、超深超深是鉆孔超過(guò)臺(tái)階底板的部分。為增加炮孔底部的炸藥量，克服臺(tái)階底板的夾制作用，避免爆破后在臺(tái)階底部留下根底。超深值主要取決于巖石的可爆性，如果巖石堅(jiān)硬、可爆性差，超深應(yīng)加大；如果巖石松軟，超深則小。超深與底盤(pán)抵抗線大小、坡面角和底部裝藥情況有關(guān)，坡面角越大，底部裝藥量大，則超深就小，反之則大。超深可按下式計(jì)算實(shí)踐表明，在超深值大于15D后，超深部分炸藥爆破克服臺(tái)階底板夾制作用的能力已減弱，過(guò)大的超深已沒(méi)有實(shí)際意義。目前，臺(tái)階深孔爆破的超深一般不超過(guò)3.5 m，若條件允許，應(yīng)力求減小超深。六、孔邊距與巖石性質(zhì)有關(guān)，還對(duì)穿孔設(shè)備的安全影響較大，同時(shí)與垂直孔的底盤(pán)抵抗線大小

13、有直接關(guān)系。在鉆垂直深孔時(shí)，在安全前提下，往往要求穿孔時(shí)孔邊距盡量小一些?？走吘嘁话闳?.53.0m。七、堵塞長(zhǎng)度堵塞長(zhǎng)度L一般可按炮孔直徑或底盤(pán)抵抗線確定，即L = （2030）D或 L = （0.50.75）W1八、炸藥單耗取決于以下幾個(gè)因素：（1）巖石的爆破性能。一般與巖石的物理力學(xué)特性和結(jié)構(gòu)特征有關(guān)，巖石越硬、越完整，單耗就越高。（2）炸藥的威力。使用的炸藥威力越高，單耗就越低。（3）裝藥的堵塞情況。堵塞越差，單耗越高。（4）開(kāi)挖對(duì)爆破的要求。即要求爆破后塊度的大小、爆堆堆散的范圍等等。 對(duì)于2#巖石銨梯炸藥；在保證堵塞長(zhǎng)度大于2m的情況下，q值也可按表5-1選取。九、每孔裝藥量單排孔

14、爆破或多排孔爆破的第一排孔的每孔裝藥量Q1由下式計(jì)算：Q1 = qW1Ha當(dāng)可以不考慮對(duì)邊坡的影響，且邊孔在無(wú)側(cè)向臨空面時(shí)，為了克服巖體的夾制作用，藥量可增加20%左右。多排孔齊發(fā)爆破時(shí)，后排孔抵抗線用排距計(jì)算，其藥量要增加20%，即后排孔每孔裝藥量為Q2 = 1.2qW2Ha 多排孔微差爆破時(shí)，后排孔的藥量可與單排孔的藥量計(jì)算方法相同。十、裝藥結(jié)構(gòu)深孔爆破最好使用綜合裝藥法：孔底用威力大、爆速高的炸藥；上部用威力小、爆速低的炸藥?；蛘呖椎撞捎酶哐b藥密度，上部采用低裝藥密度。目前大多數(shù)工程爆破中仍使用一種炸藥和相同的裝藥密度，此時(shí)整個(gè)炮孔的裝藥結(jié)構(gòu)分為連續(xù)裝藥與間隔裝藥兩種形式。（一）連續(xù)裝藥

15、結(jié)構(gòu)施工簡(jiǎn)單，但由于孔的上部不裝藥段（即堵塞段）較長(zhǎng)，這一部分巖體爆破后容易出現(xiàn)大塊，特別是臺(tái)階較高、坡面較陡、上部巖石堅(jiān)硬時(shí)，大塊率較高。這種裝藥結(jié)構(gòu)適用于臺(tái)階較低、孔深小、表面巖石比較破碎或風(fēng)化嚴(yán)重、上部抵抗線較小的深孔爆破。（二）間隔裝藥結(jié)構(gòu) 采用間隔裝藥可以改善爆破質(zhì)量，提高裝藥高度，減少孔口不裝藥部分的長(zhǎng)度，降低大塊率。 采用間隔裝藥時(shí)，應(yīng)該把大部分炸藥裝在臺(tái)階爆破阻力最大處，孔中不裝藥部分要選擇在距臺(tái)階坡面最近之處（即抵抗線小的地方），或爆炸氣體可能沿裂隙逸出的地方。圖8-5 孔間間隔裝藥結(jié)構(gòu)1不裝藥、堵塞段；2裝藥段如果巖體是水平走向的層狀巖石，那么裝藥部位應(yīng)該位于較厚或較堅(jiān)硬的巖層部位。在地質(zhì)條件復(fù)雜時(shí)，要根據(jù)炮孔中的地質(zhì)變化情況，選擇薄弱部分（如斷層、土夾層）或巖性破碎部分作為不裝藥段。 在間隔裝藥中，上部藥包頂至孔口的垂直距離不能小于孔邊距。間隔裝藥段不宜過(guò)多，在臺(tái)階高度小于15m時(shí)可分23段，中間不裝藥部分的長(zhǎng)度為12m,一般情況下，為了提高裝藥高度，進(jìn)行間隔裝藥