規(guī)格石爆破施工技術(shù)及實(shí)踐

羅運(yùn)誠

(葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司,四川成都 610091)

1 規(guī)格石爆破技術(shù)

1.1 規(guī)格石爆破技術(shù)的原理與目的

(1)石粉的來源。

梯段爆破時(shí),炮孔周圍粉碎圈的大小直接決定石粉的含量,炸藥爆轟過程中瞬間釋放能量,作用于周圍巖體,造成炮孔周圍巖體破壞。按單個(gè)炮孔周圍的巖體破壞程度可分為粉碎圈、破壞圈和拉裂圈(圖 1)。

圖 1 炮孔爆破示意圖

石粉主要來自粉碎圈。減小粉碎圈的半徑,可以直接減少爆破過程中產(chǎn)生的石粉、石屑含量。

(2)不耦合裝藥結(jié)構(gòu)。

為提高石料開采過程中的利用率,減少石粉等不合格料,增加合格塊石含量,對于石料尺寸嚴(yán)格的爆破,采用不耦合裝藥結(jié)構(gòu)的爆破技術(shù)可滿足要求。不耦合裝藥主要采用徑向不耦合(炮孔直徑與藥包直徑之比大于 1)和軸向分層(藥柱不連續(xù))兩種裝藥結(jié)構(gòu)。兩種裝藥結(jié)構(gòu)見圖 2、3。

圖 2 不耦合裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

圖 3 不耦合分層裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

為減少爆破后產(chǎn)生的根底,在炮孔的底部一般采用耦合裝藥,底部耦合段長度一般為 2～3 m。

(3)采用規(guī)格石爆破技術(shù)的目的。

通過不耦合裝藥方式,減少炮孔周圍巖體粉碎圈的半徑,以達(dá)到減少石粉含量,增加塊石含量的目的。對采石工程來說,可減少石屑、石粉等棄料,提高石料的塊石利用率,節(jié)約開采的投資成本。

1.2 規(guī)格石爆破技術(shù)的特點(diǎn)及要求

(1)所有炮孔采用徑向不耦合、分層裝藥的裝藥結(jié)構(gòu)。

(2)根據(jù)開采區(qū)內(nèi)巖石地質(zhì)構(gòu)造、強(qiáng)度等指標(biāo)進(jìn)行分級、分區(qū)開采。對于大型石料開采工程,開采區(qū)一般較大。當(dāng)巖石強(qiáng)度變化大時(shí),根據(jù)巖石地質(zhì)特點(diǎn)有針對性的分類,然后對各類巖石單獨(dú)進(jìn)行爆破參數(shù)設(shè)計(jì),有利于優(yōu)化爆破參數(shù),達(dá)到各類別巖石均可提高石料利用率的目的。

(3)減少爆破的鉆孔排數(shù),減小單次爆破規(guī)模,同時(shí)在炮孔底部采用耦合加強(qiáng)裝藥以減少根坎。單次爆破的排數(shù)一般為 2～3排,以減少爆破過程中因排數(shù)過多擠壓造成巖石過于粉碎。

1.3 規(guī)格石爆破技術(shù)的適用范圍

該爆破技術(shù)適用于海工、水工等大型采石工程,特別是質(zhì)量要求高的堤心石、規(guī)格石開采。

2 規(guī)格石爆破技術(shù)與其他類似爆破技術(shù)的對比

2.1 與常規(guī)梯段爆破的對比

常規(guī)梯段爆破強(qiáng)調(diào)爆破后方便挖裝,對塊石大小、石粉含量無具體要求。規(guī)格石爆破要求石粉、小塊石含量低、塊度均勻。在裝藥時(shí),常規(guī)梯段爆破強(qiáng)調(diào)滿孔裝藥及炮孔利用率,而規(guī)格石爆破強(qiáng)調(diào)所有炮孔均采用不耦合裝藥方式,爆破后的塊石符合要求的尺寸且無石粉。

從文獻(xiàn)上看，雖然數(shù)據(jù)分析觀念及相近概念的表述不同，但有相似之處.在內(nèi)涵上，數(shù)據(jù)分析觀念是在統(tǒng)計(jì)過程中內(nèi)化的、復(fù)雜的認(rèn)識，并通過統(tǒng)計(jì)過程中的外顯行為得以體現(xiàn).組成部分包括基本要素和認(rèn)知要素，基本要素為統(tǒng)計(jì)知識、統(tǒng)計(jì)技能、統(tǒng)計(jì)方法，認(rèn)知要素為統(tǒng)計(jì)意識、隨機(jī)思維、批判思維.其中，統(tǒng)計(jì)知識是運(yùn)用統(tǒng)計(jì)技能、方法的基礎(chǔ)，統(tǒng)計(jì)意識是面對情境中統(tǒng)計(jì)問題的領(lǐng)悟，隨機(jī)思維和批判思維是統(tǒng)計(jì)過程中動態(tài)的認(rèn)知.基本要素和認(rèn)知要素是相互影響和聯(lián)系，是統(tǒng)計(jì)過程中行為和認(rèn)知的綜合體.

2.2 與預(yù)裂爆破的對比

預(yù)裂爆破技術(shù)是采用單排小孔距鉆孔,不耦合裝藥,小藥量裝藥,爆破后在巖體中形成拉裂縫,以確保預(yù)留巖體的完整性、穩(wěn)定性,減少邊坡巖體的擾動。規(guī)格石爆破則需要全部炮孔不耦合裝藥,以減少炮孔周圍巖體粉碎圈的半徑,爆破后形成符合要求的塊石,減少石粉含量,一般布設(shè) 2～3排炮孔。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 工程概況

某工程需要 600萬 m3堤心石和規(guī)格石,堤心石為 800 k g以下,級配良好,嚴(yán)禁石屑、石粉、泥土;規(guī)格石為各種大小尺寸要求的規(guī)格石料。該工程巖體主要為花崗巖,交錯(cuò)夾生輝綠巖脈,巖體強(qiáng)度變化跨度大。采區(qū)開采梯段高 15 m,鉆孔孔徑為 140 m m。

3.2 爆破參數(shù)

(1)巖石分級見表 1。

(2)各類巖石的爆破參數(shù)。

①Ⅰ類巖石,節(jié)理間距在 1.5 m以上,顏色青色泛白,相對難爆,其爆破參數(shù)及爆破效果分析如表 2所示。

③對于Ⅲ類巖石,節(jié)理間距小于 0.8 m,顏色呈黑色淺紅,易爆,其爆破參數(shù)及效果如表 4所示。

表 1 采區(qū)巖石分級表

表 2 Ⅰ類巖石爆破記錄及效果分析表

表 3 Ⅱ類巖石爆破記錄及效果分析表

表 4 Ⅲ類巖石爆破記錄及效果分析表

從上述爆破參數(shù)及爆破效果分析可以看出,采用徑向不耦合、分層的裝藥結(jié)構(gòu),對減少石粉含量,減少棄渣、塊石成型效果顯著。

3.3 混裝銨油炸藥與常規(guī)乳化炸藥的應(yīng)用

乳化炸藥和混裝銨油炸藥均成功確保了規(guī)格石爆破中的不耦合裝藥,在裝藥前進(jìn)行柱狀藥柱的加工,方便裝藥。加工方法如下:

乳化炸藥:采用 φ 70、φ 90兩種規(guī)格的藥卷進(jìn)行加工,用 2片 2 m長竹片對夾,捆綁成形,采用兩種規(guī)格單獨(dú)和混綁 3種方法,單只藥柱重量分別為 10 k g、12 k g、15 k g,注意藥柱炸藥之間緊密接觸,避免間隔空隙。

混裝銨油炸藥:將經(jīng)混裝炸藥車生產(chǎn)的炸藥采用 1.05 m長的定型厚塑料袋封裝,單只重量按φ 90和 φ 120兩種規(guī)格加工,分別為 6 k g和 9 k g。由于混裝銨油車生產(chǎn)的銨油炸藥臨界直徑為 70 m m,故不可采用直徑為 70 m m的塑料袋。

加工好的藥柱采用人工吊裝的方法完成不耦合與分層的裝藥結(jié)構(gòu)。現(xiàn)場根據(jù)巖石情況和節(jié)理發(fā)育情況,合理調(diào)整鉆孔參數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu)、堵塞段長度控制單耗。混裝銨油炸藥是一種低感度炸藥,其爆速低、易吸潮、結(jié)塊、遇水分解,是一種比較經(jīng)濟(jì)的工業(yè)常用炸藥。結(jié)合采石工程特點(diǎn),為了降低粉礦率,試驗(yàn)證明:合理的選擇低爆速與巖石匹配的混裝銨油炸藥,不但能節(jié)約成本,而且大大降低了粉礦的產(chǎn)生,效果優(yōu)于乳化炸藥。

4 規(guī)格石爆破技術(shù)的應(yīng)用效果

(1)降低了火工材料消耗:不耦合且分層堵塞的裝藥結(jié)構(gòu),有效降低了炸藥的單耗。為保證爆破后塊度不易過大,須考慮適當(dāng)提高鉆孔密集度,減少孔網(wǎng)面積。

(2)提高了山體資源利用率:通過優(yōu)化爆破設(shè)計(jì),采用規(guī)格石爆破技術(shù),大幅度提高了石料的利用率,減少了碎渣、石屑的棄量,直接減少了開采規(guī)模,節(jié)約了工程投資。

規(guī)格石爆破技術(shù)從根本上解決了常規(guī)梯段爆破產(chǎn)生的大量石粉、石屑問題。

[1] 于亞倫.工程爆破理論與技術(shù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2004.

[2] 鄭炳旭,王永慶,李萍豐.建設(shè)工程臺階爆破[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2005.

[3] 爆破安全規(guī)程,G B 6722-2003[S].

[4] 劉殿中,楊仕春.工程爆破使用手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2003.