規格石爆破施工技術及實踐

羅運誠

(葛洲壩集團第二工程有限公司,四川成都 610091)

1 規格石爆破技術

1.1 規格石爆破技術的原理與目的

(1)石粉的來源。

梯段爆破時,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生的石粉、石屑含量。

(2)不耦合裝藥結構。

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,對于石料尺寸嚴格的爆破,采用不耦合裝藥結構的爆破技術可滿足要求。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)兩種裝藥結構。兩種裝藥結構見圖 2、3。

圖 2 不耦合裝藥結構示意圖

圖 3 不耦合分層裝藥結構示意圖

為減少爆破后產生的根底,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)采用規格石爆破技術的目的。

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,節約開采的投資成本。

1.2 規格石爆破技術的特點及要求

(1)所有炮孔采用徑向不耦合、分層裝藥的裝藥結構。

(2)根據開采區內巖石地質構造、強度等指標進行分級、分區開采。對于大型石料開采工程,開采區一般較大。當巖石強度變化大時,根據巖石地質特點有針對性的分類,然后對各類巖石單獨進行爆破參數設計,有利于優化爆破參數,達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,減小單次爆破規模,同時在炮孔底部采用耦合加強裝藥以減少根坎。單次爆破的排數一般為 2～3排,以減少爆破過程中因排數過多擠壓造成巖石過于粉碎。

1.3 規格石爆破技術的適用范圍

該爆破技術適用于海工、水工等大型采石工程,特別是質量要求高的堤心石、規格石開采。

2 規格石爆破技術與其他類似爆破技術的對比

2.1 與常規梯段爆破的對比

常規梯段爆破強調爆破后方便挖裝,對塊石大小、石粉含量無具體要求。規格石爆破要求石粉、小塊石含量低、塊度均勻。在裝藥時,常規梯段爆破強調滿孔裝藥及炮孔利用率,而規格石爆破強調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。

從文獻上看，雖然數據分析觀念及相近概念的表述不同，但有相似之處.在內涵上，數據分析觀念是在統計過程中內化的、復雜的認識，并通過統計過程中的外顯行為得以體現.組成部分包括基本要素和認知要素，基本要素為統計知識、統計技能、統計方法，認知要素為統計意識、隨機思維、批判思維.其中，統計知識是運用統計技能、方法的基礎，統計意識是面對情境中統計問題的領悟，隨機思維和批判思維是統計過程中動態的認知.基本要素和認知要素是相互影響和聯系，是統計過程中行為和認知的綜合體.

2.2 與預裂爆破的對比

預裂爆破技術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,以確保預留巖體的完整性、穩定性,減少邊坡巖體的擾動。規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 2～3排炮孔。

3 應用實例

3.1 工程概況

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

3.2 爆破參數

(1)巖石分級見表 1。

(2)各類巖石的爆破參數。

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

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

表 1 采區巖石分級表

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

從上述爆破參數及爆破效果分析可以看出,采用徑向不耦合、分層的裝藥結構,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乳化炸藥的應用

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

乳化炸藥:采用 φ 70、φ 90兩種規格的藥卷進行加工,用 2片 2 m長竹片對夾,捆綁成形,采用兩種規格單獨和混綁 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:將經混裝炸藥車生產的炸藥采用 1.05 m長的定型厚塑料袋封裝,單只重量按φ 90和 φ 120兩種規格加工,分別為 6 k g和 9 k g。由于混裝銨油車生產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構。現場根據巖石情況和節理發育情況,合理調整鉆孔參數、裝藥結構、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、結塊、遇水分解,是一種比較經濟的工業常用炸藥。結合采石工程特點,為了降低粉礦率,試驗證明:合理的選擇低爆速與巖石匹配的混裝銨油炸藥,不但能節約成本,而且大大降低了粉礦的產生,效果優于乳化炸藥。

4 規格石爆破技術的應用效果

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

(2)提高了山體資源利用率:通過優化爆破設計,采用規格石爆破技術,大幅度提高了石料的利用率,減少了碎渣、石屑的棄量,直接減少了開采規模,節約了工程投資。

規格石爆破技術從根本上解決了常規梯段爆破產生的大量石粉、石屑問題。

[1] 于亞倫.工程爆破理論與技術[M].北京:冶金工業出版社,2004.

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

[3] 爆破安全規程,G B 6722-2003[S].

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