探討爆破工程中影響爆破效果的因素

摘要：在爆破工程中，爆破效果對爆破的施工效率有著直接的影響。因此，在實際的爆破工程中，應對影響爆破效果的因素進行綜合的分析與研究。在我國，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，越來越多的建設項目逐漸增加，為保證施工質(zhì)量和效率，有必要對影響爆破效果的因素進行分析與研究。

關鍵詞：爆破；影響因素；施工當前，在爆破工程中，由于采用了新技術和新工藝，爆破作業(yè)可以達到較高的效率和更好的安全性。但是在爆破過程中還存在一些問題，如爆破效果不好、爆破噪音過大、爆破器材不合格等，這些問題影響了爆破效果。

1地形條件的作用影響

在爆破工程中，不同的地形條件對爆破的效果有著直接的影響，所以，應采取相應的措施來改善地形條件。一般情況下，地形條件對爆破效果的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1） 地形條件對爆破效果有著直接的影響，在實際爆破中，如果遇到巖石堅硬、巖石風化較嚴重、巖石裂縫多等情況時，一般都會影響爆破效果。通常情況下，以上地形條件會導致爆破難度加大，而且炸藥的消耗也會隨之增加。此外，軟質(zhì)巖體對爆破的效果也會造成很大的影響。在實際的爆破工程中遇到軟質(zhì)巖體的情況，軟質(zhì)巖體中的炸藥不僅不能夠充分地發(fā)揮作用，還會導致炸藥的能量無法完全被其利用。

（2） 在爆破工程中，地形條件也是影響爆破效果的主要因素之一。一般來說，地形條件主要分為兩種情況：第一種是坡度較陡的山坡；第二種是起伏不大的緩坡。通常情況下，坡度較陡的山坡可以有效地降低巖石塊度和巖石裂隙產(chǎn)生率；而坡度較緩的緩坡則可以增加巖石塊度和巖石裂隙產(chǎn)生率。因此，在實際的爆破工程中應該根據(jù)具體情況選擇合適的地形條件進行爆破。

（3） 周邊環(huán)境主要指在施工過程中是否會對爆破施工造成影響。如果周邊環(huán)境比較復雜且有一定強度的建筑物或構(gòu)筑物時，就會對爆破施工產(chǎn)生影響；如果是在房屋附近進行爆破時，就會導致房屋發(fā)生震動甚至倒塌現(xiàn)象。通常，在周邊環(huán)境復雜且有一定強度建筑物或構(gòu)筑物的情況下進行爆破時，應該特別注意對周圍建筑物或構(gòu)筑物造成影響。在地形復雜且有一定強度建筑物或構(gòu)筑物的情況下進行爆破時需要根據(jù)實際情況選擇合適的地形條件進行施工。

在實際的爆破工程中應對施工工藝進行有效的控制。在施工過程中如果對炮孔直徑大小不合理或者是鉆孔質(zhì)量較差等情況下進行爆破時會對炮孔周圍巖石造成很大程度上的破壞。為了避免這種情況發(fā)生應選擇合適的炮孔直徑。此外，如果使用不合適、質(zhì)量較差或者是破碎能力較差的炸藥進行裝藥的話，就會導致炸藥量過多或過少而造成的安全隱患和質(zhì)量問題。因此在實際的爆破工程中應選擇合適的炮孔直徑并做好炮孔質(zhì)量檢測工作，避免出現(xiàn)影響施工質(zhì)量和效率等情況發(fā)生。

2地質(zhì)條件的作用影響

爆破的實際效果與施工區(qū)域的地質(zhì)條件有著密切的關系。在巖體中，巖石是一種由礦物、裂隙和孔隙組成的具有一定強度和密度的固體介質(zhì)，在應力作用下會發(fā)生變形和破壞。因此，巖體力學性質(zhì)是影響爆破效果的重要因素之一。巖石力學性質(zhì)對爆破效果有直接的影響，主要體現(xiàn)在巖石強度、結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度和節(jié)理裂隙發(fā)育程度等方面。在巖石中，強度高、結(jié)構(gòu)面發(fā)育少的巖石其爆破效果會更好。裂隙和孔隙對爆破效果有一定程度的影響，主要體現(xiàn)在對巖體的破碎程度上。裂隙越發(fā)育，巖體破碎程度越大，爆破后產(chǎn)生的飛石和塊度也越大，在爆破時要控制好裂隙和孔隙。在巖石中，彈性模量是影響爆生裂紋擴展和巖石破碎程度最主要的因素。但是，如果彈性模量過大或者過小都會導致巖體破碎程度降低。巖石密度是影響巖體破碎程度最重要的因素之一。在工程中，巖石密度是指單位體積中巖石物質(zhì)所占體積大小，一般用G表示；而在爆破過程中，其實際炸藥爆炸后產(chǎn)生的能量也是一個重要因素，一般用K表示。K值越大，能量損失就越大；而K值越小則能量損失就越小。

在工程中，巖體節(jié)理裂隙對爆破效果有著直接的影響，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第1個方面是對爆生裂紋擴展具有阻礙作用；第2個方面是會嚴重破壞巖體結(jié)構(gòu)面；第3個方面是會嚴重影響到巖體破碎程度；第4個方面是會嚴重影響到巖體破碎后強度和穩(wěn)定性等；第5個方面是會影響到爆生裂紋擴展速度；第6個方面是會影響到爆生裂紋擴展方向；第7個方面是會影響到爆生裂紋擴展長度等等。

地質(zhì)條件對爆破效果的影響還體現(xiàn)在以下幾個方面：第1個方面是爆破對巖體穩(wěn)定性產(chǎn)生影響；第2個方面是對巖石破碎程度產(chǎn)生影響；第3個方面是對巖石破碎后強度產(chǎn)生影響；第4個方面是對爆生裂紋擴展速度產(chǎn)生影響；第5個方面是對爆生裂紋擴展方向產(chǎn)生影響；第6個方面是對爆生裂紋擴展長度產(chǎn)生影響等等。

在工程中，巖石性質(zhì)對于爆破效果有一定程度上的影響，主要表現(xiàn)在以下幾點：第1點是巖石性質(zhì)對于爆破效果有直接的影響；第2點是巖石性質(zhì)對爆炸應力波具有一定程度上的阻礙作用；第3點是巖石性質(zhì)對爆生裂紋擴展速度具有一定程度上的抑制作用；第4點是巖石性質(zhì)對爆生裂紋擴展方向有著直接的影響等等。

3火炸藥的作用影響

在爆破工程中，炸藥的作用是十分重要的，在施工中，必須要確保炸藥的安全性和可靠性。通常情況下，炸藥分為幾種類型，分別是黑火藥、硝化甘油、硝銨炸藥等，其中硝銨炸藥是最為常見的。在實際的爆破工程中，為了能夠有效提高爆破效果和爆破安全性，通常會選用硝銨炸藥進行施工。在實際的爆破施工中，為了能夠保證爆破效果，通常會在爆破中加入一些輔助材料。這些輔助材料主要有：膨脹粉、水和膨脹劑等。在實際的爆破工程中，通常會采用小線密度藥包來進行施工。這種藥包具有一定的彈性，但是其主要成分是硝酸銨。如果在實際的爆破工程中使用小線密度藥包進行施工時，那么就可以有效提高其安全性和可靠性。為了能夠?qū)@一情況進行有效控制，在實際的施工中一般會采用混合藥包、中深孔藥包等形式進行施工。這種形式具有一定的安全性和可靠性，但是其存在一定的局限性，因此需要根據(jù)實際情況選擇合理的形式進行施工。

3.1提高爆破效果的主要方法

在炮孔內(nèi)采用毫秒延時起爆。毫秒延時起爆是利用裝藥爆破時炸藥的爆炸應力波使炮孔周圍巖石破碎的一種爆破技術，這種爆破技術具有如下優(yōu)點：（1） 減少了炮孔周圍巖石的損傷，尤其是對不均勻的巖石起到了很好的保護作用；（2） 毫秒延時起爆可以減少爆破震動，使爆破產(chǎn)生的振動波降低，有利于對周圍建筑物和設施的保護；（3） 毫秒延時起爆可以使爆破波與圍巖相互作用時間大大延長，有利于巖石破碎。

合理選擇裝藥結(jié)構(gòu)和藥量。在保證爆破質(zhì)量的前提下，采用小藥包和多層填塞體，可以提高爆破效率，節(jié)約炸藥用量，從而降低爆破成本。而裝藥結(jié)構(gòu)和藥量直接影響到爆破效果。

3.2炸藥性能和質(zhì)量

炸藥是爆破工程的基礎材料，也是影響爆破效果的重要因素。炸藥性能的優(yōu)劣直接影響到爆破效果。如乳化炸藥，它有不同的產(chǎn)品質(zhì)量，如密度、抗水性、耐高溫性、爆轟性能等。乳化炸藥一般為淡黃色或淡藍色，其中以黃色乳化炸藥為最好。爆破實踐證明，乳化炸藥具有爆速高、威力大、安全性好等優(yōu)點，可用于巖石爆破。但如果在現(xiàn)場使用的是不合格的乳化炸藥，將會造成爆破質(zhì)量差，影響到爆破效果。

對于民用爆炸物品，國家有嚴格的標準規(guī)定，必須嚴格按照標準執(zhí)行，其中對含氧量和熱值有嚴格要求。含氧量是指炸藥中的氧氣含量與標準狀態(tài)下氧氣的體積分數(shù)；熱值是指炸藥在一定溫度下的體積與標準狀態(tài)下氣體體積之比。

對含氧量要求較高的產(chǎn)品應符合 GB 5284—1985 《工業(yè)炸藥》；對熱值要求較高的產(chǎn)品應符合GB 6599 《工業(yè)炸藥安全規(guī)程》；對不能滿足要求的產(chǎn)品應作適當處理后使用。

對于爆炸物品質(zhì)量要求更高。如采用無煙火藥、無硝銨炸藥、無低爆速炸藥，嚴禁使用“三無”產(chǎn)品或假冒產(chǎn)品；嚴禁使用已變質(zhì)或過期產(chǎn)品；嚴禁使用不合格或殘次產(chǎn)品，不得用非專用儀器檢測；嚴禁使用有明顯污染缺陷的產(chǎn)品等。爆破器材是保證爆破效果的重要手段之一。在選擇爆破器材時，必須根據(jù)現(xiàn)場具體條件和要求選擇合適的爆破器材，并嚴格按照國家有關規(guī)定進行檢驗和驗收。

目前，我國生產(chǎn)各種乳化炸藥品種較多，從常規(guī)到特種都有。如無煙火藥、低爆速炸藥、三硝基甲苯（TNT）等。目前我國生產(chǎn)的乳化炸藥大多是按照GB 18095—2000標準生產(chǎn)的，但這些標準并不適用于所有爆破器材和所有爆破工程；部分標準對某些性能要求較高、一些特殊功能用途的產(chǎn)品沒有進行規(guī)定或規(guī)定不夠詳細；有些企業(yè)生產(chǎn)的乳化炸藥質(zhì)量較差；還有個別企業(yè)為了降低成本，在產(chǎn)品中加入過量的增塑劑和低熔點物質(zhì)等。

3.3起爆網(wǎng)路的影響

起爆網(wǎng)路的作用主要有兩個方面：一是將炸藥的爆炸能量傳給起爆藥包；二是將起爆藥包爆炸產(chǎn)生的能量傳給周圍巖石，使爆破后巖石松動、破碎。

3.3.1雷管與起爆藥包的匹配度

雷管性能良好，就能準確、可靠地將爆破能量傳給雷管。目前國內(nèi)生產(chǎn)的各類雷管性能不一，存在著不匹配現(xiàn)象。這是由于雷管生產(chǎn)廠家和用戶對其性能和質(zhì)量意識不統(tǒng)一造成的，有的用戶片面追求“便宜”，有的用戶則片面追求“安全”，還有少數(shù)用戶錯誤地認為“起爆藥包越多越好”。因此，在爆破工程中一定要重視雷管與起爆藥包的匹配問題，要求生產(chǎn)廠家和使用單位嚴格按照爆破設計要求選用型號配套的雷管和起爆藥包。

3.3.2網(wǎng)路連接方式

在網(wǎng)路連接中，起爆網(wǎng)是網(wǎng)絡中的最重要環(huán)節(jié)之一，其連接方式合理與否直接影響到爆破效果。

一般情況下，采用電導率為0.85～0.95的毫秒延期電雷管作為起爆網(wǎng)，采用電感系數(shù)為0.8～0.9、延期時間為0.2～0.3 s的毫秒延期電雷管作為起爆網(wǎng)。其中最容易出現(xiàn)問題的是毫秒延期電雷管與電感器串聯(lián)連接。因為毫秒延期電雷管的能量較大，而電感器能量較小，兩者串聯(lián)連接時容易引起“串音”現(xiàn)象。另外，電感元件兩端跨接也易產(chǎn)生“串音”現(xiàn)象。因此在爆破設計中一定要避免這兩種連接方式。

3.3.3網(wǎng)路連接有兩種連接方式

一種是用多段起爆藥包分別連接導爆索和起爆器形成網(wǎng)路；另一種是用導爆索或?qū)П髋c多段起爆藥包構(gòu)成網(wǎng)路。在實際工程中，由于導爆索采用線裝藥結(jié)構(gòu)，網(wǎng)路連接方式一般采用多段（3～5 m）串聯(lián)（或并聯(lián)）形式，且線裝藥結(jié)構(gòu)一般采用“藥包線”結(jié)構(gòu)。不同型號、不同規(guī)格的導爆索的藥包線長、直徑、長度不同，且在同一電爆網(wǎng)路中不同長度、直徑及長度的導爆索串聯(lián)或并聯(lián)時容易引起“串音”現(xiàn)象，因此在進行爆破設計時一定要注意導爆索與起爆藥包的匹配問題。由于導爆索線長、直徑、長度及線徑都有一定要求，在實際工程中一般都采用“藥包線”結(jié)構(gòu)連接網(wǎng)路。

3.3.4不同結(jié)構(gòu)形式的起爆網(wǎng)路之間的連接方式

對于網(wǎng)路連接方式來說，爆破設計時一定要注意避免采用“線裝藥”結(jié)構(gòu)連接方式。因為“線裝藥”結(jié)構(gòu)連接方式就是將起爆藥包兩端的雷管之間用一根導線相連，這種連接方式容易產(chǎn)生“串音”現(xiàn)象，而且會造成安全隱患。但是如果采用“線裝藥”結(jié)構(gòu)連接方式時，不同結(jié)構(gòu)形式的起爆藥包之間就有可能出現(xiàn)“串音”現(xiàn)象。因為導爆索的線長、直徑、長度均有一定要求，如果將導爆索兩端分別與兩個不同結(jié)構(gòu)形式的雷管相連，就可能產(chǎn)生“串音”現(xiàn)象；而且每根導爆索中所含雷管個數(shù)也不相同，如果雷管間數(shù)量不匹配或位置不當就可能導致“串音”現(xiàn)象。對于不同的起爆藥包結(jié)構(gòu)之間的連接方式來說，采用不同結(jié)構(gòu)形式的雷管和導爆索串聯(lián)時一定要注意避免出現(xiàn)“串音”現(xiàn)象；如果采用不同結(jié)構(gòu)形式的起爆藥包之間的連接方式時一定要注意確保各藥包之間的雷管數(shù)相同。

3.3.5裝藥結(jié)構(gòu)和填塞的影響

裝藥結(jié)構(gòu)是指裝藥量和裝藥方式。裝藥結(jié)構(gòu)主要包括藥卷的形狀、尺寸、填塞的材料及其密度，以及填塞的形狀和位置等。

（1） 藥卷的形狀主要取決于裝藥所采用的工具，如藥包、導爆索等，以及裝藥時所采用的方法（如塞體填塞）。

一般情況下，為了增大炸藥與炮孔壁面之間的摩擦力，可適當增加藥卷尺寸，但這會增加炸藥消耗量。同時，還應注意防止裝藥過滿或過少而引起堵塞質(zhì)量不合格。

（2） 裝藥密度：由于巖石中含有大量自由面積裂縫，在炸藥爆炸時會產(chǎn)生大量的氣體沖擊波，并使巖石產(chǎn)生較大的應力波。為減小這部分應力波對相鄰炮孔的影響，應適當增加炸藥密度。

（3） 填塞：填塞材料直接影響爆破效果。

一般情況下，可用黏土、黏土水混合物、細砂或小石子等材料制成。但必須保證填塞在炮孔內(nèi)能牢固地貼附在炮孔內(nèi)壁，并在爆破時不松動和不脫落。填塞材料的密度和硬度應根據(jù)巖石性質(zhì)來選擇。

綜上所述，爆破作業(yè)是把某些固體或液體介質(zhì)中的能量轉(zhuǎn)換成熱能，以滿足工程設計的需要，對露天礦開采、地下開采以及工程施工等方面具有重要意義。爆破作業(yè)是在礦山工程中經(jīng)常使用的一種技術手段。在露天礦生產(chǎn)過程中，由于礦巖比較堅硬，因此通常采用爆破法來解決采場巷道掘進和裝巖臺車裝運等問題。爆破作業(yè)具有一系列優(yōu)點，如可以在較小的范圍內(nèi)進行爆破，可以較好地保護和改善周邊環(huán)境，可以采用較少的炸藥數(shù)量以取得較好的爆破效果。

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作者簡介：孫云軍，男，山東煙臺人，高級工程師，本科，研究方向：各種火炸藥及其制品和火工品工程安全評價與設計。