《控制性爆破技術(shù)綜述》3400字

控制性爆破技術(shù)綜述1.1爆破振動影響周俊汝等[27]認為爆破振動頻率是影響爆破振動危害的重要原因，通過數(shù)值模擬手段揭示了爆破振動頻率的衰減規(guī)律。李建旺[28]以玉渡山隧道為工程背景，采用完全重啟動分析法對爆破振動效應(yīng)進行了研究，認為已成形隧道形成的爆破振動放大效應(yīng)對建筑物產(chǎn)生的影響不可忽視。胡世敬[29]運用MidasGTS有限元分析軟件，建立了隧道爆破振動對地表影響模型，歸納了最大振速和振動加速度的變化規(guī)律。王蕊等[30]運用數(shù)值三維模型實體建模手段，得到了隧道爆破時下穿村莊建筑物的響應(yīng)規(guī)律。王玲霞等[31]結(jié)合實際工程案例，提出了爆破振動下地表振動速度和振動頻率的衰減規(guī)律。婁建武等[32]通過長期的爆破振動時的結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)監(jiān)測分析，提出了適宜當?shù)孛穹拷Y(jié)構(gòu)的容許振速標準值。李勝林等[33]以某淺埋地鐵隧道爆破施工工程為背景，運用不同方法對比分析了地表振動衰減規(guī)律，認為日本株式會社公式的擬合分析效果較好。陳良兵等[34]對某隧道爆破施工進行了現(xiàn)場振動測試，分析表明既有臨空面的存在能顯著減小爆破振動效應(yīng)。朱利明等[35]通過現(xiàn)場爆破試驗，認為采取微差爆破技術(shù)可有效減小振動速度峰值。歷建華等[36]總結(jié)多次爆破工程中建構(gòu)筑物損傷特征，提出小于安全允許振速的多次爆破振動產(chǎn)生的累積效應(yīng)也會對房屋造成非結(jié)構(gòu)性損傷。樊浩博等[37]以某隧道為依托，采用數(shù)值模擬方法對爆破振動引起的地表建筑響應(yīng)進行了分析，提出振動速度不能完全反映建筑結(jié)構(gòu)的受力狀況。研究隧道爆破振動規(guī)律是實現(xiàn)有效振動控制的重要前提。一般認為，爆破振動與爆心距、高程差、地質(zhì)條件等有一定的聯(lián)系。許多研究人員對爆破振動頻率衰減規(guī)律作了深入的探討，研究發(fā)現(xiàn)，爆炸腔大小、爆心距以及波在巖體中傳播速度決定了隧道爆破振動頻率的衰減。爆破振動規(guī)律從能量分布特征的角度分析是一種有效的手段。隧道爆破振動能量分布與爆破孔中藥量多少有關(guān)系，當最大段藥量比較少時，爆破振動能量主要分布在中高頻帶附近，而且能量相對分布比較寬，當最大段藥量逐漸增加時，爆破振動能量主要分布在中低頻帶附近，并且能量分布比較集中，在比較了各種擬合公式并討論了爆破振動速度衰減公式的優(yōu)選，經(jīng)過各個公式的誤差分析，提出應(yīng)該解除薩式公式中一次起爆藥量和爆心距的比例關(guān)系，采用優(yōu)化后的指數(shù)模擬。提出了根據(jù)線性回歸法和非線性回歸法求解爆破振動速度衰減公式參數(shù)的非線性回歸法，現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)、線性回歸法擬合的薩道夫斯基公式和非線性回歸法擬合的薩道夫斯基公式的對比分析，由此可知，振幅越大，非線性回歸法得到的公式更加接近實測值[38-39]?？紤]微差爆破的最大段藥量、爆心距等因素對振動速度的影響,運用數(shù)理統(tǒng)計的數(shù)學方法回歸分析處理實測數(shù)據(jù)。薩道夫斯基公式為v=K3式中v——為保護對象質(zhì)點振動速度，cm/s；Q——炸藥量，kg；R——爆破點至保護對象間的距離，m；K，α——爆破點至保護對象間的地形地質(zhì)條件有關(guān)的場地系數(shù)和衰減系數(shù)一般地，隧道遠處的圍巖振動規(guī)律不適用近處隧道爆破圍巖振動，監(jiān)測隧道爆破近區(qū)圍巖和掌子面附近圍巖的振動規(guī)律是隧道鉆爆施工安全的重要保證。分別對爆破振動速度預測方法作了深入研究。由此可見，爆破振動速度在介質(zhì)中具有一定的傳播規(guī)律和可預測性。通過以上文獻分析，隧道爆破振動速度的衰減與爆心距、爆腔大小、巖體縱波速度及品質(zhì)因子等有關(guān)；分析爆破振動規(guī)律可以從能量和振動頻率的關(guān)系入手，即振動頻率與能量分布之間存在密切關(guān)系。1.2微差擠壓爆破技術(shù)微差擠壓爆破是指在深孔孔間、排間或深孔孔內(nèi)以毫秒級的時間間隔，按一定順序起爆，并利用爆破工作面前的堆渣對順序起爆的巖石運動起阻礙作用，使巖石在運動中互相碰撞、擠壓，達到巖石的的二次破碎，改善爆破效果的一種爆破方法。微差擠壓爆破時，藥包先后起爆，每次爆破使巖體內(nèi)形成一個應(yīng)力作用區(qū)，并不斷地向處傳播。在合理的微差間隔時間范圍內(nèi)，如果先爆藥包爆炸已使巖體部分破壞，但在巖體中引起的應(yīng)力尚未消失時，而后爆藥包產(chǎn)生的應(yīng)力已經(jīng)傳到，就使巖體連續(xù)處于應(yīng)力狀態(tài)，形成應(yīng)力波的疊加與增強，使巖體易于破碎，增強了破碎效果?？梢蕴岣咩@機的效率和作業(yè)率。由于微差擠壓爆破后沖小，保護了工作面后未爆巖體的完整性，第一排穿孔也較容易，因而提高了鉆機的效率，減少了炮孔浪費率﹔此外，由于一次爆破規(guī)模增大，相應(yīng)地減少了第一排孔的數(shù)量，鉆機移動次數(shù)也相對減少，有利于提高鉆機的作業(yè)率。同時可以提高每米炮孔的爆破量。爆堆集中而整齊，巖塊粒級比較均勻，為也挖掘提供了安全的作業(yè)條件。微差爆破技術(shù)采用毫秒延時雷管進行控制爆破，最大優(yōu)點在于控制爆炸產(chǎn)生的沖擊波，將爆破出的巖石大小控制在同樣的比例內(nèi)。并且爆炸出的石塊碎片落點相對的集中，方便了施工清理，有效減少爆破失敗的次數(shù)，提升爆破的效果[40]。在齊發(fā)爆破時，每一個爆破周期的電鏟工作效率不同；而采取微差擠壓爆破時，電鏟就可以變?yōu)檫B續(xù)高產(chǎn)。大大減少了二次爆破的工作量，有利于提高電鏟效率。由于增大了爆破規(guī)模，減少了爆破次數(shù)，也就減少了每次爆破前后電鏟的停產(chǎn)時間，從而提高了電鏟作業(yè)率。根據(jù)具體的施工條件不同，電鏟效率可提高10～40%。同時，由于上述原因，改善了粗碎條件，減少了破碎機的堵塞，提高了破碎機效率，減少了機械設(shè)備事故和維修工作量。由于地震波的相互干擾，微差擠壓爆破地震效應(yīng)顯著降低，可以減少爆破對礦區(qū)附近建筑物的危害，擴大開采范圍，并對保持未破礦巖的完整，保證邊坡穩(wěn)定，都有積極的意義。采用微差擠壓爆破能更有計劃地安排生產(chǎn)。在南方雨季、北方嚴寒來臨之前，多搞幾次規(guī)模較大的爆破，避免在惡劣自然條件下進行穿孔爆破工作，并保證這一期間生產(chǎn)對礦石的需要。某些礦山工作線短，或處在開挖出入溝與采礦收尾階段，為了提高開采強度，采用微差擠壓爆破能夠得到顯著的成效。微差控制爆破能有效地控制爆破沖擊波、震動、噪音和飛石；操作簡單、安全、迅速；可近火爆破而不造成傷害；破碎程度好，可提高爆破效率和技術(shù)經(jīng)濟效益。但該網(wǎng)路設(shè)計較為復雜；需特殊的毫秒延期雷管及導爆材料。微差控制爆破適用于開挖巖石地基、挖掘溝渠、拆除建筑物和基礎(chǔ)，以及用于工程量與爆破面積較大，對截面形狀、規(guī)格、減震、飛石、邊坡后面有嚴格要求的控制爆破工程。1.3光面預裂爆破技術(shù)預裂爆破是指，進行石方開挖時，在主爆區(qū)爆破之前沿設(shè)計輪廓線先爆出一條具有一定寬的貫穿裂縫如圖3-1所示。以緩沖、反射開挖爆破的振動波，控制其對保留巖體的破壞影響，使之獲得較平整的開挖輪廓。預裂爆破孔直徑是決定其他參數(shù)的主要因素，主要是因為負荷是直徑的直接函數(shù)，然后其他參數(shù)由負荷確定[41]。（a）平面圖（b）剖面圖1－預裂縫；2－爆破孔圖3-1預裂爆破布置圖預裂爆破由于采用小藥卷不耦合裝藥的方式，將藥卷分散綁扎在傳爆線上，如圖3-2所示，在該孔連線方向形成平整的預裂縫，裂縫寬度可達1~2cm。然后再起爆主爆炮孔組，就可降低主爆炮孔組的爆破地震效應(yīng)，提高保留區(qū)巖石壁面的穩(wěn)定性。使保留區(qū)巖石沿預定的輪廓線留下的光滑平整的巖壁，減少超欠挖。1－雷管；2－導爆索；3－藥包；4－底部加強藥包圖3－2預裂爆破裝藥結(jié)構(gòu)圖光面爆破是一種爆出的新壁面保持平整而不受明顯破壞的控制爆破技術(shù)。其特點是在設(shè)計開挖輪廓線上鉆鑿一排孔距與最小抵抗線相匹配的光爆孔，并采用不耦合裝藥或其他特殊的裝藥結(jié)構(gòu)，在開挖主體爆破后，光爆孔內(nèi)的裝藥同時起爆，從而形成一個貫穿光爆炮孔且光滑平整的開挖面，如圖3-3所示。光面爆破的破巖機理仍然是一個十分復雜的問題，目前仍在探索之中。盡管在理論上還不成熟，但在定性分析方面已有共識。一般認為，炸藥起爆時，對巖體產(chǎn)生兩種效應(yīng)；二是爆炸氣體膨脹做功所起的作用。光面爆破是周邊眼同時起爆，各炮眼的沖擊波向其四周作徑向傳播，相鄰炮眼的沖擊相遇，則產(chǎn)生應(yīng)力波的疊加，并產(chǎn)生切向拉力，拉力的最大值發(fā)生在相鄰炮眼中心連線的中點，當巖體的極限抗拉強度小于此拉力時，巖體便被拉裂，在炮眼中心連線上形成裂縫，隨后，爆炸氣的膨脹合裂縫進一步擴展，形成平整的爆裂面。圖3-6光面爆破洞挖布孔圖光面爆破能有效地控制周邊眼炸藥的爆破作用，從而減少對圍巖的擾動，保持圍巖的穩(wěn)定，確保施工安全，同時又能減少超欠挖，提高