預裂爆破技術論文范文

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第1篇

關鍵詞：預裂爆破，提高可放性，提高回收率

 

∏型鋼梁放頂煤采煤方法是近十幾年來在全國逐步應用的一種采煤新工藝，它具有高產高效等優點，受到越來越多的煤礦企業的重視。但在生產過程中，仍有許多礦井沒能達到預期效果。遇到的最突出的問題有瓦斯、煤塵、自然發火及頂煤回收率低等問題。其中，頂煤回收率低是大多數礦井普遍存在的問題。在煤體強度大、節理裂隙不發育、含有較厚夾矸層、韌性較大的褐煤、已經卸壓的下分層等情況下，頂煤冒放性不好，容易造成頂煤滯后冒落和產生大塊。使工作面單產大大降低，造成投入多、產出少的不合理的局面。

1.深孔控制預裂爆破技術

深孔控制預裂爆破是在工作面頂板輔助巷道或工作面上下順槽向頂煤打鉆孔，鉆孔布置可根據頂煤厚度設計成單排或雙排；孔間距根據煤層硬度適當調整，一般在5～10米之間；排距一般在2～5米之間。每一排中的鉆孔為平行布置，爆破孔和控制孔間隔布置；爆破孔直徑選擇50～75mm，控制孔直徑選擇90～150 mm比較合理。裝藥采用裝藥器進行連續裝藥，采用合理的裝藥結構，以保證安全起爆并取得良好的預裂效果。

2.深孔控制預裂爆破效果考察

深孔控制預裂爆破提高∏型鋼梁放頂煤工作面頂煤回收率試驗是在我礦二水平四石門22層工作面回風巷一側進行的。考察的指標有“頂煤運移量”、“頂煤破碎塊度”、“工作面回采率”。

2.1頂煤運移量考察分析

考察頂煤運移量是采用“深基點”法進行的。在“未爆破區段”和“爆破區段”分別安設3個基點，基點位置分別距底板5米、7米、11米。其中5米和7米兩個基點在頂煤中，11米基點位于頂板中。觀測的運移情況見表1。

表1頂煤綜合運移量觀測數據表

第2篇

關鍵詞:預裂爆破；高邊坡；爆破震動；穩定

Abstract: through the engineering practice in high side slope excavation of pre split blasting Wangkuai reservoir, from construction technology, the blasting parameters, blasting effect aspects of the pre-splitting blasting technology to ensure the stability of slope, the excavation of high slope in as far as possible to reduce the damage of blasting vibration on the slope of the role, to ensure the smooth and slope stability keep the slope.

Keywords: presplitting blasting; high slope；blasting vibration; stability;

中圖分類號：TB41文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2013）

1 引言

露天深孔爆破由于施工進度快，一次爆破工程量大，施工成本低而在石方開挖工程中得到了廣泛應用，近年來隨著水利水電建設步伐的加快，露天深孔爆破在石方開挖中的應用也越來越廣，但如何保證開挖邊坡的穩定、如何減少露天深孔爆破對邊坡穩定的危害，是爆破施工必須要面對的課題。本文根據爆破施工的理論和實踐經驗，結合邊坡穩定，論證了預裂爆破技術在高邊坡開挖中的作用。

2 工程概況

王快水庫溢洪道石方擴挖96.2萬m3，最大開挖深度75m ,每10m預留1.5m寬馬道，爆破施工工期18個月，工程量大，施工強度高。但溢洪道邊坡下游段表層為全風化花崗片麻巖外，下部呈弱風化，巖石節理、裂隙、斷層及軟弱結構面發育，巖層和斷層的走向對邊坡穩定極為不利。

3 高邊坡預裂爆破設計與施工

3.1 預裂爆破概述

炸藥在炮孔內爆炸時，產生強大的沖擊波和高壓氣體并猛烈沖擊炮孔四周的巖體，使得周圍的巖體破碎或開裂，為了使爆破開挖的邊界盡量與設計的輪廓線相符合，不出現超挖和欠挖現象，同時也使開挖邊界上的巖體能盡量保持完整無損，保持其強度和穩定性，降低爆破震動的危害范圍和破壞程度，在爆破施工中，常采用預裂爆破的方法保護邊坡，有的還在主炮孔和預裂孔之間布設緩沖孔。

所謂預裂爆破就是沿開挖邊線布置密集炮孔，采取不耦合裝藥或裝填低威力炸藥，在主爆區爆破之前，預先沿著設計輪廓線爆破出一條具有一定寬度的裂縫，以減弱主爆破對保留巖體的破壞并形成平整輪廓面的爆破作業。進行預裂爆破時，為使巖體開裂而又不致使巖壁遭受破壞，希望爆炸沖擊波作用于孔壁上的徑向壓力要低于巖體的極限抗壓強度，而由此派生的切向拉應力則要超過巖體的抗拉強度，而巖石的抗拉強度比抗壓強度要低得多，這就為實施預裂爆破提供了有利條件。實踐表明，預裂爆破具有明顯的降震作用，是減小露天深孔爆破對邊坡穩定性影響的最有效措施之一。

3.2 預裂爆破參數設計

3.2.1鉆孔孔徑

預裂爆破的鉆孔直徑與臺階高度有關，一般3~5m的臺階，可選擇40~50mm的孔徑；6~15m的臺階，可選擇70~100mm的孔徑；15~30m的臺階，可選擇100~150mm的孔徑；超過30m的臺階，可根據具體鉆孔設備采用大孔徑預裂孔。鉆孔直徑與臺階高度基本成正比關系，即臺階越高，孔徑越大，但過大的孔徑是不經濟的。通過大量的工程實踐總結和分析，有如下經驗公式：D=30+4H

式中：D為鉆孔直徑（mm）；H為臺階高度（m）。

施工中所選鉆孔直徑與計算值越接近，經濟性越佳，技術性越合理。本工程根據上式、臺階高度及現有設備選用的孔徑為90mm。

3.2.2 鉆孔間距

鉆孔間距與鉆孔直徑的比值稱為孔徑比E，E值是一個重要的技術經濟指標，它的大小決定了鉆孔數量和預裂爆破的質量。從施工經濟指標出發，E值取大一些好，E值越大鉆孔數越少；從技術質量指標出發，E值小一些好。E值取的大一些，鉆孔雖然少了，但邊坡坡面質量和平整度降低了。爆破理論證明，分散裝藥遠比集中裝藥爆破對邊坡的破壞小，E值小時，炮孔數多，藥量相對分散，預裂爆破形成的坡面質量和平整度好。一般E值在8~12之間選取，巖石堅硬，完整性好，E值可取大一些；巖石風化，節理裂隙發育，E值應取小一些。本工程E值取10，即鉆孔間距a為90cm。

3.2.3 鉆孔深度

炮孔深度根據臺階高度及設計坡比加超深確定，本工程臺階高度H為10m，設計坡比為1:0.3，超深取0.3m。則孔深為：

L=（H+h）/sina=（10+0.3）/sin74°=10.75m

式中：L為孔深，H為臺階高度，h為超深。

3.2.4 預裂孔與緩沖孔排距

為獲得良好的開挖邊坡，在緊鄰預裂孔外側布置一排緩沖孔，采用不耦合裝藥結構，爆破時在主爆孔后隔一定時間間隔起爆，以減輕爆破時對預留邊坡的沖擊作用，達到保護邊坡的目的。預裂孔與緩沖孔之間的距離一般為正常炮孔的一半，主要是控制空地距離不得大于1.5~2.5m，本工程取排距為1.8m。

3.2.5 炸藥

炸藥采用2#巖石硝銨炸藥，若孔內有積水，則采用乳化炸藥，藥卷直徑32mm。

3.2.6 不耦合系數

經工程實踐證明，不耦合系數η=D/D0（D為炮孔直徑；D0為藥卷直徑）在滿足η=2~5時，才能形成質量良好的預裂縫。當D＞100mm時，η取3~5；當D＜100mm時，η取2~3。本工程采用藥卷直徑為32mm，不耦合系數η=90/32=2.8。

3.2.7 裝藥結構與線裝藥密度

預裂爆破既要保證預裂縫的貫通，又要保護炮孔孔壁不受破壞，盡可能提高半孔率，達到坡面平整，邊坡穩定要求。在裝藥結構上盡可能使藥卷和炸藥能量得到均勻分布。采用不耦合裝藥結構。按照設計的藥卷直徑、數量和間隔距離連同單根導爆索一起綁扎在竹片上，構成藥串，然后將加工好的炸藥串送入炮孔內，使竹片貼在保留邊坡側。

預裂孔的線裝藥密度一般為0.1~1.5kg/m，由于孔底巖石夾制作用，為確保裂縫貫通到孔底，在孔底1~2m范圍內增加2~3倍藥量。本工程采用武漢水利水電學院經驗公式計算。

q線=0.127*[σ壓]0.5*[a]0.84*[D/2]0.24

式中：q線為線裝藥密度（kg/m）；σ壓為巖石的極限抗壓強度(MPa),根據地質資料70 MPa；a為炮孔間距（m）；D為炮孔直徑(m)。經計算本工程線裝藥密度q線為0.46kg/m。

3.2.8 堵塞

孔口堵塞時，先用炸藥的包裝袋或草把團成一團送入炮孔，并于炸藥最上端接觸，然后用略微潮濕的粘土分段夯實堵塞。堵塞長度為1.5m。

3.2.9 起爆網絡

起爆網絡采用導爆索起爆網絡，用1根主導爆索將各預裂孔的導爆索串聯起來，然后在主導爆索上綁扎2發非電毫秒導爆雷管實現微差間隔起爆。邊坡預裂孔應先于其它炮孔75ms以上起爆，以便首先形成連續貫通的預裂縫，以阻隔后續爆破時對保留邊坡的擾動破壞。

當預裂爆破規模較大時，為減輕預裂爆破過程中對保留巖體的影響，可分段進行微差爆破，每段之間連接2發2段非電毫秒導爆雷管起爆。

3.3 爆破效果

石渣清理后，經過現場察看，邊坡超欠挖基本控制在15cm之內，平整度符合規范要求，坡面巖石無擾動現象，預裂炮孔半孔率在80%以上。說明以上爆破參數是比較合適的，保證了邊坡的穩定。

4 預裂爆破施工中應注意事項

（1）鉆孔時應經常檢查鉆孔的傾角和方位角，鉆孔偏斜誤差應控制在1°之內，確保預裂孔在同一個平面上。

（2）為了克服炮孔底部巖石的夾制作用，炮孔底部應適當增加裝藥量，當孔深為3~5m時，線裝藥密度增大為2~3倍；孔深超過10m時，線裝藥密度增大為3~5倍；底部增加藥量的范圍為孔底起約0.5~1.5m。

（3）預裂孔在同一平面時，宜采用導爆索連接并同時起爆。

（4）預裂爆破分段起爆長度不宜小于10m，這是因為長度過短，會使預裂線兩端所受夾制作用過大，影響預裂爆破效果。

（5）預裂炮孔和主炮孔之間應布置一排緩沖孔，以減少預裂線附近大塊石集中現象，保證爆破效果。

5預裂爆破的特點

（1）預裂邊坡平整，穩定性好，利于施工期及水庫運行后永久邊坡安全。

（2）開挖時不用預留保護層，預裂縫之外都可以采用深孔爆破，簡化了施工程序，加快了施工進度。

（3）所形成的預裂縫能有效削減爆破應力波對永久邊坡的危害。

（4）減少了邊坡整修工程量和超欠挖現象，節省了混凝土的回填工作量。

（5）減少了巖基固結灌漿處理工程量。

6結語

邊坡的穩定性既受地質地形條件、氣候條件的影響，又受爆破方法、爆破技術的制約，所以，在爆破施工中如何保護邊坡穩定是一個較為關鍵的問題。本工程采用預裂爆破技術取得了較好的效果，可以說預裂爆破技術是解決高邊坡開挖穩定問題的有力措施之一。

參考文獻：

[1]李彬峰.預裂爆破技術在大連港礦石專用碼頭中的應用.北京.第三屆北京工程爆破學術會議論文集.2003.

[2]劉衛東，于亞倫，王德勝等.高臺階靠幫預裂減震爆破的實驗研究.工程爆破，1997，1：18~23.

[3]周志剛.預裂爆破在實際施工中的幾大問題分析.四川水力發電.2003（9）：77~78.

[4]馮叔瑜，顧毅成.路塹爆破邊坡質量控制技術的發展與分析.北京.第三屆北京工程爆破學術會議論文集.2003.

第3篇

【關鍵詞】爆破；爆破施工；應用

中圖分類號：O643文獻標識碼： A

在我國是很少見到水電站高邊坡開挖技術的。本論文主要全面的闡述了某水電站工程高邊坡的開挖技術，這也是開挖技術在我國又一成功的例子。這也在另一個方面揭示了我國高邊坡開挖技術在逐漸走向成熟。

1.石方預裂爆破施工相關概述與發展歷程

1.1石方預裂爆破的施工相關技術原理

在挖石方的時候，我們要在爆破前，要先沿著設計的邊界線描出條一定寬度的裂縫。這條裂縫可以緩沖其中爆破對巖石的破壞，從而獲得比較規整的外觀。這種爆破技術稱為欲裂爆破。欲裂爆破不僅在垂直開挖上，而且在傾斜開挖上，都得到了廣泛的應用。即使是在規則的曲面以及水平面上，我們也可以采取欲裂爆破的方式。

1.2國內針對石方預裂爆破的施工技術要求

（1）欲裂縫要連通，而且在地表需要一定的開裂寬度。巖石如果是中等硬度的話，縫寬度要大于1.0cm。巖石的縫寬度應該達到0.5cm左右。最好多做一些現場試驗，得出經驗教訓。

（2）在欲裂面開挖以后，不平整度要小于15cm。想要衡量鉆孔和爆破參數是否合理，也要參照欲裂面的不平整度。根據這個指標來調整合理的數值。

（3）對于欲裂面上的炮孔痕跡來說，保留率要高于80%，而且炮孔附近的巖石不可以顯示出嚴重的爆破縫。

1.3相關技術措施要求

（1）炮孔的直徑一般為50~200mm,但是深孔常常采用大的直徑。

（2）炮孔的間距一般為400~1600mm或者600~2400mm，對于比較堅硬的巖石來說，常常取比較小的值。

（3）線裝藥密度一般在250g/m到400g/m之間。

（4）對于藥包的結構形式，一般來說，市面上是將藥卷分散的捆綁在導引索上面。對于分散的藥卷來說，相鄰間距要小于50cm，而且要小于藥卷的爆炸間距。鑒于孔底巖石的威懾力比較大，應當加固底部藥包。

（5）在裝藥的時候，深度距離孔口1m左右是不可以裝藥的，但是我們可以使用砂土將其填實。填塞的長度應該合適，如果填塞的長度太短，容易形成爆破漏斗或者因為爆破漏氣影響爆破的效果，填塞太長可能導致不能出現裂縫。

2.某水電站高邊坡開挖預裂爆破施工技術特點

某水電站位于大理白族和鳳慶縣交界的地方，是目前世界上建造最高的混凝土拱壩。該水電站工程的規模是比較大的，因此也是云南的標志性工程。建造在地震比較強的區域。無論是大跨度下的洞室群，還是大容量的水輪發電機，它的技術都領先于世界。

該水電站的區位山高谷深，兩岸的谷坡也呈現陡峭的走勢，該地形的地質條件十分惡劣，邊坡的巖石也風化嚴重。它的左岸壩肩邊坡開挖工程是1600m左右，大壩的基礎高程也在1000m左右，該水電站的高部位質量技術指標要求比較高。該水電站的高邊坡開挖部分，常常出玄武花崗巖，泥質的頁巖等等。因此，該水電站高邊坡的開挖難度大，工程量大，地形條件復雜，工程品質要求也高。所以，需要結合高邊坡開挖的特點以及地質條件，采取合適的施工技術措施，這也是保證開挖質量達到設計要求的十分關鍵的一點。

3.相關爆破參數

3.1鉆孔直徑

該水電站高邊坡開挖高度約700m左右。工程量也是十分巨大的，總的開挖量也在1600萬立方米以上。根據工程標書要求，工程要在2002年下半年開工，2010年年底第一臺機組發電。因此，要求壩基槽的開挖必須保證在2004年八月底完成，邊坡的實際開挖工期大約為三年。因此，工期的要求十分緊張，實際施工的時候，要考慮工程進度的原因，盡量采取比較大的鉆孔直徑。根據其他的工程經驗，采用351鉆機，因為其高風壓，進尺快，操作也方便，移動起來也比較靈活，適合在各種場地的條件下進行作業，因此該水電站所使用的鉆機設備全部為該類型。該種類型的鉆機采用的轉桿直接為50~80mm，配合鉆頭，實際的鉆孔直徑可以達到100mm。為了節省施工的成本和滿足施工進度，該水電站的邊坡開挖預裂孔的鉆孔直徑就采用110mm。

3.2相關優化措施以及參數調整

3.2.1爆破參數的改進和調整

爆破試驗的重點研究是對參數調整之后的爆破進行了六次試驗，主要根據巖石的特性，調整線裝藥密度以及裝藥的結構，線裝藥密度在500g/m到380g/m里面，以20為一個差值，總共選擇了五種，底部加強的藥卷分為10ф32mm連續藥卷，12ф32mm連續藥卷，6x2ф32mm連續藥卷和4x2ф32mm連續藥卷等布置，孔口部位的3m范圍內線裝藥密度都采用正常的裝藥密度的三分之二。其次就是對預裂孔距進行調整，孔距分別采用1.2m，1.1m，1.0m，0.9m四種。通過對比試驗觀察可以發現，預裂孔的線裝藥密度采用480g/m，底部6x2ф32mm的連續加強藥卷的爆破效果最好。半孔率比較高，孔底欲裂也是到位的，欲裂面沒有明顯的裂紋。但是在局部巖體脆弱的部位，例如夾層，破碎的裂隙部位和巖體的特性有著明顯的變化帶。欲裂效果顯著降低，孔痕的可見性也差，欲裂面有一定的損傷。

3.2.2優化爆破方式

（1）保留開挖的部分；

（2）采用施工欲裂技術；

（3）加強對周邊加密孔的使用。

3.2.3安全保障工作

為了使得爆破的效果更好，要對爆破裝藥的過程加以控制，我們可以做好以下方面。炮孔需要全部檢查驗收通過以后才能裝藥，裝藥之前要檢查炮孔的深度以及孔壁的質量，才能保證炮孔正常裝藥，預裂孔的裝藥要嚴格按照爆破設計的裝藥結構進行裝藥，預裂孔鉆到壩基建基面或者馬路或者邊坡面以下的時候，要從0.6m以上開始裝藥。堵塞的長度也要符合爆破規范，檢察員要跟蹤全過程，逐步進行檢查。

因為該水電站受特殊地形的影響，開挖的邊坡比較高，開挖的坡度也陡，邊坡的穩定程度受影響大，為了保證施工安全，要加強對邊坡穩定程度的監測。一般是要測定爆破對邊坡產生爆破的水平震速，垂直震速，震動頻率，震動時間的四個數值。該工程主要采取不知震動測點和布置聲波測試孔的方法來進行爆破，以此來影響觀測。聲波測試一般有兩種，一種是在欲裂線兩邊布置縫隙孔，一種是在上層坡面，按照三角形布置的原則，布置聲波測試孔。后面對比出爆破前后的波速差值，從而反映出爆破隊巖體的破壞程度。

4.結束語

針對開挖質量和開挖穩定性要求比較高的特點，在實際施工過程當中，結合爆破試驗的研究成果，在欲裂爆破當中采用合理的控制爆破技術以及優化后的爆破參數，有效保證在爆破開挖當中滿足質量和高邊坡穩定的要求。該水電站邊坡開挖的成功，標志著我國欲裂爆破技術在高邊坡石方開挖領域技術成熟的體現。

【參考文獻】

[1]王應周. 小灣水電站高邊坡開挖預裂爆破施工[J]. 水利水電施工,2008,04:6-9.

[2]閆建文. 拉西瓦水電站高邊坡開挖爆破技術研究[D].西安理工大學,2005.