罗运诚

(葛洲坝集团第二工程有限公司,四川成都 610091)

1 规格石爆破技术

1.1 规格石爆破技术的原理与目的

(1)石粉的来源。

梯段爆破时,炮孔周围粉碎圈的大小直接决定石粉的含量,炸药爆轰过程中瞬间释放能量,作用于周围岩体,造成炮孔周围岩体破坏。按单个炮孔周围的岩体破坏程度可分为粉碎圈、破坏圈和拉裂圈(图 1)。

图 1 炮孔爆破示意图

石粉主要来自粉碎圈。减小粉碎圈的半径,可以直接减少爆破过程中产生的石粉、石屑含量。

(2)不耦合装药结构。

为提高石料开采过程中的利用率,减少石粉等不合格料,增加合格块石含量,对于石料尺寸严格的爆破,采用不耦合装药结构的爆破技术可满足要求。不耦合装药主要采用径向不耦合(炮孔直径与药包直径之比大于 1)和轴向分层(药柱不连续)两种装药结构。两种装药结构见图 2、3。

图 2 不耦合装药结构示意图

图 3 不耦合分层装药结构示意图

为减少爆破后产生的根底,在炮孔的底部一般采用耦合装药,底部耦合段长度一般为 2～3 m。

(3)采用规格石爆破技术的目的。

通过不耦合装药方式,减少炮孔周围岩体粉碎圈的半径,以达到减少石粉含量,增加块石含量的目的。对采石工程来说,可减少石屑、石粉等弃料,提高石料的块石利用率,节约开采的投资成本。

1.2 规格石爆破技术的特点及要求

(1)所有炮孔采用径向不耦合、分层装药的装药结构。

(2)根据开采区内岩石地质构造、强度等指标进行分级、分区开采。对于大型石料开采工程,开采区一般较大。当岩石强度变化大时,根据岩石地质特点有针对性的分类,然后对各类岩石单独进行爆破参数设计,有利于优化爆破参数,达到各类别岩石均可提高石料利用率的目的。

(3)减少爆破的钻孔排数,减小单次爆破规模,同时在炮孔底部采用耦合加强装药以减少根坎。单次爆破的排数一般为 2～3排,以减少爆破过程中因排数过多挤压造成岩石过于粉碎。

1.3 规格石爆破技术的适用范围

该爆破技术适用于海工、水工等大型采石工程,特别是质量要求高的堤心石、规格石开采。

2 规格石爆破技术与其他类似爆破技术的对比

2.1 与常规梯段爆破的对比

常规梯段爆破强调爆破后方便挖装,对块石大小、石粉含量无具体要求。规格石爆破要求石粉、小块石含量低、块度均匀。在装药时,常规梯段爆破强调满孔装药及炮孔利用率,而规格石爆破强调所有炮孔均采用不耦合装药方式,爆破后的块石符合要求的尺寸且无石粉。

从文献上看，虽然数据分析观念及相近概念的表述不同，但有相似之处.在内涵上，数据分析观念是在统计过程中内化的、复杂的认识，并通过统计过程中的外显行为得以体现.组成部分包括基本要素和认知要素，基本要素为统计知识、统计技能、统计方法，认知要素为统计意识、随机思维、批判思维.其中，统计知识是运用统计技能、方法的基础，统计意识是面对情境中统计问题的领悟，随机思维和批判思维是统计过程中动态的认知.基本要素和认知要素是相互影响和联系，是统计过程中行为和认知的综合体.

2.2 与预裂爆破的对比

预裂爆破技术是采用单排小孔距钻孔,不耦合装药,小药量装药,爆破后在岩体中形成拉裂缝,以确保预留岩体的完整性、稳定性,减少边坡岩体的扰动。规格石爆破则需要全部炮孔不耦合装药,以减少炮孔周围岩体粉碎圈的半径,爆破后形成符合要求的块石,减少石粉含量,一般布设 2～3排炮孔。

3 应用实例

3.1 工程概况

某工程需要 600万 m3堤心石和规格石,堤心石为 800 k g以下,级配良好,严禁石屑、石粉、泥土;规格石为各种大小尺寸要求的规格石料。该工程岩体主要为花岗岩,交错夹生辉绿岩脉,岩体强度变化跨度大。采区开采梯段高 15 m,钻孔孔径为 140 m m。

3.2 爆破参数

(1)岩石分级见表 1。

(2)各类岩石的爆破参数。

①Ⅰ类岩石,节理间距在 1.5 m以上,颜色青色泛白,相对难爆,其爆破参数及爆破效果分析如表 2所示。

③对于Ⅲ类岩石,节理间距小于 0.8 m,颜色呈黑色浅红,易爆,其爆破参数及效果如表 4所示。

表 1 采区岩石分级表

表 2 Ⅰ类岩石爆破记录及效果分析表

表 3 Ⅱ类岩石爆破记录及效果分析表

表 4 Ⅲ类岩石爆破记录及效果分析表

从上述爆破参数及爆破效果分析可以看出,采用径向不耦合、分层的装药结构,对减少石粉含量,减少弃渣、块石成型效果显著。

3.3 混装铵油炸药与常规乳化炸药的应用

乳化炸药和混装铵油炸药均成功确保了规格石爆破中的不耦合装药,在装药前进行柱状药柱的加工,方便装药。加工方法如下:

乳化炸药:采用 φ 70、φ 90两种规格的药卷进行加工,用 2片 2 m长竹片对夹,捆绑成形,采用两种规格单独和混绑 3种方法,单只药柱重量分别为 10 k g、12 k g、15 k g,注意药柱炸药之间紧密接触,避免间隔空隙。

混装铵油炸药:将经混装炸药车生产的炸药采用 1.05 m长的定型厚塑料袋封装,单只重量按φ 90和 φ 120两种规格加工,分别为 6 k g和 9 k g。由于混装铵油车生产的铵油炸药临界直径为 70 m m,故不可采用直径为 70 m m的塑料袋。

加工好的药柱采用人工吊装的方法完成不耦合与分层的装药结构。现场根据岩石情况和节理发育情况,合理调整钻孔参数、装药结构、堵塞段长度控制单耗。混装铵油炸药是一种低感度炸药,其爆速低、易吸潮、结块、遇水分解,是一种比较经济的工业常用炸药。结合采石工程特点,为了降低粉矿率,试验证明:合理的选择低爆速与岩石匹配的混装铵油炸药,不但能节约成本,而且大大降低了粉矿的产生,效果优于乳化炸药。

4 规格石爆破技术的应用效果

(1)降低了火工材料消耗:不耦合且分层堵塞的装药结构,有效降低了炸药的单耗。为保证爆破后块度不易过大,须考虑适当提高钻孔密集度,减少孔网面积。

(2)提高了山体资源利用率:通过优化爆破设计,采用规格石爆破技术,大幅度提高了石料的利用率,减少了碎渣、石屑的弃量,直接减少了开采规模,节约了工程投资。

规格石爆破技术从根本上解决了常规梯段爆破产生的大量石粉、石屑问题。

[1] 于亚伦.工程爆破理论与技术[M].北京:冶金工业出版社,2004.

[2] 郑炳旭,王永庆,李萍丰.建设工程台阶爆破[M].北京:冶金工业出版社,2005.

[3] 爆破安全规程,G B 6722-2003[S].

[4] 刘殿中,杨仕春.工程爆破使用手册[M].北京:冶金工业出版社,2003.