水深以及裝藥量?jī)煞N因素對(duì)水下聚能爆破爆破效果的影響研究

梁書鋒,石連松,樊祥偉,凌天龍,郭文遠(yuǎn),陳 俊

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院土木工程系,北京100083)

水深以及裝藥量?jī)煞N因素對(duì)水下聚能爆破爆破效果的影響研究

梁書鋒,石連松,樊祥偉,凌天龍,郭文遠(yuǎn),陳 俊

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院土木工程系,北京100083)

為研究水下聚能爆破時(shí)水深和炸藥量對(duì)爆破效果產(chǎn)生的爆坑和直徑的影響,采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的方法選取兩種不同的裝藥量在三種不同水深的情況下爆破時(shí)產(chǎn)生的爆坑深度和直徑大小,試驗(yàn)表明:隨著裝藥量的增加,爆破產(chǎn)生的爆坑的深度和直徑也同樣增加;在相同裝藥量不同水深的情況下,隨著水深的增加爆破產(chǎn)生的爆坑的直徑和深度也同樣增加,并且水深對(duì)深度和直徑的影響也逐漸加劇.本次試驗(yàn)結(jié)論可以對(duì)將來的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)作用.

水下聚能爆破;爆坑深度;爆坑直徑

用裸露藥包爆破破碎巖石時(shí),其破碎深度一般都比較小.為了提高一次破碎深度,采用聚能裝藥是一個(gè)有效的方法,國(guó)內(nèi)外尚無系統(tǒng)的關(guān)于聚能爆破的研究報(bào)道.相關(guān)研究還停留在實(shí)際工程應(yīng)用階段,國(guó)內(nèi)僅針對(duì)部分具體工程實(shí)踐,做過少量試驗(yàn)研究,并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)得出一些聚能藥包的參數(shù)設(shè)計(jì)規(guī)律[1-3].水下聚能爆破破碎巖石時(shí)不僅要求有一定的破碎深度,還要求有一定的破碎體積,而深度和體積之間是相互制約的.如何在滿足一定的爆破深度的前提下獲得最大的爆破破碎體積是學(xué)者的主要研究目的[4-5],本文通過試驗(yàn)的手段研究水深和裝藥量對(duì)爆坑深度和直徑的影響規(guī)律.

1 試驗(yàn)研究

1.1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

為了對(duì)試驗(yàn)聚能爆破的破巖機(jī)理和作用現(xiàn)象有初步的了解,本次試驗(yàn)共設(shè)計(jì)了三大組試驗(yàn),試驗(yàn)安排如下:

表1 聚能爆破試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

1.2 試驗(yàn)材料參數(shù)

根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)及研究成果,本試驗(yàn)聚能穴采用底角為75°的錐形,頂部為球缺,聚能穴底徑200 mm,高170 mm,具體加工尺寸如圖1所示:

實(shí)驗(yàn)采用兩種藥量的聚能藥包,聚能藥包經(jīng)過理論論證并結(jié)合以前工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)而成,基本參數(shù)如下:藥量為24 kg的藥包直徑為300 mm,高度為345 mm.藥量為16 kg的藥包直徑為300 mm,高度為310 mm.實(shí)際藥包及水泥圈配重實(shí)圖如下:

圖1 聚能罩加工尺寸圖

根據(jù)對(duì)該地區(qū)的勘察報(bào)告,聚能爆破場(chǎng)地巖石參數(shù):Rb=2.16軟化系數(shù)Kr=0.55,屬軟化巖石.其天然重度是17.3 KN/m3.

圖2 試驗(yàn)中用的2 4 k g聚能藥包

圖3 試驗(yàn)中用的1 6 k g聚能藥包

圖4 聚能藥包起爆前布置

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

起爆后我們對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清理、測(cè)量統(tǒng)計(jì)得出試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下:

通過上述試驗(yàn)和數(shù)據(jù),可以初步得出水下聚能爆破破碎巖石的作用特點(diǎn),并可以簡(jiǎn)單得出水深以及裝藥量?jī)煞N因素對(duì)水下聚能爆破爆破效果的影響規(guī)律.水下聚能爆破破碎巖石時(shí),破碎深度、直徑以及爆破漏斗的形態(tài)是評(píng)價(jià)水下聚能爆破爆破效果的主要標(biāo)準(zhǔn),這三個(gè)因素當(dāng)中,破碎深度和破碎直徑是彼此相互獨(dú)立的.由于聚能爆破是一個(gè)瞬時(shí)、復(fù)雜的過程,試驗(yàn)結(jié)果經(jīng)常存在較大的隨機(jī)性,對(duì)爆坑直徑的影響最為明顯.

由圖5可以得出:聚能藥包破碎巖石形成的爆坑深度隨著水深的增加逐漸增加,而且幅度有越來越大的趨勢(shì).

圖5 聚能藥包在不同水深條件下對(duì)珊瑚礁破碎所形成的爆坑深度的影響曲線

圖6 聚能藥包在不同水深條件下對(duì)珊瑚礁破碎所形成的爆坑直徑的影響曲線

表2 深聚能裝藥試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

由圖6可以得出:聚能藥包破碎巖石形成的爆坑直徑隨著水深的增加逐漸增加,而且增長(zhǎng)幅度有變大的趨勢(shì).

4 結(jié) 論

1)聚能裝藥破碎巖石所生產(chǎn)的爆坑,可以大致看作是上部錐形爆破漏斗與下部柱形穿孔的結(jié)合.

2)從采集到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出,在起爆條件和海水深度相同的條件下24 kg聚能裝藥比16 kg聚能裝藥爆破后產(chǎn)生的爆坑直徑和深度都有所增大.

3)海水深度對(duì)聚能裝藥的爆破效果有一定的影響,主要包括對(duì)爆破后形成的爆坑深度和爆破后形成的爆破漏斗的直徑的影響,隨著海水深度的增加,爆坑深度和直徑都有不同程度的增加,而且這種增長(zhǎng)趨勢(shì)越來越來大.

[1]謝源.聚能藥包進(jìn)行巖石二次破碎的試驗(yàn)研究[J].有色金屬,2001,(02):22-23

[2]袁節(jié)平.聚能藥包破碎大塊的試驗(yàn)研究[J].礦業(yè)研究與開發(fā),1997,(17):69-71

[3]楊思德.水封聚能藥包爆破大塊的應(yīng)用[J].礦業(yè)研究與開發(fā),2002,(03):47-48

[4]劉殿書,萬元林.水下聚能爆破作用試驗(yàn)研究[Z].北京:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)內(nèi)部資料,2004

[5]石連松.水下聚能爆破試驗(yàn)研究[D].北京:中國(guó)礦業(yè)大學(xué),2010

[責(zé)任編輯:劉守義]

TD 235.1+1

A

1673-1492(2011)02-0057-02

來稿日期:2011-03-10

梁書鋒(1982-),男,山東德州人,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院土木工程系教師,工學(xué)碩士.