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(duì)爆破的施工效率有著直接的影響。因此，在實(shí)際的爆破工程中，應(yīng)對(duì)影響爆破效果的因素進(jìn)行綜合的分析與研究。在我國(guó)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來(lái)越多的建設(shè)項(xiàng)目逐漸增加，為保證施工質(zhì)量和效率，有必要對(duì)影響爆破效果的因素進(jìn)行分析與研究。

關(guān)鍵詞：爆破；影響因素；施工當(dāng)前，在爆破工程中，由于采用了新技術(shù)和新工藝，爆破作業(yè)可以達(dá)到較高的效率和更好的安全性。但是在爆破過(guò)程中還存在一些問(wèn)題，如爆破效果不好、爆破噪音過(guò)大、爆破器材不合格等，這些問(wèn)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(duì)爆破的效果有著直接的影響，所以，應(yīng)采取相應(yīng)的措施來(lái)改善地形條件。一般情況下，地形條件對(duì)爆破效果的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1） 地形條件對(duì)爆破效果有著直接的影響，在實(shí)際爆破中，如果遇到巖石堅(jiān)硬、巖石風(fēng)化較嚴(yán)重、巖石裂縫多等情況時(shí)，一般都會(huì)影響爆破效果。通常情況下，以上地形條件會(huì)導(dǎo)致爆破難度加大，而且炸藥的消耗也會(huì)隨之增加。此外，軟質(zhì)巖體對(duì)爆破的效果也會(huì)造成很大的影響。在實(shí)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(huì)導(dǎo)致炸藥的能量無(wú)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(lái)說(shuō)，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(shí)際的爆破工程中應(yīng)該根據(jù)具體情況選擇合適的地形條件進(jìn)行爆破。

（3） 周邊環(huán)境主要指在施工過(guò)程中是否會(huì)對(duì)爆破施工造成影響。如果周邊環(huán)境比較復(fù)雜且有一定強(qiáng)度的建筑物或構(gòu)筑物時(shí)，就會(huì)對(duì)爆破施工產(chǎn)生影響；如果是在房屋附近進(jìn)行爆破時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致房屋發(fā)生震動(dòng)甚至倒塌現(xiàn)象。通常，在周邊環(huán)境復(fù)雜且有一定強(qiáng)度建筑物或構(gòu)筑物的情況下進(jìn)行爆破時(shí)，應(yīng)該特別注意對(duì)周圍建筑物或構(gòu)筑物造成影響。在地形復(fù)雜且有一定強(qiáng)度建筑物或構(gòu)筑物的情況下進(jìn)行爆破時(shí)需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的地形條件進(jìn)行施工。

在實(shí)際的爆破工程中應(yīng)對(duì)施工工藝進(jìn)行有效的控制。在施工過(guò)程中如果對(duì)炮孔直徑大小不合理或者是鉆孔質(zhì)量較差等情況下進(jìn)行爆破時(shí)會(huì)對(duì)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(yīng)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(jìn)行裝藥的話，就會(huì)導(dǎo)致炸藥量過(guò)多或過(guò)少而造成的安全隱患和質(zhì)量問(wèn)題。因此在實(shí)際的爆破工程中應(yīng)選擇合適的炮孔直徑并做好炮孔質(zhì)量檢測(cè)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(shí)際效果與施工區(qū)域的地質(zhì)條件有著密切的關(guān)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(qiáng)度和密度的固體介質(zhì)，在應(yīng)力作用下會(huì)發(fā)生變形和破壞。因此，巖體力學(xué)性質(zhì)是影響爆破效果的重要因素之一。巖石力學(xué)性質(zhì)對(duì)爆破效果有直接的影響，主要體現(xiàn)在巖石強(qiáng)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(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)面發(fā)育少的巖石其爆破效果會(huì)更好。裂隙和孔隙對(duì)爆破效果有一定程度的影響，主要體現(xiàn)在對(duì)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(shí)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(kuò)展和巖石破碎程度最主要的因素。但是，如果彈性模量過(guò)大或者過(guò)小都會(huì)導(dǎo)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(guò)程中，其實(shí)際炸藥爆炸后產(chǎn)生的能量也是一個(gè)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(duì)爆破效果有著直接的影響，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第1個(gè)方面是對(duì)爆生裂紋擴(kuò)展具有阻礙作用；第2個(gè)方面是會(huì)嚴(yán)重破壞巖體結(jié)構(gòu)面；第3個(gè)方面是會(huì)嚴(yán)重影響到巖體破碎程度；第4個(gè)方面是會(huì)嚴(yán)重影響到巖體破碎后強(qiáng)度和穩(wěn)定性等；第5個(gè)方面是會(huì)影響到爆生裂紋擴(kuò)展速度；第6個(gè)方面是會(huì)影響到爆生裂紋擴(kuò)展方向；第7個(gè)方面是會(huì)影響到爆生裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度等等。

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

在工程中，巖石性質(zhì)對(duì)于爆破效果有一定程度上的影響，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：第1點(diǎn)是巖石性質(zhì)對(duì)于爆破效果有直接的影響；第2點(diǎn)是巖石性質(zhì)對(duì)爆炸應(yīng)力波具有一定程度上的阻礙作用；第3點(diǎn)是巖石性質(zhì)對(duì)爆生裂紋擴(kuò)展速度具有一定程度上的抑制作用；第4點(diǎn)是巖石性質(zhì)對(duì)爆生裂紋擴(kuò)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(jiàn)的。在實(shí)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(huì)選用硝銨炸藥進(jìn)行施工。在實(shí)際的爆破施工中，為了能夠保證爆破效果，通常會(huì)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(shí)際的爆破工程中，通常會(huì)采用小線密度藥包來(lái)進(jìn)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(shí)際的爆破工程中使用小線密度藥包進(jìn)行施工時(shí)，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(jìn)行有效控制，在實(shí)際的施工中一般會(huì)采用混合藥包、中深孔藥包等形式進(jìn)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(shí)際情況選擇合理的形式進(jìn)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(shí)起爆。毫秒延時(shí)起爆是利用裝藥爆破時(shí)炸藥的爆炸應(yīng)力波使炮孔周圍巖石破碎的一種爆破技術(shù)，這種爆破技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1） 減少了炮孔周圍巖石的損傷，尤其是對(duì)不均勻的巖石起到了很好的保護(hù)作用；（2） 毫秒延時(shí)起爆可以減少爆破震動(dòng)，使爆破產(chǎn)生的振動(dòng)波降低，有利于對(duì)周圍建筑物和設(shè)施的保護(hù)；（3） 毫秒延時(shí)起爆可以使爆破波與圍巖相互作用時(shí)間大大延長(zhǎng)，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(chǔ)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(lán)色，其中以黃色乳化炸藥為最好。爆破實(shí)踐證明，乳化炸藥具有爆速高、威力大、安全性好等優(yōu)點(diǎn)，可用于巖石爆破。但如果在現(xiàn)場(chǎng)使用的是不合格的乳化炸藥，將會(huì)造成爆破質(zhì)量差，影響到爆破效果。

對(duì)于民用爆炸物品，國(guó)家有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，其中對(duì)含氧量和熱值有嚴(yán)格要求。含氧量是指炸藥中的氧氣含量與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氧氣的體積分?jǐn)?shù)；熱值是指炸藥在一定溫度下的體積與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體體積之比。

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

對(duì)于爆炸物品質(zhì)量要求更高。如采用無(wú)煙火藥、無(wú)硝銨炸藥、無(wú)低爆速炸藥，嚴(yán)禁使用“三無(wú)”產(chǎn)品或假冒產(chǎn)品；嚴(yán)禁使用已變質(zhì)或過(guò)期產(chǎn)品；嚴(yán)禁使用不合格或殘次產(chǎn)品，不得用非專用儀器檢測(cè)；嚴(yán)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(shí)，必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體條件和要求選擇合適的爆破器材，并嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)和驗(yàn)收。

目前，我國(guó)生產(chǎn)各種乳化炸藥品種較多，從常規(guī)到特種都有。如無(wú)煙火藥、低爆速炸藥、三硝基甲苯（TNT）等。目前我國(guó)生產(chǎn)的乳化炸藥大多是按照GB 18095—2000標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的，但這些標(biāo)準(zhǔn)并不適用于所有爆破器材和所有爆破工程；部分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)某些性能要求較高、一些特殊功能用途的產(chǎn)品沒(méi)有進(jìn)行規(guī)定或規(guī)定不夠詳細(xì)；有些企業(yè)生產(chǎn)的乳化炸藥質(zhì)量較差；還有個(gè)別企業(yè)為了降低成本，在產(chǎn)品中加入過(guò)量的增塑劑和低熔點(diǎn)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(gè)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(dòng)、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(zhǔn)確、可靠地將爆破能量傳給雷管。目前國(guó)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(duì)其性能和質(zhì)量意識(shí)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(cuò)誤地認(rèn)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(wèn)題，要求生產(chǎn)廠家和使用單位嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)要求選用型號(hào)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(luò)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(dǎo)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(shí)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(wèn)題的是毫秒延期電雷管與電感器串聯(lián)連接。因?yàn)楹撩胙悠陔娎坠艿哪芰枯^大，而電感器能量較小，兩者串聯(lián)連接時(shí)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(shè)計(jì)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(dǎo)爆索和起爆器形成網(wǎng)路；另一種是用導(dǎo)爆索或?qū)П髋c多段起爆藥包構(gòu)成網(wǎng)路。在實(shí)際工程中，由于導(dǎo)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(hào)、不同規(guī)格的導(dǎo)爆索的藥包線長(zhǎng)、直徑、長(zhǎng)度不同，且在同一電爆網(wǎng)路中不同長(zhǎng)度、直徑及長(zhǎng)度的導(dǎo)爆索串聯(lián)或并聯(lián)時(shí)容易引起“串音”現(xiàn)象，因此在進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)時(shí)一定要注意導(dǎo)爆索與起爆藥包的匹配問(wèn)題。由于導(dǎo)爆索線長(zhǎng)、直徑、長(zhǎng)度及線徑都有一定要求，在實(shí)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(duì)于網(wǎng)路連接方式來(lái)說(shuō)，爆破設(shè)計(jì)時(shí)一定要注意避免采用“線裝藥”結(jié)構(gòu)連接方式。因?yàn)椤熬€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(dǎo)線相連，這種連接方式容易產(chǎn)生“串音”現(xiàn)象，而且會(huì)造成安全隱患。但是如果采用“線裝藥”結(jié)構(gòu)連接方式時(shí)，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?yàn)閷?dǎo)爆索的線長(zhǎng)、直徑、長(zhǎng)度均有一定要求，如果將導(dǎo)爆索兩端分別與兩個(gè)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(dǎo)爆索中所含雷管個(gè)數(shù)也不相同，如果雷管間數(shù)量不匹配或位置不當(dāng)就可能導(dǎo)致“串音”現(xiàn)象。對(duì)于不同的起爆藥包結(jié)構(gòu)之間的連接方式來(lái)說(shuō)，采用不同結(jié)構(gòu)形式的雷管和導(dǎo)爆索串聯(lián)時(shí)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(shí)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(dǎo)爆索等，以及裝藥時(shí)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(dāng)增加藥卷尺寸，但這會(huì)增加炸藥消耗量。同時(shí)，還應(yīng)注意防止裝藥過(guò)滿或過(guò)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(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的氣體沖擊波，并使巖石產(chǎn)生較大的應(yīng)力波。為減小這部分應(yīng)力波對(duì)相鄰炮孔的影響，應(yīng)適當(dāng)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(xì)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(shí)不松動(dòng)和不脫落。填塞材料的密度和硬度應(yīng)根據(jù)巖石性質(zhì)來(lái)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(shè)計(jì)的需要，對(duì)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(shù)手段。在露天礦生產(chǎn)過(guò)程中，由于礦巖比較堅(jiān)硬，因此通常采用爆破法來(lái)解決采場(chǎng)巷道掘進(jìn)和裝巖臺(tái)車裝運(yùn)等問(wèn)題。爆破作業(yè)具有一系列優(yōu)點(diǎn)，如可以在較小的范圍內(nèi)進(jìn)行爆破，可以較好地保護(hù)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(jiǎn)介：孫云軍，男，山東煙臺(tái)人，高級(jí)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(píng)價(jià)與設(shè)計(jì)。