从爆破振动原理分析牦牛坪稀土矿盲炮原因

2015-07-26葛洲坝易普力四川爆破工程有限公司西昌分公司四川西昌615000

山东工业技术 2015年1期

关键词：传播

关　超（葛洲坝易普力四川爆破工程有限公司西昌分公司,四川　西昌615000）

从爆破振动原理分析牦牛坪稀土矿盲炮原因

关超
（葛洲坝易普力四川爆破工程有限公司西昌分公司,四川西昌615000）

摘要：用导爆索作为孔内传爆材料在分层装药爆破中广为使用，也是盲炮率高发的材料，盲炮产生的主要原因可能并非孔外延期时间的不恰当，而是孔网参数缩小和单耗提高的共同结果。

关键词：爆破振动;传播;振动峰值;延期时间

牦牛坪稀土矿位于四川省冕宁县森荣乡境内，矿区位于安宁河断裂以西，牦牛山背斜以东的北东向哈哈断裂带上。大孤岛位于矿区中部，由于冕西碱长花岗岩的侵吞，使矿区内地层非常零星，残缺不全，出露的仅有泥盆系下部浅变质碎屑岩和碳酸盐岩、及第四系冲洪积，残坡积层。我们在此部位采用微差逐孔起爆，爆破参数为：台阶高度12m，孔径160mm，超深1m，梅花形布孔，孔网参数7×6m、6×5m、6×4m，单耗0.30～0.45kg/m3，孔内使用导爆索传爆，孔外使用25ms、110ms延期雷管接力，装药结构为分层耦合装药。当孔网参数从大调小后，单耗显著提高，随后出现多次盲炮事故，本文将对盲炮产生的原因进行分析。

1　导爆索的断裂的时间判断

从排除盲炮的过程中发现，导爆索都是在间隔填塞段被拉断，断口不平整，上层炸药爆炸，残药全是下层装药。作业人员和施工工艺没有变化，不存在人为因素导致的索体损伤，上层炸药爆炸很好地说明了雷管绑扎、网络连接没问题，导爆索在爆轰传播之前就已经拉断。我们使用的传爆网络如下图：

起爆孔与相邻孔的微差时间分别是25ms、110ms、135ms，盲炮孔多发在135ms孔位。可以判断，导爆索拉断发生在135ms之前，该孔受到的振动峰值超过导爆索的承受能力。拉断的原因究竟是延期时间不当还是爆破振动强度大于导爆索的承受力有待进一步分析。

2　爆破振动产生机理和传播规律

大多数岩石在爆炸冲击载荷作用下所激起的应力波主要是冲击波、弹性应力波和爆炸地震波。冲击波波头陡峭，以超声速传播，传播过程中能量损失较大，应力衰减很快，作用范围很小，衰减后变为压缩应力波。压缩应力波以声速传播，传播过程中能量损失比冲击波小，衰减较慢，作用范围较大，衰减后变为地震波。冲击波和应力波都是脉冲波，不具有周期性能对岩石造成不同程度的破坏作用，而地震波为周期振动的弹性波，盈利上升时间与下降时间大体相同，以声速传播，衰减很慢，作用范围最大，但不能对岩石造成直接破坏，只能扩大岩体内原有的缝隙，和威胁爆破地点附近的建筑物[1]。

大孤岛岩体为中风化花岗岩、正长岩，坚固性系数f=5～6，纵波声速约为3000～5000m/s。炸药起爆到完全爆轰需要加速过程，观测点达到振动峰值的时间约在80～120ms之间[2]。

爆破振动规定的计算方法是萨道夫斯基公式：

式中R—观测点到爆源的距离，m；

Q—炸药量，齐发爆破总药量，延时爆破为最大一段药量，kg;

V—地面质点峰值振动速度，cm/s;

K、a—与爆破点至计算保护对象间的地形地质条件有关的系数和衰减指数，可以按下表进行选取，或通过现场试验确定。

表1　爆区不同岩性的 K、a值

矿区岩石呈中度风化，坚固性较低，属于中硬岩石。

表2　不同参数下振动峰值

根据施工参数计算得出数据绘制表2

三种孔网参数的孔外延期时间相同，前两种情况并未发生盲炮，不同点在于孔网参数和单耗的调整使得后排相邻孔质点振动峰值有大幅度上升的趋势，说明振动强烈了，导爆索承受的极限振动速度在146.37～244.95cm/s。

3　孔网参数的影响

微差逐孔起爆时，每个炮孔按照一定的时间顺序起爆，每个炮孔的起爆都是相对独立的，每个炮孔药柱起爆前，其前方、侧方的岩石都已离开未爆岩石。同时，首发炮孔的起爆为后继炮孔前方、侧方、上方提供三个自由面和补偿空间，后一炮孔药柱爆炸后产生的应力波传至自由面时发生反射，使拉应力加强；后一炮孔起爆后产生的应力波对前一炮孔的已爆矿岩进一步作用，岩石间多次碰撞，进一步增加破碎效果。

目前通用的排间微差间隔计算公式如下：

式中：t0—排间微差间隔时间,ms;S0—排距,当采用梅花形布孔时，排距即取4m；H0—下落高度，取（2～3）m；—堵塞段飞行速度，取（15～20）m/s；—中部岩块飞行速度，取（20～25）m/s。

根据式（2）计算得：t0=62～147ms。

根据排间微差间隔计算，一般选用65ms或100ms的排间间隔时间。

孔间微差间隔计算根据公式，微差起爆时间:

式中：a—炮孔间距，m；f—岩石普氏系数，f=5～6。

根据装药量计算空间微差间隔时间：

式中：t—孔间微差时间间隔，ms；Q—炮孔平均装药量，取120kg；ye—炸药容重，取1.2g/cm3，yr—岩石的容重，取2.4g/cm3；D—孔内炸药爆速，取(3600～3800)m/ms；cr—岩石纵波波速，取3000m/s；S—岩石移动距离，取l0mm；—岩块平均移动速度，取（2～5）mm/ms。

由式（4）计算得：t=31～45ms。

基于以上理论，目前使用的孔外延期雷管25ms、110ms满足微差爆破要求，不是造成盲炮的主因。