双向聚能拉伸爆破新技术在节理岩体中应用
光面爆破技术在坚硬岩层中的实践应用
光面爆破技术在坚硬岩层中的实践应用光面爆破技术是指通过正确确定爆破参数，合理利用炸药能量将设计断面的轮廓爆崩出来，使爆破后的围岩断面轮廓整齐，最大限度地减轻爆破对围岩的扰动和破坏，尽可能地保持原岩的完整性和稳定性的爆破技术。
实施光面爆破的基本目的是减少超欠挖量，并尽可能的降低爆破对围岩的破坏。
由于岩石性质和爆破过程的复杂性，巷道超欠挖是不可避免的，如果光面爆破参数选择合理，且施工得当，减少巷道超欠挖是可行的。
因此，在巷道施工过程中衡量光面爆破效果的主要指标之一就是巷道的超欠挖量。
本文结合枣庄市金庄生建煤矿三北采区轨道巷具体工程实例对光面爆破技术在坚硬岩层中的实践应用进行研究和探讨，最终确定最优光面爆破参数，为巷道快速高质量掘进提供依据和指导。
2 掘进工作面概况三北采区轨道巷布置在矿井二水平新开拓区域，该工作面在细粒砂岩～砂质泥岩层中施工，岩层产状稳定，岩层变化较小，岩层倾角最小0°，最大8°，平均6°左右，细粒砂岩灰色、薄层状，细粒砂质结构，成分以石英为主，岩石普氏硬度10.38-15.84。
三北采区轨道巷开门穿岩层掘进，采用炮掘工艺施工，巷道断面形状为直墙半圆拱型，掘进宽度4200mm、高度3400mm，巷道采用锚网喷作为永久支护。
3 光面爆破技术3.1 影响光面爆破参数的选择光面爆破参数的选择主要与地质条件、围岩稳定性有关，其次和炸药的性能有关，三北采区轨道巷地质条件较为简单，围岩类别主要为I类，开挖断面积12.38m2，周边眼采用空气间隔装药，其他炮眼采用连续柱状装药。
严格控制周边眼装药量，采用合理的装药结构，尽可能的使炸药与炮眼深度均匀分布，这是实现光面爆破的重要条件。
3.2 光面爆破主要器材炸药：使用煤矿许用二级乳化炸药（安全等级为二级），Φ23m m、长230mm、每块重量0.2kg。
雷管：煤矿许用毫秒延期电雷管，电雷管编号。
起爆器材：使用*****A型发爆器。
隧道工程与地下工程选择题
《隧道与地下工程》测试题1、隧道轴线的选择应考虑地应力和地质结构面的影响，不正确的隧道轴线设计是：A．隧道轴线设计应该与最大水平主应力方向夹角大于60°；B．隧道轴线设计应与最大水平主应力方向夹角为15°~30°；C．隧道轴线设计应与主要结构面尽量垂直；D．隧道轴线设计应与主要结构面平行。
2、在褶皱地层中建造隧道，隧道的位置应选择在：A．向斜的核部；B．背斜的核部；C．向斜或背斜的两翼；D．背斜的核部比向斜的核部好。
3、在隧道洞口位置的设计中，错误的选择是：A．洞口应尽量设在沟谷低洼处，这样可缩短隧道长度；B．洞口应避开断层、滑坡、崩塌等不良地质地段；C．进出洞口线路宜与地形等高线正交。
D．洞口位置的高程应高于最高洪水位。
4、在隧道纵断面线形设计中，正确的设计应该是：A．隧道纵断面线形设计应采用平坡；B．隧道纵坡坡度一般情况下应不小于0.2%，不大于5%；C．隧道纵坡坡度一般情况下应大于0.3%，小于3%；D．对于长大隧道考虑到施工期间有利于排水，应选择“人”字型双向坡的纵断面线形设计。
5、通常所说的新奥法“三大支柱”是指：A．信息化施工，反分析法，复合式衬砌；B．信息化设计，喷锚支护，控制爆破；C．控制爆破，围岩压力量测，复合式衬砌；D．喷锚支护，光面爆破，监控量测。
6、我国铁路隧道围岩分级中，根据声波波速对围岩分级时，V p=3200m/s是几级围岩？A．Ⅰ级，B．Ⅱ级，C．Ⅲ级，D．Ⅳ级7、在两步分级法中，修正系数K1、、K2、、K3分别代表的是：A．K1隧道的埋深，K2隧道的跨度，K3隧道的断面形状；B．K1结构面的类型及规模，K2结构面的产状，K3地下水发育状况；C．K1地下水条件，K2主要结构面的产状，K3地应力状态；D．K1声波波速，K2 RQD指标，K3隧道的规模。
8、深埋隧道与浅埋隧道的划分界限Z n等于：A．（1~2）倍的隧道跨度，B．（1.5~2.5）倍的围岩压力计算高度C．（2~3）倍的隧道跨度，，D．（2.0~2.5）倍的围岩压力计算高度，9、关于隧道的围岩压力，下列哪些观点是正确的？A．浅埋隧道的围岩压力随埋深增大而增大；B．深埋隧道的围岩压力与埋深有关，埋深越大围岩压力越大；C．深埋隧道的围岩压力与埋深无关，而是与围岩的等级有关；D．围岩形变压力是由于围岩松动破坏而产生的。
3煤矿采掘生产新技术、新装备、新工艺及新材料应用
当煤层厚度为1.5~6.0m,倾角大于5°,在一个条带内煤层比较稳定的条件下,应优先选用伪倾 斜柔性掩护支架采煤法,其工作面伪倾斜角度一般不小于25°,工作面长度一般为30~60m,年进度 可达480~660m。
采取“锚、网、索、喷、架、注”联合支护的方式,
以维持大埋深巷道软围岩的稳定
原理
双向聚能张拉成型爆破是通过双向聚能装置的导向和抑制作用,对爆轰产物产生双向聚 能效应,使非设定方向上的围岩均匀抗压,而设定的两个方向上的围岩集中受拉,在张应 力的作用下实现岩体的定向断裂。
切顶卸压沿空成巷是一项系统工程,由工作面的不断推进而逐步完成和实现,具体工艺如下:
首采面上下平巷施工。 需留巷平巷工作面侧加固锚索及顶板 预裂爆破钻孔施工(不一定是下平巷)。 远程实时监测系统布设。
巷道支护体系结构图
直接顶的岩性较差,岩层 内裂隙发育且破碎,抗压 强度低,属于Ⅰ类不稳定 岩体,强度指数D≤3 MPa
煤体强度低,节理发育, 煤层易破碎、不稳定,硬 度系数f=0.3~1.0
底板岩体为极软或极松 软的泥岩、砂质泥岩,等 限比压q≤5 MPa
A
顶板软
B
煤层软
C
底板软
顶板平衡拱的高度随巷帮等效半宽的增大而线性增大。 巷帮等效宽度的增加将引起顶板平衡拱的扩大,加强两帮支护有助于控制顶板平衡拱高度,提高顶板的稳定性。
敞开式全断面硬岩掘进机结构上没有用于掩护的护盾,适用于围岩地质条件较好 的巷道,可随掘进及时进行挂网、打设锚杆和喷射混凝土。
1—刀盘; 2—石渣漏斗; 3—刀盘驱动装置; 4—支撑装置; 5—盾尾密封; 6—凿岩机; 7—砌块安装器; 8—砌块输送车; 9—盾尾面; 10—辅助推进油缸; 11—后盾; 12—主推进油缸; 13—前盾; 14—支撑油缸; 15—带式输送机
聚能爆破在岩巷掘进中的应用
聚能爆破在岩巷掘进中的应用聚能爆破是一种应用高能密度材料，在爆破作用下释放巨大能量的技术。
它广泛应用于矿山、隧道等工程领域。
在岩巷掘进中，聚能爆破技术也有着重要的应用。
聚能爆破技术可以帮助提高掘进速度和效率。
在岩巷掘进中，聚能爆破可以迅速破坏岩石，加快掘进速度。
通过合理设计爆破参数和选用合适的炸药，可以实现岩石的快速破碎和剥离，从而减少掘进时间和成本。
聚能爆破还可以改善岩巷的质量和稳定性。
在岩巷掘进中，经过爆破作用的岩石会形成破碎带和松散带，这可以提高岩巷的透气性和排水性，减少岩巷的应力集中。
聚能爆破还可以改变岩石的物理性质，例如增加岩石的孔隙度和渗透性，从而提高岩巷的稳定性。
聚能爆破还可以减少岩巷掘进中的巷道变形和倒闭风险。
经过炸药爆炸的作用，岩石会发生断裂和破碎，从而消耗爆炸能量，减小岩石的应力和位移。
聚能爆破可以有效地控制岩巷的变形和塌陷，降低岩巷倒闭和事故的风险。
聚能爆破还可以减少岩石振动和噪音对周围环境的影响。
相比于传统的爆破方法，聚能爆破技术使能量集中于炸药中，减少了场地周围的冲击波和振动。
聚能爆破更加安全和环保，可以减少地质灾害和对附近居民的干扰。
聚能爆破技术还可以实现岩巷的自动化掘进。
通过合理选择爆破参数和布置炸药点，可以实现爆破过程的控制和自动化。
这不仅提高了掘进效率，还减少了人力劳动和工作风险。
聚能爆破在岩巷掘进中具有广泛的应用前景。
这项技术可以提高掘进速度和效率，改善岩巷的质量和稳定性，减少巷道变形和倒闭的风险，同时降低岩石振动和噪音对周围环境的影响。
随着技术的不断发展和创新，聚能爆破技术将在岩巷掘进中发挥越来越重要的作用。
隧道二氧化碳聚能爆破工艺
隧道二氧化碳聚能爆破工艺
隧道二氧化碳聚能爆破工艺是一种先进的隧道开挖技术，它利用二氧化碳的物理性质和聚能效应，实现高效、安全、环保的隧道开挖。
在隧道施工过程中，传统的爆破方法往往会产生大量的噪音、振动和尘土，对周围环境和施工人员造成不良影响。
而隧道二氧化碳聚能爆破工艺则通过采用二氧化碳作为爆破介质，利用其低温、高压、高密度和高膨胀率的特性，实现了低噪音、低振动、低尘土的爆破效果。
该工艺的具体操作流程如下：首先，在隧道掌子面上钻孔，并将二氧化碳注入孔中。
然后，通过聚能装置将二氧化碳聚焦在指定位置，形成高密度的二氧化碳柱。
最后，通过引爆装置引爆二氧化碳柱，使隧道掌子面瞬间破裂。
与传统的爆破方法相比，隧道二氧化碳聚能爆破工艺具有以下优点：首先，它能够有效地降低噪音、振动和尘土的产生，减少对周围环境和施工人员的影响。
其次，它能够提高隧道的开挖效率，缩短工期。
最后，它能够降低施工成本，提高经济效益。
总之，隧道二氧化碳聚能爆破工艺是一种先进的隧道开挖技术，具有广泛的应用前景。
聚能预裂(光面)爆破技术
增强岩石边坡的稳定性， 加快 了施工进度 ， 推广该项技术无疑会创造极 大的经济效益和社会效益 。
关键词 ： 聚能预裂（ 光面） 爆破 ； 聚能槽药卷 ； 刃作用 ； 双 气 装药 密度 中图 分 类 号 ： Ｄ ３． ７ ； Ｊ １． １ Ｔ ２ ５ ３ １ Ｔ ５０ ３ 文 献标 识 码 ：Ａ
聚 能预 裂 （ 面 ） 破 技 术 光 爆
秦 健 飞
（ 中国水 电八局 ， 沙 ４ ０ ０ ） 长 １ ０ ７
摘 要 ：通过研究双聚能槽药卷 的成形技术和确保聚能射流能够沿着预 裂（ 光爆） 面发挥 气刃作用 的 对 中技术， 使爆破 应力 波作用 、 高压气体 的膨胀 作用、 聚能射 流的气刃作用在岩体 形成裂缝 的瞬 间能够
维普资讯
第 １ ３卷 第 ２期
２ ０ ０ ７ 年 ６月
工 程爆破
ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＢＬＡＳ ＮＧ ＴＩ
Ｖｏ ． ３ １ １ ．Ｎｏ ２ ．
Ｊ ｎ ２ ０ ｕｅ ０７
文章 编 号 ：１ Ｏ — ７ ５ （ ０ ７ Ｏ — ０ １ 一Ｏ ０ ６ ０ １ ２ ０ ）２ ０ ９ ６
ＴＥＣＨ ＮＯＬＯＧＹ ０Ｆ ＣＵ Ｍ ＵＬＡＴＩ ＶＥ ＰＲＥＳ ＰＬＩ ＴＴＩ ＮＧ ＢＬＡＳ ＮＧ ＴＩ
Ｑｌ Ｊｉ ｎｆｅ Ｎ ａ — ｉ （ ｅ ｇ ｔ ｒ ａ ｆ Ｓ ｎ ｈ ｄ ｏＥｎ ｉ ｅｒ ｎ Ｃｈ ｎ ｓ ａ ４ ０ ０ ， ｎ ｎ， ｈ ｎ ） Ｔｈ ｈ ｈ Ｂｕ ｅ ｕ ｏ ｉ ｏ ｙ ｒ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ， ａ ｇ ｈ １ ０ ７ Ｈｕ ａ Ｃ ｉ ａ Ｅｉ
ＫＥ Ｗ ＯＲＤ Ｙ Ｓ：Ｃｕ ｕ ａ ｉ ｅ ｅ ｅ ｇ ｅ ｐ ｉ ｉ ｇ ｂ ａ ｔｎ ；Ｅｘ ｌ ｓｖ ａ ｔ ｉ ｇ ｔ ｏ ｂ ｅ ｃ ｍｕ ａ ｉ ｅ ｅ ｅ ｇ ｍ ｌ ｔｖ ｎ ｒ ｙ ｒ ｓ ｌ ｔｎ ｌ ｓ ｉ ｇ ｔ ｐ ｏ ｉ ｅ ｃ ｒ ｒｄ ｅ ｗｉ ｄ ｕ ｌ ｕ ｈ ｌｔｖ ｎ ｒ ｙ
岩石定向断裂精细控制爆破研究进展
岩石定向断裂精细控制爆破研究进展张靖;罗宁;何伯应;王晓云;和中庆;张卫国;赵锡海【摘要】Thereis an urgent problem to be solved in the mine development and construction, which is the dynamic response and control of rock mass under the blasting load. To ultimately achieve the expected blasting effect that is safe and reliable, fine controlled blasting through quantitative design, careful construction and management to control explosive energy release, medium crushing and casting. Rock directional fracture controlled blasting technology--- slotted cartridge blasting technology with its low cost, easy construction, good blasting effect, and having higher target than traditional control blasting pursuit of blasting technology will profoundly affect the development of blasting technology.%爆破载荷作用下岩体动力响应及控制是矿山开发和工程建设中面临的一个亟待解决的问题。
精细控制爆破是通过定量化的爆破设计、精心施工和管理，进行炸药爆炸能量释放与介质破碎、抛掷等过程的控制，最终达到预期的爆破效果实现安全可靠的爆破作业。
切顶成巷原理与应用
安全及社会效益
白皎煤矿是四川省瓦斯突出和顶板灾害最严重的矿井， 突出次数占四川省总数的67%。应用新技术后 ，试验区：
百万吨死亡率大幅度下降：消除了顶板、瓦斯爆炸、煤 与瓦斯突出等事故，工作面百万吨死亡率从1.5 降为 0
职工劳动强度大幅降低：工作面掘采比降低50%
实现了绿色开采、低碳环保的目标：减少了支护工程材 料，减少了掘进矸石运输堆放，降低了环境污染和能源 消耗
嘉阳矿薄煤层切顶卸压成巷现场应用
嘉阳煤矿是嘉阳集团主力生产矿井 位亍四川省乐山市犍为县芭沟镇
矿井生产能力 始建亍1968年，设计生产能力15万t/a 1981年开始扩建，1986年生产能力达到45万t/a 为满足坑口电厂用煤，1997年~1999年二次技术改造，2002年 矿井生产能力核定为90万t/a 2005年省经贸委核定矿井生产能力核定为120万t/a
200
MS3-2-1
150
MS3-2-2
100
MS3-2-3
355t00恒阻大变形锚索拉伸特性曲线
0
100
200
300
400 位移/mm
结果表明，恒阻大变形锚索在拉伸变形过程中始终保持恒定支护阻力， 能够满足“缓变型”破坏控制要求
超常力学性能之三--动力学冲击下的吸能特征
20t
1万焦耳冲击力学实验
20t锚杆动力学冲击特性实验曲线 35t
20万焦耳动力学冲击特性实验过程
35t锚索动力学冲击特性实验曲线
结果表明，恒阻大变形锚杆（索）通过变形吸收冲击能量，能够在恒定支护 阻力下承受多次冲击而不断，满足大变形塌方及岩爆、冲击控制要求
超常力学性能之三--现场抗爆、抗冲击力学特性
PR锚索支护——装药量10.4Kg，一次爆破
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第21卷 第2期2004年6月爆 破B LASTINGVol.21 No.2 J un.2004 文章编号:1001-487X (2004)02-0039-04双向聚能拉伸爆破新技术在节理岩体中应用王成虎,何满潮,王树理(中国地质大学(北京)工程技术学院,北京100083)摘 要: 通过对光面爆破技术及其技术原理所面临的问题以及相关的定向断裂控制爆破技术的不足之处分析,引入了双向聚能拉伸爆破技术,并简要分析了该技术的基本原理和优点,同时介绍了在硐室工程中的高岩台应用情况。
关键词: 光面爆破; 定向断裂控制爆破; 双向聚能爆破; 节理; 岩体中图分类号: TD23511 文献标识码: AApplication of the Bidirectional E nergy 2C avity B lastingT echnology in the Jointed R ock MassW A N G Cheng 2hu ,H E M an 2chao ,W A N G S hu 2li(School of Engineering and Technology ,China University of G eosciences ,Beijing 100083,China )Abstract : By analysing the shortcomings of smooth blasting technique and the directional fracture controlled blasting technique for the jointed rock mass ,this paper introduces the bidirectional energy 2cavity blasting technology and analyzes the fundamental technical principles and advantages of the new technology.A practical case for the new technology are discussed ;and some suggestions for the research prospect of the new technology are put for 2ward.K ey w ords : smooth blasting ;directional fracture controlled blasting ;bidirectional energy 2cavity blasting tech 2nology ;jointed rock ;rock mass收稿日期:2003-12-24.作者简介:王成虎(1978-),男;北京:中国地质大学(北京)2002级博士生.1 引 言20世纪50年代后期,光面爆破技术(简称“光爆”)在瑞典兴起,随后在美国、英国、日本等许多国家得以迅速推广应用。
我国从60年代试验研究光面爆破技术,实践表明,光面爆破具有减少巷道超欠挖、有利于保护围岩、降低爆破与支护材料消耗、加快巷道施工速度、提高施工效率等优点,因此,在煤炭、冶金、水电、铁道等行业相继推广应用了光面爆破技术。
但是,在应用过程中,也发现了光面爆破的炮眼间距较小、周边眼个数增多、在松软及裂隙发育的岩层中光爆效果不明显、眼痕率低等不足[1],因而,又影响着光面爆破技术的进一步推广应用。
研究发现,光面爆破的这些不足来自其原理本身。
传统光面爆破采用不耦合装药或空气柱间隔装药,降低炸药爆炸对炮孔壁的作用,避免在炮孔壁岩石中形成压碎区,实现爆后岩石的光面[2,3],这种装药在炮孔周围各方向产生的作用力相同,除在炮孔间连线方向形成贯通裂纹外,还会在孔壁的其它方向形成径向裂纹,因此,在松软及裂隙发育的岩层中,往往难以获得理想的光爆效果[1]。
针对光面爆破的这些不足,王树仁[4]、杨永琦[5]、杨仁树[6]等人在传统光面爆破的基础上提出了岩石定向断裂控制爆破技术。
岩石定向断裂控制爆破在应用传统光面爆破装药结构的同时,进一步采取措施在炮孔连心面方向上或者降低岩石的抗破坏能力,或者增强炮孔装药爆炸作用力的方向性,从而使裂纹在该方向上优先起裂、扩展、贯通,达到提高光爆效果的目的[3]。
但是在应用过程中也出现了切缝药包与炮孔耦合困难,装药繁琐等问题,在应用中受到了很大的限制[7]。
面对这些问题,何满潮教授于2001年提出双向聚能拉伸爆破技术[8],并成功地将该技术应用于几个国防大型复杂断面硐室成型爆破工程中。
2 双向聚能拉伸爆破技术的技术原理2.1 双向聚能拉伸爆破的概念双向聚能拉伸成型爆破是在常规爆破基础上发展起来的一种控制爆破技术,它是指将药包放入在2个设定方向(按一定角度)有聚能效应的聚能装置,炸药起爆后,由于装药结构的不耦合状态和爆轰气体准静应力作用,炮孔围岩在非设定方向上均匀受压,在设定方向集中受拉,从而使爆破体按照设定方向拉裂成型的一种新型聚能爆破技术。
2.2 双向聚能原理双向聚能原理实质为:炸药起爆后,由于装药结构的不耦合状态和爆轰气体准静应力作用,使得非设定方向上围岩产生均匀抗压,在设定的2个方向上集中抗拉;同时,爆轰产生的冲击波和应力波优先沿设定聚能孔方向集中释放,致使爆炸能作用于沿双向聚能管开孔方向的孔壁处,在炮孔壁处,在炮孔壁上形成与聚能孔方向一致的径向预裂缝,爆生气体优先沿聚能孔方向驱动裂隙并使其加速扩展,从而形成光滑的控制爆破面,实现周边精确聚能控制爆破。
2.3 双向聚能模型及力学过程分析2.3.1 双向聚能模型双向聚能爆破过程中,双向聚能装置有3个重要力学作用:1)、对岩体的聚能压力作用,如图1(b )所示,这时岩体局部集中受压;2)、炮孔围岩在设定方向上集中受拉,这是由于在非设定方向上炮孔围岩整体均匀受压所造成的。
这种整体均匀受压产生局部集中受拉的条件是双向聚能装置必须有一定的强度。
如图1(c )中XO Y 平面聚能拉张模型所示;3)炮孔围岩在XOZ 平面拉张力作用。
在XOZ 平面上,沿轴向围岩受到系列聚能孔的力学作用后,孔间岩体是受拉力作用。
如图2(b )中XOZ 平面聚能拉张模型所示。
图1 双向聚能爆破XO Y 平面受力模型2.3.2 双向聚能拉伸爆破力学过程分析炸药在双向聚能爆破装置中引爆后,爆生气体寻求自由空间以释放其能量,由于双向聚能管的存在,在聚能孔的导向作用下,爆生气体的能量势必优先从聚能孔中释放,形成能量流(图2(a ))。
每一个聚能孔汇集为成小能量流,从聚能管整体看,沿双向聚能管轴向(开孔方向)形成两点条状能量流。
因此,双向聚能管聚集的是点条状能流,聚能效果比条状均布流更优。
炸药爆炸后,在爆生气体流的作用下,对应聚能孔的孔壁周围形成准静应力场。
沿炮孔的径向为压应力,在其作用下孔壁沿聚能孔的轴向产生预裂隙。
爆生气体仍不断四周扩散,作用于预裂隙的岩体上,其中垂直预裂隙发育方向的为拉应力(图1(c )),正是在这部分应力充分利用了岩石“抗压怕拉”的特性,导致岩石沿预裂隙方向进一步拉裂。
若几个联孔同时起爆时,静应力场在炮孔之间进行叠加作用,炮孔间的拉张应力作用更为剧烈,当炮孔间距适当时,相邻裂缝将得以贯通。
3 工程实例3.1 工程概况该工程建在某市西部的一山体内,地处地表150m 以下,岩石为安山岩,灰色～青灰色,微风化～弱风化,岩体内节理十分发育,中间夹有黄色的泥质和硅铁质充填物,节理纵横交错,将岩体切割成块04爆 破 2004年6月状结构,局部成碎裂结构,硐室范围内没有大的断层通过,但局部有构造破碎带通过。
硐室内地下水不明显,基本没有可见渗透水。
岩体的整体质量分级为IV 级,局部可以定为Ⅲ级。
工程中2个大型硐室群断面复杂,要求修建边墙的岩台(见图3)。
但这2个硐室岩体结构复杂,优势节理面发育,使用目前的施工技术方案很难达到预期的设计目的,主要存在以下问题:1)、目前所采用的光面爆破施工技术方案不能够保证不破坏硐室围岩,使其满足设计的强度要求。
从施工现场反馈回来的信息表明,局部地带已经造成都市破坏。
2)由于硐室断面复杂、岩体破碎,设计的高边墙岩台技术要求很高,目前的施工技术和方案根本不能形成设计的断面形状,超挖非常严重,局部地带还造成了大量的塌方冒顶。
图2 双向聚能爆破XOZ平面受力模型3.2 爆破技术方案鉴于岩体的基本质量情况和设计单位提出的施工质量要求,笔者依据岩体非线性力学的设计方法[9]对炮孔布置与分布进行空间优化和起爆顺序的时间优化。
主要的优化方法有:1)根据不同的优势节理面方向来优化设置炮孔布置方向;2)为了最大限度的保证岩台的稳定性和强度,进行爆破时间优化,采取预裂成型保护层中心部位开挖直墙修挖的开挖顺序。
具体的爆破施工方案如下:在爆破施工过程中,首先进行硐室I 区岩石的开挖,其中I 区拱形区和Ⅱ区矩形中部的岩石采用传统的钻爆施工方法进行岩石开挖,在该施工过程中,预留了1(硐室高边墙岩台,设计宽度为650mm )和2(双向聚能爆破保护层,宽为1500mm ,根据最小抵抗线计算),如图3所示。
进行2区预留成型的预裂爆破的参数如下:1)Ⅱ区切槽周边眼孔径为42mm ;眼距300～350mm ;眼深2～2.4m ,与硐室轴线方向一致的水平向炮孔;2)线装药密度:200g/m ,口部预留300mm 堵塞;3)起爆方法:导爆索连接,间隔不耦合装药,火雷管起爆,先于Ⅱ中部开挖区药包起爆。
在2区开挖完毕或有条件进行岩台修挖时,实施双向聚能拉伸爆破,具体设计参数[10]如下:1)双向聚能爆破装置外径<27mm ,内径<25mm ,管材整体抗压强度1.5～3.5MPa (根据数值模拟和现场试验获得参数);2)炮孔直径42mm ;炮眼间距300～350mm ;炮眼深度1.0～1.5m ;炮眼方向竖直向下;3)炮眼的线装药密度:120g/m ,药卷规格为<25mm ×200g 乳化炸药;4)装药方式:导爆索连接间隔不耦合装药,火雷管起爆;5)炮眼堵塞:碎石混凝土渣+湿纸箱板堵塞,堵塞长度为300～400mm ;图3 爆破开挖施工示意图3.3 爆破效果分析执行如上所述的爆破方案以后,得到了很好的爆破效果,限于篇幅,笔者仅将双向聚能拉伸爆破的效果图片在此予以展示,有关预裂爆破及双向聚能拉伸爆破与传统光面爆破方法对比效果图就不再详述。
通过以上图片可以看到,拉伸聚能爆破后的眼痕率达到了90%以上,起伏差基本为8cm ,完全达到了国家和行业规范所要求的精细爆破的优良标准。
事实也证明了该爆破技术和设计参数是十分成功的。
4 结 语通过以上的实例和效果分析,可以看出双向拉伸14第21卷 第2期 王成虎 等 双向聚能拉伸爆破新技术在节理岩体中的应用聚能爆破技术在节理化岩体的精细爆破工程中的作用是十分明显的,可以有效地保护围岩,保证复杂的硐室断面成型。