深凹露天矿富水岩层水介质预裂爆破机理研究
矿井深部裂隙岩溶富水规律及底板突水危险性评价研究
矿井深部裂隙岩溶富水规律及底板突水危险性评价研究一、本文概述本文旨在深入研究和探讨矿井深部裂隙岩溶富水规律及其底板突水危险性评价。
矿井作为地下资源开采的主要场所，其安全稳定直接关系到生产人员的生命安全和企业的经济效益。
然而，由于矿井环境的特殊性和复杂性，深部裂隙岩溶富水问题成为影响矿井安全的重要因素之一。
因此，研究深部裂隙岩溶富水规律，并建立有效的底板突水危险性评价方法，对于提高矿井安全、预防突水事故具有重要的理论和实践意义。
本文首先对矿井深部裂隙岩溶富水规律进行了系统的梳理和分析，总结了影响深部裂隙岩溶富水的关键因素，包括地质构造、水文地质条件、岩溶发育程度等。
在此基础上，通过对实际矿井的深入调查和资料收集，揭示了深部裂隙岩溶富水的分布特征和演化规律。
随后，本文重点研究了底板突水危险性评价方法。
通过综合分析国内外相关研究成果，结合矿井实际情况，建立了基于多因素耦合的底板突水危险性评价模型。
该模型综合考虑了地质构造、水文地质条件、岩溶发育程度、开采扰动等多方面因素，通过定量分析和计算，得出了底板突水的危险性等级和可能发生的概率。
本文根据研究结果，提出了针对性的矿井安全防范措施和建议。
这些措施和建议旨在提高矿井深部裂隙岩溶富水区域的监测和预警能力，降低底板突水事故的发生概率，保障矿井生产的安全和稳定。
本文的研究不仅有助于深化对矿井深部裂隙岩溶富水规律的认识，也为底板突水危险性评价提供了有效的工具和方法。
本文的研究成果对于指导矿井安全生产、提高矿井防灾减灾能力具有重要的实践指导意义。
二、矿井深部地质环境分析矿井深部的地质环境是复杂多变的，其特点主要体现在构造应力、地温、水压等多个方面。
随着矿井开采深度的增加，这些环境因素对矿井生产安全的影响日益显著。
矿井深部的构造应力环境是影响裂隙发育和岩溶富水规律的重要因素。
由于地壳运动的影响，深部岩层往往发育有大量的断裂和褶皱，这些构造形态为地下水的运移和聚集提供了有利条件。
露天矿山水孔爆破机理及参数优化研究
露天矿山水孔爆破机理及参数优化研究露天矿山是人类开采矿产资源的重要途径之一，而其中所涉及的爆破技术更是至关重要的一环。
而在露天矿山的爆破作业中，水孔爆破机理及参数优化则是一个备受关注的研究领域。
本文将对此主题展开深入探讨，并提供个人观点和理解，旨在为读者提供全面、深刻和灵活的理解。
1. 简介露天矿山水孔爆破机理及参数优化是指在露天矿山作业中，通过在岩体中预先钻孔并注入水进行爆破，从而实现高效的矿石破碎和提取的技术。
该技术的关键在于水的作用，以及合理的参数优化，包括炸药量、孔距、孔深、松震比等。
2. 水孔爆破机理2.1 水的作用水在爆破过程中具有多种重要作用。
水能够增加爆破作业的安全性，降低了爆破过程中产生的烟尘和振动的强度。
通过水孔的注入，能够提高岩石的抗压强度，并使其易于破碎。
水能够将爆炸能量有效地传递到岩石中，实现高效的破碎。
2.2 爆破波传播机理在水孔爆破过程中，爆炸波将通过水的传导作用在岩石中传播。
爆炸波的传播路径和速度取决于岩石的物理特性和孔隙结构。
通过合理的参数优化，可以控制爆炸波在岩石中的传播路径和速度，从而实现精确的破碎。
3. 参数优化3.1 炸药量炸药量是指在水孔爆破中使用的炸药的重量。
合理的炸药量能够提高爆破效果，但过大的炸药量可能会引发严重的安全问题。
在实际应用中，需要根据具体情况进行炸药量的优化，以平衡爆破效果和安全性。
3.2 孔距和孔深孔距是指相邻两个钻孔之间的距离，孔深则是指钻孔的深度。
合理的孔距和孔深能够保证爆破波在岩石中的传播路径和速度，从而实现精确的破碎。
过小的孔距和孔深可能导致爆破效果不佳，而过大则可能造成资源浪费。
3.3 松震比松震比是指岩石松动面积与破碎面积之比。
合理的松震比能够提高爆破效果，从而实现高效矿石的提取。
过大的松震比可能导致矿石过度破碎，从而造成资源浪费。
4. 个人观点和理解在我看来，露天矿山水孔爆破机理及参数优化是一个非常重要的研究领域。
通过深入研究水的作用和爆破波的传播机理，可以为实际应用中的爆破作业提供科学依据。
露天矿深孔水介质爆破试验研究
ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｔｒ ｐ ｅ ｓ ｒ ｅ ｐ ｈ ｌ ｂ ａ ｔ ｇ ｗａ ｐ ｌ ｄ ｏ ｈ ａ ｉ ｏ ｎ ｌｚｎ ｈ ｆｅ ｔ ｏ ｅ ｐ ｈ ｌ ｂ ａ ｔｎ ｔ ｏ ｆｗａ ｅ － ｒ ｓ ｕ ｅ ｄ ｅ — ｏ ｅ ｌ ｉ ｓａ ｐ ｉ ｎ ｔ ｅ ｂ ｓ ｆａ ａｙ ｉｇ ｔ ｅ ｅ ｆ ｃ ｆｄ ｅ － ｏ ｅ ｌ ｓｉ ｇ ｓｎ ｅ ｓ ａ ｄ ｉ ｕ ｌ ａ ｍ Ｏ ｍｉ ｉ ｇ ｍａ ａ ｅ ｎ ｎ ｒ ｄ ｃ ｉｎ．Ａ ｌｓｉ ｔ ｏ ｓ ａ ｖ ｎ ｅ ｏ ｎ ｎ ｌ ｔ ｇ ｎ ｓｐ ｂｉ ｈ ｒ ｔ ｎ ｎ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ａ ｄ ｐ ｏ ｕ ｔ ｔ ｃ ｏ ｂａ ｔｎ ｍｅ ｈ ｗａ ｄ ａ ｃ ｄ ｆ ｒ ｍｉ ｉ ｇ ｂ ａ ｉ ｇ ｄ ｓ ｎ
１ 概 述
北 京 首 钢 铁 矿 沙 厂 矿 区 地 层 主 要 为 太 古 界 密 云 群 沙 厂 组 片 麻 岩 系 ， 性 复 杂 ， 化 剧 烈 ， 脉 穿 插 岩 变 岩 较 为 普 遍 。 矿 区 构 造 以 褶 皱 为 主 ， 裂 构 造 比 较 发 断 育 ， 强 烈 褶 皱 影 响 ， 成 一 系 列 正 南 、 向 的 向 斜 受 形 北
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陕蒙接壤矿区深部富水工作面冲击地压机理与防治研究
陕蒙接壤矿区深部富水工作面冲击地压机理与防治研究针对陕蒙接壤矿区深部富水工作面过富水区时矿压显现强烈和末采阶段回撤通道易出现底鼓、冒顶、片帮、压架和冲击等现象,采用案例调研、理论分析、力学实验、数值分析、工程类比、现场实测等方法,研究了陕蒙接壤矿区深部富水工作面冲击地压发生机理与防治技术,并在石拉乌素煤矿2-2上201A工作面进行应用,得到以下主要结论:(1)基于微震实测数据确定岩层断裂角、触矸角和破裂范围,结合非充分采动条件下工作面支承压力估算模型,揭示了非充分采动下陕蒙接壤矿区深部工作面支承压力分布规律。
为研究工作面冲击地压发生机理、确定超前支护范围和主回撤通道的位置提供理论依据。
(2)研究了顶板水运动规律,顶板疏水对富水区岩层物理力学性质的影响,富水区岩层损伤对原岩应力分布的影响,以及富水区疏水过程中富水区岩层和煤层应力的演化规律,揭示了陕蒙接壤矿区深部富水工作面顶板疏水诱发冲击地压机理。
疏水引起富水区岩层物理力学性质不均质损伤导致煤层局部应力集中,当该集中应力与其它应力(自重应力、支承压力等)叠加总和超过发生冲击临界值时,易诱发冲击。
(3)提出了基于应力叠加深部富水工作面冲击地压危险性预测方法。
建立诱发冲击地压因素应力增量函数估算模型,估算了采动、构造和疏水等诱发冲击地压因素应力增量函数,并在自重应力函数的基础之上叠加各个诱发冲击地压影响因素产生的应力增量估算函数,获得煤体应力,根据临界指标划分冲击危险区域和危险程度。
与现有综合指数法和可能性指数法对比,表明该方法能够量化冲击危险性预测结果。
(4)根据该地区的煤岩强度,基于防冲,研究了陕蒙接壤矿区单(双)通道快速回撤方法发生冲击的临界深度为465m。
综合考虑防冲、防灭火、经济高效等原则,提出了深部重型综采工作面长距离多联巷快速回撤方法。
该方法把撤架期间防冲作为主要因素,通过研究超前支承压力分布特征,将主回撤通道布置在支承压力峰值影响范围以外,用多条联络巷与主回撤通道连通,且联络巷提前预掘,待工作面推进到停采线位置处与工作面煤壁沟通,从而实行多头并行作业,实现工作面快速回撤。
深立井井壁破裂的力学机理及破裂预测研究
深立井井壁破裂的力学机理及破裂预测研究
经来旺;高全臣;刘飞;牛学超
【期刊名称】《工程力学》
【年(卷),期】2006(23)3
【摘要】分析了深立井井壁破裂的力学机理,研究了深立井井壁的应力分布规律在井壁破裂预测方面的具体运用,结合混凝土井壁的强度准则和矿区地下水下降的规律,建立了立井井壁破裂的预测理论。
研究表明:立井井壁破裂的危险位置与发生破裂的具体时间与矿区地下水的沉降规律及季节的变化有密切的关系。
最后通过对具体实例的分析,验证了上述理论的正确性和适用性。
对工程现场及井壁设计均具有较大的指导意义。
【总页数】7页(P156-161)
【关键词】深立井;冻结法;井壁;破裂预测;地下水位
【作者】经来旺;高全臣;刘飞;牛学超
【作者单位】安徽理工大学;中国矿业大学北京校区力学与建筑工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TD265
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2.立井井筒水灾之井壁重复破裂的机理分析 [J], 魏玉怀;经来旺;杨仁树;李清;郝朋伟;张宏学
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5.卸压法治理井壁破裂的力学机理 [J], 吕恒林;崔广心
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露天煤矿深孔台阶爆破降低大块率和根底率措施探讨
露天煤矿深孔台阶爆破降低大块率和根底率措施探讨史特国家能源神华准格尔能源有限公司黑岱沟露天矿内蒙古鄂尔多斯 010300 摘要：目前深孔台阶爆破是露天煤矿石方剥离爆破中普遍采取的爆破方法。
然而 ,深孔台阶爆破时又普遍存在大块率偏高和残留根底等问题。
大块率是评价爆破效果的重要指标之一 ,大块率高直接影响铲装作业效率 ,增加挖掘机械设备磨损 ,同时增加二次破碎的工程量和爆破成本 ,影响矿山的生产和安全。
根底率也是评价爆破效果的重要指标之一 ,根底率偏高造成平台底面凸凹不平 ,不但影响本次爆破石方铲装 ,而且也会影响下一爆破循环正常进行。
因此 ,分析产生大块和根底的部位和原因 ,提出解决措施具有十分重要的意义。
关键词：露天煤矿深孔台阶爆破；大块率；根底率措施；一、露天煤矿深孔台阶爆破问题台阶深孔爆破是大型露天矿山常用的一种爆破工艺。
观察一个露天矿山的爆破水平，一看大块率高低，二看边帮是否整齐，三看底板是否平整。
在露天矿的生产实践中，矿岩爆破工程是一项基础性工作，也是一门实践性很强的技术。
它受到采矿工作面地质、水文以及气候变化等自然条件的影响，也受爆破设计和爆破施工等人为因素的影响。
这些影响因素在客观上给爆破施工和管理带来不利影响。
最明显的表现就是根底的产生和大块率的居高不下。
由于爆破质量的下降，将直接影响铲运设备的效率发挥，而且还会增大液压反铲的故障率，使液压反铲的配件、材料消耗增高，最终使企业成本增加。
影响爆破质量的原因很多，对一个露天矿山而言，其开采环境、岩石赋存、地质结构、台阶高度、钻孔设备甚至炸药均已确定或变化余地不大。
本文所论述的重点是通过系统分析产生根底和大块率居高不下的原因，对症下药，通过优化爆破设计和加强爆破施工过程的管理来最大程度地减少人为因素的影响，从而使爆破质量达到最优。
二、大块和根底产生的部位及原因分析2． 1 大块和根底产生的部位。
由于该露天煤矿地质复杂多变,使用的炸药种类多样,以及施工质量的原因,经观察和统计发现出现大块主要集中在下列区域:1)炮孔孔口部位(炮孔填塞段);2)最前排炮孔前上部临空面;3)孔网参数较大处;4)底盘抵抗线过大的台阶根部;5)地质构造复杂多变处,如断层、裂隙夹泥层、软硬岩结合处等;6)最后排炮孔后保留岩层的上部;7)盲炮或炸药残爆处。
深孔有水的预裂爆破
预裂深孔有水爆破技术吴宪生中国水电建设集团十五局工程局西安710065【摘要】在厂房体型开挖中，由于开挖范围比原河床低，开挖预裂爆破孔中有水，为了保证开挖体型，加快施工进速，我们一次预裂爆破至设计高程，预裂孔达20-22m。
【关键词】深孔有水预裂爆破1. 工程概况积石峡水电站位于青海省循化县境内积石峡出口处，是黄河上游干流“龙青段梯级规划”的第五个大型梯级水电站，枢纽建筑物有砼面板堆石坝、左岸表孔溢洪道、左岸中孔泄洪洞、左岸泄洪排沙底孔、左岸引水发电系统、坝后厂房组成。
积石峡水电站施工采用全年围堰挡水、导流隧洞和泄洪排沙底孔导流、基坑全年施工的导流方式。
坝址区厂房岩层主要为紫红色中细砂岩，砖红色泥质粉砂岩，砖红色泥铁质粉砂岩，灰色砾岩。
该层岩性软弱，力学强度较低，软弱夹层及裂隙较发育。
厂房开挖由于比原河床低，上下游围堰及左岸渗流量约500m3/h,基坑抽水压力大，同时要求工期紧，不可能采用常规的手风钻逐层爆破。
为了减轻厂房抽水的压力，同时加快施工进度，保证开挖质量，我们采用了在厂房基坑深孔预裂爆破，当预裂孔中无水时，靠炸药积压空气形成气楔，拉开岩石面，形成预裂面。
而当预裂空中有水时，无法积压空气形成气楔，而我们在积石峡水电站厂房基坑开挖中解决了预裂孔中有水不能形成预裂面的问题。
2．爆破设计在本工程中钻机采用了CM351潜孔钻，孔径105mm，炸药用2号岩石乳化炸药（Φ32-150g，药棒长17cm，作功能力≥260ml，爆速≥3.2×103m/s），导爆索采用塑料防水导爆索（爆速≥6.0×103m/s）2.1预裂孔爆破参数预裂爆破参数表1注：△底表示孔底0.8m线装药量，△顶表示距封堵1m处的线装药量2.2装药结构预裂孔装药采用Φ32乳化炸药间隔装药，药卷同塑料导爆索一块绑扎固定于竹片上。
竹片背面紧帖于预留面上。
装药结构见下图2-1。
3.预裂爆破造孔精度控制由于厂房开挖比原河床低，我们将基岩面上的水通过龙头坑、先锋槽降低1-0.8m，这样既保证了钻孔测量的准确性，也有利于操作人员始终在比较干的岩面工作，同时也保证了炮孔的封堵长度和封堵质量。
露天矿边坡大孔径预裂爆破研究与实践
１ 引 言
冀东 某 铁 矿 目前 平 均 每 年 靠 帮 境 界 线 长 约 ６０００￣９０００ｍ。近年 来 ，该 铁 矿 在 应 用 中小 孔 径 倾 斜 孔进 行边 坡控 制爆 破 方 面取 得 了显 著进 步 ，半 孔 率 已达 ７Ｏ 以上 。但 是 ，在进 行 中小 孔 径 预 裂爆 破 钻 孔作 业时 ，因现场 地 质 、地 形 等 条 件 影 响 ，约 占采 场 境界 线长 度 ３０ 的部 位 边坡 钻 机钻 孔 困难 ，无 法 成 孔 。在这 种情 况 下 ，使 用 牙 轮钻 机 钻 孑Ｌ进行 直 孔 预裂爆 破可 能 是一 种 可 供 选 择 的 补救 措 施 。因此 ， 探 索边 坡垂 直孔 预 裂 控 制爆 破 的技 术 参数 ，对 于 控
２．Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｇｅｎｅｒａｌｉｚｉｎｇ ｐｒｅｓｐｌｉｔｔｉｎｇ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ ｏｆ ｄｏｍ ｅｓｔｉｃ ｍ ｉｎｅ ｓｌｏｐｅ，ｓｔａｔｉｓｔｉｃ ａｎａｌｙ— ｓｅｓ ｗｅｒｅ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓ ａｍ ｏｎｇ ｂｏｒｅｈｏｌｅ ｄｉａｍ ｅｔｅｒ，ｂｏｒｅｈｏｌｅ ｓｐａｃｅ ａｎｄ ｌｉｎｅａｒ ｃｈａｒｇｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｐｒｅｓｐｌｉｔｔｉｎｇ ｂｌａｓｔｉｎｇ． Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｐｒｅｓｐｌｉｔｔｉｎｇ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｏｆ Ｍ ｉｇｍ ａｔｉｔｅ ａｎｄ Ｇｎｅｉｓｓ ｕｎｄｅｒ ｔｗｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂｏｒｅｈｏｌｅ ｄｉａｍ ｅｔｅｒｓ ｗ ｅｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗ ａｒｄ ａｎｄ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｏｆ ａｎ ｉｒｏｎ ｍ ｉｎｅ ｓｌｏｐｅ． Ｈ ａｌｆ ｂｏｒｅｈｏｌｅ ｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｕｐ ｔｏ ａｂｏｖｅ ９０ ，ｗ ｈｉｃｈ ｉｓ ｉｍ ｐｏｒｔａｎｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｆｏｒ ｓｌｏｐｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ． ＫＥＹ Ｗ ＯＲＤＳ：Ｓｌｏｐｅ；Ｐｒｅｓｐｌｉｔ ｂｌａｓｔｉｎｇ；Ｂｏｒｅｈｏｌｅ ｄｉａｍ ｅｔｅｒ；Ｌｉｎｅａｒ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｄｅｎｓｉｔｙ；Ｂｏｒｅｈｏｌｅ ｓｐａｃｅ
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Research on Water-medium Pre- splitting Blast for Rich Water Rock Mass in Deep Openpit Mines
ZHANG Xiliang ， CUI Zhengrong （ Sinosteel Maanshan Institute of Mining and Research Co Ltd ， Maanshan 243000 ， China） Abstract：
深凹露天矿富水岩层水介质预裂爆破机理研究
张西良， 崔正荣
（ 中钢集团 马鞍山矿山研究院有限公司 ， 马鞍山 243000 ） 摘 要： 水介质预裂爆破时水中的冲击波可认为是炸药中爆轰波的透射波 ， 采用等效球药包叠加理论来求
解水介质预裂爆破柱状装药的应力波参数 ， 炸药爆炸时在岩体内某一点产生的应力值可由所分解成的多个 扩展、 止裂 3 个阶段， 是 单元球药包产生的各应力分量叠加求得 。水介质预裂爆破预裂缝的形成经历开裂 、 应力波和水介质准静态压力联合作用的结果 。 关键词： 水介质； 预裂爆破； 成缝机理 文献标识码： A 文章编号： 1001 － 487X（ 2012 ） 02 － 0022 － 04 中图分类号： TD235． 371
首钢水厂铁矿东帮岩石的强度低， 如混合花岗 岩 f = 5 ～ 6， 节理裂隙较多， 大部分为含水岩层， 属于 多裂隙软岩和破碎型岩体。之前东帮的预裂和缓冲 爆破大部分都没有形成完整的预裂面； 在台阶坡面 上也很少见到完整的半壁孔痕； 超、 欠挖现象严重， 伞岩和根底也较多。在首钢水厂铁矿东帮的 2 种主 要靠帮岩性 （ 混合岩和片麻岩 ） 中分别进行了水介 质预裂爆破， 其参数见表 1 。
第 29 卷
第2 期
张西良， 崔正荣
深凹露天矿富水岩层水介质预裂爆破机理研究
23
［4 ］ Pb ， 炮孔压力与绝热压力有关 。 由于水在高冲击
τ rθ = τ θψ = τ rψ = 0 式中： τ = t － u r （ r ， τ） r ， v （ τ） = 。 Cp 0 τ
（ 5）
载荷下的非弹性特征及水质点间的能量损耗的特 性， 在炮孔水到炮孔壁之间将出现一个衰减的波阵 面， 炮孔中水中波阵面压力随距离的衰减为 r －0． 56 P （ r） = P' w × （ r） －0． 56 = P' w × 0 = b － 0 ． 56 r0 P' w × （ 1） 1 ． 2247 b c r r = ； r 为至爆心距离， m； b 为 式中： r 为比爆心距， b m。 炸药半径，
设共有 m 个炮孔， 则第 j 个炮孔在该点产生的 则所有炮孔内炸药爆炸在该点产生的总的叠加 应力为
m
σ =
σ ψ， ∑ ij j =1
（ 7）
由于爆生气体在水介质预裂爆破中对预裂缝的 只是在应力波形成初始裂缝的基础上使裂缝扩 作用， 展贯通， 并最终形成预裂缝， 故认为是一种较次要的 作用， 实际计算中， 可采用一个修正系数 K（ K ＞ 1） ， 以 适当地弥补由于忽略爆生气体对预裂缝形成所起作 用而造成的误差。
表1 Table 1 地点 － 5 ～ － 20 － 5 ～ － 20 － 5 ～ － 20 － 5 ～ － 20 － 20 ～ － 35 － 20 ～ － 35 － 20 ～ － 35 － 20 ～ － 35 － 20 ～ － 35 岩石 混合岩 片麻岩 混合岩 混合岩 片麻岩 片麻岩 片麻岩 片麻岩 片麻岩
第 29 卷
第2 期
2012 年 6 月
爆 破 BLASTING
Vol． 29
ห้องสมุดไป่ตู้
No． 2
Jun． 2012
doi：10． 3963 / j． issn． 1001 － 487X． 2012． 02． 006
The shock wave in watermedium presplitting blast can be considered to transmission wave of detona-
tion wave． Homotactic blasting ball superposition theory was used to solve shock wave parameter of cylindrical blasting cartridge in watermedium presplitting blast． The magnitude of stress of any point in rock mass can be obtained from superimposing stresses of each balsting ball unit． In watermedium presplitting blast， the establishment of precrack goes through three period of crazing， extending and stopping， which is combined effect of shock wave and static pressure of watermedium．
2
水介质预裂爆破成缝机理
由于初始裂缝的形成是受拉破坏， 在相邻炮孔
应力场未相遇之前各炮孔内的应力波仅在各自孔壁 上产生不定向和不定量的裂缝。由于相邻炮孔的存 在改变了炮孔壁附近的环向应力分布， 在炮孔连心 线方向产生应力叠加， 当集中拉应力大于岩体的动 态抗拉强度时， 则在炮孔连心线方向上首先产生裂 纹， 这样才能形成预裂缝。 即当孔壁处岩体内拉应 力值超过岩石的动态抗拉强度即时， 岩石中将出现 破坏裂缝。 σ Ψ ≥ 〔σ tt 〕 = ξ2〔σ〕 拉 （ 8） ： 〔σ tt 〕 MPa； ξ2 为岩石 式中 为岩石的动态抗拉强度， ； 〔σ〕 的抗拉动载荷系数 拉 为岩体静载荷下轴极限抗 MPa。 拉强度， 此后， 爆生产物挤压水介质楔入应力波作用在 炮孔连心线方向上形成的初始裂缝， 产生“水楔 ” 效 应， 爆生产物与水一起驱动裂缝扩展 ， 并最终贯通形 成预裂缝。故裂缝扩展的基本条件为
收稿日期：2012 － 02 － 08 作者简介：张西良（ 1981 － ） ， 男， 硕士研究生、 工程师， 从事采矿及爆 （ Email） mimrzhangxl@ 163． com。 破工程设计研究 ，
P w 的关系由阻抗失配方程给出［2-3］。 而当炮孔与炸 药之间存 在 环 状 空 间 的 时 候， 就应采用炮孔压力
Key words：
watermedium； presplitting blasting； cracking mechanism
水介质预裂爆破与普通预裂爆破不同之处在于 预裂孔中充满水， 而不是空气， 水代替了空气作为预 裂爆破的偶合介质。 工程实践表明， 预裂爆破技术 的关键在于预裂孔的破坏控制和预裂缝的形成及其 质量。当前国内涉及水孔预裂爆破的原理的研究较 少， 而将炮孔中的水作为爆破介质 ， 寻求水介质预裂 爆破的成缝机理和工艺参数计算方法， 有助于减少 炮孔中水对预裂爆破的影响， 获得良好的预裂爆破 效果。
[
]
σ θ = σ ψ = 2 （ λ + μ） λ u0 （ τ ）
[
du p （ r） u p （ r ） v0 （ τ ） － dr Cp
]
24
爆
破
2012 年 6 月
〔σ〕 σ r， Ψ ≥ ξ2 拉 MPa。 式中， σ r， Ψ 为距孔中心 r 处岩体应力 ，
（ 9）
3 水介质预裂爆破在首钢水厂铁矿应用
水厂铁矿水介质预裂爆破试验参数及效果
Watermedium presplitting blast parameters and effects in Shuichang mine 孔数 36 42 23 14 24 43 21 60 17 孔距 / m 0． 8 ～ 1． 0 1． 0 1． 0 1． 1 ～ 1． 2 1． 1 1． 0 1． 0 0． 8 ～ 1． 0 1． 0 ～ 1． 2 线装药密度 / （ kg·m － 1 ） 1． 20 ～ 1． 40 0． 90 0 ． 90 1 ． 20 ～ 1 ． 40 0 ． 67 ～ 1 ． 00 0 ． 86 1 ． 04 1． 04 1． 08 填塞高度 / m 2． 0 2． 0 1． 5 1． 5 1． 5 1． 5 1． 5 1． 5 1． 5 半孔率 60 % ～ 70 % 以上 预裂面平整度较好 半孔率 60 % ～ 70 % ， 整个预裂面较平整。 预裂效果
同时随着爆生产物的膨胀和耗散， 其压力不断 当其压力衰减至不足以使裂缝发展时 ， 裂缝扩 衰减， 展停止。所以初始裂缝在爆生产物和水的作用下所 能扩展的长度也是有限的， 但如果两相邻孔的间距 裂缝就会相互贯 在裂缝所能扩展的长度范围内时， 通
［6 ］
。当相邻炮孔应力波叠加产生的集中拉应力
〔σ tt 〕 小于岩石的动态抗拉强度即 σ r， 时， 裂纹停 Ψ≤ 止发展。
由于预裂缝的形成主要是由于垂直于预裂缝方 σr 、 σθ 只是预裂缝形成的补充和扩展， 向的拉伸破坏， 是一种次要的破坏作用， 在预裂缝形成过程中起主要 作用的是垂直于炮孔连心线方向的应力分量 σψ 。 1． 4 应力波叠加的分析和计算 在任意 t 时刻， 单孔在该点产生的应力值可由 所分解成的 n 个单元球药包产生的各应力分量叠加 求得
1
水介质预裂爆破应力场数学模型的 建立
研究水介质预裂爆破应力场及成缝机理， 采用等
效球药包叠加理论来求解水介质预裂爆破柱状装药的
［ 1 ］ 应力波参数， 进而得出水介质预裂爆破成缝机理 。
1． 1
预裂孔孔壁初始压力的计算 水介质预裂爆破中， 炸药与水完全接触， 可认为
炸药和水之间是偶合的。 在偶合装药条件下， 可认 为水中的冲击波是炸药中爆轰波的透射波 。对一个 完全偶合的系统， 在炸药中的压力 P e 对水中的压力