CN109737846A - 一种缓倾角层状岩体防拒爆爆破方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供本发明公开了一种缓倾角层状岩体防拒爆爆破方法，通过地质预报和钻孔过程记录，绘制爆区岩层分布图；采用梅花形布孔，且相邻炮孔底部钻设至不同岩层面上，同时在爆区中布置一定数量空孔；在孔口和孔底各设置一个起爆点，将导爆索贯穿整个装药，药卷连接处避开岩层交界面，保证上下层药卷接触紧密且在一条直线上，采用梅花形或V形起爆方式进行起爆。本发明通过改善装药结构和优化起爆方式，可以解决缓倾角层状岩体爆破过程中因岩层相互错动导致炸药拒爆的问题，减少坚硬岩层爆破的大块率，避免建基面的欠挖，而且提高了爆破网络的安全性，便于快速施工。

Description

一种缓倾角层状岩体防拒爆爆破方法

技术领域

本发明属于水利水电工程技术领域，具体涉及一种缓倾角层状岩体防拒爆爆破方法，特别适用于存在缓倾角层状岩体且部分岩层节理面发育的爆区。

背景技术

钻孔爆破作为一种经济、高效的岩体开挖手段，在各类基础工程建设以及矿产资源开采中获得了广泛应用。随着钻孔设备和运输工具的不断发展，爆破开挖生产效率高、成本低和便于采用综合机械化施工等方面的优越性逐渐受到人们的关注。然而，在台阶爆破中，炮孔常常会穿过岩性迥异的岩层，以及断层、软弱夹层、破碎带等。如果采用常规的布孔方式、装药方法和起爆方式，炸药起爆后，爆炸荷载推动周围岩体，使得后续炮孔周围的岩体发生错动，在岩层交界面附近，上下层药卷之间的距离极易超过殉爆距离，产生拒爆；其结果是爆区出现严重的超欠挖，岩体没有被充分破碎，大块率高，在后续的清理过程中存在较大的安全隐患。为克服现有技术中易出现拒爆的问题，本发明拟提供一种缓倾角层状岩体防拒爆爆破方法，可以进一步提高爆破网络的安全性，减少建基面欠挖。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：

一种缓倾角层状岩体防拒爆爆破方法，包括如下步骤：

步骤1，通过前期的地质勘查，确定爆区是否存在层状分布的岩体；

步骤2，采用梅花形布孔方式，钻设炮孔，邻排炮孔底部控制于不同岩层面，间隔布置；同时对钻屑、钻灰和钻进速度进行观察并记录，验证地质预报的准确性；

步骤3，通过前期的地质预报及钻孔记录，确定各岩层的分布情况及其相应的厚度，绘制炮孔穿过区域的轴向岩层分布图；

步骤4，根据步骤3中绘制的岩层分布图，在装药的过程中，避免上下两节炸药的连接处处于层状岩体的交界面，将炸药以竹片或PVC塑料板为支撑物与导爆索捆绑在一起，保证上下层药卷接触紧密且处于同一直线上，导爆索长度与炸药分布长度相同，分别在孔口段和孔底段设置两发雷管；

步骤5，采用梅花形或V形起爆方式，在确认起爆网络安全以后，通过雷管进行起爆；

步骤6，爆破完成之后观察爆堆的形态，确定是否存在拒爆的炸药。

所述步骤1中缓倾角层状岩体，为基本水平或存在一定倾角θ的层状岩体；本发明适用的层状岩体倾角需根据炮孔直径D和单个药卷长度d来确定；考虑到岩层交界面处于药卷中心处最佳，故倾角θ应控制在±arctan(d/2D)内；大量工程实践表明，层状岩体的倾角越小，效果更好。

所述步骤2中邻排炮孔钻孔的深度差异，在于相邻两排炮孔孔底控制高程应处于不同岩层面，同时考虑实际岩层情况及爆后成型效果，孔底高程差控制在50cm内为宜，以避免炮孔底部控制在同一水平面容易引起岩层错动的情况。

所述步骤3中轴向岩层分布图是在地质勘查资料的基础上，以钻孔记录进行绘制的，两者处于钻孔前后，可以相互验证岩层分布真实性和准确性；根据大量炮孔钻设过程中钻屑、钻灰的情况，可确定层状岩体各层岩体性质，结合钻孔速度v和钻孔耗时t，进而得到层状岩体厚度，能够精确绘制岩层分布图。

所述步骤5中梅花形起爆是以4个临近炮孔(呈平行四边形布置)为一组进行联网起爆，即4孔1响，同一排和相邻排若干组联网炮孔依次起爆，能够有效开挖四孔间层状岩体。

所述步骤5中V形起爆方式为在单孔起爆后，以V形向外逐排起爆，有效开挖V形的层状岩体；梅花形或V形起爆方式均可避免大量相邻炮孔连续起爆后，导致层状岩体错动，破坏临近炮孔装药结构，造成拒爆。

本发明具有如下优点：

1、传统的获取岩层地质信息的技术手段是打地质钻，进行地质勘探，但地质钻设备大，操作繁琐，费时费力，因此爆区内不可能钻设过多的勘测孔。本发明无需专门钻设地质勘探孔，直接利用炮孔钻设过程中的一些信息(钻屑、钻灰、钻孔速度v、钻孔耗时t)，就可以准确的判断爆破岩层分布情况，而且爆区内炮孔数量众多，可以精确地绘制出岩层分布图。

2、邻排炮孔钻设深度控制在不同岩层面上，能够有效减弱爆破开挖对同层层状岩体错动的影响，避免因层状岩体的错动导致拒爆。

3、在爆破设计中采用前后排间隔交错布孔的形式，通过梅花形或V形起爆网络设计，提高了爆破网络的安全性，可有效减小因爆破导致的层状岩体间的相互错动。

4、在炮孔顶部、底部设置两个起爆点，将导爆索贯穿整个装药段，减小了炮孔内药柱的传播时间，同时在装药过程中，根据岩层分布图，使得上下层药卷的连接处避开接触面，避免爆破过程中，因岩层的相互错动使得上下层药卷之间的距离加大，从而产生拒爆。

5、操作简单，便于施工，无需增加额外的成本。

附图说明

图1为炮孔沿轴向穿过三层岩层的装药结构示意图；

图2为群孔布置剖面图；

图3为起爆网络设计(a)，图3中V形起爆顺序为A1-B1-C1-D1；

图4为起爆网络设计(b)，图4中梅花形起爆顺序为A2-B2-C2-D2-E2-F2；

其中：1-软岩或节理面发育岩层；2-坚硬岩层；3-导爆系统(包括导爆管、导爆索和竹片)；4-堵塞段；5-起爆雷管；6-炸药；7-上下药卷之间的接触面，8-层状岩体的倾角θ，9-竖直炮孔，10-爆破台阶，11-岩层面A，12-岩层面B，13-炮孔，14-爆区，15-空孔。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明：

某高拱坝下游水垫塘底板开挖，水垫塘底板岩性为柱状节理玄武岩，节理面发育，部分为角砾熔岩。岩体2.0m～4.0m与5.5m～6.0m处有厚度2.0m左右与厚度0.5m左右的坚硬角砾熔岩，该岩层岩质完整坚硬。炮孔直径76mm，炮孔深度6.0/5.5m，堵塞长度1.0m，孔间距1.0m，排距1.0m，采用Φ32的2#岩石乳化炸药，不耦合装药，药卷密度0.95～1.30g/cm³，殉爆距离4cm。具体包括如下步骤：

1、根据前期的地质勘探资料，确定爆区存在层状岩体。

2、采用梅花形布孔，钻设炮孔，对钻屑、钻灰、钻进速度v、钻孔耗时t进行观察并记录，同时验证地质预报的准确性。

在水垫塘开挖面上对爆区进行人工清理，并用高压风管吹面，在爆区内严格按照爆破设计进行布孔。钻孔采用梅花形布孔，钻孔尺寸为：炮孔直径76mm，炮孔深度6.0/5.5m，孔间距1.0m，排距1.0m，如图2所示。

3、绘制炮孔穿过区域的岩层分布图。

通过前期的地质勘探资料和钻孔过程中对钻屑、钻灰和进钻速度的记录，绘制炮孔穿过区域的岩层分布图。钻进0～2.0m时，进钻比较容易，说明岩石强度相对较低；钻孔2.0～4.0m时，发现钻孔速度明显较低，钻屑颜色有明显变化；进钻4.0m以后，发现进钻比较容易，钻屑颜色和0～2.0m时相似；同时继续钻设至5.5m时，发现进钻速度重新降低，和2.0～4.0m相似，一直钻至6.0m。以上记录说明，在2.0～4.0m和5.5m～6.0m处有两处坚硬岩层，而在0～2.0m处和4.0～5.5m处岩层强度相对较低。然后根据这些指标绘制炮孔穿过区域的岩层分布图，如图1所示。

4、根据步骤3中绘制的岩层分布图，在装药的过程中，上下两节炸药的连接处要避免处于层状岩体的交界面，将炸药以竹片或PVC塑料板为支撑物与导爆索捆绑在一起，保证上下层药卷接触紧密且处于同一直线上，导爆索长度与炸药分布长度相同，两发雷管分别位于孔口段和孔底段，如图1所示。起爆雷管可采用电子雷管或高精度非电塑料导爆雷管，以确保各个起爆点同时起爆。

5、采用梅花形起爆方式，起爆网络示意图如图4。在确认起爆网络安全以后，通过雷管进行起爆。

6、爆破完成之后观察爆堆的形态，确定是否存在拒爆的炸药。

本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (6)

1.一种缓倾角层状岩体防拒爆爆破方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，通过前期的地质勘查，确定爆区是否存在层状分布的岩体；

步骤2，采用梅花形布孔方式，钻设炮孔，邻排炮孔底部控制于不同岩层面，间隔布置；同时对钻屑、钻灰和钻进速度进行观察并记录，验证地质预报的准确性；

步骤3，通过前期的地质预报及钻孔记录，确定各岩层的分布情况及其相应的厚度，绘制炮孔穿过区域的轴向岩层分布图；

步骤4，根据步骤3中绘制的岩层分布图，在装药的过程中，避免上下两节炸药的连接处处于层状岩体的交界面，将炸药以竹片或PVC塑料板为支撑物与导爆索捆绑在一起，保证上下层药卷接触紧密且处于同一直线上，导爆索长度与炸药分布长度相同，分别在孔口段和孔底段设置两发雷管；

步骤5，采用梅花形或V形起爆方式，在确认起爆网络安全以后，通过雷管进行起爆；

步骤6，爆破完成之后观察爆堆的形态，确定是否存在拒爆的炸药。

2.如权利要求1所述的一种缓倾角层状岩体防拒爆爆破方法，其特征在于：所述缓倾角层状岩体，为基本水平或存在一定倾角θ的层状岩体，层状岩体倾角根据炮孔直径D和单个药卷长度d来确定，倾角大小控制在±arctan(d/2D)内。

3.如权利要求1所述的一种缓倾角层状岩体防拒爆爆破方法，其特征在于：所述步骤2中邻排炮孔钻孔的深度差异，在于相邻两排炮孔孔底控制高程应处于不同岩层面，邻排炮孔孔底高程差应控制在50cm内。

4.如权利要求1所述的一种缓倾角层状岩体防拒爆爆破方法，其特征在于：所述步骤3中轴向岩层分布图是在地质勘查资料的基础上，以钻孔记录进行绘制的，两者处于钻孔前后，用于相互验证岩层分布真实性和准确性；根据大量炮孔钻设过程中钻屑、钻灰的情况，确定层状岩体各层岩体性质，结合钻孔速度v和钻孔耗时t，进而得到层状岩体厚度，以精确绘制岩层分布图。

5.如权利要求1所述的一种缓倾角层状岩体防拒爆爆破方法，其特征在于：所述步骤5中梅花形起爆是以4个临近炮孔(呈平行四边形布置)为一组进行联网起爆，即4孔1响，同一排和相邻排若干组联网炮孔依次起爆，以有效开挖四孔间层状岩体。

6.如权利要求1所述的一种缓倾角层状岩体防拒爆爆破方法，其特征在于：所述步骤5中V形起爆方式为在单孔起爆后，以V形向外逐排起爆，以有效开挖V形的层状岩体。