CN113916075A - 单临空面岩塞爆破参数初选试验方法 - Google Patents
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Abstract
一种单临空面岩塞爆破参数初选试验方法，通过爆破参数初选试验设计、爆破参数初选试验施工和爆破参数初选试验效果评价三个步骤对单临空面岩塞爆破进行试验，爆破参数初选试验设计包括炮孔布置、装药结构和起爆网路，爆破参数初选试验施工包括准备工作、测量放样、钻孔施工、炮孔验收、装药及堵塞、起爆网路连接和爆破经济技术指标设计，爆破参数初选试验效果包括爆破进尺、爆破地震效应监测和爆破效果原因分析，若爆破后炮孔底部有明显的爆痕，则判断属于“冲炮”现象，若未发现拒爆的雷管及炸药，则判断为电子雷管起爆网路的准爆性高。
Description
技术领域
本发明属于岩塞爆破参数选择技术领域，涉及一种单临空面岩塞爆破参数初选试验方法。
背景技术
岩塞部位地层岩性为燕山晚期雅亮单元(K1y)花岗岩，夹有辉绿岩脉。岩塞体覆盖层零星分布，覆盖层厚度为1.0m～1.1m，主要以弱～微风化花岗岩为主，弱风化厚度约1.0m～5.2m，其余均为微风化，属于有利的地质条件，弱风化岩整体较整，为弱透水，具有一定的自稳能力。
岩塞爆破通常分为单临空面和双临空面，条件下两者的力学环境存在很大差别，岩塞爆破起爆网路复杂、工序多、爆破作业时间长，正常情况下都需要若干天的时间，这对爆破器材的性能提出了极其严格的要求，包括抗水性炸药、导爆索、非电高精度导爆管雷管等。
鉴于单临空面岩塞爆破施工特殊性，需要对起爆网路的准爆性、装药结构和爆破效果等进行提前试验，获取相关参数，以提高施工安全性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种单临空面岩塞爆破参数初选试验方法，采用爆破参数初选试验设计、爆破参数初选试验施工和爆破参数初选试验效果评价三个步骤对单临空面岩塞爆破进行试验，爆破参数初选试验设计包括炮孔布置、装药结构和起爆网路，爆破参数初选试验施工包括准备工作、测量放样、钻孔施工、炮孔验收、装药及堵塞、起爆网路连接和爆破经济技术指标设计，爆破参数初选试验效果评价包括爆破进尺、爆破地震效应监测和爆破效果原因分析，若爆破后炮孔底部有明显的爆痕，则判断属于“冲炮”现象，若未发现拒爆的雷管及炸药，则判断为电子雷管起爆网路的准爆性高。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种单临空面岩塞爆破参数初选试验方法，它包括如下步骤：
步骤1，爆破参数初选试验设计，包括炮孔布置、装药结构和起爆网路；
步骤2，爆破参数初选试验施工，包括准备工作、测量放样、钻孔施工、炮孔验收、装药及堵塞、起爆网路连接和爆破经济技术指标设计；
步骤3，爆破参数初选试验效果评价，包括爆破进尺、爆破地震效应监测和爆破效果原因分析。
在步骤1中，炮孔布置时，在中心布置一个装药孔，以装药孔为中心的多个圆周上布置多圈炮孔。
在步骤1中，装药结构，主爆孔及掏槽孔均采用普通乳化炸药，连续装药；采用双发电子雷管，在孔底第二节炸药内装一发，反向起爆，在孔口第二节炸药内装一发，正向起爆。
在步骤1中，装药结构，轮廓孔采用普通乳化炸药，间隔装药，导爆索传爆；采用双发电子雷管，在孔底第一节炸药内装一发，反向起爆，在孔口第一节炸药内装一发，正向起爆。
在步骤1中，起爆网路，设置多圈炮孔，各圈炮孔皆设置延期时间；孔内雷管均采用双发，形成复式起爆网路。
在步骤2中，采用常规隧洞开挖方法爆除试验段上下游两端多余部分，留下爆破试验段；同时，为保证钻机正常定位，将轮廓面附近进行扩挖提供工作面，并对掌子面的危石进行处理。
在步骤2中，测量放样采用全站仪根据爆破试验方案对炮孔开口位进行布孔放样，用红油漆对每个孔位进行标识；钻孔施工采用潜孔钻机进行钻孔，开钻前，用水准尺对其调整进行复核，并形成记录；炮孔验收参考爆破参数初选试验钻孔情况表；装药采用PVC管绑扎药卷，堵塞材料均为锚固剂。
在步骤3中，爆破进尺，满足成功掏槽，不使炸药冲孔，不产生强烈的冲击波，对炮孔产生破坏，且中心区域平均进尺达到设定要求。
在步骤3中，爆破地震效应监测，采用Mini-seis及TC-4850爆破记录仪，在选定的测点上固定传感器，传感器与记录仪连接，待采集完成后，与计算机连接，读取存储数据，进行波形分析。
在步骤3中，爆破效果原因分析，若爆破后炮孔底部有明显的爆痕，则属于“冲炮”现象；若未发现拒爆的雷管及炸药，则电子雷管起爆网路的准爆性高。
本发明的主要有益效果在于：
以中心装药孔为圆心，布置多圈不同直径的多个炮孔，每圈的炮孔数量和角度不尽相同。
主爆孔及掏槽孔均采用普通乳化炸药，连续装药；采用双发电子雷管，在孔底第二节炸药内装一发，反向起爆，在孔口第二节炸药内装一发，正向起爆。
轮廓孔采用普通乳化炸药，间隔装药，导爆索传爆；采用双发电子雷管，在孔底第一节炸药内装一发，反向起爆，在孔口第一节炸药内装一发，正向起爆。
设定电子雷管起爆网路的各圈炮孔延期时间，分四段起爆，孔内雷管均采用双发，形成复式起爆网路。
若爆破后炮孔底部有明显的爆痕，则判断属于“冲炮”现象，若未发现拒爆的雷管及炸药，则判断为电子雷管起爆网路的准爆性高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明爆破参数初选试验炮孔布置图。
图2为本发明掏槽孔E、G圈装药结构示意图。
图3为本发明主爆孔H、J圈装药结构示意图。
图4为本发明轮廓孔K圈装药结构示意图。
图5为本发明爆破参数初选试验起爆网路图。
图6为本发明电子雷管起爆网路连接示意图。
图7为本发明爆破参数初选试验钻孔进度图。
图8为本发明爆破参数初选试验装药量分布图。
图9为本发明爆破试验爆破振动效应测点布置示意图。
具体实施方式
如图1～9图中，一种单临空面岩塞爆破参数初选试验方法，它包括如下步骤：
步骤1，爆破参数初选试验设计，包括炮孔布置、装药结构和起爆网路；
步骤2，爆破参数初选试验施工，包括准备工作、测量放样、钻孔施工、炮孔验收、装药及堵塞、起爆网路连接和爆破经济技术指标设计；
步骤3，爆破参数初选试验效果评价，包括爆破进尺、爆破地震效应监测和爆破效果原因分析。
优选地，结合工程的实际条件，爆破参数试验结合引水隧洞的开挖同步进行，根据引水洞开挖进度及揭露的地质条件，选择补水支洞至检修支洞之间的主洞段进行爆破参数初选试验。
优选的方案中，在步骤1中，炮孔布置时，在中心布置一个装药孔，以装药孔为中心的多个圆周上布置多圈炮孔。
优选地，结合单临空面岩塞爆破参数试验数值，爆破参数初选试验设计参数如下：
中心布置一个装药孔；
在半径为0.20m的圆周上，布置第F圈炮孔，每60°布置1孔，孔口间距为0.2m，共布置6孔；
在半径为0.40m的圆周上，布置第G圈炮孔，每45°布置1孔，孔间距为0.31m，共布置8孔；
在半径为0.80m的圆周上，布置第H圈炮孔，每45°布置1孔，孔间距为0.61m，共布置8孔；
在半径为1.35m的圆周上，布置第J圈炮孔，每36°布置1孔，孔间距为0.83m，共布置10孔；
在半径为2.00m的圆周上，布置第K圈炮孔，每18°布置1孔，孔间距为0.63m，共布置20孔。
优选的方案中，在步骤1中，装药结构，主爆孔及掏槽孔均采用普通乳化炸药，连续装药；采用双发电子雷管，在孔底第二节炸药内装一发，反向起爆，在孔口第二节炸药内装一发，正向起爆。
优选地，主爆孔及掏槽孔均采用普通乳化炸药，药卷直径32mm炸药连续装药，药卷规格：长30cm，重300g；采用双发电子雷管，在孔底第二节炸药内装1发，反向起爆，在孔口第二节炸药内装1发，正向起爆。掏槽孔E、G圈孔口堵塞1.10m左右，单孔装药量约3.9kg；扩大孔H、J圈孔口堵塞1.40m左右，单孔装药量约3.6kg；堵塞材料均为锚固剂。
优选的方案中，在步骤1中，装药结构，轮廓孔采用普通乳化炸药，间隔装药，导爆索传爆；采用双发电子雷管，在孔底第一节炸药内装一发，反向起爆，在孔口第一节炸药内装一发，正向起爆。
优选地，轮廓孔采用普通乳化炸药，药卷直径32mm炸药间隔装药，导爆索传爆，药卷规格：长30cm，重300g；采用双发电子雷管，在孔底第1节炸药内装1发，反向起爆，在孔口第1节炸药内装1发，正向起爆。孔口堵塞0.8m左右，堵塞材料为锚固剂，单孔装药量约2.7kg。
优选的方案中，在步骤1中，起爆网路，设置多圈炮孔，各圈炮孔皆设置延期时间；孔内雷管均采用双发，形成复式起爆网路。
优选地，爆破试验共有6圈炮孔，电子雷管起爆网路的各圈炮孔延期时间如下：
第E圈：1个孔，延期时间为600ms；
第F圈：6个空孔；
第G圈：8个孔，分4段起爆，延期时间分别为809ms、818ms、827ms、836ms；
第H圈：8个孔，分4段起爆，延期时间分别为909ms、918ms、927ms、936ms；
第J圈：10个孔，分4段起爆，延期时间分别为1009ms、1018ms、1027ms、1036ms；
轮廓光面孔共20孔，4孔一段，共分5段，延期时间分别为1109ms、1118ms、1127ms、1136ms、1145ms；
孔内雷管均采用双发，形成复式起爆网路。
优选地，电子雷管起爆网路连接使用0.5mm单芯双股的铜线作为导线，起爆线路由起爆器起始，电子雷管专用测试仪导通，传输信号。
优选的方案中，在步骤2中，采用常规隧洞开挖方法爆除试验段上下游两端多余部分，留下爆破试验段；同时，为保证钻机正常定位，将轮廓面附近进行扩挖提供工作面，并对掌子面的危石进行处理。
优选地，施工用风采用固定式空压机及供风管路供风；施工用水采用固定管路供水；施工用电采用外接动力电源。
优选地，采用常规隧洞开挖方法爆除试验段上下游两端多余部分，留下爆破试验段，同时，为保证钻机正常定位，应将轮廓面附近进行适当扩挖提供良好的工作面。最后，应该将掌子面的危石进行处理，保证施工安全。
优选地，脚手架搭设应布局合理，与周围岩石固定牢固，避免钻孔过程中脚手架有晃动，保证钻孔精度和施工安全。
优选的方案中，在步骤2中，测量放样采用全站仪根据爆破试验方案对炮孔开口位进行布孔放样，用红油漆对每个孔位进行标识；钻孔施工采用潜孔钻机进行钻孔，开钻前，用水准尺对其调整进行复核，并形成记录；炮孔验收参考爆破参数初选试验钻孔情况表；装药采用PVC管绑扎药卷，堵塞材料均为锚固剂。
优选地，掌子面平整后，测量技术人员采用全站仪根据爆破试验方案对炮孔开口位进行布孔放样，并用红油漆对每个孔位进行标识，形成记录。测量布孔后，测量技术人员应在现场向造孔机械操作人员和施工人员进行技术交底，测量技术人员应跟踪检测造孔质量。
优选地，爆破试验采用潜孔钻机100B进行钻孔，成孔直径76mm。钻机进入工作面后进行就位、调整。钻机调整主要为100B潜孔钻机整机水平调整。开钻前，施工技术人员用水准尺对其调整进行复核，并形成记录。
优选地，在钻进过程中，每隔2m则应对钻孔角度进行一次复核，及时进行调整。由于地质原因不宜钻进、卡钻或不易成孔时，及时通知爆破工程技术人员，提出修改或替代方案，并形成记录。施工技术人员根据钻机钻进过程中难易程度和岩粉性状，提出可能存在的地质情况沿孔深变化的初步评价并形成记录，以利于爆破试验参数的调整和爆破效果的分析。
优选地，记录钻孔从开始至完成钻孔的天数，平均每天完成钻孔量，及具体钻孔进度。
优选地，钻孔完成后，参建各方对钻孔质量进行联合验收，主要进行孔深验收。
优选地，爆破器材进入现场，在开始装药前对整个爆破试验施工现场进行警戒，同时在进出炮区道路设置路障，严禁闲杂车辆、人员进入。爆破员在爆破工程技术人员的指导下，根据爆破试验方案进行装药、堵塞。绑扎采用的是20mm的PVC管，每孔装药量与设计相同。
优选地，装药时，每节炸药量为0.3Kg，如图8中，以K11孔装药为例，图中所示9为孔内装药节数，图中所示0.8为设计堵塞长度。
优选地，电子雷管联接起爆网路与设计一致。爆破前，爆破工程技术人员对起爆网路连接进行最后一次检查后，并确认警戒有效、人员设备全部撤离、炮区无安全隐患后，再发出准许起爆指令。
优选地，试验断面直径为4m，设计钻孔深度5m，装药量168.0kg，每孔两发电子雷管，共计94发，设计各圈的单耗见爆破参数初选试验各圈单耗表。
爆破参数初选试验各圈单耗表
优选的方案中，在步骤3中，爆破进尺，满足成功掏槽，不使炸药冲孔，不产生强烈的冲击波，对炮孔产生破坏，且中心区域平均进尺达到设定要求。
优选地，爆破参数初选试验起爆，雷管、炸药全部准爆，未发现拒爆的雷管及残药。若掏槽区仅中心孔与F5孔爆通，掏槽不成功，致使炸药冲孔，产生了强烈的冲击波，但并未对炮孔产生破坏；中心区域平均进尺仅0.5m，周边进尺0.8m，说明钻孔前周边区域欠挖。
优选的方案中，在步骤3中，爆破地震效应监测，采用Mini-seis及TC-4850爆破记录仪，在选定的测点上固定传感器，传感器与记录仪连接，待采集完成后，与计算机连接，读取存储数据，进行波形分析。
优选地，爆破振动监测采用Mini-seis和TC-4850爆破记录仪，在选定的测点上用石膏固定好传感器底座，传感器安装上后，将传感器与记录仪连接好，待采集完成后，与计算机连接，读取存储数据，进行波形分析等。在洞内布置6个测点，高度距离底板1.0～1.5m，每点测试3个方向的质点振动速度。
优选地，若冲击波强烈，致使近区的三个测点的记录仪损坏，其他部位的测点传感器脱离洞壁，说明未能获得有效数据。
优选的方案中，在步骤3中，爆破效果原因分析，若爆破后炮孔底部有明显的爆痕，则属于“冲炮”现象；若未发现拒爆的雷管及炸药，则电子雷管起爆网路的准爆性高。
优选地，爆破后炮孔底部有明显的爆痕，则为典型的“冲炮”现象，主要因以下几个原因导致：
填塞长度不够，填塞质量不过关，致使爆炸产生的高温高压气体从孔口迅速飞出；
炸药做功能力差，不耦合系数偏大，致使爆炸产生的爆轰压力未能有效的破碎岩石；
岩石夹制作用过大，中心孔与第一圈掏槽孔之间的延期时间偏短，中心区碎块的抛掷时间不足。
总之，就是炸药在孔中爆炸后能量极少作用在岩石上，不能有效的用于破碎及抛掷岩体，大部分能量转化为高压气体通过孔口释放出去了。
优选地，若未发现拒爆的雷管及炸药，则说明电子雷管起爆网路的准爆性高。
若发生冲炮，平均进尺仅0.5m，说明未达到预期效果，需对装药结构、起爆网路等爆破参数进行优化调整。
若残孔平均深度4.4m，且炮孔未出现明显的损伤，可经高压水清孔后进行爆破参数优化试验。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种单临空面岩塞爆破参数初选试验方法，其特征是，它包括如下步骤：
步骤1，爆破参数初选试验设计，包括炮孔布置、装药结构和起爆网路；
步骤2，爆破参数初选试验施工，包括准备工作、测量放样、钻孔施工、炮孔验收、装药及堵塞、起爆网路连接和爆破经济技术指标设计；
步骤3，爆破参数初选试验效果评价，包括爆破进尺、爆破地震效应监测和爆破效果原因分析。
2.根据权利要求1所述的单临空面岩塞爆破参数初选试验方法，其特征是：在步骤1中，炮孔布置时，在中心布置一个装药孔，以装药孔为中心的多个圆周上布置多圈炮孔。
3.根据权利要求1所述的单临空面岩塞爆破参数初选试验方法，其特征是：在步骤1中，装药结构，主爆孔及掏槽孔均采用普通乳化炸药，连续装药；采用双发电子雷管，在孔底第二节炸药内装一发，反向起爆，在孔口第二节炸药内装一发，正向起爆。
4.根据权利要求1所述的单临空面岩塞爆破参数初选试验方法，其特征是：在步骤1中，装药结构，轮廓孔采用普通乳化炸药，间隔装药，导爆索传爆；采用双发电子雷管，在孔底第一节炸药内装一发，反向起爆，在孔口第一节炸药内装一发，正向起爆。
5.根据权利要求1所述的单临空面岩塞爆破参数初选试验方法，其特征是：在步骤1中，起爆网路，设置多圈炮孔，各圈炮孔皆设置延期时间；孔内雷管均采用双发，形成复式起爆网路。
6.根据权利要求1所述的单临空面岩塞爆破参数初选试验方法，其特征是：在步骤2中，采用常规隧洞开挖方法爆除试验段上下游两端多余部分，留下爆破试验段；同时，为保证钻机正常定位，将轮廓面附近进行扩挖提供工作面，并对掌子面的危石进行处理。
7.根据权利要求1所述的单临空面岩塞爆破参数初选试验方法，其特征是：在步骤2中，测量放样采用全站仪根据爆破试验方案对炮孔开口位进行布孔放样，用红油漆对每个孔位进行标识；钻孔施工采用潜孔钻机进行钻孔，开钻前，用水准尺对其调整进行复核，并形成记录；炮孔验收参考爆破参数初选试验钻孔情况表；装药采用PVC管绑扎药卷，堵塞材料均为锚固剂。
8.根据权利要求1所述的单临空面岩塞爆破参数初选试验方法，其特征是：在步骤3中，爆破进尺，满足成功掏槽，不使炸药冲孔，不产生强烈的冲击波，对炮孔产生破坏，且中心区域平均进尺达到设定要求。
9.根据权利要求1所述的单临空面岩塞爆破参数初选试验方法，其特征是：在步骤3中，爆破地震效应监测，采用Mini-seis及TC-4850爆破记录仪，在选定的测点上固定传感器，传感器与记录仪连接，待采集完成后，与计算机连接，读取存储数据，进行波形分析。
10.根据权利要求1所述的单临空面岩塞爆破参数初选试验方法，其特征是：在步骤3中，爆破效果原因分析，若爆破后炮孔底部有明显的爆痕，则属于“冲炮”现象；若未发现拒爆的雷管及炸药，则电子雷管起爆网路的准爆性高。
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