定向断裂控制爆破课件

定向断裂控制爆破廖涛矿业工程2012010117定向断裂控制爆破起源在现代爆破工程中,为了获得平整的岩石开挖面和井巷轮廓线,提高石料开采的成材率,减少超挖和欠挖同时,为了降低巷道围岩和露天边坡受损伤的程度,以便提高其稳定性能,光面爆破和预裂爆破技术在国内外得到了广泛的应用。为了进一步改善光面爆破和预裂爆破的效果,从20世纪60年代开始,国内外许多学者对单孔定向破裂爆破技术进行了大量的研究。总的看来,要控制岩石沿特定的方向产生破裂,采用的方法有两大类,如采用切槽孔或在炮孔两侧设置小直径空孔导向;二是如采用聚能装药或在药卷外套上有利于能量集中作用的切缝或切槽外壳。■定向断裂控制爆破的理论基础是它是指利用普通工业炸药或烈性炸药,通过合理确定炮孔孔网参数、装药结构、炮孔形状及起爆方法来控制爆破过程中爆炸产物的作用方向、地震效应及爆后飞石距离、破坏范围、破坏程度和岩石运动方向的爆破技术。其特点是裂纹沿炮孔孔间连心线方向或沿预定方向起裂、延伸和贯通,故称为“定向断裂控制爆破”国内外早在上世纪60年代就开始研究岩体定向断裂控制爆破技术,但至今并没有广泛推广应用。岩体定向断裂控制爆破的关键间题是如的周边形成一定长度和宽度的初始的操作工艺。2.主要方法关于定向断裂控制爆破的方法,国外学者先后提出有15种之多,比较有效而实用的方法有四种,如图1所示(1)炮孔形状法,即改变炮孔形状,通称切(2)药卷形状法,即改变药卷形状,工程爆破中常用(3)切缝药包法,即在药柱外套一个预先开有定宽度的切缝的套管的(4)空孔导向法,即改变装药结构,保持炮孔和药卷形状不变,工程上一般应用于光爆破中。2a)切槽爆破b)聚能爆破c)切缝药包爆破d)空孔导向爆破图1定向断裂控制爆破方法1-药包;2-炮孔;3-切缝导管;4-导向孔;a-孔间距定向断裂控制爆破作用机理1.爆破破裂过程中爆生气体作用采用普通爆破破碎岩石时,不论是耦合装药还是不耦合装药,炸药爆炸产生的爆轰波或迅速膨胀的爆轰产物与岩石相碰撞,在岩石内产生并传播爆炸冲击波或应力波。爆破作用的应力波冲击岩石使炮孔周围产生初始径向裂纹,随后,在爆生气体准静态压力作用下,初始径向裂纹进一步扩展延伸实验结果表明,在耦合装药的条件下,生气体的膨胀作用能使应力波产生的裂纹增到炮孔半径的10-20倍。由此可见,在爆破破碎过程中,爆生气体的膨胀作用要超过应力波的作用。定向断裂控制爆破与普通爆破不同,各类技术方法均采用不耦合装药和。药卷和孔壁之间的空隙对爆炸冲击起到很大的缓冲作用,从而使达岩体中的应力波的幅值大大降低。实验研究结果表明,与不耦合系数为1.1时的情况相比,不耦合系数为1.7时,炮孔孔壁上的最大切向拉应力下降80%左右。这样,应力波在炮孔周围产生的径向裂纹,在数量上和长度上都大大减少。所以表1列出了几种定向断裂控制爆破的初始裂纹和裂纹扩展的动力方式。表1断裂控制爆破裂纹(缝)起裂、扩展的动力形式爆破方法初始裂纹形成的动力裂纹扩展作用的动力切槽爆破孔壁切槽爆轰气体准静应力轴对称侧向聚能药包聚能射流沖击作用爆轰气体准静应力切缝药包切缝应力集中爆轰气体准静应力光面爆破后爆孔导向作用爆轰气体准静应力预裂爆破空孔导向作用爆轰气体准静应力2N力波作用理论应力波作用理论认为,炮孔间贯穿裂缝的形成是由于两炮孔同时起爆时爆炸激起的爆炸应力波在相邻炮孔的轴心面中央相遇叠加,使该点垂直于炮孔轴心面的拉应力大于岩石的动态极限抗拉强度从而使该点的岩石断裂,然后向炮孔方向扩展,最后形成光滑的断裂面。形成贯穿裂缝的最关键的条件是和与之切槽爆破切槽爆破的发展早在1905年,瑞典C.TFoSter就提出在孔壁上做预切槽,以获得定向断裂方法。20世纪60年代,瑞典的ULangefors等人就改变炮孔形状后的爆破效果进行分析研究,结果表明在圆形孔壁上开。美国W.Forney等人用速燃剂作为破碎剂,在有机