《控制性爆破技术综述》3400字

控制性爆破技术综述1.1爆破振动影响周俊汝等[27]认为爆破振动频率是影响爆破振动危害的重要原因，通过数值模拟手段揭示了爆破振动频率的衰减规律。李建旺[28]以玉渡山隧道为工程背景，采用完全重启动分析法对爆破振动效应进行了研究，认为已成形隧道形成的爆破振动放大效应对建筑物产生的影响不可忽视。胡世敬[29]运用MidasGTS有限元分析软件，建立了隧道爆破振动对地表影响模型，归纳了最大振速和振动加速度的变化规律。王蕊等[30]运用数值三维模型实体建模手段，得到了隧道爆破时下穿村庄建筑物的响应规律。王玲霞等[31]结合实际工程案例，提出了爆破振动下地表振动速度和振动频率的衰减规律。娄建武等[32]通过长期的爆破振动时的结构振动响应监测分析，提出了适宜当地民房结构的容许振速标准值。李胜林等[33]以某浅埋地铁隧道爆破施工工程为背景，运用不同方法对比分析了地表振动衰减规律，认为日本株式会社公式的拟合分析效果较好。陈良兵等[34]对某隧道爆破施工进行了现场振动测试，分析表明既有临空面的存在能显著减小爆破振动效应。朱利明等[35]通过现场爆破试验，认为采取微差爆破技术可有效减小振动速度峰值。历建华等[36]总结多次爆破工程中建构筑物损伤特征，提出小于安全允许振速的多次爆破振动产生的累积效应也会对房屋造成非结构性损伤。樊浩博等[37]以某隧道为依托，采用数值模拟方法对爆破振动引起的地表建筑响应进行了分析，提出振动速度不能完全反映建筑结构的受力状况。研究隧道爆破振动规律是实现有效振动控制的重要前提。一般认为，爆破振动与爆心距、高程差、地质条件等有一定的联系。许多研究人员对爆破振动频率衰减规律作了深入的探讨，研究发现，爆炸腔大小、爆心距以及波在岩体中传播速度决定了隧道爆破振动频率的衰减。爆破振动规律从能量分布特征的角度分析是一种有效的手段。隧道爆破振动能量分布与爆破孔中药量多少有关系，当最大段药量比较少时，爆破振动能量主要分布在中高频带附近，而且能量相对分布比较宽，当最大段药量逐渐增加时，爆破振动能量主要分布在中低频带附近，并且能量分布比较集中，在比较了各种拟合公式并讨论了爆破振动速度衰减公式的优选，经过各个公式的误差分析，提出应该解除萨式公式中一次起爆药量和爆心距的比例关系，采用优化后的指数模拟。提出了根据线性回归法和非线性回归法求解爆破振动速度衰减公式参数的非线性回归法，现场实测数据、线性回归法拟合的萨道夫斯基公式和非线性回归法拟合的萨道夫斯基公式的对比分析，由此可知，振幅越大，非线性回归法得到的公式更加接近实测值[38-39]。考虑微差爆破的最大段药量、爆心距等因素对振动速度的影响,运用数理统计的数学方法回归分析处理实测数据。萨道夫斯基公式为v=K3式中v——为保护对象质点振动速度，cm/s；Q——炸药量，kg；R——爆破点至保护对象间的距离，m；K，α——爆破点至保护对象间的地形地质条件有关的场地系数和衰减系数一般地，隧道远处的围岩振动规律不适用近处隧道爆破围岩振动，监测隧道爆破近区围岩和掌子面附近围岩的振动规律是隧道钻爆施工安全的重要保证。分别对爆破振动速度预测方法作了深入研究。由此可见，爆破振动速度在介质中具有一定的传播规律和可预测性。通过以上文献分析，隧道爆破振动速度的衰减与爆心距、爆腔大小、岩体纵波速度及品质因子等有关；分析爆破振动规律可以从能量和振动频率的关系入手，即振动频率与能量分布之间存在密切关系。1.2微差挤压爆破技术微差挤压爆破是指在深孔孔间、排间或深孔孔内以毫秒级的时间间隔，按一定顺序起爆，并利用爆破工作面前的堆渣对顺序起爆的岩石运动起阻碍作用，使岩石在运动中互相碰撞、挤压，达到岩石的的二次破碎，改善爆破效果的一种爆破方法。微差挤压爆破时，药包先后起爆，每次爆破使岩体内形成一个应力作用区，并不断地向处传播。在合理的微差间隔时间范围内，如果先爆药包爆炸已使岩体部分破坏，但在岩体中引起的应力尚未消失时，而后爆药包产生的应力已经传到，就使岩体连续处于应力状态，形成应力波的叠加与增强，使岩体易于破碎，增强了破碎效果。可以提高钻机的效率和作业率。由于微差挤压爆破后冲小，保护了工作面后未爆岩体的完整性，第一排穿孔也较容易，因而提高了钻机的效率，减少了炮孔浪费率﹔此外，由于一次爆破规模增大，相应地减少了第一排孔的数量，钻机移动次数也相对减少，有利于提高钻机的作业率。同时可以提高每米炮孔的爆破量。爆堆集中而整齐，岩块粒级比较均匀，为也挖掘提供了安全的作业条件。微差爆破技术采用毫秒延时雷管进行控制爆破，最大优点在于控制爆炸产生的冲击波，将爆破出的岩石大小控制在同样的比例内。并且爆炸出的石块碎片落点相对的集中，方便了施工清理，有效减少爆破失败的次数，提升爆破的效果[40]。在齐发爆破时，每一个爆破周期的电铲工作效率不同；而采取微差挤压爆破时，电铲就可以变为连续高产。大大减少了二次爆破的工作量，有利于提高电铲效率。由于增大了爆破规模，减少了爆破次数，也就减少了每次爆破前后电铲的停产时间，从而提高了电铲作业率。根据具体的施工条件不同，电铲效率可提高10～40%。同时，由于上述原因，改善了粗碎条件，减少了破碎机的堵塞，提高了破碎机效率，减少了机械设备事故和维修工作量。由于地震波的相互干扰，微差挤压爆破地震效应显著降低，可以减少爆破对矿区附近建筑物的危害，扩大开采范围，并对保持未破矿岩的完整，保证边坡稳定，都有积极的意义。采用微差挤压爆破能更有计划地安排生产。在南方雨季、北方严寒来临之前，多搞几次规模较大的爆破，避免在恶劣自然条件下进行穿孔爆破工作，并保证这一期间生产对矿石的需要。某些矿山工作线短，或处在开挖出入沟与采矿收尾阶段，为了提高开采强度，采用微差挤压爆破能够得到显著的成效。微差控制爆破能有效地控制爆破冲击波、震动、噪音和飞石；操作简单、安全、迅速；可近火爆破而不造成伤害；破碎程度好，可提高爆破效率和技术经济效益。但该网路设计较为复杂；需特殊的毫秒延期雷管及导爆材料。微差控制爆破适用于开挖岩石地基、挖掘沟渠、拆除建筑物和基础，以及用于工程量与爆破面积较大，对截面形状、规格、减震、飞石、边坡后面有严格要求的控制爆破工程。1.3光面预裂爆破技术预裂爆破是指，进行石方开挖时，在主爆区爆破之前沿设计轮廓线先爆出一条具有一定宽的贯穿裂缝如图3-1所示。以缓冲、反射开挖爆破的振动波，控制其对保留岩体的破坏影响，使之获得较平整的开挖轮廓。预裂爆破孔直径是决定其他参数的主要因素，主要是因为负荷是直径的直接函数，然后其他参数由负荷确定[41]。（a）平面图（b）剖面图1－预裂缝；2－爆破孔图3-1预裂爆破布置图预裂爆破由于采用小药卷不耦合装药的方式，将药卷分散绑扎在传爆线上，如图3-2所示，在该孔连线方向形成平整的预裂缝，裂缝宽度可达1~2cm。然后再起爆主爆炮孔组，就可降低主爆炮孔组的爆破地震效应，提高保留区岩石壁面的稳定性。使保留区岩石沿预定的轮廓线留下的光滑平整的岩壁，减少超欠挖。1－雷管；2－导爆索；3－药包；4－底部加强药包图3－2预裂爆破装药结构图光面爆破是一种爆出的新壁面保持平整而不受明显破坏的控制爆破技术。其特点是在设计开挖轮廓线上钻凿一排孔距与最小抵抗线相匹配的光爆孔，并采用不耦合装药或其他特殊的装药结构，在开挖主体爆破后，光爆孔内的装药同时起爆，从而形成一个贯穿光爆炮孔且光滑平整的开挖面，如图3-3所示。光面爆破的破岩机理仍然是一个十分复杂的问题，目前仍在探索之中。尽管在理论上还不成熟，但在定性分析方面已有共识。一般认为，炸药起爆时，对岩体产生两种效应；二是爆炸气体膨胀做功所起的作用。光面爆破是周边眼同时起爆，各炮眼的冲击波向其四周作径向传播，相邻炮眼的冲击相遇，则产生应力波的叠加，并产生切向拉力，拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线的中点，当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后，爆炸气的膨胀合裂缝进一步扩展，形成平整的爆裂面。图3-6光面爆破洞挖布孔图光面爆破能有效地控制周边眼炸药的爆破作用，从而减少对围岩的扰动，保持围岩的稳定，确保施工安全，同时又能减少超欠挖，提高