1前言
在土木建設工程中,經常會碰到這樣一類土岩爆破問題:爆區附近有重要的建築設施或周圍的土岩介質需良好的保護,即爆破引起的擾動要嚴加限製;受爆介質不僅要充分破碎,且部分需移開原位定向拋擲;爆區呈條帶狀,拋擲方向水平尺寸及深度都較小;拋擲堆積無需十分集中,拋擲距離有限。如水電建設中壩或提水泵站建成後其施工圍堰的破碎拋散,鐵路或公路施工中半挖半填路基的一次形成等都有這類問題,顯而易見,要完成存在上述問題的土岩爆破工程,采用的爆破方法必須具備以下兩個基本特性:
單響起爆藥量必須最大限度地降低,進而應用微差起爆技術控製爆破引起的擾動程度和範圍。
目前,具有良好定向拋擲效果的爆破方法有集中藥包,水平條形藥包,平麵藥包和成排深孔裝藥拋擲爆破幾種,但是,它們的單響起爆藥量都較大,爆破擾動的範圍和程度難以有效控製,因此,不能用來解決本文特指的工程爆破問題。另外,深孔微差爆破可以實現少量孔甚或最不利的單孔微差起爆,即單響藥量能夠靈活掌握,最低可限製在單孔藥量,然而,現時應用的深孔爆破法僅限於鬆動和破碎受爆介質的目的,也無法直接使用解決我們的問題。正是基於這種情況,我們提出了深孔微差拋擲爆破方法,並對此進行了初步的試驗研究。
眾所周知,限製單響起爆藥量的關鍵是使單個藥包重量達到最小,深孔裝藥不失為實現這一目標的最佳途徑。此外,無論那種裝藥形式,隻要爆破參數選取恰當,微差時間確定合理,都可形成受爆介質的定向拋擲,因而,用深孔微差拋擲爆破來解決前述工程爆破問題是可能的。
本文首先對深孔微差拋擲爆破的能否實現進行了分析;然後,利用土中的深孔拋擲爆破試驗結果,探討了它的爆坑形式,堆積特性以及與集中藥包拋擲爆破的異同;最後,采用類比,轉換的手段,結合試驗結果,經驗確定了深孔微差拋擲爆破設計參數的計算方法。
2實現深孔微差拋擲爆破的可行性分析
深孔微差爆破是否可行的關鍵是看其能否最大限度地降低單響起爆藥量和形成受爆介質的定向拋擲,據此我們分析如下:
2.1降低單響起爆藥量
降低單響起爆藥量的目的是有效地控製和減少爆破引起的周圍介質內部擾動,所以,爆破擾動條件即為單響藥量能否降低的判定標準。
①本文係馮叔瑜、張誌毅、戈鶴川共同撰寫。
訊是一個大於1的係數,當微差時間大於某一時間可被稱為震動重疊臨界時間時,饑無限趨近於1。顯然,隻要我們采用合理的微差間隔時間,總的爆破震動就等於單響藥量爆破引起的震動,在單響起爆藥量遠小於總的爆破裝藥量時,爆破震動確能大大降低,這一點已為大量觀測事實所證明了。
綜上所述,兩方麵的分析討論表明,深孔微差拋擲爆破在降低單響起爆藥量方麵是可行的,且較之其它拋擲爆破方法優越得多。
2.2定向拋擲作用的分析
在受爆介質具有一定的臨空麵,且藥包爆炸作用能量大於受爆介質破碎能的條件下,就會產生受爆介質破碎體的拋擲運動。顯然,深孔裝藥爆破可以滿足這些條件,實現受爆介質破碎體的拋擲是不成問題的。但是,若要達到定向拋擲的目的,深孔微差拋擲爆破還必須具備這樣的特性,即同排炮孔的設計最小抵抗線方向不能因微差起爆而改變。這樣一來,該法能否實現定向拋擲就取決於微差起爆是否會改變最小抵抗線的方向。
小抵抗線將由識轉變成妒,即方向發生偏轉,則依次起爆的各孔最小抵抗線方向都將保持在設計方向上,所以隻要下式成立,最小抵抗線的方向就不會發生變化,同時滿足降低單響藥量的要求:
由於深孔微差拋擲爆破的單耗較高,促使其孔間距較小,對於一般性情況,則有%1)式成立,即可達到保持定向拋擲的目的。
由於單個深孔的裝藥量遠小於其它拋擲爆破方法的單個藥包重量(對成排深孔拋擲爆破相當於單響藥量),有時甚至相差幾十倍,上百倍,因此,若能實現單個深孔的逐次起爆,其單響藥量就得了最大限度地降低。一般情況下,一次爆破的深孔數將有幾十個、上百個乃至幾千個,若要逐孔起爆,就需實現與孔眼數目相同的起爆微差段,單純靠起爆雷管的段別是無法滿足這一要求的。但是,近年發展起來的非電導爆管接力式網路解決了多段起爆問題,該網路可以在靈活選擇微差時間的前提下,安全有序地實現無數微差段的起爆。所以,從起爆方麵看,深孔微差拋擲爆破具備了降低單響起爆藥量的能力。
此外,在實現了微差起爆的條件下,還要看爆破擾動是否真能被大大降低。我們知道,爆破對保留區介質的擾動通常是以爆破質點震動確定的,爆破震動程度一般用震動速度峰值「胃表示。