预裂爆破技术论文范文

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第1篇

关键词：预裂爆破夜上海论坛，提高可放性，提高回收率

 

夜上海论坛 ∏型钢梁放顶煤采煤方法是近十几年来在全国逐步应用的一种采煤新工艺，它具有高产高效等优点，受到越来越多的煤矿企业的重视。但在生产过程中，仍有许多矿井没能达到预期效果。遇到的最突出的问题有瓦斯、煤尘、自然发火及顶煤回收率低等问题。其中，顶煤回收率低是大多数矿井普遍存在的问题。在煤体强度大、节理裂隙不发育、含有较厚夹矸层、韧性较大的褐煤、已经卸压的下分层等情况下，顶煤冒放性不好，容易造成顶煤滞后冒落和产生大块。使工作面单产大大降低，造成投入多、产出少的不合理的局面。

1.深孔控制预裂爆破技术

深孔控制预裂爆破是在工作面顶板辅助巷道或工作面上下顺槽向顶煤打钻孔，钻孔布置可根据顶煤厚度设计成单排或双排；孔间距根据煤层硬度适当调整，一般在5～10米之间；排距一般在2～5米之间。每一排中的钻孔为平行布置，爆破孔和控制孔间隔布置；爆破孔直径选择50～75mm，控制孔直径选择90～150 mm比较合理。装药采用装药器进行连续装药，采用合理的装药结构，以保证安全起爆并取得良好的预裂效果。

夜上海论坛 2.深孔控制预裂爆破效果考察

深孔控制预裂爆破提高∏型钢梁放顶煤工作面顶煤回收率试验是在我矿二水平四石门22层工作面回风巷一侧进行的。考察的指标有“顶煤运移量”、“顶煤破碎块度”、“工作面回采率”。

2.1顶煤运移量考察分析

考察顶煤运移量是采用“深基点”法进行的。在“未爆破区段”和“爆破区段”分别安设3个基点，基点位置分别距底板5米、7米、11米。其中5米和7米两个基点在顶煤中，11米基点位于顶板中。观测的运移情况见表1。

表1顶煤综合运移量观测数据表

第2篇

关键词:预裂爆破；高边坡；爆破震动；稳定

夜上海论坛 Abstract: through the engineering practice in high side slope excavation of pre split blasting Wangkuai reservoir, from construction technology, the blasting parameters, blasting effect aspects of the pre-splitting blasting technology to ensure the stability of slope, the excavation of high slope in as far as possible to reduce the damage of blasting vibration on the slope of the role, to ensure the smooth and slope stability keep the slope.

夜上海论坛 Keywords: presplitting blasting; high slope；blasting vibration; stability;

中图分类号：TB41文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

1 引言

露天深孔爆破由于施工进度快，一次爆破工程量大，施工成本低而在石方开挖工程中得到了广泛应用，近年来随着水利水电建设步伐的加快，露天深孔爆破在石方开挖中的应用也越来越广，但如何保证开挖边坡的稳定、如何减少露天深孔爆破对边坡稳定的危害，是爆破施工必须要面对的课题。本文根据爆破施工的理论和实践经验，结合边坡稳定，论证了预裂爆破技术在高边坡开挖中的作用。

2 工程概况

王快水库溢洪道石方扩挖96.2万m3，最大开挖深度75m ,每10m预留1.5m宽马道，爆破施工工期18个月，工程量大，施工强度高。但溢洪道边坡下游段表层为全风化花岗片麻岩外，下部呈弱风化，岩石节理、裂隙、断层及软弱结构面发育，岩层和断层的走向对边坡稳定极为不利。

夜上海论坛 3 高边坡预裂爆破设计与施工

夜上海论坛 3.1 预裂爆破概述

炸药在炮孔内爆炸时，产生强大的冲击波和高压气体并猛烈冲击炮孔四周的岩体，使得周围的岩体破碎或开裂，为了使爆破开挖的边界尽量与设计的轮廓线相符合，不出现超挖和欠挖现象，同时也使开挖边界上的岩体能尽量保持完整无损，保持其强度和稳定性，降低爆破震动的危害范围和破坏程度，在爆破施工中，常采用预裂爆破的方法保护边坡，有的还在主炮孔和预裂孔之间布设缓冲孔。

所谓预裂爆破就是沿开挖边线布置密集炮孔，采取不耦合装药或装填低威力炸药，在主爆区爆破之前，预先沿着设计轮廓线爆破出一条具有一定宽度的裂缝，以减弱主爆破对保留岩体的破坏并形成平整轮廓面的爆破作业。进行预裂爆破时，为使岩体开裂而又不致使岩壁遭受破坏，希望爆炸冲击波作用于孔壁上的径向压力要低于岩体的极限抗压强度，而由此派生的切向拉应力则要超过岩体的抗拉强度，而岩石的抗拉强度比抗压强度要低得多，这就为实施预裂爆破提供了有利条件。实践表明，预裂爆破具有明显的降震作用，是减小露天深孔爆破对边坡稳定性影响的最有效措施之一。

夜上海论坛 3.2 预裂爆破参数设计

3.2.1钻孔孔径

预裂爆破的钻孔直径与台阶高度有关，一般3~5m的台阶，可选择40~50mm的孔径；6~15m的台阶，可选择70~100mm的孔径；15~30m的台阶，可选择100~150mm的孔径；超过30m的台阶，可根据具体钻孔设备采用大孔径预裂孔。钻孔直径与台阶高度基本成正比关系，即台阶越高，孔径越大，但过大的孔径是不经济的。通过大量的工程实践总结和分析，有如下经验公式：D=30+4H

式中：D为钻孔直径（mm）；H为台阶高度（m）。

施工中所选钻孔直径与计算值越接近，经济性越佳，技术性越合理。本工程根据上式、台阶高度及现有设备选用的孔径为90mm。

夜上海论坛 3.2.2 钻孔间距

夜上海论坛 钻孔间距与钻孔直径的比值称为孔径比E，E值是一个重要的技术经济指标，它的大小决定了钻孔数量和预裂爆破的质量。从施工经济指标出发，E值取大一些好，E值越大钻孔数越少；从技术质量指标出发，E值小一些好。E值取的大一些，钻孔虽然少了，但边坡坡面质量和平整度降低了。爆破理论证明，分散装药远比集中装药爆破对边坡的破坏小，E值小时，炮孔数多，药量相对分散，预裂爆破形成的坡面质量和平整度好。一般E值在8~12之间选取，岩石坚硬，完整性好，E值可取大一些；岩石风化，节理裂隙发育，E值应取小一些。本工程E值取10，即钻孔间距a为90cm。

夜上海论坛 3.2.3 钻孔深度

夜上海论坛 炮孔深度根据台阶高度及设计坡比加超深确定，本工程台阶高度H为10m，设计坡比为1:0.3，超深取0.3m。则孔深为：

L=（H+h）/sina=（10+0.3）/sin74°=10.75m

式中：L为孔深，H为台阶高度，h为超深。

3.2.4 预裂孔与缓冲孔排距

为获得良好的开挖边坡，在紧邻预裂孔外侧布置一排缓冲孔，采用不耦合装药结构，爆破时在主爆孔后隔一定时间间隔起爆，以减轻爆破时对预留边坡的冲击作用，达到保护边坡的目的。预裂孔与缓冲孔之间的距离一般为正常炮孔的一半，主要是控制空地距离不得大于1.5~2.5m，本工程取排距为1.8m。

3.2.5 炸药

炸药采用2#岩石硝铵炸药，若孔内有积水，则采用乳化炸药，药卷直径32mm。

夜上海论坛 3.2.6 不耦合系数

经工程实践证明，不耦合系数η=D/D0（D为炮孔直径；D0为药卷直径）在满足η=2~5时，才能形成质量良好的预裂缝。当D＞100mm时，η取3~5；当D＜100mm时，η取2~3。本工程采用药卷直径为32mm，不耦合系数η=90/32=2.8。

夜上海论坛 3.2.7 装药结构与线装药密度

预裂爆破既要保证预裂缝的贯通，又要保护炮孔孔壁不受破坏，尽可能提高半孔率，达到坡面平整，边坡稳定要求。在装药结构上尽可能使药卷和炸药能量得到均匀分布。采用不耦合装药结构。按照设计的药卷直径、数量和间隔距离连同单根导爆索一起绑扎在竹片上，构成药串，然后将加工好的炸药串送入炮孔内，使竹片贴在保留边坡侧。

夜上海论坛 预裂孔的线装药密度一般为0.1~1.5kg/m，由于孔底岩石夹制作用，为确保裂缝贯通到孔底，在孔底1~2m范围内增加2~3倍药量。本工程采用武汉水利水电学院经验公式计算。

夜上海论坛 q线=0.127*[σ压]0.5*[a]0.84*[D/2]0.24

夜上海论坛 式中：q线为线装药密度（kg/m）；σ压为岩石的极限抗压强度(MPa),根据地质资料70 MPa；a为炮孔间距（m）；D为炮孔直径(m)。经计算本工程线装药密度q线为0.46kg/m。

3.2.8 堵塞

夜上海论坛 孔口堵塞时，先用炸药的包装袋或草把团成一团送入炮孔，并于炸药最上端接触，然后用略微潮湿的粘土分段夯实堵塞。堵塞长度为1.5m。

3.2.9 起爆网络

夜上海论坛 起爆网络采用导爆索起爆网络，用1根主导爆索将各预裂孔的导爆索串联起来，然后在主导爆索上绑扎2发非电毫秒导爆雷管实现微差间隔起爆。边坡预裂孔应先于其它炮孔75ms以上起爆，以便首先形成连续贯通的预裂缝，以阻隔后续爆破时对保留边坡的扰动破坏。

当预裂爆破规模较大时，为减轻预裂爆破过程中对保留岩体的影响，可分段进行微差爆破，每段之间连接2发2段非电毫秒导爆雷管起爆。

3.3 爆破效果

夜上海论坛 石渣清理后，经过现场察看，边坡超欠挖基本控制在15cm之内，平整度符合规范要求，坡面岩石无扰动现象，预裂炮孔半孔率在80%以上。说明以上爆破参数是比较合适的，保证了边坡的稳定。

4 预裂爆破施工中应注意事项

夜上海论坛 （1）钻孔时应经常检查钻孔的倾角和方位角，钻孔偏斜误差应控制在1°之内，确保预裂孔在同一个平面上。

夜上海论坛 （2）为了克服炮孔底部岩石的夹制作用，炮孔底部应适当增加装药量，当孔深为3~5m时，线装药密度增大为2~3倍；孔深超过10m时，线装药密度增大为3~5倍；底部增加药量的范围为孔底起约0.5~1.5m。

（3）预裂孔在同一平面时，宜采用导爆索连接并同时起爆。

（4）预裂爆破分段起爆长度不宜小于10m，这是因为长度过短，会使预裂线两端所受夹制作用过大，影响预裂爆破效果。

（5）预裂炮孔和主炮孔之间应布置一排缓冲孔，以减少预裂线附近大块石集中现象，保证爆破效果。

5预裂爆破的特点

夜上海论坛 （1）预裂边坡平整，稳定性好，利于施工期及水库运行后永久边坡安全。

夜上海论坛 （2）开挖时不用预留保护层，预裂缝之外都可以采用深孔爆破，简化了施工程序，加快了施工进度。

（3）所形成的预裂缝能有效削减爆破应力波对永久边坡的危害。

（4）减少了边坡整修工程量和超欠挖现象，节省了混凝土的回填工作量。

（5）减少了岩基固结灌浆处理工程量。

6结语

边坡的稳定性既受地质地形条件、气候条件的影响，又受爆破方法、爆破技术的制约，所以，在爆破施工中如何保护边坡稳定是一个较为关键的问题。本工程采用预裂爆破技术取得了较好的效果，可以说预裂爆破技术是解决高边坡开挖稳定问题的有力措施之一。

参考文献：

夜上海论坛 [1]李彬峰.预裂爆破技术在大连港矿石专用码头中的应用.北京.第三届北京工程爆破学术会议论文集.2003.

[2]刘卫东，于亚伦，王德胜等.高台阶靠帮预裂减震爆破的实验研究.工程爆破，1997，1：18~23.

[3]周志刚.预裂爆破在实际施工中的几大问题分析.四川水力发电.2003（9）：77~78.

夜上海论坛 [4]冯叔瑜，顾毅成.路堑爆破边坡质量控制技术的发展与分析.北京.第三届北京工程爆破学术会议论文集.2003.

第3篇

【关键词】爆破；爆破施工；应用

中图分类号：O643文献标识码： A

在我国是很少见到水电站高边坡开挖技术的。本论文主要全面的阐述了某水电站工程高边坡的开挖技术，这也是开挖技术在我国又一成功的例子。这也在另一个方面揭示了我国高边坡开挖技术在逐渐走向成熟。

夜上海论坛 1.石方预裂爆破施工相关概述与发展历程

夜上海论坛 1.1石方预裂爆破的施工相关技术原理

夜上海论坛 在挖石方的时候，我们要在爆破前，要先沿着设计的边界线描出条一定宽度的裂缝。这条裂缝可以缓冲其中爆破对岩石的破坏，从而获得比较规整的外观。这种爆破技术称为欲裂爆破。欲裂爆破不仅在垂直开挖上，而且在倾斜开挖上，都得到了广泛的应用。即使是在规则的曲面以及水平面上，我们也可以采取欲裂爆破的方式。

1.2国内针对石方预裂爆破的施工技术要求

夜上海论坛 （1）欲裂缝要连通，而且在地表需要一定的开裂宽度。岩石如果是中等硬度的话，缝宽度要大于1.0cm。岩石的缝宽度应该达到0.5cm左右。最好多做一些现场试验，得出经验教训。

夜上海论坛 （2）在欲裂面开挖以后，不平整度要小于15cm。想要衡量钻孔和爆破参数是否合理，也要参照欲裂面的不平整度。根据这个指标来调整合理的数值。

夜上海论坛 （3）对于欲裂面上的炮孔痕迹来说，保留率要高于80%，而且炮孔附近的岩石不可以显示出严重的爆破缝。

夜上海论坛 1.3相关技术措施要求

（1）炮孔的直径一般为50~200mm,但是深孔常常采用大的直径。

夜上海论坛 （2）炮孔的间距一般为400~1600mm或者600~2400mm，对于比较坚硬的岩石来说，常常取比较小的值。

夜上海论坛 （3）线装药密度一般在250g/m到400g/m之间。

（4）对于药包的结构形式，一般来说，市面上是将药卷分散的捆绑在导引索上面。对于分散的药卷来说，相邻间距要小于50cm，而且要小于药卷的爆炸间距。鉴于孔底岩石的威慑力比较大，应当加固底部药包。

夜上海论坛 （5）在装药的时候，深度距离孔口1m左右是不可以装药的，但是我们可以使用砂土将其填实。填塞的长度应该合适，如果填塞的长度太短，容易形成爆破漏斗或者因为爆破漏气影响爆破的效果，填塞太长可能导致不能出现裂缝。

夜上海论坛 2.某水电站高边坡开挖预裂爆破施工技术特点

夜上海论坛 某水电站位于大理白族和凤庆县交界的地方，是目前世界上建造最高的混凝土拱坝。该水电站工程的规模是比较大的，因此也是云南的标志性工程。建造在地震比较强的区域。无论是大跨度下的洞室群，还是大容量的水轮发电机，它的技术都领先于世界。

夜上海论坛 该水电站的区位山高谷深，两岸的谷坡也呈现陡峭的走势，该地形的地质条件十分恶劣，边坡的岩石也风化严重。它的左岸坝肩边坡开挖工程是1600m左右，大坝的基础高程也在1000m左右，该水电站的高部位质量技术指标要求比较高。该水电站的高边坡开挖部分，常常出玄武花岗岩，泥质的页岩等等。因此，该水电站高边坡的开挖难度大，工程量大，地形条件复杂，工程品质要求也高。所以，需要结合高边坡开挖的特点以及地质条件，采取合适的施工技术措施，这也是保证开挖质量达到设计要求的十分关键的一点。

3.相关爆破参数

3.1钻孔直径

夜上海论坛 该水电站高边坡开挖高度约700m左右。工程量也是十分巨大的，总的开挖量也在1600万立方米以上。根据工程标书要求，工程要在2002年下半年开工，2010年年底第一台机组发电。因此，要求坝基槽的开挖必须保证在2004年八月底完成，边坡的实际开挖工期大约为三年。因此，工期的要求十分紧张，实际施工的时候，要考虑工程进度的原因，尽量采取比较大的钻孔直径。根据其他的工程经验，采用351钻机，因为其高风压，进尺快，操作也方便，移动起来也比较灵活，适合在各种场地的条件下进行作业，因此该水电站所使用的钻机设备全部为该类型。该种类型的钻机采用的转杆直接为50~80mm，配合钻头，实际的钻孔直径可以达到100mm。为了节省施工的成本和满足施工进度，该水电站的边坡开挖预裂孔的钻孔直径就采用110mm。

3.2相关优化措施以及参数调整

3.2.1爆破参数的改进和调整

夜上海论坛 爆破试验的重点研究是对参数调整之后的爆破进行了六次试验，主要根据岩石的特性，调整线装药密度以及装药的结构，线装药密度在500g/m到380g/m里面，以20为一个差值，总共选择了五种，底部加强的药卷分为10ф32mm连续药卷，12ф32mm连续药卷，6x2ф32mm连续药卷和4x2ф32mm连续药卷等布置，孔口部位的3m范围内线装药密度都采用正常的装药密度的三分之二。其次就是对预裂孔距进行调整，孔距分别采用1.2m，1.1m，1.0m，0.9m四种。通过对比试验观察可以发现，预裂孔的线装药密度采用480g/m，底部6x2ф32mm的连续加强药卷的爆破效果最好。半孔率比较高，孔底欲裂也是到位的，欲裂面没有明显的裂纹。但是在局部岩体脆弱的部位，例如夹层，破碎的裂隙部位和岩体的特性有着明显的变化带。欲裂效果显著降低，孔痕的可见性也差，欲裂面有一定的损伤。

夜上海论坛 3.2.2优化爆破方式

（1）保留开挖的部分；

（2）采用施工欲裂技术；

夜上海论坛 （3）加强对周边加密孔的使用。

3.2.3安全保障工作

夜上海论坛 为了使得爆破的效果更好，要对爆破装药的过程加以控制，我们可以做好以下方面。炮孔需要全部检查验收通过以后才能装药，装药之前要检查炮孔的深度以及孔壁的质量，才能保证炮孔正常装药，预裂孔的装药要严格按照爆破设计的装药结构进行装药，预裂孔钻到坝基建基面或者马路或者边坡面以下的时候，要从0.6m以上开始装药。堵塞的长度也要符合爆破规范，检察员要跟踪全过程，逐步进行检查。

夜上海论坛 因为该水电站受特殊地形的影响，开挖的边坡比较高，开挖的坡度也陡，边坡的稳定程度受影响大，为了保证施工安全，要加强对边坡稳定程度的监测。一般是要测定爆破对边坡产生爆破的水平震速，垂直震速，震动频率，震动时间的四个数值。该工程主要采取不知震动测点和布置声波测试孔的方法来进行爆破，以此来影响观测。声波测试一般有两种，一种是在欲裂线两边布置缝隙孔，一种是在上层坡面，按照三角形布置的原则，布置声波测试孔。后面对比出爆破前后的波速差值，从而反映出爆破队岩体的破坏程度。

4.结束语

夜上海论坛 针对开挖质量和开挖稳定性要求比较高的特点，在实际施工过程当中，结合爆破试验的研究成果，在欲裂爆破当中采用合理的控制爆破技术以及优化后的爆破参数，有效保证在爆破开挖当中满足质量和高边坡稳定的要求。该水电站边坡开挖的成功，标志着我国欲裂爆破技术在高边坡石方开挖领域技术成熟的体现。

【参考文献】

[1]王应周. 小湾水电站高边坡开挖预裂爆破施工[J]. 水利水电施工,2008,04:6-9.

夜上海论坛 [2]闫建文. 拉西瓦水电站高边坡开挖爆破技术研究[D].西安理工大学,2005.