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通常,光面爆破和預裂爆破是配合深孔爆破進行的,它的設計屬于深孔爆破的一部分,因此,與深孔的主爆孔之間的關系很重要。光面孔與主爆孔距離過遠,形成光面孔的抵抗線過大,起不到光面效果;而距離太近,會使光面孔的抵抗線過小,出現主爆孔爆破時拉壞光面孔、破壞光面爆破網路而引起光面孔拒爆的情況。
一般說來,露天礦在削坡中,當遇到巖體整體性差、節理裂隙多,且巖石風化程度不一致、難以形成預裂光面的地段時,在只有一兩排孔的情況下,可以使用光面爆破獲得較為平整的光面。但在具體施工中采用光面爆破時,則必須考慮一些技術因素對光面爆破的結果所帶來的影響,分述如下:
1.準確鉆孔
準確鉆孔極為重要,是獲得平整、規則的邊坡的基本條件,可以說離開準確鉆孔光面爆破是不可能實現的。
要求鉆孔質量符合設計的爆孔位置、方向和深度。為了達到這些要求,應該準確測量標出孔位,鉆孔前對每個孔都要校準鉆孔角度并固定好鉆機。若不采取措施,開孔偏差、鉆孔本身的偏差、鉆孔的扇形偏斜都會使穿鑿斷面偏離設計輪廓。
開孔偏差的發生是因為鉆頭沒有對準規定的炮孔位置。鉆孔本身的偏差通常以cm/m計算,部分與鉆頭的照準方向有關,也與鉆機的供氣壓力、巖石的性質等因素有關。周邊孔必須稍微向外傾斜,以便在鉆一個循環的炮孔組時,為鉆孔設備提供足夠的空間。
設計要求在實際操作中,最大的開孔偏差為10 cm,鉆孔本身的偏差為5 cm/m,最小的扇形偏斜為+3 cm/m,見表10-3-3。
表10-3-3 鉆孔位置偏差規定表
2.鉆孔位置
在布置鉆孔布置圖時,使鉆孔間距小于最小抵抗線是有利的。最小抵抗線過小時,孔與孔之間的光面裂縫來不及貫通前,各孔就已朝自由面形成爆破漏斗,結果產生凸凹不平的破裂面;相反,最小抵抗線過大時,光面裂隙容易形成,但在自由面方向的爆破效果可能要惡化,多出大塊。通過表10-3-1和表10-3-2基本可以計算出鉆孔間距和最小抵抗線的比值為0.7~1.0,這一間距意味著,能夠在鉆孔間控制裂縫的生成,使之集中生成在最終設計輪廓范圍內,鉆孔起著裂縫導向作用。在節理裂隙發育的巖石中,以及開挖面的拐角、彎曲部分要加密光面孔或增加導向空孔。
3.炸藥種類
光面爆破對所使用的炸藥要求特別嚴格。因為反映爆破局部作用的炸藥猛度決定著炮孔附近的巖石破碎條件。炸藥猛度越高,則裝藥附近表面的破壞就越大。因此,使用低猛度、低爆速炸藥(爆速為2000~3000 m/s),或者采用一定措施以降低炸藥猛度,例如,在裝藥的周圍造成空氣間隙,或者充填松散堵塞物。
4.裝藥密度
最好采用低密度、弱性裝藥結構。因為,炸藥密度越大,則爆速就越高,從而對孔壁的各種爆炸壓力也就越高。炸藥按設計線密度沿孔長均勻分布。
5.裝藥形式
孔口附近的巖石一般比較破碎或有風化現象,同時,由于受到地表這個自由面的影響,如果在孔口有炸藥爆炸,就容易產生爆破漏斗。為了保證孔口段的爆破效果,在孔口0. 8~1.5 m處不要裝藥,可以用炮泥堵塞,不裝藥段長度視巖石性質、風化程度而定。如果風化層較厚,或巖石較破碎、節理裂隙較發育,則在不裝藥段以下1~2m內把線裝藥密度減為設計值的1/2~1/3,以防止巖層被松動。孔底部為了克服巖石的夾制作用,加強孔底抵抗線方向巖石的破碎,要采用加強底部藥包,根據巖石性質及底部抵抗線大小,在底部1~2 m處的線裝藥密度可按設計值的1~5倍選取。
根據施工工程的具體條件,裝藥結構可以分為以下幾種:
(1)中間部分用小直徑長藥卷均勻連續裝藥,孔底部分加粗藥卷,孔口部分不裝藥,用雷管或導爆索起爆,如圖10-3-3 (a);
圖10-3-3 裝藥結構示意圖
a-小直徑藥卷連續裝藥.b-標準藥卷分散(間隔)裝藥;c-散裝藥分段裝藥;
1-雷管;2-小直徑藥卷;3-導爆索;4-藥卷;5-間隔段;6-散裝藥
(2)如果沒有小直徑長藥卷,可把普通標準藥卷按設計線密度分散或連續捆扎在導爆索上,為了確保孔底部斷裂,孔底的裝藥量通常為上部藥量的2~3倍。為了獲得最大的緩沖效果,炸藥應盡可能裝在緊靠爆破剝離的一側,見圖10-3-3(b),達到沿孔深長度上大致均勻分布炸藥的要求;
(3)在一些對坡面要求不高的削坡中,可采用間隔裝藥進行光面爆破,即用散藥分段裝在孔內,不裝藥部分用炮泥及砂土堵塞,整個孔用導爆索或雷管起爆,見圖10-3-3(c)。這種裝藥結構光面效果不太好,裝藥部位的孔壁總有一些粉碎,而且要求用低爆速、低威力的炸藥。如控制得好,仍能得到一個大致平整的坡面。
以上3種裝藥結構中,最常用的是第二種,它不需要特殊的藥卷。
6.裝藥步驟
(1)根據孔深,量出各孔所需的導爆索。導爆索要比孔深1.2~1.5 m,其中留作孔間網路連結的長度為0.2~0.5 m,另外1m作為端頭打結,加強底藥起爆作用;
(2)在導爆索上作出裝藥標志,標出孔口不裝藥段、正常裝藥段和孔底加藥段位置。每根導爆索編上孔號;
(3)按設計要求將炸藥卷用細麻繩牢固的綁在導爆索上。為了固定藥串,可以在藥串上綁木板或竹片;
(4)裝藥前仔細檢查孔眼,做好對水孔的處理;
(5)裝藥時應保持藥串在孔的中間或稍靠近需要開挖的一邊,以減弱對保留孔壁的破壞作用;
(6)孔口不裝藥處用細砂或砂土堵塞,孔內可以不堵塞,也可以全堵塞,堵塞時要防止砸斷導爆索;
(7)全部裝藥完畢后,進行爆破網路的連結和起爆。
7.起爆網路與間隔時間
一般有兩種起爆方法,一種與主爆分開起爆,這種起爆方法網路簡單;另一種與主爆同時起爆,這就要求按一定間隔時間延遲起爆,采用微差爆破使光面孔延遲主爆孔起爆。在爆破中,只要不發生光面孔破壞主爆孔的起爆網路現象,就應盡可能加大間隔時間。間隔時間太短,可能在光面孔還未完全形成之前,主爆孔的爆破作用就在預裂處引起破壞,使邊坡受到損壞。巖石越軟,間隔時間應該越長。在堅硬巖石中,間隔時間應小于50~75 ms,在軟巖中應大于150 ms。一般來講,光面孔與主爆孔分開起爆效果總要比同時起爆的效果好些。