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通常,光面爆破和预裂爆破是配合深孔爆破进行的,它的设计属于深孔爆破的一部分,因此,与深孔的主爆孔之间的关系很重要。光面孔与主爆孔距离过远,形成光面孔的抵抗线过大,起不到光面效果;而距离太近,会使光面孔的抵抗线过小,出现主爆孔爆破时拉坏光面孔、破坏光面爆破网路而引起光面孔拒爆的情况。
一般说来,露天矿在削坡中,当遇到岩体整体性差、节理裂隙多,且岩石风化程度不一致、难以形成预裂光面的地段时,在只有一两排孔的情况下,可以使用光面爆破获得较为平整的光面。但在具体施工中采用光面爆破时,则必须考虑一些技术因素对光面爆破的结果所带来的影响,分述如下:
1.准确钻孔
准确钻孔极为重要,是获得平整、规则的边坡的基本条件,可以说离开准确钻孔光面爆破是不可能实现的。
要求钻孔质量符合设计的爆孔位置、方向和深度。为了达到这些要求,应该准确测量标出孔位,钻孔前对每个孔都要校准钻孔角度并固定好钻机。若不采取措施,开孔偏差、钻孔本身的偏差、钻孔的扇形偏斜都会使穿凿断面偏离设计轮廓。
开孔偏差的发生是因为钻头没有对准规定的炮孔位置。钻孔本身的偏差通常以cm/m计算,部分与钻头的照准方向有关,也与钻机的供气压力、岩石的性质等因素有关。周边孔必须稍微向外倾斜,以便在钻一个循环的炮孔组时,为钻孔设备提供足够的空间。
设计要求在实际操作中,最大的开孔偏差为10 cm,钻孔本身的偏差为5 cm/m,最小的扇形偏斜为+3 cm/m,见表10-3-3。
表10-3-3 钻孔位置偏差规定表
2.钻孔位置
在布置钻孔布置图时,使钻孔间距小于最小抵抗线是有利的。最小抵抗线过小时,孔与孔之间的光面裂缝来不及贯通前,各孔就已朝自由面形成爆破漏斗,结果产生凸凹不平的破裂面;相反,最小抵抗线过大时,光面裂隙容易形成,但在自由面方向的爆破效果可能要恶化,多出大块。通过表10-3-1和表10-3-2基本可以计算出钻孔间距和最小抵抗线的比值为0.7~1.0,这一间距意味着,能够在钻孔间控制裂缝的生成,使之集中生成在最终设计轮廓范围内,钻孔起着裂缝导向作用。在节理裂隙发育的岩石中,以及开挖面的拐角、弯曲部分要加密光面孔或增加导向空孔。
3.炸药种类
光面爆破对所使用的炸药要求特别严格。因为反映爆破局部作用的炸药猛度决定着炮孔附近的岩石破碎条件。炸药猛度越高,则装药附近表面的破坏就越大。因此,使用低猛度、低爆速炸药(爆速为2000~3000 m/s),或者采用一定措施以降低炸药猛度,例如,在装药的周围造成空气间隙,或者充填松散堵塞物。
4.装药密度
最好采用低密度、弱性装药结构。因为,炸药密度越大,则爆速就越高,从而对孔壁的各种爆炸压力也就越高。炸药按设计线密度沿孔长均匀分布。
5.装药形式
孔口附近的岩石一般比较破碎或有风化现象,同时,由于受到地表这个自由面的影响,如果在孔口有炸药爆炸,就容易产生爆破漏斗。为了保证孔口段的爆破效果,在孔口0. 8~1.5 m处不要装药,可以用炮泥堵塞,不装药段长度视岩石性质、风化程度而定。如果风化层较厚,或岩石较破碎、节理裂隙较发育,则在不装药段以下1~2m内把线装药密度减为设计值的1/2~1/3,以防止岩层被松动。孔底部为了克服岩石的夹制作用,加强孔底抵抗线方向岩石的破碎,要采用加强底部药包,根据岩石性质及底部抵抗线大小,在底部1~2 m处的线装药密度可按设计值的1~5倍选取。
根据施工工程的具体条件,装药结构可以分为以下几种:
(1)中间部分用小直径长药卷均匀连续装药,孔底部分加粗药卷,孔口部分不装药,用雷管或导爆索起爆,如图10-3-3 (a);
图10-3-3 装药结构示意图
a-小直径药卷连续装药.b-标准药卷分散(间隔)装药;c-散装药分段装药;
1-雷管;2-小直径药卷;3-导爆索;4-药卷;5-间隔段;6-散装药
(2)如果没有小直径长药卷,可把普通标准药卷按设计线密度分散或连续捆扎在导爆索上,为了确保孔底部断裂,孔底的装药量通常为上部药量的2~3倍。为了获得最大的缓冲效果,炸药应尽可能装在紧靠爆破剥离的一侧,见图10-3-3(b),达到沿孔深长度上大致均匀分布炸药的要求;
(3)在一些对坡面要求不高的削坡中,可采用间隔装药进行光面爆破,即用散药分段装在孔内,不装药部分用炮泥及砂土堵塞,整个孔用导爆索或雷管起爆,见图10-3-3(c)。这种装药结构光面效果不太好,装药部位的孔壁总有一些粉碎,而且要求用低爆速、低威力的炸药。如控制得好,仍能得到一个大致平整的坡面。
以上3种装药结构中,最常用的是第二种,它不需要特殊的药卷。
6.装药步骤
(1)根据孔深,量出各孔所需的导爆索。导爆索要比孔深1.2~1.5 m,其中留作孔间网路连结的长度为0.2~0.5 m,另外1m作为端头打结,加强底药起爆作用;
(2)在导爆索上作出装药标志,标出孔口不装药段、正常装药段和孔底加药段位置。每根导爆索编上孔号;
(3)按设计要求将炸药卷用细麻绳牢固的绑在导爆索上。为了固定药串,可以在药串上绑木板或竹片;
(4)装药前仔细检查孔眼,做好对水孔的处理;
(5)装药时应保持药串在孔的中间或稍靠近需要开挖的一边,以减弱对保留孔壁的破坏作用;
(6)孔口不装药处用细砂或砂土堵塞,孔内可以不堵塞,也可以全堵塞,堵塞时要防止砸断导爆索;
(7)全部装药完毕后,进行爆破网路的连结和起爆。
7.起爆网路与间隔时间
一般有两种起爆方法,一种与主爆分开起爆,这种起爆方法网路简单;另一种与主爆同时起爆,这就要求按一定间隔时间延迟起爆,采用微差爆破使光面孔延迟主爆孔起爆。在爆破中,只要不发生光面孔破坏主爆孔的起爆网路现象,就应尽可能加大间隔时间。间隔时间太短,可能在光面孔还未完全形成之前,主爆孔的爆破作用就在预裂处引起破坏,使边坡受到损坏。岩石越软,间隔时间应该越长。在坚硬岩石中,间隔时间应小于50~75 ms,在软岩中应大于150 ms。一般来讲,光面孔与主爆孔分开起爆效果总要比同时起爆的效果好些。