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1、孔内分段爆破特性研究/7孔内分段爆破特性研究吕渊宗琦9孔内分段爆破辖牲研究淮南工业学院邑(安徽省淮南市232001)摘要在分析炮眼柱状装药爆破作用特性的基础上,对垂直炮孔装药分段徽差爆破特性进行了理论分析和模型试验研究.结果表明,此种爆破技术可提高破岩深度.增大破岩体积和改善破碎块度等关键词堡析炮孔柱状装药爆破作用特征的基础上.首先从理论上探讨垂直深孔柱状装药分段微差爆破作用特性,然后在实验室以水泥砂浆试块为模型进行单孔孔内装药分段微差爆破试验,以期证明该种技术的优越生和适应性.此外还就分段微差爆破时一些装药结构参数进行了研究探讨.2柱状装药爆破作用特征炮孔柱状装药爆破时,岩石受夹制作用的特点
2、是随孔深的增加而增大,但一般不呈4空气炮选型及其布置气体空气炮的选型应根据煤仓的集合特征,仓容大小,煤的块度,含水量来确定对于中小型煤仓,炮体容积不小于100L;大型煤仓要选大于500L的.空气炮的布置应根据煤仓的结构布置在最易起拱,堵塞的部位,按角度,分层次布置若干个,组成一个操作系统.为保证煤仓的安全.一般每组同时动作的空气炮(对中型仓)不宜多于23个,布置层闷距I2.5m,列间距3m左右.交错配置,在锥形出口处,同层空气炮应有一定的高差,喷嘴与垂直夹角不大于.以防喷口堵塞.操作时.应先放下排,后放上排.以利于排料5结束语压气空气炮利用有限量的压缩空气短时冲击.破坏堵塞,采用无火花开关和自
3、动顺序放炮,既不会对仓体造成较大的冲击,也不会有煤尘爆炸危害.具有安全,可靠,能量大,能耗低,操作简单等优点.是理想的防治堵仓的方法.煤矿爆破2000年第1期总第48期线性变化.圈l是夹制作用随孔深变化及其与装药爆破作用间匹配关系的示意图,装药爆破作用在装药条件一定的情况下不随孔深变化,故抽象为一直线.当装药爆破作用曲线和夹制作用曲线的交点M处图l(a)位置时,M点以上部分岩石困装药爆破作用强度大于岩石所受夹制作用强度而破坏,而M点以下部分岩石则不能破离原岩体,此间的炮孔也将残留下来,因此M点对应的深度就是理论上可能有的破岩深度,M点即为炮孔柱状装药爆破漏斗的顶点.图1(b)中M点的位置是一个
4、临界状态,对应的深度即为炮孔柱状装药的临界抵抗线.而图lfc)则说明由于装药深度超过其临界抵抗线而不能形成爆破漏斗,只能产生内部作用.图l爆破作用强度和夹制作用强度的匹配关系3柱状装药分段微差爆破作用特征据微差爆破原理,柱状装药分段微差爆破时,下分段装药一方面可以利用上分段装药爆后为其形成的新自由面,另一方面又可利用上分段装药爆后在岩体内的残余应力及一定量的裂隙改善爆破效果.炮孔柱状装药分段微差爆破时,因上分段给下分段创造了新自由面,改变了下分段岩石所受夹制作用.图2所示为炮孔装药两分段时夹制作用强度随孔深的变化情况,B,C分别表示上下分段底部所在平面图中可见.单次起爆时孔底部位的夹制作用要强
5、于微差起爆.因此炮孔柱状装药采用分段微差爆破可降低下分段岩石所受的夹制作用,由此也可以看出,分段越多,夹制作用变得越,J,岩石越易破碎.单次起爆微差起爆图2夹制作用强度随孔深的变化4柱状装药分段微差爆破试验4.1模型材料及相似炸药据相似理论,以砂岩为模型原型,模型材料的配比为:水泥:砂石:蛭石=l:19:0.08,水灰比0.5,实溯其物理力学性质见表1,模型外部尺寸700400350mm,炮孔直径6.5ram.相似炸药用特制的只装起爆药DDNP的铜壳小雷管和10ram长的普通导爆索组合,雷管外径6.2ram,内径52turn,高度24ram,装药量024g.按爆热当量换算,10ram长导爆索当
6、量于0164gDDNP,单孔装药为两个特制雷管加l0ram长导爆索,总装药量当量于0644gDDNP.表1模型材料的物理力学性质项目性能密度弹性模量泊松比抗压强度抗拉强度纵波波速横波波速】.90g/cm260GPa02R23a0.6l胁】862l446m/s孔内分段爆破特性研究吕渊宗琦4.2爆破参数421分段长度比和分段药量比分段长度比是指炮孔上下分段长度之比,分段药量比则为上下分段装药药量之比,分别用托和表示,即j肛:.,K:Q也,为上下分段炮孔长度,Q,为上下分段装药量.据利氏爆破漏斗理论,装药在介质中爆破时,药量不变减小埋深与埋深不变增加药量在最佳埋深范围内,其爆破效果是类似的,因此分段
7、长度比和分段药量比是相互制约的.据文献【l】的研究结果,和丘,问的关系为:K()=AKq-KQ+AK一式中:是上下分段单位号药量之比,因下分段的夹制作用强度大,应用较大的单位耗药量.通常可取=081.0;A是与炮孔装药系数有关的参数.当装药系数为0508时,可近似认为A=0.8.试验时,取托=0.8,Ko=O.6,经计算取=l_0,即上下等分段.实际装药情况为:上分段特制雷管药量O24g,下分段特制雷管加10mm长导爆索,当量药量0404g.422延迟时间延迟时问用r表示.据分段装药微差爆破原理,为保证下分段能充分利用上分段创造的新自由面,应有式中:是自起爆到裂隙开始扩展的时问:是裂隙开始扩展
8、到形成一顶角为2的漏斗状裂隙时的时问,=1/(cos?),是裂隙扩展的平均速度是自漏斗裂隙形成到破碎岩石脱离原岩体并产生一定宽度裂隙时的时间,f=厶,;.为岩石碎块移动的平均速度.试验时取f=20ms,由二段雷管控制.43试验结果及分析进行装药单次和微差两种起爆方式的爆破漏斗试验两种起爆方式爆后形成的漏l都遵循利氏漏斗理论.但其各自的爆破漏斗参数却相差较大.装药单次起爆时的临界孔深为90-95mm.最优孔深80mm.最大漏斗体积1408em;而装药分段微差起爆时的临界L深为ll5mm左右.最优孔深96ram,最大爆破漏斗体积152.gem图3为据试验数据绘出的两种不同起爆方式的爆破漏斗特征曲线.图中可见,微差起爆时可获得较大的爆破漏斗体积和较大的爆破漏斗深度.因此试验验证了炮孔柱状装药微差爆破时可取得较高的爆破效率.图3爆破漏斗特征曲线5结束语通过以上的理论分析和模型爆破漏斗试验.证明:深孔柱状装药分段微差爆破时,由于增大了装药的抵抗线和降低了岩石夹制作用而使得爆破深度提高,破岩体积增大.同时试验研究结果还验证了微差爆破能够改善破碎块度的理论以及声文提出的部分炮L柱状装药分段微差爆破参数设计计算方法的可行性.参考文献1宗墙,刘积铭,炮孔药分段爆破模型试驰研究.淮南矿业学院,19932