中深孔爆破孔底空腔装药机理的研究
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摘要
传统的教科书和工程爆破中通常是采取孔底超深加强装药或底部采用猛炸药的方法，用以克服底部阻力，消除根底。而孔底空腔装药爆破，采用孔底空腔间隔装药结构，是根据岩石的破碎机理和炸药能量突变时对周围介质产生干扰和破坏的原理，在炮孔孔底采用柔性材料(空气或水等)作间隔介质的一种爆破新技术。这种爆破技术能很好地调节爆破过程，降低爆破峰值压力，延长爆破作用时间，减小粉碎区的形成，提高爆破能量利用率。它的主要优点是可降低炸药单耗，减小对建基面的破坏；改善爆破质量，使破碎块度更加均匀，从而提高爆破效率。
孔底空腔爆破施工方法往往运用于保护层开挖。孔底空腔爆破技术在实际工程施工中的运用，有其特殊要求与爆破方案的优化，而这些都是由其相关影响因素确定的。孔底空腔爆破施工的相关影响因素，直接关系到爆破效果的好坏，对该爆破施工方法的研究时，需研究其相关影响因素，从而优化施工方法和程序，以获得良好的爆破效果。
在基坑开挖与高边坡开挖工程中，针对孔底连续装药与孔底空腔装药两种情况进行了动光弹试验，并进行了爆破理论计算，分析了应力波的发展、传播、衰减过程；对孔底空腔爆破下基岩内部应力的特性进行了研究，并通过岩石最大破裂范围的对比，验证了孔底空腔装药减小对建基面的破坏作用，并根据分析成果进行了爆破参数的优化和现场爆破试验，取得了一定的试验成果。
根据对孔底空腔爆破机理的研究和工程爆破实践经验，讨论了孔底空腔爆破时的相关影响因素和施工中应遵循的原则，提出了空腔爆破优化选择方法，在试验与实践中证明了其实用性和科学性。
The method of strengthening the charging at the bottom of the blasting-hole is usually described in traditional teaching-books and blasting engineering, which is used to overcome resistance at the bottom. While the method of the charging structure of vacuum space at the bottom is applied to vacuum exploding. The technology is based on the principle of the rock crash mechanics, and the soft material, such as the gas or water, was used as the space sect. The method can adjust the blasting process, including reducing the climax pressure, prolonging the time of blasting action, minishing the shatter area and improving the utilizing efficiency. The main advantage is depressing the explosive quantity and minishing the destroying to the construction foundation. Meanwhile, which can improve the blasting effect, made the rock fragment more uniformly, and improve the blasting efficiency.
In the blasting engineering of foundation pit and high slope area, the two structure of succeeding charging and gap charging are tested by the dynamic photo-plasticity equipment. In the same time, the explode theory is applied to analysis the development and attenuation of the stress. The research on the stress character in the rock under the soft padding material are used to compare the biggest destroy scope and validate the damping effect. Based on the analysis result, the blasting optimum parameter and experiment made some progress.
The method of the charging structure of vacuum space at the bottom is applied to the bracer digging engineering. The application of the method to the practical engineering has special requirement, especial the optimum blasting method and parameter, and all these are due to the related elements, which affects the blasting effect directly. When we do research on the method, we must consider the related elements, only in this can we optimize the blasting method and procedure, which can lead to good blasting effect.
Based on the research on the blasting mechanics and blasting engineering experience, the related elements and principle are discussed in the paper, and the
method of blasting gap optimum are brought forward, which was validated to be feasible and scientific.
孔底空腔爆破施工方法往往运用于保护层开挖。孔底空腔爆破技术在实际工程施工中的运用，有其特殊要求与爆破方案的优化，而这些都是由其相关影响因素确定的。孔底空腔爆破施工的相关影响因素，直接关系到爆破效果的好坏，对该爆破施工方法的研究时，需研究其相关影响因素，从而优化施工方法和程序，以获得良好的爆破效果。
在基坑开挖与高边坡开挖工程中，针对孔底连续装药与孔底空腔装药两种情况进行了动光弹试验，并进行了爆破理论计算，分析了应力波的发展、传播、衰减过程；对孔底空腔爆破下基岩内部应力的特性进行了研究，并通过岩石最大破裂范围的对比，验证了孔底空腔装药减小对建基面的破坏作用，并根据分析成果进行了爆破参数的优化和现场爆破试验，取得了一定的试验成果。
根据对孔底空腔爆破机理的研究和工程爆破实践经验，讨论了孔底空腔爆破时的相关影响因素和施工中应遵循的原则，提出了空腔爆破优化选择方法，在试验与实践中证明了其实用性和科学性。
The method of strengthening the charging at the bottom of the blasting-hole is usually described in traditional teaching-books and blasting engineering, which is used to overcome resistance at the bottom. While the method of the charging structure of vacuum space at the bottom is applied to vacuum exploding. The technology is based on the principle of the rock crash mechanics, and the soft material, such as the gas or water, was used as the space sect. The method can adjust the blasting process, including reducing the climax pressure, prolonging the time of blasting action, minishing the shatter area and improving the utilizing efficiency. The main advantage is depressing the explosive quantity and minishing the destroying to the construction foundation. Meanwhile, which can improve the blasting effect, made the rock fragment more uniformly, and improve the blasting efficiency.
In the blasting engineering of foundation pit and high slope area, the two structure of succeeding charging and gap charging are tested by the dynamic photo-plasticity equipment. In the same time, the explode theory is applied to analysis the development and attenuation of the stress. The research on the stress character in the rock under the soft padding material are used to compare the biggest destroy scope and validate the damping effect. Based on the analysis result, the blasting optimum parameter and experiment made some progress.
The method of the charging structure of vacuum space at the bottom is applied to the bracer digging engineering. The application of the method to the practical engineering has special requirement, especial the optimum blasting method and parameter, and all these are due to the related elements, which affects the blasting effect directly. When we do research on the method, we must consider the related elements, only in this can we optimize the blasting method and procedure, which can lead to good blasting effect.
Based on the research on the blasting mechanics and blasting engineering experience, the related elements and principle are discussed in the paper, and the
method of blasting gap optimum are brought forward, which was validated to be feasible and scientific.
引文
[1]P．帕尔罗伊，R．B．辛，张绪珍，祝玉学．空气间隔爆破及其在生产和预裂爆破中的应用．国外金属矿山．2002(1)
[2]谢鹰，赵金三，等．深孔爆破空气间隔装药的研究．采矿技术．2001(1)
[3]张楚灵，姜建明，黄铁平．云浮硫铁矿底部间隔装药技术的应用．采矿技术2001(2)
[4]张保树，王军，赵云鹏．露天矿深孑L爆破空气间隔参．包钢科技．2001(3)
[5]卢海湘，廖明超．岩石爆破破碎机理的试验探讨．湖南有色金属．2001(6)
[6]李俊华．石人沟铁矿的炮孔空气间隔装药实践．矿业快报．2000(6)
[7]璩世杰，陈广平，尚峰华，等．台阶爆破垂直中深孔间隔装药技术的理论分析与应用．工程爆破．1999(4)
[8]张维世．空气柱间隔装药爆破法．露天采矿技术．1999(4)
[9]鞠崇文，严碧．孔底间隔爆破技术及其应用．爆破1998(3)
[10]刘颖歆．空气间隔装药在铜绿山矿深孔爆破中的应用．爆破1998(2)
[11]张国建．露天矿深孔底部间隔装药结构的研究．中国矿业．1998(5)
[12]王作成，王运歧，梁顺喜，等．间隔装药爆破在露天矿的应用．水泥技术．1997(3)
[13]张国建，周百川等．露天矿倾斜深孔底部间隔装药爆破合理超深值试验研究．黄金1996(5)
[14]P．B．辛格，S．K．蒙达尔，P．P．罗伊，等．露天矿有效利用爆炸能的低成本木间隔器空气间隔装药爆破．国外金属矿山．1996(6)
[15]N．T．莫克森，D．米得，S．B．理查森，等．空气间隔爆破技术若干联合试验综述．国外金属矿山．1996(12)
[16]王林，于亚伦．间隔装药对爆破破碎效果的影响．北京科技大学学报．1995(2)
[17]张国建，周百川，张大宁，等．应用底部间隔装药爆破技术提高石灰石矿块矿率．中国矿业．1995(6)
[18]任梦龙，高申志．采用空气柱间隔爆破降低采矿成本．化工矿物与加工．1994(3)
[19]刘鹏程．地下大直径深孔空气间隔装药结构探讨．矿业研究与开发．1994(4)
[20]刘明全．扩堑石方控爆中空气隙间隔装药结构的应用．爆破器材．2002(1)
[21]刘殿书，王万富，杨吕俊，等．初始应力条件下爆破机理的动光弹实验研究．煤炭学报．1999(6)
[22]龚敏，方祖烈．全息动光弹在爆破模型全场定量分析中的应用研究．岩石力学与工程学报．1994(2)
[23]谢源，刘庆林．附加载荷下介质爆破特性的全息动光弹试验研究．工程爆破．2000(2)
[24]李端明，唐中华，张志呈．条形药包爆破的最优空腔化．四川冶金．1998(4)
[25]王成，恽寿榕，黄风雷，等．软弱垫层爆破机理研究．工程爆破．1999(1)
[26]徐国元，古德生．爆炸冲击能和膨胀能破岩作用机理研究．金属矿山．1998(7)
[27]程康，翁建良．基岩保护层一次性爆破开挖技术分析研究．武汉工业大学学报2000(4)
[27]王家来，程玉生．爆生气体作用过程的模拟试验研究．爆破．1998(2)
[28]陈士海，崔新壮．水偶合装药与全偶合装药爆破效能讨论．爆破．1998(2)
[29]刘慧，王中黔，冯叔瑜．爆轰气体后继破岩作用的数值分析方法．爆破．1996(3)
[30]杨年华．条形药包爆破破岩规律的试验研究．工程爆破．1995(1)
[31]潘井澜．爆破破岩机理的探讨．爆破．1994(4)
[32]张建华，李世禄．耦合装药扩腔半径的探讨．爆破．2001(2)
[33]宗琦．单自由面垂直炮孔爆破残孔长度研究．爆破．2000(2)
[34]龙源，冯长根，徐全军，等．爆破地震波在岩石介质中传播特性与数值计算研究．工程爆破．2000(3)
[35]陈叶青，吉国栋．条形药包岩石中爆炸的三维数值模拟．工程爆破．2000(3)
[36]东兆星，单仁亮．岩石在动载作用下破坏模式与强度特性研究．爆破器材．2000(1)
[37]宗琦，杨吕俊．岩石中爆炸冲击波能量分布规律初探．爆破．1999(2)
[38]赵成泉．岩石爆破孔壁动态初始压力测试系统研究．爆破．1999(3)
[39]张志呈．岩石爆破裂纹的起裂、扩展、分岔与止裂．爆破．1999(4)
[40]田建胜，程玉生．岩石爆破中爆炸能量分布理论与控制方法研究进展．工程爆破．1998(1)
[41]东兆星，单仁亮．高应变率下岩石本构特性的研究．工程爆破．1999(2)
[42]黄华，黄海，郑长青．岩石集中式双药室爆炸能量计算．爆破．1998(1)
[43]万元林，杨军，王树仁．岩石爆破光弹性损伤模型实验研究．爆破．1997(1)
[44]孙建鼎．关于提高爆炸能量利用率的探讨．爆破．1996(2)
[45]王家来．应力波对岩石的损伤及其在成缝中的作用．爆破．1995(4)
[46]宗琦．岩石内爆炸应力波破裂区半径的计算．爆破．1994(2)
[47]徐国元，古德生，陈寿如．柱状药包结构对粉矿及大块率影响的研究．工程爆破．1997(4)
[48]李必红，肖志武，夏常青，周俊珍．集中装药在多相介质中爆破效应的分析与应用．爆破．2000(3)
[49]王玉杰．陈先锋．不同装药结构的炮孔压力分析．工程爆破爆破2003．(01)：9～11
[50]宗琦，马芹永．光面爆破参数的理论分析．阜新矿业学院学报．1994(4)
[51]徐颖，孟益平，程玉生．装药不耦合系数对爆破裂纹控制的试验研究．岩石力学与工程学报2002(12)
[52]戴俊，岩石动力学特性与爆破理论[M]．冶金工业出版社．2002．
[53]M. Candu, K. Mancini. Title, Underground production blasting by large cylindrical charges. Dipartiment Georisorse e Territorio di torino e Centro
di Studio per i Problemi Minerari C.N.R.,Torino
[54]Liang, SM; Weng, KC; Takayama, K. Numerical study of blast-wave propagation in a double-bent duct. AIAA Journal. Vol. 40, no. 9, pp. 1796-1802. Sep 2002.
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[58]孟吉复，惠鸿斌．爆破测试技术．冶金工业出版社，1992
[59]刘朝荣．工业技术应用数理统计方法．湖北科学技术出版社，1985
[60]爆破安全规程．北京标准出版社，1986，GB722～86：
[61]赫桐生．理论力学．北京：高等教育出版社，1982．9
[62]Giovanni solari, Gust Buffeting :Dynamic Alongwind Response, Journal of Structural Engineering. ASCE, 1993,119(2):383～398
[63]大爆破安全规程．中国标准出版社，1986，GB334～992：
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