水深以及裝藥量兩種因素對水下聚能爆破爆破效果的影響研究

梁書鋒,石連松,樊祥偉,凌天龍,郭文遠,陳 俊

(中國礦業大學力學與建筑工程學院土木工程系,北京100083)

水深以及裝藥量兩種因素對水下聚能爆破爆破效果的影響研究

梁書鋒,石連松,樊祥偉,凌天龍,郭文遠,陳 俊

(中國礦業大學力學與建筑工程學院土木工程系,北京100083)

為研究水下聚能爆破時水深和炸藥量對爆破效果產生的爆坑和直徑的影響,采用現場試驗的方法選取兩種不同的裝藥量在三種不同水深的情況下爆破時產生的爆坑深度和直徑大小,試驗表明:隨著裝藥量的增加,爆破產生的爆坑的深度和直徑也同樣增加;在相同裝藥量不同水深的情況下,隨著水深的增加爆破產生的爆坑的直徑和深度也同樣增加,并且水深對深度和直徑的影響也逐漸加劇.本次試驗結論可以對將來的現場生產設計具有一定的指導作用.

水下聚能爆破;爆坑深度;爆坑直徑

用裸露藥包爆破破碎巖石時,其破碎深度一般都比較小.為了提高一次破碎深度,采用聚能裝藥是一個有效的方法,國內外尚無系統的關于聚能爆破的研究報道.相關研究還停留在實際工程應用階段,國內僅針對部分具體工程實踐,做過少量試驗研究,并結合經驗得出一些聚能藥包的參數設計規律[1-3].水下聚能爆破破碎巖石時不僅要求有一定的破碎深度,還要求有一定的破碎體積,而深度和體積之間是相互制約的.如何在滿足一定的爆破深度的前提下獲得最大的爆破破碎體積是學者的主要研究目的[4-5],本文通過試驗的手段研究水深和裝藥量對爆坑深度和直徑的影響規律.

1 試驗研究

1.1 試驗方案設計

為了對試驗聚能爆破的破巖機理和作用現象有初步的了解,本次試驗共設計了三大組試驗,試驗安排如下:

表1 聚能爆破試驗設計方案

1.2 試驗材料參數

根據以往經驗及研究成果,本試驗聚能穴采用底角為75°的錐形,頂部為球缺,聚能穴底徑200 mm,高170 mm,具體加工尺寸如圖1所示:

實驗采用兩種藥量的聚能藥包,聚能藥包經過理論論證并結合以前工程實踐經驗設計而成,基本參數如下:藥量為24 kg的藥包直徑為300 mm,高度為345 mm.藥量為16 kg的藥包直徑為300 mm,高度為310 mm.實際藥包及水泥圈配重實圖如下:

圖1 聚能罩加工尺寸圖

根據對該地區的勘察報告,聚能爆破場地巖石參數:Rb=2.16軟化系數Kr=0.55,屬軟化巖石.其天然重度是17.3 KN/m3.

圖2 試驗中用的2 4 k g聚能藥包

圖3 試驗中用的1 6 k g聚能藥包

圖4 聚能藥包起爆前布置

2 實驗結果及分析

起爆后我們對試驗現場進行清理、測量統計得出試驗數據如下:

通過上述試驗和數據,可以初步得出水下聚能爆破破碎巖石的作用特點,并可以簡單得出水深以及裝藥量兩種因素對水下聚能爆破爆破效果的影響規律.水下聚能爆破破碎巖石時,破碎深度、直徑以及爆破漏斗的形態是評價水下聚能爆破爆破效果的主要標準,這三個因素當中,破碎深度和破碎直徑是彼此相互獨立的.由于聚能爆破是一個瞬時、復雜的過程,試驗結果經常存在較大的隨機性,對爆坑直徑的影響最為明顯.

由圖5可以得出:聚能藥包破碎巖石形成的爆坑深度隨著水深的增加逐漸增加,而且幅度有越來越大的趨勢.

圖5 聚能藥包在不同水深條件下對珊瑚礁破碎所形成的爆坑深度的影響曲線

圖6 聚能藥包在不同水深條件下對珊瑚礁破碎所形成的爆坑直徑的影響曲線

表2 深聚能裝藥試驗數據統計

由圖6可以得出:聚能藥包破碎巖石形成的爆坑直徑隨著水深的增加逐漸增加,而且增長幅度有變大的趨勢.

4 結 論

1)聚能裝藥破碎巖石所生產的爆坑,可以大致看作是上部錐形爆破漏斗與下部柱形穿孔的結合.

2)從采集到的試驗數據可以看出,在起爆條件和海水深度相同的條件下24 kg聚能裝藥比16 kg聚能裝藥爆破后產生的爆坑直徑和深度都有所增大.

3)海水深度對聚能裝藥的爆破效果有一定的影響,主要包括對爆破后形成的爆坑深度和爆破后形成的爆破漏斗的直徑的影響,隨著海水深度的增加,爆坑深度和直徑都有不同程度的增加,而且這種增長趨勢越來越來大.

[1]謝源.聚能藥包進行巖石二次破碎的試驗研究[J].有色金屬,2001,(02):22-23

[2]袁節平.聚能藥包破碎大塊的試驗研究[J].礦業研究與開發,1997,(17):69-71

[3]楊思德.水封聚能藥包爆破大塊的應用[J].礦業研究與開發,2002,(03):47-48

[4]劉殿書,萬元林.水下聚能爆破作用試驗研究[Z].北京:中國礦業大學內部資料,2004

[5]石連松.水下聚能爆破試驗研究[D].北京:中國礦業大學,2010

[責任編輯:劉守義]

TD 235.1+1

A

1673-1492(2011)02-0057-02

來稿日期:2011-03-10

梁書鋒(1982-),男,山東德州人,中國礦業大學力學與建筑工程學院土木工程系教師,工學碩士.