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1泥巴拉火體爆破試驗(yàn)

泥巴拉火體特殊的結(jié)構(gòu)使得開(kāi)挖難度很大，充填物多膠結(jié)差的地方能用機(jī)械設(shè)備直接挖除，充填物少膠結(jié)好的地方不能用機(jī)械設(shè)備直接挖除，須進(jìn)行爆破開(kāi)挖。充填物多和充填物少的地方及膠結(jié)好與膠結(jié)不好的地方均不是均勻連續(xù)的，使得直接用機(jī)械開(kāi)挖時(shí)設(shè)備效率很低，爆破開(kāi)挖時(shí)鉆孔難度大，容易卡鉆，基本超過(guò)3m就無(wú)法再繼續(xù)往下鉆，這樣鉆孔效率相當(dāng)?shù)?，爆破參?shù)很難進(jìn)行控制;爆破時(shí)爆破應(yīng)力容易在充填物多的地方擴(kuò)散導(dǎo)致爆破效果差，往往爆破后堆積體就只裂開(kāi)了幾條縫隙，因此爆破的孔排距及裝藥結(jié)構(gòu)都是很難把握的。通過(guò)對(duì)常用的幾種大方量露天開(kāi)挖的爆破方法進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)爆破試驗(yàn)效果對(duì)比進(jìn)而選取最好的爆破方法及基本爆破參數(shù)。

2鋼管強(qiáng)爆試驗(yàn)

鋼管強(qiáng)爆試驗(yàn)選在1580m高程，分別進(jìn)行一次垂直鋼管試驗(yàn)和一次水平鋼管試驗(yàn)。先進(jìn)行垂直鋼管試驗(yàn)，藥井采用手風(fēng)鉆造孔，乳化炸藥配合電雷管進(jìn)行擴(kuò)孔，人工出渣，試驗(yàn)耗時(shí)30d。1#鋼管井深15m，井直徑1m，2#鋼管井深8m，直徑1m，采用孔內(nèi)延時(shí)非電毫秒微差起爆，1#鋼管用MS3非電雷管，裝藥量1.5t，2#鋼管用MS5非電雷管，裝藥量0.8t，用導(dǎo)爆索聯(lián)線(xiàn)，為防止豎井堵填時(shí)損壞導(dǎo)爆索，導(dǎo)爆索采用20PVC管保護(hù)。爆破后，鋼管1#豎井內(nèi)的堵塞物被沖出，井口成漏斗狀，破壞半徑僅為12m，但整個(gè)破壞半徑范圍內(nèi)的泥巴拉火體未被完全炸開(kāi)，只形成了幾道明顯的裂縫，通過(guò)對(duì)表層解炮處理，內(nèi)層部分得到破壞，但大部分渣料粒徑都在2m以上，基本都需要二次解炮處理，爆破效果極差。鋼管2#局部石渣被翻起，破壞半徑約僅6m，雖然石渣得到了破壞，但大部分石渣粒徑仍超過(guò)2m，仍須二次解炮處理，爆破效果也沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果。垂直鋼管強(qiáng)爆后進(jìn)行了水平鋼管強(qiáng)爆試驗(yàn)，水平鋼管強(qiáng)爆采用CM351鉆機(jī)進(jìn)行直立面水平造孔，孔徑115m，孔深8m，再使用乳化炸藥配合電雷管進(jìn)行擴(kuò)壺施工，藥室約為0.03m3橢圓形狀，裝藥30kg，爆破后破壞半徑僅為2.5～3m，且渣料粒徑基本在1.5m以上，須二次解炮處理。鋼管強(qiáng)爆試驗(yàn)表明，無(wú)論是垂直鋼管強(qiáng)爆還是水平鋼管強(qiáng)爆都是失敗的，其原因是因?yàn)槟喟屠痼w組成物質(zhì)特性不均衡，膠結(jié)好的結(jié)構(gòu)物與膠結(jié)不好的結(jié)構(gòu)物不連續(xù)，并且在膠結(jié)物中充填有粉細(xì)土和粉細(xì)砂，這樣爆破時(shí)爆破沖擊波遇到充填物和結(jié)構(gòu)松散體時(shí)強(qiáng)度驟減，能量頓時(shí)損失，不能在巖體里有效傳遞，使得結(jié)構(gòu)物不能得到有效破壞。這樣大部分區(qū)域未被完全爆開(kāi)，大部分渣料粒徑大，須二次解炮，且藥室施工難度大，施工周期長(zhǎng)，施工進(jìn)度緩慢，不但效率沒(méi)有提高，反而降低，爆破直接成本和效率低下帶來(lái)的間接成本也很高，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益都不理想，加之?dāng)U壺時(shí)安全隱患大，因此鋼管強(qiáng)爆法對(duì)于泥巴拉火體開(kāi)挖不理想。

3深孔臺(tái)階爆破試驗(yàn)

深孔臺(tái)階爆破的臺(tái)階高度一般為5～15m，針對(duì)泥巴拉火體的特性，擬選10m臺(tái)階和6m臺(tái)階兩種臺(tái)階高度進(jìn)行試驗(yàn)。在爆破鉆孔時(shí)，卡鉆嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)均勻程度越差，越容易卡鉆，很多夾雜松散體和充填粉細(xì)土較多的部位鉆孔超過(guò)3m就開(kāi)始卡鉆，并且成孔深度有限，即使鉆孔深度大，成孔深度也基本不超過(guò)3m，因此深孔臺(tái)階爆破試驗(yàn)選在膠結(jié)體結(jié)構(gòu)比較均勻連續(xù)的區(qū)域進(jìn)行，對(duì)于膠結(jié)體相對(duì)連續(xù)的部位，當(dāng)孔鉆到5m時(shí)開(kāi)始卡鉆，超過(guò)6m時(shí)每鉆進(jìn)不到0.5m就需要進(jìn)行掃孔，鉆孔效率特別低，每個(gè)孔的后5m所耗時(shí)間基本在前5m所耗時(shí)間10倍以上，而且部分孔因?yàn)榭ㄣ@嚴(yán)重而無(wú)法繼續(xù)鉆進(jìn)，成了報(bào)廢孔。爆破后，10m臺(tái)階爆破區(qū)整個(gè)堵塞段完全沒(méi)有被炸開(kāi)，只裂開(kāi)了幾條縫，6m臺(tái)階爆破區(qū)堵塞段也基本是超徑體，需要二次解炮，整個(gè)爆破屬于失敗。分析其原因是深孔臺(tái)階爆破因孔排距相對(duì)較大，堆積體內(nèi)松散體的空隙使得爆破應(yīng)力不能對(duì)膠結(jié)體產(chǎn)生理想的破碎效果;同時(shí)孔排距大最小抵抗線(xiàn)也要加大，堵塞長(zhǎng)度也會(huì)相應(yīng)增大，因泥巴拉火體的特殊組成結(jié)構(gòu)，使裝藥段的爆破沖擊力無(wú)法正常對(duì)堵塞段產(chǎn)生破碎效果，但如果減小堵塞長(zhǎng)度，則得加大裝藥量，單耗也相應(yīng)加大，同樣增加了成本，即使減小堵塞長(zhǎng)度裝藥量不變，但因最小抵抗線(xiàn)不變，同樣爆破效果不佳。綜合以上爆破試驗(yàn)結(jié)論分析，深孔臺(tái)階爆破法對(duì)于泥巴拉火體開(kāi)挖不是最理想的施工方法。

4淺孔臺(tái)階爆破試驗(yàn)

爆破試驗(yàn)使用CM351鉆機(jī)鉆孔，1.6m3反鏟挖掘機(jī)裝渣，20t自卸汽車(chē)將渣料運(yùn)至指定渣場(chǎng)。在爆破鉆孔時(shí)，鉆孔比較順利，只有少量4.5m臺(tái)階爆破區(qū)遇到卡鉆的情況。爆破后2.5m臺(tái)階爆破區(qū)均被破碎，沒(méi)有需要二次解炮的超徑體，4.5m臺(tái)階爆破區(qū)有個(gè)別超徑體。此次爆破效果比較理想，不足的是如果臺(tái)階高度太小，鉆孔深度太小，移動(dòng)鉆機(jī)的次數(shù)較多，影響鉆孔效率，而且對(duì)于整個(gè)開(kāi)挖區(qū)來(lái)計(jì)算爆破臺(tái)階太小所需導(dǎo)爆索和雷管需要量增加，對(duì)整個(gè)開(kāi)挖區(qū)成本過(guò)高。通過(guò)2.5m臺(tái)階和4.5m臺(tái)階兩種淺孔臺(tái)階爆破試驗(yàn)結(jié)果反應(yīng)，爆破效果良好，膠結(jié)體基本都被破碎，基本沒(méi)有需要二次解炮的超徑體。從兩種臺(tái)階的對(duì)比進(jìn)行分析，臺(tái)階高度越小，爆破效果相對(duì)越好，但鉆機(jī)移動(dòng)頻繁，對(duì)整個(gè)開(kāi)挖區(qū)來(lái)講，鉆機(jī)移動(dòng)太多會(huì)降低鉆孔效率，加大成本，而且臺(tái)階高度太小會(huì)增加導(dǎo)爆索和雷管的使用量，增加了成本，而且在一定范圍內(nèi)臺(tái)階高度越小，成本越大;臺(tái)階高度越大，相對(duì)鉆孔效率要高，導(dǎo)爆索和雷管使用量少，但超過(guò)一定的高度，鉆孔深度超過(guò)4m時(shí)就容易卡鉆，鉆孔成本也相應(yīng)增加。另外，因泥巴拉火體內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻連續(xù)，膠結(jié)好的堆積物夾雜著膠結(jié)差的堆積物，并且內(nèi)部有很多粉細(xì)砂和粉細(xì)土等填充物，膠結(jié)差的堆積物和粉細(xì)土和粉細(xì)砂是不需要爆破開(kāi)挖的，如果采用淺孔臺(tái)階爆破，每次爆破完清理工作面時(shí)，可以將大量的可直接開(kāi)挖的結(jié)構(gòu)物直接挖除，節(jié)省了對(duì)這部分結(jié)構(gòu)物也進(jìn)行爆破的成本。綜合以上分析，淺孔臺(tái)階爆破法對(duì)泥巴拉火體開(kāi)挖是一種比較理想的方法。

5硐室爆破試驗(yàn)

泥巴拉火體內(nèi)夾雜著軟細(xì)粉砂或粉土等松散體，而且分布沒(méi)有規(guī)律，在進(jìn)行硐室施工時(shí)容易塌陷，施工到一定的深度后只要遇到松散體，再也無(wú)法繼續(xù)施工，很難形成達(dá)到要求的硐室，整個(gè)爆破試驗(yàn)因無(wú)法形成滿(mǎn)足要求的硐室而不能正常進(jìn)行下去，爆破試驗(yàn)失敗。硐室爆破方法還在實(shí)施階段就無(wú)法進(jìn)行，更不用看爆破效果，因此硐室爆破法對(duì)泥巴拉火體的開(kāi)挖不是一種合適的開(kāi)挖方法。綜合以上四種爆破方法試驗(yàn)分析，從其鉆孔效率、爆破效果進(jìn)行對(duì)比可以得出結(jié)論:泥巴拉火體最適宜的開(kāi)挖爆破方法是淺孔臺(tái)階爆破法，其基本爆破參數(shù)以上結(jié)論能為類(lèi)似泥巴拉火體的開(kāi)挖施工提供參考。當(dāng)然，任何開(kāi)挖施工爆破參數(shù)都不是一成不變的，施工前必須根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)，以選取最優(yōu)參數(shù)。

作者：王亞輝李茜單位：中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)