光面爆破主要参数设计的问题探讨

层单位的组赋予时代概念,如石千峰组为P32(按二叠三分),而骆驼脖子砂岩及大占砂岩看作P12和P21的分界等等,既然岩石地层单位不考虑年代,在对照表中应该去掉时代一栏为宜。

3　多重地层划分的意义

3.1　多重地层划分概念丰富了对比的含义。多重地层划分概念认为在地层学的意义上,“对比”根据所强调的特征有不同种类。如岩石地层对比、生物地层对比、年代地层对比。而统一地层划分概念只要一提到“对比”二字,就意味着地质年代的等同,可有效避免地层学述语中的混乱和争论。

3.2　多重地层划分概念加深了组、带、阶三种基本地层单位的实质性和概念的理论研究,和这些单位间的彼此关系的研究。分别强调组的穿时性,带的多样性和复杂性以及阶的等时性。组的形成取决于沉积环境而不是时间。生物带的深入研究和分类赋予生物地层以丰富的内容,从而纠正了以往简单的生物地层即地层学的片面倾向。

3.3　多重地层划分概念赋予地层学以新含义。多重地层划分概念促进了地层的物理特征划分的研究,如地磁地层划分和对比理论的形成,地震波等速面地层年表的初步建立等等。

3.4　运用现代地层学原理,可以改革我国地质制图方法,如以岩石地层单位组作为制图单位绘制组,因组以岩相、岩性特征为基础,不但在野外据以制图极其方便,还可以在空中据以进行遥感制图,而且成图后的图面内容不因研究程度的进展而改变。

4　制订新的中国地层规范的必要性

建立了在统一地层划分理论下的《中国地层规范

草案说明书》自制订至今近40年来,没能根据地层学的发展得到必要的、及时的修订,以至于出现了地层学理论与地层学实践间不适应的状况。以现代地层学理论为基础的《中国地层指南及中国地层指南说明书》(1980)仅仅是“建议性的”的、“允许有选择地使用”、“可供××参考”,使其没有强制性、规范性。作为世界上一个大国,为了能使地层学理论能够更好地指导地层学实践,以现代地层学理论制订新的中国地层规范,应该立刻提到日程上来。

参　考　文　献

1　尹赞勋,陈锦石,张守信.中国地层典(七、石炭系).

北京:科学出版社,1996

2　张守信.华北月门沟群的重新解释.科学通报.

1980.(12)

3　全国地层委员会编.中国地层指南及中国地层指南说明书.北京:科学出版社,1982

4　吴瑞棠等编.现代地层学.武汉:中国地质大学出版社,1989

5　汪曾荫等.华北地台晚古生代含煤地层多重划分.

华北地质矿产杂志,1996

6　尚冠雄等.华北晚古生代煤地质学研究.太原:山西科学技术出版社,1997

作者简介　唐德林　1988年毕业于中国矿业大学地质系,现任中煤第一勘探局光华地球物理研究所仪器室主任。地址:河北邢台,邮编:054000。

(编辑　刘阐词)

光面爆破主要参数设计的问题探讨

河北建筑科技学院　王汉军

摘要　通过对光面爆破原理和影响因素的分析,结合实践经验,给出了相应的光面爆破参数计算方法和经验值。

关键词　光面爆破　不偶合装药　密集系数

光面爆破技术的目的是使爆破后留下的围岩具有光滑表面,并不破坏围岩的强度和稳定性。该技术起源于瑞典,我国从60年代末特别是70年代初开始应用和研究。由于该技术与普通爆破法相比,具有快速、优质、安全、高效、低耗的优点,在井巷掘进中,光面爆破技术已全面推广,并成为一种标准的施工方法。此外,在花岗岩等石材的开采方面,这项技术也被广泛采用,也取得了良好的经济效益。但由于岩石的组成、结构、构造及其物理力学性质的差异,以及炸药、孔径的不同,给光面爆破参数的设计造成了一定的难度,设计不当会造成周边眼的超欠挖,甚至破坏围岩的稳定性,增加支护工作的难度和消耗。现就光面爆破主要参数

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　1999年第4期 河北煤炭　

设计的基本原则和方法进行探讨。

1　光面爆破的原理和降低围岩破坏的措施1.1　光面爆破的基本原理

一般情况下,炸药爆炸时,药包表面的冲击波压力

峰值可达数百万千帕(kPa ),这个数值已远远超过了岩石的抗压强度。因此,药包周围的岩体被压碎成粉状,形成一个粉碎区。而光面爆破的原理就是降低炮孔壁上的压力峰值,使装药爆炸后,孔壁上产生的冲击压力低于处于体积应力状态下的岩石抗压强度,而由此产生的切向拉应力要超过岩体的抗拉强度。这样,当周边眼同时起爆时,在炮眼连线上,由于应力波的叠加和爆生气体准静压力的作用,炮眼连线上切向拉应力超过岩石抗拉强度而首先产生裂缝并贯通,同时也抑制了孔壁上其它方向裂缝的产生从而达到不破坏围岩的目的。

1.2　降低孔壁上冲击压力峰值的措施

(1)采用光爆专用炸药。低爆速,低威力,传爆性

能好的光爆专用炸药产生的爆轰压力较低,相应地减

少了对围岩的破坏。目前日本采用一种TN 炸药,瑞典采用古力特炸药,我国庆阳化工厂研制的光爆2号炸药具有低猛度,低爆速,低密度,传爆性能好,药卷直径小等优点,使用效果良好。

(2)不偶合连续装药。采用装药直径小于炮眼直径的不偶合装药,利用孔内环向空气间隙,可以起到缓冲作用,控制冲击压力的破坏作用,利用爆生气体的准静态压力来实现炮眼连线上裂缝的扩展贯通。在这种条件下,炮孔壁上产生的冲击压力峰值P 2可按下式计算:

P 2=ρ0D

28[d c d b

]6.n (1)

当P 2≤K b S c 时,岩石只产生切向拉伸破坏。式中ρ0为装药密度;D 为爆速;D c 为药卷直径;D b 为炮眼直

径;n 为压力增大倍数,8～11;K b 为体积应力状态下岩石抗压强度增大系数;S c 为岩石单轴抗压强度。 (3)空气间隔装药。当采用通常标准直径药卷时,为了克服因不偶合装药带来的钻眼直径过大、钻眼速度慢的问题,可利用在炮泥和装药间留出空气柱的空气间隔装药来降低孔壁上的冲击压力峰值,并相应地增加了应力波的作用时间和应力波传递给岩石的冲量。设L c 为装药长度,L b 为炮眼长度,作用在孔壁上的冲击压力峰值为:

P 2=ρ0D

28[d c d b ]6.[L c L b

].n (2)

2　光面爆破主要参数的设计方法2.1　不偶合系数

(1)环向不偶合系数K c 的值可按公式(1)确定,即

K c =

d b d c ≥[n ρ0D

2

8K b S c

]16　对于硝铵类炸药,一般取K c =1.5～3.0,这个数值正是硝铵类炸药产生沟槽效应的范

围,对深孔光爆,应改进起爆方法或选用专用光爆炸药。

(2)装药集中度q L ,又称线装药密度,是指每米炮眼内的装药量。采用空气间隔装药时,按公式(2)并令P 2≤K b S c ,可求得每米炮眼内的装药长度L c :

L c =

8K b S c n ρ0D

2(d b d c )6

装药集中度计算式为:q L =

1

4

πd c 2ρ02.2　炮眼间距

相邻周边眼之间的裂缝贯通是各个装药爆炸激起

的应力波在各自炮孔壁上产生初始径向裂缝,然后在爆生气体静压作用下,沿周边眼连线方向形成贯通的裂缝。满足该条件的炮眼间距a 可按下列平衡表示

2r b P b =(a -2r k )S t (3) 式中:r k 为每个炮眼产生的裂缝长度;P b 为爆炸气体充满炮眼时的静压值;S t 为岩石抗拉强度。由此可见,炮眼间距与岩石强度、装药性能、不偶合系数有关。2.3　最小抵抗线和炮眼密集系数 光面爆破最小抵抗线W 值的确定,是根据自由面的反射拉伸波到达周边眼连线前,已形成周边眼的贯通裂缝,从而起到隔离作用,防止反射应力波对围岩的破坏而确定的。按该原理计算,应力波从炮眼到达自由面再以拉伸波返回炮眼连线的时间应等于裂缝贯通所用的时间。已知裂缝扩展速度为瑞利波波速C R ,应力被传速度为C p 且C R ≈0.4Cp ,则

a C R =2W C P (4)

m =a/W =0.8,密集系数m 表示周边眼间距和最小抵抗线之比,是一个相对参数,可根据岩石性质、地质构造和开挖条件的不同而调整,一般取0.8～1.0。2.4　起爆时差与空眼效应 对于光面爆破,周边眼同时起爆时,炮眼间的贯通裂缝就形成得较早,爆破形成的壁面也较平整。若周边眼起爆时差超过0.1s ,各炮眼就同单独起爆一样,炮眼周围将产生较多的裂逢,并形成凹凸不平的壁面。

41　河北煤炭 1999年第4期