定向断裂爆破
2005年第3期 煤 炭 工 程 研究探讨
定向断裂控制爆破理论分析及现场应用
田运生1,田会礼1,杨永琦2
(1 河北工程学院,河北邯郸 056038;2 中国矿业大学北京校区,北京 100083)
摘 要:基于断裂动力学理论,文章论述了切缝药包定向断裂控制爆破炮孔间贯通裂纹形成的机理。按照切缝药包定向断裂控制爆破参数计算公式确定的炮孔间距和装药量,经现场实际应用证明是有效的和合理的。
关键词:岩石爆破;定向断裂;控制爆破;爆破参数
中图分类号:TD235 4 文献标识码:B 文章编号:1671-0959(2005)03 0051 03
Theoryanalysisofdirectionalsplitofrockbycontrolledblastingandpracticalapplication
TIANYun sheng1,TIANHui li1,YANGYong qi2
(1 HebeiUniversityofEngineering,Handan056038,China;
2 BeijingCampusofChinaUniversityofMiningandTechnology,Beijing100083,China)
Abstract:Basedonthetheoryofdynamicfracturemechanics,themechanismofcrack formingamongshotholesinthedirectionalsplitofrockbycontrolledblastingisexpounded.Equationsforcalculationparameterofdirectionalsplitofrockbycontrolledblastingareusedtodeterminetheholespacingandexplosivecharge,itiseffectiveandreasonableinpractice.
Keywords:rockblasting;directionsplitting;controlledblasting;blastingparameter
为了使开挖巷道能得到规整的轮廓、减小爆破超挖量、降低围岩的损伤程度,以利于围岩的稳定,在岩巷掘进的周边眼爆破中可以采用定向断裂控制爆破技术。定向断裂控制爆破是一种特殊的控制爆破技术,它是通过采用特制的聚能药包,或将药包装在切槽套管内,或对炮孔预先切槽达到定向断裂的目的。
1 切缝药包定向断裂控制爆破机理1 1 切缝药包的结构及套管的作用
把药卷装入具有一定密度和强度,且开有不同角度、不同宽度和大小切缝或切槽的外壳套管内,就制成了切缝药包,如图1。其实质是在炸药爆炸后,利用切缝或切槽控制爆炸应力场的分布,使爆生气体对岩石介质产生尖劈作用。利用药包外壳在爆轰产物高压作用阶段产生的局部集中应力来控制预定区域内径向裂缝的发展。所以,药包外壳的作用是在炮孔壁周围形成不均匀的应力分布,在切缝方向产生应力突变,使预定方向上的介质生成裂缝。
切缝药包爆炸时,爆轰产物直接冲击外壳表面,由于外壳的密度比爆轰波阵面上产物的密度大,并且外壳的压缩性比爆轰产物的压缩性小,所以,除了切缝处外,爆轰表面都将发生反射,而在切缝方向的爆轰产物遇到外
壳内 收稿日期:2004-09-07
作者简介:田运生(1961-),男,副教授,北京科技大学在读博士,主要从事工程爆破教学和科研工作。
产物直接冲出外壳,高速、高温和高压的能量集中的射流定向作用在切缝方向的炮孔壁上。若其冲量密度JD大于被爆介质的临界冲量密度JID,则在炮孔壁上产生破裂。
在切缝方向初始裂纹形成之后,炮孔周壁介质内得到应力松弛,在一定程度上抑制了其它方向上裂纹的形成。定向初始裂纹形成之后,在爆生气体作用下,初始裂纹尖端形成应力集中,当其动态应力强度因子KI(t)超过介质的动态断裂韧性KIC时,裂纹便继续扩展,介质呈脆性断裂。因此,对于一定的炸药,当改变装药的约束形式和偶合介质特性时,炸药能量的作用和分布将随之改变,从而形成能量释放和作用的加强区、减弱区,切缝药包外壳的作用正是改
图1 切缝药包结构示意图