一种提高深孔台阶爆破振动频率的方法

摘要

本发明公开了一种提高深孔台阶爆破振动频率的方法，依次包括步骤：步骤1，根据爆破要求布炮孔；步骤2，在炮孔中完成装药结构；步骤3，将装药段等分为N段起爆段，N≥1，在各起爆段中点分别设置起爆点，所述的起爆段长度不小于两倍损伤半径；步骤4，采用导爆管起爆法进行起爆。本发明方法可提高爆源周围20~110米范围内岩体的爆破振动频率，从而降低岩体损伤程度，更充分避开邻近建（构）筑物的自振频率，避免邻近建（构）筑物因共振导致的爆破动力失稳，可用于水利水电、矿山和交通等岩土工程领域的钻爆开挖施工。

说明书

技术领域

本发明属于水利水电、矿山和交通等岩土工程领域，涉及一种提高深孔台阶爆破振动频率的方法。

背景技术

为提高钻爆效率，大规模岩体开挖和料场开采一般采用深孔台阶爆破。深孔台阶爆破诱发的爆破振动较浅孔爆破振动速度峰值大、频率低。以往的研究表明，爆破振动频率对岩体损伤及邻近建（构）筑物的安全有重要影响：振动频率越低，爆破振动影响越大。对岩石钻孔爆破、起爆点数量和位置是影响爆破振动频率的重要因素之一。传统起爆技术未考虑对爆破振动频率的主动控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高深孔台阶爆破振动频率的方法，以避免爆破振动频率低引起的岩体损伤和爆破振动动力失稳。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种提高深孔台阶爆破振动频率的方法，依次包括步骤：

步骤1，根据爆破要求布炮孔；

步骤2，在炮孔中完成装药结构；

步骤3，将装药段等分为N段起爆段，N≥1，在各起爆段中点分别设置起爆点，所述的起爆段长度不小于两倍损伤半径；

步骤4，采用导爆管起爆法进行起爆。

所述的采用导爆管起爆法进行起爆，具体为：

采用雷管引爆导爆管。

为保证同一炮孔中各起爆点同时起爆，应采用同一段别雷管对同一炮孔中各起爆点进行引爆。

 

与现有技术相比，本发明具有如下特点：

1、本发明是提出了一种新的起爆技术，不改变钻爆工艺及参数，将装药段等分为N段起爆段（N≥1），将起爆点设置在各起爆段中点，可不同程度提高爆源周围20~110米范围内岩体的爆破振动频率，从而降低岩体损伤程度，更充分避开邻近建（构）筑物的自振频率，避免邻近建（构）筑物因共振导致的爆破动力失稳。

2、根据基于频率—振动速度双因素爆破振动安全判据，本发明方法可提高邻近建（构）筑物质点安全允许振动速度，降低爆破振动控制难度，减少工程投资。

3、本发明可用来提高大规模深孔爆破的振动频率，广泛应用于水利水电、矿山和交通等岩土工程领域的钻爆开挖施工。

附图说明

图1 为中部起爆示意图；

图2 为两点起爆示意图；

图3 为三点起爆示意图；

图4为不同起爆方式下爆破主振频率与爆心距的关系曲线；

图5为不同起爆方式下爆破振动质心频率与爆心距的关系曲线。

图中，1-雷管；2-堵塞段；3-岩体；4-导爆管；5-起爆点；6-装药段；7-空气。

具体实施方式

本发明对起爆点的位置和数量进行了改进，将装药段等分为N段起爆段（N≥1），将起爆点设置在各起爆段中点。

下面将结合附图进一步说明本发明的几种具体实施方式。

见图1，为中部起爆示意图，即N=1情况下的起爆方式，在保证爆破破碎效果前提下，将起爆点设置在装药段中点。

见图2，为两点起爆示意图，即N=2情况下的起爆方式，在保证爆破破碎效果的前提下，将装药段等分为两段起爆段，两起爆点分别设置在各起爆段中点。

见图3，为三点起爆示意图，在保证爆破破碎效果的前提下，装药段等分为三段起爆段，三起爆点分别设置在各起爆段中点。 

本发明方法的应用，应注意如下几点：

1）起爆点位置和数量的选择要综合考虑提高爆破振动频率的效果、经济及施工等因素，合理控制各起爆段长度。

2）起爆点设置在装药段各起爆段中点，为达到同一炮孔内各起爆点的同时起爆，各起爆点应采用同一段别雷管起爆。 

3）动力有限元数值模拟结果表明，合理控制起爆段长度，爆破振动频率可提高10%~35%。

下面将说明本发明方法的具体应用实例。

某花岗岩料场石料开采，爆破设计要求为：炮孔深度18m，炮孔孔径150mm，装药直径130mm，堵塞段长3.0m，采用连续装药结构。

针对该实施例采用中部起爆，具体步骤为：

1、根据上述设计要求布炮孔。

2、根据上述设计要求在验收合格的炮孔中完成装药结构，然后，将起爆点设置在装药段中点，本实施例中装药段为15m，则起爆点设置在炮孔中距离炮孔底7.5m位置。

3、采用导爆管起爆法进行起爆，具体为：采用雷管引爆导爆管，在炮孔外用非电雷管激发导爆管的爆轰，导爆管被激发后，管内产生冲击波，传至起爆点引爆炸药。

采用动力有限元数值模拟本实施例起爆方法和传统深孔台阶爆破的反向起爆方法，获得爆破主振频率与爆心距的关系曲线，以及爆破振动质心频率与爆心距的关系曲线，见图4~5。从图4~5中可以看出：在爆心距为20 ~110米范围内，中部起爆的爆破主振频率平均提高17.9%，爆破振动质心频率平均提高13.2%。  

针对该实施例采用两点起爆，具体步骤为：

1、根据上述设计要求进行布炮孔。

2、根据上述设计要求在验收合格的炮孔中完成装药结构，然后，采用两点起爆，本实施例中装药段为15m，则两起爆点分别设置在炮孔中距离炮孔底3.75m和11.25m位置。

3、采用导爆管起爆系统进行引爆，具体为：采用雷管起爆导爆管，雷管聚能穴方向应与导爆管传爆方向相反。

采用动力有限元数值模拟本实施例起爆方法和传统深孔台阶爆破的反向起爆方法，获得爆破主振频率与爆心距的关系曲线，以及爆破振动质心频率与爆心距的关系曲线，见图4~5。从图4~5中可以看出：在爆心距为20 ~110米范围内，两点起爆的爆破主振频率平均提高30.2%，爆破振动质心频率平均提高21%。  

根据我国《爆破安全规程》（GB6722-201x）征求意见稿，对地面建筑物和隧洞、边坡等构筑物，其爆破振动安全判据不仅考虑了爆破振动速度峰值，同时加入了爆破振动频率的影响。由表1可以看出，提高爆破振动频率可提高相应频率范围内的爆破振动速度。

表1 爆破振动频率和对应频率范围内的爆破振动速度的关系

基于上述频率—振动速度双因素爆破振动安全判据，本发明可提高邻近建（构）筑物质点安全允许振动速度，降低爆破振动控制难度，减少工程投资。