提高水下鉆孔爆破效果的探討

1、提高水下鉆孔爆破效果的探討通過(guò)這幾年對(duì)工程的投標(biāo)以及工程反饋的信息中了解到，我們經(jīng)常會(huì)碰到一些需要巖石 需要水下爆破開(kāi)挖，其水下爆破的工程流程是平臺(tái)定位（鉆機(jī)定位一測(cè)量水深一鉆孔一裝藥， 反復(fù)此過(guò)程，直至完成該船位的全部設(shè)計(jì)鉆孔）一聯(lián)線（起爆網(wǎng)絡(luò)）一警戒一移船一發(fā)信號(hào) f起爆一爆后檢查一平臺(tái)定位。這樣的順序一次次爆破，整個(gè)工程進(jìn)展順利。但在水下鉆孔爆破工程中，由于各種因素的影響，水下礁石經(jīng)鉆爆清挖后往往留有根底 或大塊石等達(dá)不到預(yù)期爆破效果的淺點(diǎn)（以下簡(jiǎn)稱淺點(diǎn)），這是水下鉆孔爆破工程中常出現(xiàn) 的也是最難處理的問(wèn)題。由于水下爆破工程是水下作業(yè)，且礁石經(jīng)鉆爆后形成的淺點(diǎn)極不規(guī) 則，淺點(diǎn)的位置和形狀

2、很難摸清，所以給淺點(diǎn)補(bǔ)炸帶來(lái)很大麻煩，處理淺點(diǎn)作業(yè)難度大，材 料消耗、機(jī)損也特別大，大大增加了工程成本并嚴(yán)重影響了工程進(jìn)度，因此淺點(diǎn)處理的好壞 決定了整個(gè)炸礁工程的優(yōu)劣。對(duì)如何改善和提高爆破效果盡量避免淺點(diǎn)的產(chǎn)生，進(jìn)行分析和 探討。1、鉆爆施工前覆蓋層的清理水下礁石表面往往覆蓋了一層淤土、砂石等松軟沉積物，薄則幾厘米，厚達(dá)數(shù)米。在水 下炸礁工程中，由于覆蓋層對(duì)爆破效果的影響認(rèn)識(shí)不足而忽略了在鉆爆施工前對(duì)礁石覆蓋層 的清理，給施工帶來(lái)很大麻煩。下面從爆破產(chǎn)生的應(yīng)力波對(duì)巖石的破壞作用進(jìn)行分析。巖石中爆破產(chǎn)生強(qiáng)烈沖擊波，沖擊波在巖中傳播形成巖體內(nèi)傳播的體積應(yīng)力波和體表傳 播的表面應(yīng)力波。體積應(yīng)力波又

3、分為壓縮應(yīng)力波和剪切應(yīng)力波。爆破時(shí)體積波特別是壓縮波 能使巖石產(chǎn)生壓縮和拉伸變形，這是爆破時(shí)造成巖石破裂的重要原因。應(yīng)力波和其他波動(dòng)一 樣，如果在它的傳播過(guò)程中遇到各種交界面和自由面，或者是在傳播過(guò)程中介質(zhì)性質(zhì)發(fā)生變 化時(shí)，那么一部分應(yīng)力波將透射過(guò)交界面進(jìn)人第二種介質(zhì)形成透射壓縮應(yīng)力波，另外一部分 則會(huì)從交界面反射回來(lái)形成反射拉伸應(yīng)力波。這樣，巖石在應(yīng)力波作用下的破碎效果主要取 決于應(yīng)力波在遇到交界面時(shí)反射回來(lái)所形成的反射拉伸應(yīng)力波的強(qiáng)弱。當(dāng)巖石表面覆蓋了一 層淤泥等可壓縮性大的介質(zhì)時(shí)，炸藥爆炸產(chǎn)生的應(yīng)力波將大部分透過(guò)交界面形成透射壓縮應(yīng) 力波而進(jìn)入到外覆介質(zhì)中，而從交界面反射回來(lái)所形成的反射

4、拉伸應(yīng)力波則相對(duì)誠(chéng)小，因而 不利于巖石的破碎，即炸藥爆炸產(chǎn)生的能量很大一部分將消耗在松軟的覆蓋層中，從而降低 了爆炸能的利用率，影響巖石的有效破碎，產(chǎn)生大塊或留有根底，形成不規(guī)則淺點(diǎn)。當(dāng)巖石 表面沒(méi)有覆蓋層時(shí)，水是不可壓縮的物質(zhì)，所以爆炸應(yīng)力波在遇到巖石與水的交界面時(shí)，其 反射回來(lái)的拉伸應(yīng)力波就會(huì)大大增強(qiáng)，從而更有利于巖石的破碎。另外，礁石覆蓋層對(duì)鉆爆和清碴施工的影響也是顯而易見(jiàn)的。首先，松軟的覆蓋物在鉆 孔時(shí)容易掉進(jìn)孔內(nèi)導(dǎo)致成孔和裝藥困難;其次鉆孔時(shí)用來(lái)保護(hù)鉆桿和裝藥的套筒也容易陷進(jìn) 覆蓋層里而沉于水下，造成材料損失。綜上晰述，水下礁石在鉆爆施工前必須進(jìn)行覆蓋層清理，并且要盡量清理干凈、徹底

5、， 以更好地提高爆破效果。2、合理采用微差起爆方法微差（毫秒）爆破是指鉆孔間以毫秒時(shí)間間隔分組，按一定順序起爆的一種爆破方法。 由于先后各組鉆孔起爆的間隔時(shí)間很短，一般在幾毫秒到幾十毫秒之間，使被爆破巖林內(nèi)存 在著有利于破碎的相互作用，對(duì)提高和改善爆破效果有很大幫助。如圖所示，各排孔間采用排間微差起爆，按一、二、三排順序起爆。當(dāng)?shù)谝慌牌鸨螅?巖體按最小抵抗線沿側(cè)向拋擲，在這個(gè)階段孔周圍巖石尚未明顯移動(dòng)，深孔內(nèi)高壓氣體仍在 起作用，在其外的周圍巖體中產(chǎn)生應(yīng)力場(chǎng)和微裂隙。第一排深孔破裂漏斗形成后，第二排微 差延發(fā)的深孔緊接著起爆，第一排孔為第二排孔創(chuàng)造了第二個(gè)自由面（側(cè)面臨空面）。這樣， 后起爆

6、的深孔最小抵抗線和爆破作用方向均發(fā)生變化，有利于巖石的側(cè)向拋擲和均勻破碎。 同時(shí)隨著自由面的增加，入射壓力波和反射拉伸波在臨空面方向的破碎巖石作用也得到加強(qiáng)， 而且臨空面的增加使巖石間夾制性減小，巖石抗破碎的強(qiáng)度減低，有利于提高破碎效果和巖 塊均勻度。在應(yīng)力波的作用方面，先爆的第一排孔在周圍巖石中產(chǎn)生的應(yīng)力波尚未消失時(shí)，第二排 孔立即起爆，兩排孔爆破產(chǎn)生的應(yīng)力波互相疊加，使巖石連續(xù)處于應(yīng)力波影響下，可以加強(qiáng) 破碎效果。在破碎巖石的運(yùn)動(dòng)方面，當(dāng)?shù)谝慌趴妆涞膸r石拋起尚未回落時(shí)，第二排孔爆下的巖石 也朝剛形成的補(bǔ)充臨空面方向飛散，兩者互相碰撞，產(chǎn)生補(bǔ)充破碎，并且可使爆堆較集中， 減少飛石。在地震波

7、的作用方面，因?yàn)椴捎昧宋⒉钇鸨?，因此一方面爆炸源和產(chǎn)生的地震波能量在 時(shí)間和空間上都分散，使地震強(qiáng)度大大降低；另一方面兩組地震波間還產(chǎn)生相互干擾，只要 微差時(shí)問(wèn)選取得合理，地震波強(qiáng)度則會(huì)大大削弱。在以往的炸礁施工中，往往都因?yàn)楸瑝焊?近有需要保護(hù)的建筑物而被迫大大降低一次起爆藥量，但為了趕進(jìn)度，1天就需要起爆4、5 次以上。然而起爆期間用于連線、起爆以及移船重新定位的時(shí)間差不多要lh，因此1天用于 移船起爆的時(shí)間就可達(dá)45小時(shí)。因此，合理采用微差爆破，增加一次起爆的總裝藥量， 從而大大減少起爆次數(shù)，才能有效地改善和提高爆破效果，加快工程進(jìn)度。3、減少產(chǎn)生空孔在水下鉆孔爆破工程中，由于各種因素的

8、影響，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)鉆好了孔卻未能裝上藥的情 況，即出現(xiàn)空孔。在爆破中，由于空孔的存在，便會(huì)產(chǎn)生空孔效應(yīng)。炮孔爆破時(shí)，若附近有 空孔存在，則周圍的裝藥孔將沿著空孔方向產(chǎn)生應(yīng)力集中。且相鄰兩個(gè)炮孔越靠近，應(yīng)力集 中現(xiàn)象也越顯著。也就是說(shuō)，在空孔效應(yīng)下，周圍裝藥孔的爆能將大部分集中消耗在空孔方 向上，從而消耗了裝藥孔的爆能，大大降低了爆能的利用率，容易產(chǎn)生大塊石和根底，形成 淺點(diǎn)。因此，我們絕不能忽視空孔對(duì)爆破效果的影響。為了避免和減少空孔的產(chǎn)生，我們除 了努力提高鉆孔及裝藥的技術(shù)水平，設(shè)法改進(jìn)鉆機(jī)性能外，更重要的是當(dāng)空孔出現(xiàn)后必須設(shè) 法采取補(bǔ)救措施，如及時(shí)用砂石填塞等。4、避免因過(guò)失造成的不耦合裝藥

9、水下鉆孔爆破工程中如沒(méi)有其他特別要求，一般均應(yīng)采用耦合裝藥，即要求鉆孔直徑與 裝藥直徑要基本吻合。但是在很多情況下，如水下巖石節(jié)理裂隙等發(fā)育或是風(fēng)化、半風(fēng)化，在這種巖石中鉆孔 孔徑很容易被沖大；或者是由于鉆孔技術(shù)問(wèn)題而使孔徑被人為刷大；也可能由于炸藥加工的 原因而使藥徑變小。以上幾種因素都可能造成孔徑與藥徑不符，形成不耦合裝藥。爆破試驗(yàn)證明，隨著裝藥不耦合系數(shù)的增大，作用在孔壁上的壓力呈指數(shù)衰減急劇下 降。也就是說(shuō)，不耦合情況越嚴(yán)重，孔壁壓力降低得就越快，孔壁壓力降低得越厲害，巖石 就越難以破碎，有時(shí)甚至只產(chǎn)生裂縫而未能使巖石碎開(kāi)。在水下鉆孔爆破中，不耦合裝藥的 影響更多地表現(xiàn)為爆能大量從孔口沖出來(lái)。人們?cè)谄鸨瑫r(shí)有時(shí)會(huì)看見(jiàn)水面上沖出高高的水柱， 即沖天炮，這就是不耦合裝藥所形成的。不耦合裝藥造成了大量爆能的損失，嚴(yán)重地影響了爆破效果，因此必須設(shè)