台阶爆破抵抗线对块度影响试验研究
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文章编号:1006-7051(2006)02-0036-04台阶爆破抵抗线对块度影响试验研究林爱民1,马增光2,徐全军2,韩文红1(11核工业南京建设公司,南京210003;21解放军理工大学工程兵工程学院,南京210007)摘 要:介绍了不同抵抗线的单孔、单排孔爆破试验,采用摄影法分析爆堆块度的组成。
试验块度分布符合R -R (Rosin -Rammler )分布模型,使用线性回归求出特征块度x 0和均匀指数n 。
通过对分布参数的分析,揭示了一定地质条件下深孔台阶爆破抵抗线对破碎块度的影响规律,并对其应用进行了探讨。
关键词:台阶爆破;爆破块度;抵抗线;回归分析中图分类号:TD235133;TD23511 文献标识码:AEXPERIM EN TAL STUD Y ON THE IN FL U ENCE OF BU RD EN ONB ENCH BLASTIN G FRA GM EN T SIZEL IN A i 2m i n 1,M A Zeng 2guang 2,X U Q uan 2j un 2,HA N Wen 2hong1(1.N uclear Indust ry N anji ng Const ruction corporation ,N anji ng 210003,Chi na ;2.PL A U niversity of Science and Technology ,N anji ng 210007,Chi na )ABSTRACT :In this paper ,series of experiments of single hole and single row bench blasting with different bur 2dens were designed and conducted.The fragment size distribution of the blasting muckpile was analyzed by using photograph method.Fragment size distribution of experiments accord with the R 2R (Rosin 2Rammler )distribu 2tion model ,characteristic fragment size (x 0)and fragmentation gradient (n )were drawn by linear regression.Based on the analysis of distribution parameters ,the correlation between burden and fragment size was revealed in deep hole bench blasting at a particular geology condition.The paper was concluded with the discussion on the application of this research.KE Y WOR DS :Bench blasting ;Blast fragment size ;Burden ;Regression analysis收稿日期:2006-02-22作者简介:林爱民,项目经理。
1 引 言爆破块度分布是衡量露天深孔台阶爆破质量的重要参量,也是决定生产成本的重要指标。
为了获得最佳的爆破效果,爆破块度的预测和控制一直为爆破工作者十分关注,并在这方面已进行了很多研究。
这些研究主要从两方面入手:①建立能描述破碎块度与爆破参数之间关系的数学模型,应用数值计算预测爆破破碎块度;②利用统计模型,分析爆破破碎块度与爆破参数的内在联系。
本研究采用了后一种方法〔1〕。
爆破块度的分布受到多种相关因素的控制,这些因素大致可分为三类:岩石的性质和地质条件、炸药的性质、孔网参数。
由于爆炸作用的复杂性,同时分析所有因素对破碎块度的影响是非常困难的,所以本研究主要考虑抵抗线因素对破碎块度的影响,通过不同抵抗线的单孔、单排孔爆破试验找出爆破块度变化规律。
爆破块度效果的评价指标既有块度的大小又有其分布均匀性。
研究表明,爆破后的岩石块度是按照一定的规律进行分布的,最具代表性的分布模型为R -R (Rosin -Rammler )分布。
R -R 分布模型的数学表达式为:y =1-exp [-(x/x 0)n]式中:y 为岩块尺寸小于x 的筛下累积百分率;x 为岩块尺寸;x 0为特征块度,即筛下累积率约为63121%时的块度尺寸;n 为块度分布均匀指数。
R -R 分布在双对数坐标中可以进行线性研究,分布参数x 0和n 可通过线性回归求出〔2〕。
第12卷 第2期2006年6月 工程爆破EN GIN EERIN G BLASTIN G Vol 112,No 12J une 20062 爆破试验211 试验场地条件为方便统计分析爆破块度和保证良好的爆破效果,试验选择在上海国际航运中洋山深水港将军帽岛爆破现场进行。
将军帽及附近岛屿岩石为中细粒花岗岩,相关物理力学指标为饱和状态块体密度2600kg/m 3、饱和吸水率0168%、饱和抗压强度12313MPa 、饱和状态弹性模量5174×104MPa 〔3〕。
212 试验参数设计试验结合洋山深水港开山爆破施工进行,钻孔机械为瑞典Atlas 潜孔钻机,钻孔直径为140mm 。
试验底盘抵抗线为:310、315、410、415、510m 。
台阶高度10～12m ,超深1m 。
采用铵松蜡炸药为主装药、乳化炸药作为起爆体。
单孔爆破试验每一抵抗线进行两次,共计进行10次;单排孔爆破试验每一抵抗线进行一次,每排孔数6～7个,孔距410～515m ,总装药量800～1800kg 。
213 试验爆堆块度测定由于试验现场条件的限制,无法对试验爆堆块度组成进行筛分,因而采用线段法分析爆堆摄影照片。
摄影时,在每张照片的取样范围内,将一根直径不变的圆柱形标杆竖着放置在爆堆表面上,作为照片横向测线的比例尺(标杆直径25mm ),并且使拍摄方向与爆堆表面的横向垂直,以保证每条测线的比例相同。
拍摄照片采用数码相机,结合图像处理软件Photoshop ,可以实现爆堆块度分布的准确快速测定。
针对线段法带来的误差,采用体视概率公式进行修正〔4〕。
限于篇幅,仅列出了单排孔爆破试验爆堆块度组成的测定计算结果,见表1。
表1 单排孔爆破爆堆块度组成的测定计算结果Table 1 Measured results of single row blasting fragment size distribution序号块度小于或等于x (cm )的岩块体积百分比y /%x 203040506080100120S 21y 1713936134501106014867178851949215296190S 22y 1417129157441975512564137821619116497132S 23y 1416226146311454118156189821159413696151S 24y 919421195341904810357197701548314991137S 25y5169151422312238181441756013077133921393 结果和分析311 回归结果图1 单排孔试验(W =3m)爆堆块度分布图Fig 11 Fragment size distribution of singlerow blasting experiment (W =3m ) 将爆堆块度组成数据在双对数坐标中进行线性回归,可求出分布参数x 0和均匀指数n 。
图1给出了单排孔试验(W =3m )爆堆块度分布图,从回归的相关系数来看试验的块度分布能够符合R 2R 分布。
为方便与单排孔爆破试验相应数据进行比较,将同一抵抗线的两次单孔试验爆堆块度分布回归结果进行平均,结果一并列于表2,其中K 50指爆堆岩块筛下累计率为50%时的岩块尺寸。
312 分析31211 均匀指数n图2 均匀指数n 随抵抗线变化图Fig 12 Fragment gradient (n )varying with the burden・73・林爱民等:台阶爆破抵抗线对块度影响试验研究表2 爆破试验块度分布回归结果Table 2 Regression results of blasting experiments fragment size distribution抵抗线/m 单孔试验均匀指数特征块度/cmK 50单排孔试验均匀指数特征块度/cm 相关系数K 503101151414519036108115393531590199214212431511815960112491121167815713401956846109410116690641785119811778261183019681501314151178246819256109117124681710199225514751011571779126621751199237718901991064180 由图2可以看出,单孔试验中均匀性指数随抵抗线变化规律并不明显,数值在115～210;单排孔试验中,随着抵抗线的增大,均匀指数增大(从1153增大到1199),说明岩石块度均匀性随着抵抗线的增大而变差。
对比相同抵抗线的单孔爆破与单排孔爆破块度均匀指数,二者基本接近,只有抵抗线为5m 时有明显变化。
31212 特征块度x 0及K 50图3 特征块度x 0随抵抗线变化Fig 13 Characteristic fragment size (x 0)varying with the burden 由图3可见,单孔试验及单排孔试验爆堆特征块度x 0均随抵抗线的增大而增大,单孔爆破试验中特征块度从4519cm 增大到7913cm ,单排孔爆破试验中特征块度从5616cm 增大到7719cm 。
而对比相同抵抗线条件下的单孔试验与单排孔试验特征块度,除抵抗线3m 时外,单排孔爆破特征块度比单孔爆破小。
K 50与特征块度x 0具有相似的变化规律。
4 工程应用洋山深水港开山爆破工程开采石料主要用于港区建设中导流堤、围堤的填筑,陆域形成及码头结构建设,需求石料规格繁多、要求严格,例如:堤心石10～100kg ,棱体石100～200kg 、400～600kg ,护面石100～300kg 、300～600kg 、600～800kg 等。
由于港口工程石料规格采用质量单位(kg )给出,因此必须折算成相应长度尺寸才能与试验结果相统一。
