CN108195242B - 一种岩石***方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种岩石***方法，本方法包括以下步骤：1）、检测岩石强度参数，2）、爆位放点，3）、钻孔，4）、装药，5）、爆孔口堵塞，6）、连接网络线路，7）、警戒，8）、起炮。本方案根据岩石***的原理和岩石破碎机理，改变岩石***主要作用力方向，使岩石***的机理发生变化。促使***燃烧产生的高压气体能量潜底做功，杜绝岩石***产生飞石。使岩石***不受***环境的局限，更广泛的应用于各项工程建设。

Description

一种岩石***方法

技术领域

本发明涉及岩石***技术，尤其是指一种岩石***方法。

背景技术

岩石是一种较坚硬而质脆的物类，其抗拉强度和抗剪强度都低于抗压强度。岩石的可变形量很少，变形到一定程度就会产生破裂。所以***在岩石孔内***能够形成破碎，而***在铅孔内***只能使其变形，这就是被***对象物类本质的差别。

随着社会经济的高速发展，岩石***在城镇建设、水利电力工程建设及各种道路工程建设中成为了主要工程项目。岩石***的技术研究越来越被科技界所重视，成为了一门专业学科。岩石***的技术理论和实际操作技术得到了长足的发展，取得了较好的成效。但还不能完全满足各种复杂环境的***施工，还不能满足各种特殊要求的***。几十年来***理论还没有得到实质性的突破，还在误区中误导。岩石***原理还在爆生高压气体膨胀摧力为主导作用与气体冲击波和应拉力波为主导作用中徘徊。没有明确的理论判据，所以岩石***技术得不到突破性的提高。在岩石***的***状态模型的理论研究中，还停留在漏斗***模型。然而漏斗***是一种初始的***形式，是一种在大片区岩石中央进行单孔浅壶***的***效果模型，它的破碎量很少。***工作者为了提高***效率，采用了侧向临空面单孔***，多孔边山***，多孔台阶平面群体***，从浅孔***发展到深孔***。改变了***方式，提高了***效率，同时也改变了***效果模型，在工程的实际***生产过程中漏斗***已不再采用，所以岩石***理论模拟分析选用单一的漏斗***模型具片面性和局限性，得不到正确的理论判据。所以岩石***原理分析，要从岩石物类的物理性入手，以众多的岩石破碎方式和众多的岩石***类型进行综合研究，采用排除法和对比法进行筛选，得出正确的理论判据，使岩石***理论更好的服务于岩石***施工。

1、人工劈石

当石头存在侧向临空面时，人们利用岩石抗拉强度低、抗剪强度低和可变形量小的物理性。在石头上钻孔，然后塞入锥度适中的钢锥，在钢锥上不断施加压力使石头形成线性张力，当岩石的抗拉强度达到极限时，再延伸到岩石的极限抗剪强度使岩石开裂。可见人工劈石的主要作用力是钢锥作用在岩孔中的挤压力对岩石产生线性张力。

2、膨胀剂破碎

膨胀剂岩石破碎是膨胀剂在岩石孔中膨胀，对岩孔壁产生径向推力而形成切向拉力和剪切力使岩石开裂。这是静力学的作用，在完全不存在冲击波和拉伸波的前提下使岩石破裂。

3、******

******是***燃烧产生大量气体而形成的爆轰。常规岩石***中的深孔***和浅孔***，其装药的药卷叠加长度占孔深的百分之六十以上，以***引爆作为点火燃烧，那么从燃烧源到完全燃烧达到能量峰值，就必然存在一个短暂的燃烧过程。***在相对封闭的爆孔容积中燃烧，爆生气体的气压力由低到高而达到能量峰值。可见在这一过程中不存在气体冲击波和由气体冲击波衰减为拉伸波。高压气体在固定容器中存放，没有运行的空间不会形成冲击，只能有对容器壁面的膨胀张力。当高压气体在爆孔中向孔壁产生径向膨胀推力时，相继形成切向拉力。当切向拉力大于岩石抗拉力时岩石开裂。当岩石开裂到一定程度时，径向的膨胀推力对岩体产生的拉力会转化成剪切力，同时高压气体契入裂隙形成挤压力扩大裂隙使岩石完全断裂。当岩石开裂时，高压气体袭入裂隙冲击界面岩体形成一种波，也就是冲击波，冲击波穿透岩体和土层在地表层传播，由冲击波衰减为应力波形成地震效应。可见岩石***的主要作用力是高压气体的膨胀推力。

岩石***的作用力运行方向分析

1、***

***在瞬间燃烧产生高压气体而形成爆轰。由于***燃烧的速度远远快于产生气体分散的速度，所以在瞬间的燃烧过程中气体自行相互压缩，在***完全燃烧时形成高压气团而后呈球面状向全方位释放。抨击界面物体而形成***。

2、岩石***的作用力运行方向

***在空中产生***的高压气体的能量释放和高压气体的分散，都是呈球体状向全方位释放和分散，而岩石***却有明显的差别。因爆孔底部是一个绝对的坚固面，只能是高压气体的应力场，高压气体张力的支承点。所以爆孔底部岩体不会产生较远距离的***裂隙。只有一定范围的碎屑区，这个碎屑区是岩石应力学：“岩石在负载作用下其变形量达到一定程度就会产生破坏“的原故。所以爆生高压气体的能量是以爆孔底为截面呈半球面状向爆孔口方向释放。所以岩石***的作用力有高压气体的膨胀径向推力，和高压气体能量呈半球面向爆孔口方向运行的推力。

岩石***的机理分析

1、漏斗***

漏斗***状是在大片区岩石中央进行单孔***产生的***效果状，漏斗***爆孔侧向周围没有临空面，唯一的临空面是自由地面。最少抵抗线只有爆孔岩壁受力点到自由地面的这段距离。当爆生高压气体的作用力发生作用时，作用在爆孔壁面的径向膨胀推力和高压气体能量释放运行的竖向推力，组合成了一种斜向合力；当岩体的最小抵抗线起点开裂时，高压气体契入裂隙形成挤压力，扩大裂隙使岩体完全断裂。高压气体契入岩体裂隙时高压气体能量继续做功，将***的岩块向自由地面抛掷，在抛掷岩块的过程中岩块之间可能产生相互搁置，在膨胀气体的推力作用下使岩块形成剪切力而继续碎裂。在岩块被抛掷的过程中有机会形成岩块与岩块之间相互碰撞而碎裂。单耗***量越多，产生的气量越多，在固定容积里的气压越高。被抛掷岩块的飞行速度越快，岩块的相互撞击力也越大，破碎率越高。所以在一定程度上***用量与破碎率成正比。

2、多孔群体平面***

多孔群体***是一种大规模的***方式，可同时起爆几百个爆位。当各爆位高压气体能量同时发生作用时，各相临爆孔内会产生对岩体同时向上的推力，对爆孔底部形成切向拉力使岩体切向断裂；高压气体能量在各爆孔内同时产生径向推力时，就会以各相临爆孔的连心线为中心产生向两边分开的推力，而施加在连心线的推力就形成了连心线对向贯穿的挤压力，使岩体在连心线径向断裂或在岩石育体最少抵抗线断裂。

多孔群体***效果状与漏斗***状有很大的效果变化。多孔群体***因***在各爆孔同时***时能够产生一种径向和切向的合力。因此大大提高了***效率，因此多孔群体***不会形成漏斗***效果状。岩石破碎程度与所耗***量相关，与爆孔的横向和纵向密度相关。

产生***飞石的原因

1、爆孔装药量过多

爆孔药量过多，药卷在爆孔内的叠加强度就会增长，***与爆孔口的距离同步缩短。当***燃烧成高压膨胀气体时，就很容易冲出堵塞物使高压气体的膨胀作用力临近了爆孔口，使爆孔口岩体率先破裂飞出，这就是飞行距离最远的飞石。其次就是***量过多，***燃烧后产生的气量增多，气压增高，岩石的破碎率同步增高。抛掷石块的力度增大，速度加快，碎石的飞行距离增远，形成了遍地散花的爆轰。

2、起爆位置不科学

起爆位置就是在爆孔内***安装在***区间的位置。假设***安装在***区段的中心位置起爆，那么***就会分上下向两极燃烧，爆生气体的压力从燃烧源区间开始各区间的气体压力越来越大，最后达到能量峰值。由此而来在同一爆孔中就形成了两个能量峰值点，形成了两个主要爆区。此时不考虑下段爆区，当上段爆区的***完全燃烧使爆生气体达到能量峰值时，就很容易的冲出堵塞物，在堵塞物被冲出的同时，高压气体的能量在临近爆孔口的孔壁面形成径向膨胀推力和向上的气体能量的运行推力，使爆孔口岩体破裂飞出。这就是岩石***无法完全控制飞石的主要原因。这种***与***的排列方法，其***效果也差，因为爆生气体的作用力被分散，当爆孔底部的爆生气体膨胀推力少于岩体的抗力时，不能使岩体完全断裂而形成空隙使高压气体得到及时的分散减压，所以高压气体会对爆孔底部的岩体形成短暂的持续负载压力，使爆孔底部的岩体在负载作用下形成一定范围的碎屑区。所以形成了爆孔口段被爆碎飞散，爆孔中部岩体不能完全断裂或破碎效果差，爆孔底部却成为了小范围的碎屑区。这种岩石***状态是岩石***中闭塞***状态之一。把***将***叠加长度分括成爆孔底部三分之二上部三分之一时。闭塞***状态就会消失，但***飞石仍然会出现。完全控制岩石***飞石，有待研究出更为科学的***技术。

发明内容

本发明根据岩石***产生飞石的原因，严格控制爆孔深度,同时将***安装在***顶部的岩石***方法。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种岩石***方法，它包括有以下步骤：

1）、检测岩石抗压强度参数，

2）、爆位放点，爆位参数计算为：岩石最大块状为w，爆孔炮距为a，爆孔排距为d，爆 孔深度为h，非线性断裂参数为v；则：

；

3）、钻孔，爆孔的最浅深度h不能少于2m，且安装***后***顶端到爆孔口的距离不能少于1.8m；

4）、装药，装药参数计算为：单孔药量为f，爆孔深度为h，参数v，v=0.2333；则：f=hvf=kg ；关于f=hv，f=kg的说明，这里v=0.2333，h=m，即爆孔深度h以米为单位，h为深度，单位m为米，即为h=m，***用量f以公斤为单位， 即f=kg，且装药长度不超过爆孔深度的三分之一；直径40mm的爆孔按f=hv计算；

5）、爆孔口堵塞，起爆***安装在爆孔口方向***叠加长度的顶端，安装好***后不能再安装***；起爆点到爆孔口的空间用碎细沙土填塞严实，在***开始燃烧时起到初始封闭作用；

6）、连接网络线路，采用电***串联网络连接，使各爆位同时起爆形成合力；

7）、周边清理，孤石***先清除孤石一边侧面的围土和碎小围石，以减少孤石的抵抗力，使孤石顺利的从底部率先开裂及时释放高压气体能量；防止高压气体向爆孔口冲出而冲破爆孔口岩体而形成飞石；

8）、警戒，起炮。

附图说明

图1为本发明的爆孔分层区间示意图。

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明，本发明的技术关键在于：

1、严格控制爆孔深度

根据岩石***产生飞石的原因，严格控制爆孔深度是无飞石***的重要环节，因为爆孔口到***顶端的距离长度太短，其爆生高压气体的作用力接近了爆孔口，就会把爆孔口的岩体率先炸裂，被炸裂的岩块受高压气体膨胀推力的推动飞向空中。凭***经验，爆孔的最浅深度h不能少于2m，且安装***后***顶端到爆孔口的距离不能少于1.8m。所以对于那些在钻孔过程中遇到特殊原因无法达到2m以上的爆孔，应该废弃不再勉强施爆，以控制飞石的发生。

2、严格控制***量

在无飞石***技术中，严格控制单孔的***用量是关键。因在爆孔中填塞的***叠加长度太长，就相继缩短了***顶端到爆孔口的距离，就会造成飞石的发生。其次就是***放太多，产生的气体量越多，爆生气压越高，岩石的破碎率越高。抛掷碎石的力度增大，碎石被抛掷的距离远，所以会形成大量的飞石。控制***的飞石应采用弱松动***方案，采用多孔少药的办法。利用缩短爆孔间的间距来控制岩石***的最大块状。最大块状w，爆孔炮距a，爆孔排距d，爆孔深度h，非线性断裂参数v。

；

控制***用量的计算，以爆孔直径40mm、药卷直径37mm，不藕合装药为例。凭经验单爆孔的装药量为，3m深的爆孔装药0.7kg为宜。单孔药量f，爆孔深度h，参数v。

f=hv f=kg v=0.2333

无飞石***的药卷叠加装药长度，不超过爆孔深度的三分之一。

3、无飞石***的核心技术

在爆区周边临近建筑物或其它设施的情况下，需要采用无飞石***控制飞石的同时，也要控制***地震效应。所以无飞石***宜用浅孔***方式，因深孔***耗药多，爆发威力大，地震效应强。最重要的是深孔***破坏范围大，当建筑物距离爆区3～5m时，深孔***可直接破坏建筑物或其它设施的基础。无飞石***是运用爆生高压气体的膨胀推力破碎岩石的原理。改变作用力的运行方向，使爆生高压气体潜底做功，使岩体从底层开始破裂影响到自由地面破裂。当岩体在底层产生切向断裂和径向断裂时，高压气体在裂隙中得到分散，大大减少了高压气体的能量，减少了高压气体对碎裂岩石的抛掷力度。使爆区碎裂岩石整体抛出自由地面300～600mm，落于原地。

无飞石***是利用改变起爆位置改变高压气体能量的运行方向。把起爆***安装在填塞***的顶端，***开始燃烧时，***上端的沙土填塞就起到了***初始燃烧的封闭作用。***初始燃烧区段就形成了较高的气压，阻挡了下段***燃烧的气体往上冲袭，使下段***燃烧的气体再往下方冲袭，所以***初始燃烧的区段就成了自行封闭区，所以***越往下燃烧，其燃烧产生的气体就越来越受到挤压，气体压力就越大。所以***从初始燃烧到完全燃烧这个过程，形成几个不同的区间（如图1所示）；使爆生气体的能量峰值集中到爆孔底部。使高压气体能量潜底做功，控制高压气体的运行推力冲向爆孔口使爆孔破裂成石块飞出形成飞石。无飞石***的***效果是：坚石几乎无碎屑率，大部分是按爆孔连心线断裂，少数在岩石育体最小抵抗线断裂，称之为非线性断裂。大块岩石需经炮台机解小才能挖运。次坚石和软石可在***界面时***和被抛掷的过程中碎裂可直接挖运。次坚石和软石***采用无飞石***技术同样可杜绝飞石的发生。

本发明的***方法为：

（1）起爆***必须安装在爆孔口方向***叠加长度的顶端，安装好***后不能再安装***。

（2）严格控制***用量，按弱松动***方案施爆，单孔装药量不能超过常规***的二分之一。直径40mm的爆孔按f=hv计算。

（3）***安装叠加长度不能超过爆孔深度h的三分之一。

（4）直径40mm的爆孔深度原则上按3m，最浅深度不能<2m，<2m的爆孔废弃不能施爆。

（5）安装***前用带刻有长度标致的标杆对爆孔进行探底，是否有掉入石块搁浅，如有搁浅必须用钢扦冲通，基本达到原有钻孔深度。

（6）每装一卷***要核实***的填塞深度，填塞深度是否与药卷长度相符，防止在安装***时***在爆孔中搁浅。

（7）起爆点到爆孔口的空间用碎细沙土填塞严实，在***开始燃烧时起到初始封闭作用。

（8）采用电***串联网络连接，使各爆位同时起爆形成合力，保证***效果。

（9）孤石***要清除孤石一边侧面的围土和碎小围石，以减少孤石的抵抗力，使孤石顺利的从底部率先开裂及时释放高压气体能量。防止高压气体向爆孔口冲出而冲破爆孔口岩体而形成飞石。

实施例：

工程名称：XX路东侧出让地平基土石方工程。

业主单位：XX市城市建设投资公司。

施工单位：XX市城镇建筑工程公司

实际完成石方***工程量：53万立方米。

地质情况：山表层有一层表土，主要石方区，间或有石灰岩坚石、煤矸石次坚石和沙岩软坚石。

***施工环境：东面是XX高层住宅区，山顶与高层房顶基本相平，楼座与最近爆区水平距离5米。南面山坡上是民宅区，距离最近爆区8米处有土木结构危房一栋和砖木结构房屋几栋，西面距离最近爆区6米处，有土本结构危房并列两栋在作养猪用，100米处是移民临时棚户区，130米处是拥有一千多学生的小学。北面距离爆区10米处有一座加油站，距离爆区40米是XX街，XX市通往XX乡和XX市方向的主要要道，人流不断、车流如注。在如此复杂的***施工环境中，施工单位采用本方案的技术进行***，完成50万多立方米的岩石***。未采用***飞石防护网和其它覆盖物，也没封过一次路，无一人飞石受伤，未损坏周边房屋一块玻璃或一片瓦。

总结

采用无飞石***技术进行岩石***，可将***安全距离300m（来自***安全规程）缩短到5m。所以本方案的***技术完全可以取代费用昂贵的膨胀剂岩石破碎。大幅度的降低了***生产成本，又很大程度的提高了施工进度。由于无飞石***技术是将爆生高压气体的能量峰值集中到爆孔底部，使爆生高压气体能够潜底做功。把本方案的***技术运用到常规***中去，可杜绝闭爆现象的发生，同时控制了飞石，即提高了***效率又保证了安全。

Claims (1)

1.一种岩石***方法，其特征在于：它包括有以下步骤：

1）、检测岩石抗压强度参数，

2）、爆位放点，爆位参数计算为：岩石最大块状为w，爆孔炮距为A，爆孔排距为d，爆孔深 度为h，非线性断裂参数为v；则：

；

3）、钻孔，爆孔的最浅深度h不能少于2m，且安装***后***顶端到爆孔口的距离不能少于1.8m；

4）、装药，装药参数计算为：单孔药量为f，爆孔深度为h，参数v，v=0.2333；则：f=hv；其中单孔药量f的单位为kg，爆孔深度h的单位为米，且装药长度不超过爆孔深度的三分之一；

5）、爆孔口堵塞，起爆***安装在爆孔口方向***叠加长度的顶端，安装好***后不能再安装***；起爆点到爆孔口的空间用碎细沙土填塞严实，在***开始燃烧时起到初始封闭作用；

6）、连接网络线路，采用电***串联网络连接，使各爆位同时起爆形成合力；

7）、周边清理，孤石***先清除孤石一边侧面的围土和碎小围石，以减少孤石的抵抗力，使孤石顺利的从底部率先开裂及时释放高压气体能量；防止高压气体向爆孔口冲出而冲破爆孔口岩体而形成飞石；

8）、警戒，起炮。

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