藥壺爆破是集中裝藥爆破的一種特殊形式。藥壺的形成是用少量炸藥在炮孔底部經多次爆擴形成空腔,再利用這種空腔藥室裝入更多炸藥進行爆破的方法。
這種爆破法,能量更加集中,有利于克服臺階底板的阻力。它與淺眼爆破比較,其鉆眼工作量少,裝藥量較多,爆破效率高;但擴壺施工困難,時間長,且爆堆塊度不均勻,大塊多。因而不適于堅硬巖石,也不適于在節理、裂隙發育的巖石中應用。
一、應用條件
1.在臺階爆破中,垂直炮孔隨著孔深的增加,底盤抵抗線增加,孔底阻力大,采用擴壺爆破,可大大改善爆破效果,見圖4—19、圖4—20。
圖4—19 臺階藥壺爆破法
圖4—20 高臺階深孔藥壺綜合裝藥結構
a—集中藥包與延長藥包組合;b—集中藥包與集中藥包組合
2.在路塹或塹溝的開挖中,如開挖深度為5~6m,若采用開挖小井再裝藥爆破的方法,費工、費時、成本高,用擴壺爆破則快速、經濟。
3.在某些情況下,用擴壺爆破代替淺眼爆破和中深孔爆破,能大大減少鉆眼工作量,縮短鉆眼時間,增加一次爆破方量,提高爆破效率。對于一些大孤石的爆破,效果特別好。
二、擴大藥壺工藝
擴壺原則是“少藥多爆”,即用少量炸藥,多次爆破達到擴大藥壺,直到滿足設計要求。
1.擴壺次數與藥量
第一次擴壺藥量一般為50~100g,以后按擴壺次序幾乎成倍增加。如第一次藥量為1,以后按次序為:1:2;1:2:4;1:2:4:7;1:2:4:7:13……。用簡單的公式計算如下,如第一次擴壺用藥量為100g,即第S次擴壺用藥量為gs,可參考下式計算:
gs=100+(S—1)×100(g)
上述簡式,較適用于較堅硬的巖石,對于每次擴壺用藥量,與巖石性質有直接關系,需通過長期實踐才能較準確地掌握。
擴大藥壺所需總藥量Q1與計算要求的藥包重量Q及巖石性質有關,可用下式估計:
Q1=Q/P
式中:Q1——擴壺所需總藥量,kg;
Q——計算爆破藥包重量,kg;
P——巖石的炸脹指數。
按巖石等級分別為:P=1~200,堅硬巖石P=1~10,軟巖P=10~25,堅土P=25~200。
擴壺所需藥量也可參考鐵道兵經驗計算表4—3。
表4—3 擴壺所需藥量表
表中Q為計算藥包重量,kg。
擴壺時引爆方法,最好用電雷管或非電雷管,用導火索——火雷管也可,但導火索要有一定長度,嚴禁用短導火索點燃后丟入孔底進行擴壺。一般不用導爆索,以免破壞孔壁。
擴壺次數根據巖石性質而定。
2.擴壺工藝
(1)擴壺的點火方式如上所述。
(2)裝藥后,可堵塞藥包高度的0.8~1.2倍,用沙土或干沙,不能有石子,也可不堵塞。
(3)注意事項:擴后,孔內溫度高,要待孔底溫度降至40℃后,再行裝藥,以防早爆。也可灌入小量水降溫,也可用水壓擴壺;深孔擴壺時,禁止向孔內投擲起爆藥包,超過5m的炮孔,不能用導火索起爆;擴壺的藥包必須裝至孔底,不能裝到半途。
三、藥壺爆破的設計與計算
1.爆破參數
藥壺爆破的爆破參數有臺階高度H,最小抵抗線W,孔間距a及每孔裝藥量Q。
臺階高度是上下兩個水平的垂直距離;最小抵抗線是藥壺中心到臺階坡面的垂直距離;孔間距也稱藥包間距,是兩藥壺中心的距離;排距即藥包排間的距離,每孔裝藥量即按爆破作用指數”值不同,采用不同的計算公式即:
拋擲爆破 Q=kw3/(n)
松動爆破 Q=gv=gaHω
式中:Q——藥包重量,kg;
ω——最小抵抗線,m;
H——臺階高度,m;
K——標準拋擲爆破時(n=1)炸藥單耗,kg/m3;
g——松動爆破時(n<0.75)炸藥單耗,kg/m3。
據集中藥包計算原理,當W/H=0.6~0.8時,可以爆松整個臺階,當W/H=0.8~1.0時,爆破效果較為理想。
2.炮孔、藥壺的排列方式
藥壺爆破為集中藥包爆破,爆破效果不夠理想,易產生大塊,可采用集中藥包和延長藥包交叉布置的排列方法,如圖4—21所示,這樣可改善爆破效果,減少大塊。
圖4—21 藥壺與延長藥包交錯布置法
3.裝藥結構
當采用集中藥包時,其裝藥結構與硐室爆破相似,即起爆藥包放在藥壺的中央,兩個起爆藥包布置在一起,當采用延長藥包時,裝藥結構與深孔爆破相似,起爆藥包放在站柱長度的1/3和2/3的位置。
另一種藥壺布置法是上下層藥壺布置法,如圖4—22。這種布置法是在堅硬或次堅硬的巖石中或臺階高度較大時,用一個藥壺不能達到良好的爆破效果時采用的方法。
圖4—22 上下層藥壺布置法
藥量計算,各藥壺單獨計算,上下層藥壺中心距h集中藥包計算,h=1/2(ω1+ω2)。