掏槽孔超深深度对爆破效果的影响

2023-01-21 00:56王雁冰张航杨仁树谢平李书萱周振伟
工程科学学报 2023年2期
关键词:炮孔炸药裂隙

王雁冰,张航,杨仁树,谢平,李书萱,周振伟

1) 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京 100083 2) 北京科技大学土木与资源工程学院,北京 100083 3) 淮浙煤电有限责任公司顾北煤矿,淮南 232150

由于岩石巷道的围岩软硬不一,难以适用机械掘进,目前岩巷掘进仍然以爆破为主.钻爆法作为井巷施工的重要方法,具有适应巷道类型范围广、灵活性高、操作性强、对施工人员要求低、资金投入小等优点,占我国岩石巷道施工的95%以上[1].掏槽爆破是影响巷道爆破进尺以及炮孔利用率的重要因素,正确的设计掏槽爆破参数能使巷道爆破更安全和高效.近40 年来我国岩巷掘进掏槽孔超出周边辅助孔的深度基本为200 mm,没有考虑断面、岩性、掏槽技术、炮孔深度等的影响,以至于炮孔利用率在80%左右[2].为此,针对不同的地质条件,通过改进掏槽孔超深深度而提高炮孔利用率,是目前岩巷钻爆法急需解决的工程技术难题.

提高炮孔利用率一直是众多学者努力的方向,王文龙等[3]认为提高爆破效率的关键是合理的掏槽方法和参数.高金石等[4]发现在实际工程应用中,如果炮孔间距过小,钻孔的工作量会增加,并使粉碎区变大,提高经济成本;而炮孔间距过大,则不能达到爆破效果.王树仁[5]认为毫秒雷管的出现促进了直眼掏槽技术的推广应用并加深了炮眼深度.王汉军等[6]对定向断裂爆破进行研究,发现了爆生裂纹的起裂、扩展规律.胡坤伦等[7]结合现场试验,发现当采用大直径掏槽炮眼和小直径其他炮眼相结合的炮眼布置形式进行爆破时,可达到较好的爆破效果.单仁亮等[8]对巷道掏槽爆破的作用机理进行研究,发现了应力应变特性和岩石性质对掏槽爆破效果的影响.余永强等[9]通过理论分析和现场试验,发现采用复楔形掏槽方案,可以明显改善硬岩掏槽爆破效果.龚敏等[10]通过现场实验和数值模拟确定了楔形掏槽爆破的主要参数.汪海波等[11]利用LS-DYNA 对一阶掏槽孔的爆炸应力场进行分析,发现中心空孔能够提高爆炸应力波的峰值并且延长应力波作用时间.谢理想等[12]利用LS-DYNA 软件对深部岩体掏槽爆破过程中岩体的损伤演化机制进行研究,发现中心孔可充当临空面使掏槽爆破岩体的损伤范围增大.左进京等[13]通过模型实验研究了不同直径中心空孔掏槽腔体的爆破破坏形式,发现掏槽腔体的破坏半径与体积随着空孔直径的增加而减小.杨仁树等[14]基于掏槽孔超深长度优化问题,引入超深系数η,调节最优掏槽孔超深系数η可使得炮眼利用率达到最高.张召冉等[15]对直眼掏槽的空孔效应进行研究,并确定掏槽技术参数.罗勇和沈兆武[16]通过对炮孔内的堵塞物运动过程进行研究,推导出了较为合理的计算炮孔堵塞量公式.

杨国梁等[17]分析了复式楔形掏槽爆破机理,发现了复式楔形掏槽爆破有利于炮孔底部岩石破碎抛出.岳中文等[18]采用新型数字激光动态焦散线测试系统进行了4 组微差起爆实验,研究了切缝药包微差爆破孔间裂纹的动态力学行为特征.宗琦等[19]通过加强的楔形斜眼掏槽有效地提高了单循环进尺和掘进速度.梁为民等[20]研究发现楔形掏槽眼炮孔角度对称布置能够充分利用炸药的爆破能量.戴俊等[21]指出楔形掏槽的爆破参数决定于岩石的强度和弹性特性,以及炸药的爆炸性质.张炜等[22]提出了双空孔楔形–筒形复式掏槽技术,形成了一套深部高应力坚硬围岩巷道快速钻爆新技术.顾义磊等[23]给出光面爆破参数的选取依据,结合现场实际情况,推荐了选取光面爆破的具体方法.

受爆破技术的限制,早期爆破掘进中主要为浅孔爆破,炮孔深度一般小于150 mm,此时掏槽孔超深200 mm 就可得到较好的爆破效果和较高的炮孔利用率.而随着爆破技术的发展,该超深深度已经不足以满足中深孔爆破以及掘进效率的要求,严重限制了岩巷爆破掘进水平的提升,这是一个亟待解决的工程实践问题.

本文针对提高炮孔利用率这一问题,以超深系数η为基础,引入裂隙区重合度φ,利用理论计算得到炮孔利用率与掏槽孔超深系数之间的函数关系,并通过数值模拟与现场试验分别对掏槽孔超深深度为200、300、400 和500 mm 时的应力波强度变化特征以及爆破效果进行对比,全面分析了掏槽孔超深深度对爆破效果的影响.

1 超深掏槽爆破机理分析

由相关爆破破岩机理可知,自由面是岩石破碎效果好坏的关键.岩石爆破过程中,掏槽孔先起爆形成槽腔,为后续中心孔、辅助孔、周边孔的爆破提供自由面,并且自由面越充足爆破效果越好,因此可以说掏槽爆破的质量是提高炮孔利用率和单循环进尺的关键.通过适当增加掏槽孔的超深深度,使爆后槽腔深度相对增加,有利于非掏槽孔的破岩.

1.1 应力波叠加原理以及孔间贯穿裂纹的形成

应力波叠加原理,即先起爆的掏槽孔会在其周围岩体内部形成应力波作用区,作用区内的岩石产生预应力并发生形变,同时应力波不断向掏槽孔远端传播,此时在掏槽孔周围岩体的预应力未消失时,后起爆的炮孔产生的应力波传到先前起爆炮孔附近,形成应力波的叠加区域,该区域岩体更容易破碎.

将淮南市顾北煤矿–648 m 水平降温硐室现场施工方案掏槽区域进行简化.断面炮孔布置简化力学模型图见图1,L为掏槽孔与辅助孔的间距,x为辅助孔和周边孔孔深,y为掏槽孔对应孔深,则掏槽孔超深系数为η=y/x-1.

根据弹性力学理论,掏槽孔起爆后产生爆炸应力波并向外传播.当应力波传至辅助孔边缘时,应力波大小衰减为[24]:

式中:σr为辅助孔的径向应力;σθ为辅助孔的切向应力;Pm为孔壁压力峰值;r1为炮孔半径;r为距离掏槽孔中心的距离;η为超深系数;x为辅助孔深度;L为辅助掏槽孔与辅助孔的炮孔间距;α为应力波衰减指数;β为侧向应力系数;µ为岩石的动态泊松比.

在起爆时,由于掏槽孔先于辅助孔起爆,当应力波从掏槽孔传到辅助孔时,由于应力波的叠加作用,其应力值将明显大于没有辅助孔情况下的应力值.根据弹性力学理论,辅助孔附近的峰值应力状态应表示为[24]:

式中:σr1为应力集中后辅助孔的径向应力;σθ1为应力集中后辅助孔的切向应力;τ2为应力集中后辅助孔的剪切应力;r2为岩石中某点至辅助孔的距离;θ为任意方向与孔间连线的夹角;k为炮孔半径r1与岩石中某点至辅助孔的距离r2的比值.

当应力波传到辅助孔时,即k=1,此时辅助孔处径向应力与剪应力为0,辅助孔应力集中后的岩石切向应力状态可以表示为:

由此可知,当辅助孔深度与孔间距、炮孔半径一定时,应力的大小与超深系数η、距离掏槽孔中心距离r成反比,与孔壁压力峰值Pm成正比.相邻炮孔间最大拉应力应该出现在炮孔连线处,当最大拉应力值大于岩石的抗拉强度,岩体将沿孔间连线方向产生裂纹.

由此可以得出辅助孔与掏槽孔在一定孔间距条件下沿孔间连线上的岩石受力状态与裂纹的生成情况,裂纹长度主要取决于岩石性质、先起爆孔的装药量、炮孔间距和超深系数.同时,孔间裂纹的存在一定程度上确定了后续炮孔产生裂纹的扩展方向.

1.2 爆炸裂纹长度计算

岩石爆破过程中,裂纹主要是在爆炸应力波和爆生气体两部分的共同作用下产生.炸药起爆后,强冲击波作用使药包周围岩石被压碎,形成粉碎区,半径为Ra.当冲击波传至粉碎区边缘时,爆腔初步成型,半径为R1.冲击波衰减为应力波后,应力波的传播对岩石产生拉伸作用,产生径向裂隙,形成裂隙区,半径为RC.在裂隙区外,应力波能量继续衰减,爆轰压力迅速减小,形成卸载弹性应力波,在卸载应力波作用下爆腔继续扩张,半径为Rm.随后爆生气体压力继续衰减,地应力开始卸载,岩体继续产生拉伸破坏直至爆腔不再扩张,最终爆腔的半径为Rd.掏槽孔起爆后,岩石受到的冲击荷载为[25]:

式中:P1为孔壁初始压力;P0为爆轰波初始压力;D为爆速;CP为岩石中的声速;ρ和 ρ0分别为岩石和炸药的密度;γ为爆轰产物的膨胀绝热指数,一般取 γ为3.

粉碎区半径Ra和裂隙区半径RC为[25]:

在粉碎区r=Ra处,岩石在冲击波的作用下形成爆腔,冲击波传播结束后,爆腔半径R1为:

式中:Ra为由冲击波作用的粉碎区半径;ρ为岩石的密度;ρr为压缩后孔壁处的岩石密度,其取值为:

式中:a,b为岩石试验常数;u为孔壁岩石质点初始运动速度.

冲击波传播结束后,爆腔在爆生气体的作用下继续扩大.当爆生气体压力等于围岩压力时,扩爆过程结束,此时爆腔半径为:

式中:Ps为原岩应力,大小为q;Pk为与rk对应的临界应力,rk为爆生气体由等熵绝热膨胀时的临界爆腔半径.

当Pk=q时,在爆生气体作用下爆腔半径为:

为了研究当辅助孔深度一定时,辅助孔与掏槽孔之间的裂隙区重合程度.定义裂隙区重合度 φ为两炮孔间连线在裂隙区重叠长度与单炮孔裂隙区长度的比值,其表达式为:

式中:R为 爆生气体作用下爆腔半径;x为辅助孔深度;L为辅助孔与掏槽孔的孔间间距;β0为掏槽孔倾斜角度.图2 为裂隙重合区示意图.

图2 裂隙重合区示意图Fig.2 Schematic diagram of fracture coincidence area

对单炮孔而言,炸药爆炸后会在炮孔周围形成3 个区域,由内到外分别为粉碎区、裂隙区和震动区,其中粉碎区半径为2~3 倍的炮孔半径,裂隙区半径为10~15 倍的炮孔半径.对工程爆破来讲,炮孔之间裂隙区的重合程度是达到不同爆破目的(抛掷、松动等)的爆破参数设计的重要依据,裂隙区的重合度一定程度上反映了炸药爆破能量用于形成孔间贯穿裂纹的占比.现场试验中岩层的主要成分为砂岩,本文以砂岩为例,通过对现场砂岩岩石力学参数的分析与计算,得到裂隙区重合度、炮孔利用率与超深系数的关系,砂岩岩石力学参数如表1.

表1 砂岩岩石力学参数表Table 1 Mechanical parameters of sandstone

由图3 可知,当超深系数增加时,裂隙区重合度随着超深系数的增加而增大,炮孔利用率则先增加后下降,且峰值位于0.17~0.22 之间,说明存在某一裂隙区重合度使得炮孔利用率达到峰值,此时爆破能量充分用于孔间裂纹贯穿,形成炮孔间裂隙重合区,提高了炸药爆破能量的利用率,避免了炸药量过大产生的浪费以及药量不足时爆破效果不佳、大块率高等现象,为现场装药设计提供了新的思路.

图3 超深系数与裂隙区重合度、炮孔利用率关系图Fig.3 Relation diagram of ultra-deep coefficient with coincidence degree of fracture zone and utilization ratio of blast hole

2 超深掏槽爆破机制的数值分析

为了深入研究超深爆破破岩效果和超深系数η的关系,使用LS-DYNA 数值分析软件对爆破过程中应力波的传播规律和孔底处应力强度变化特征进行分析.

2.1 数值计算模型的建立

2.1.1 超深200 mm 掏槽爆破计算模型

首先建立普通超深200 mm 掏槽爆破计算参照模型,掏槽孔孔口距1440 mm,同列炮孔距离为400 mm,孔底距为400 mm,倾角为77°,炮孔深度为2000 mm,掏槽孔装药长度为1290 mm.中心孔长度为2000 mm,中心孔距离同行掏槽孔720 mm,在靠近中心孔和掏槽孔底部位置设置4 个测点,A点位于中心孔底部右侧360 mm,B点位于掏槽孔右侧190 mm,C点位于B点右侧490 mm,D点位于C点右侧575 mm.装药长度为1290 mm,炮孔直径为32 mm,爆破使用的三级煤矿普通水胶炸药直径为27 mm,采用径向不耦合装药,所有炸药均正向起爆,装药时炸药全部集中于炮孔底部,孔内不分段.爆破时掏槽首先起爆,中心孔延后起爆.图4 为超深200 mm 炮孔布置及孔底处测点选择图,图中1~2 号孔为中心孔,3~14 号孔为掏槽孔,15~18 号孔为辅助孔.

图4 超深200 mm 炮孔布置及孔底处测点选择图Fig.4 Arrangement of 200 mm overdepth blast holes and selection of measuring points at the hole bottom

2.1.2 超深爆破计算模型

超深掏槽爆破计算模型除了掏槽孔、中心孔的超深深度以外,炮孔布置、各项参数及孔底处测点选择都与上述超深200 mm 掏槽爆破一致,掏槽孔、中心孔比其他孔分别深300、400 和500 mm.

2.1.3 确定计算模型的力学参数

建模时可以先建立1/2 的模型,然后通过对称得到全部模型,节省建模及运算时间.爆破数值计算中,使用Jones-Wilkins-Lee (JWL)状态方程来描述爆破压力和爆轰产物比容的关系,JWL 方程为[26]:

式中:A1,B2,R1,R2,ω为JWL 状态方程参数;P为压力;V为爆轰产物的比容;E0为初始内能.具体参数如表2 所示.

表2 爆破用炸药参数Table 2 Parameters of explosives used in blasting

岩石选择*MAT_JONHSON_HOLMQUIST_CONCRETE 作为数值模拟模型,该模型的力学参数如表3.

表3 岩石模型力学参数Table 3 Mechanical parameters of rock model

炮泥选择*MAT_PLASTIC_KINEMATIC 作为数值模拟模型,该模型的力学参数如表4.

表4 炮泥模型力学参数Table 4 Mechanical parameters of blasting mud model

2.2 爆破过程中槽腔内应力波传播规律分析

以超深400 mm 掏槽爆破的应力波强度变化为例,掏槽孔首先起爆,29 μs后,掏槽孔与中心孔孔间压力迅速提高,最高峰值为131 MPa,随后中心孔起爆,掏槽孔残余应力和中心孔应力相叠加,炮孔底部岩石破碎.掏槽孔起爆99~199 μs内,爆破产生的平均应力为106 MPa,超过砂岩的动态抗压强度99 MPa,岩石被压缩破坏.在599~799 μs之间,应力波从装药部分顶部向自由面方向传播,到达自由面后发生反射,形成的应力波对岩石具有拉伸作用导致自由面附近的岩石受拉破坏.被自由面反射回来的应力波和炮孔底部的压缩应力波再次叠加,使底部岩石破碎(图5).

图5 超深400 mm 方案爆破应力波强度变化特征图.(a)99 μs;(b)199 μs;(c)399 μs;(d)599 μs;(e)799 μs;(f)999 μsFig.5 Variation characteristics of blasting stress wave intensity of overdepth 400 mm scheme:(a)99 μs;(b)199 μs;(c)399 μs;(d)599 μs;(e)799 μs;(f)999 μs

2.3 孔底处有效应力数值变化分析

为比较不同超深爆破方案爆破效果的差异,测得整个爆破过程中4 个测点的有效应力变化曲线.

四种超深爆破方案爆破中心孔和掏槽孔底部的有效应力曲线如图6 所示,各测点处的有效应力峰值见图7.

图6 不同超深爆破方式下孔底有效应力变化曲线.(a)200 mm;(b)300 mm;(c)400 mm;(d)500 mmFig.6 Variation curve of effective stress at hole bottom under different ultra deep blasting methods:(a)200 mm;(b)300 mm;(c)400 mm;(d)500 mm

图7 不同超深爆破方式下各测点的有效应力峰值Fig.7 Effective stress peak value of each measuring point under different ultra deep blasting methods

对比四种超深爆破方案的应力峰值,可以看出超深400 mm时,处于中心孔与掏槽孔之间的测点A处和处于掏槽孔与辅助孔之间的测点C处峰值应力较大,表明400 mm 方案的掏槽孔的爆破能量更多用于在掏槽孔周边产生裂隙重合区,有利于降低破岩难度,增大爆后爆腔的体积以及后续岩石的抛掷;同时,超深400 mm 爆破方案各测点的有效应力随时间衰减的更慢,相同时间内的平均应力更大,说明掏槽孔爆炸应力波在槽腔内发生了反射,反射后的应力波、残余应力波以及掏槽孔底部的压缩应力波相叠加而成的组合应力波对周围岩石的拉伸断裂作用更大且时间更长,使岩体破碎更充分、均匀,有效减小大块率,提高破岩效率.而超深500 mm时,A测点处的峰值应力过高,岩体破碎过度,浪费爆破能量,不利于提高经济效益.比较4 种超深爆破方案可知,掏槽孔超深400 mm时,爆破效果最佳.由上述分析可知,掏槽孔超深可增强爆破作用于岩体的有效应力,促进岩体裂隙区贯通,增大岩体破碎程度,同时可延长爆炸超压作用于岩体的时间,改善爆破效果,提高炸药能量的利用效率以及炮孔利用率.

3 工程实例

3.1 工程概况

淮浙煤电顾北矿–648 m 水平降温硐室巷道设计长度为241.15 m,巷道采用直墙半圆拱形断面的锚网支护,该巷道–648 m 井底车场西北侧,巷道揭露岩性主要为泥岩、中细砂岩及菱铁质细砂岩等,(煤)岩层裂隙、滑面发育;局部发育小褶曲.泥岩抗压强度为23.2~42.1MPa、中细砂岩抗压强度为42.6~46.3 MPa、菱铁质细砂岩抗压强度为46.3~76.2 MPa.巷道施工区域岩层倾角3o~20°,根据钻探、三维地震勘探资料及实测资料分析,该施工区域附近发育有Fs111、Fs264、Fs12 等断层,受断层影响,构造应力集中,(煤)岩层裂隙及小褶曲较发育.施工段巷道无地质构造.

3.2 爆破方案及爆破效果

3.2.1 超深200 mm 爆破方案

超深200 mm 爆破方案中使用矿用毫秒延期电雷管,炸药选用三级煤矿普通水胶炸药,炸药参数为 ϕ27 mm×430 mm.起爆器使用MFB–200 型发爆器.掏槽孔深设计为2000 mm,为普通楔形掏槽,总共布置8 个掏槽孔.掏槽孔与自由面夹角为77°,掏槽孔孔口距为1320 mm,孔底距为400 mm.辅助孔及周边孔孔深为1800 mm,与自由面夹角均为90°,周边孔孔口距离断面轮廓线100 mm.

原方案的单循环爆破进尺为152 mm,炮孔利用率为84.2%,炸药单耗为2.28 kg·m−3,爆破后有明显大块矸石.巷道岩性多为砂岩,砂岩为硬岩,使用普通超深200 mm 爆破方案,岩石夹制力大,炸药能量利用率低,炮孔利用率低;掏槽孔爆破后形成的自由面不足,孔口处岩石爆破不彻底,破碎岩石难以抛出,爆破成腔困难,最终导致爆破效果不好.原始爆破方案爆破效果部分照片如图8所示.

图8 原始爆破方案爆破效果部分照片.(a)爆后断面图;(b)爆破产生大块矸石图Fig.8 Photos of blasting effect of original blasting scheme: (a) section after blasting;(b) large gangue produced by blasting

3.2.2 增加掏槽孔深度后爆破方案

为了提高掏槽爆破效果并研究出最佳的超深深度,采用不同超深深度的爆破掘进方案.优化后的4 个方案分别进行爆破实验,4 种新方案的部分主要参数对比如表5 所示.爆破方案中的掏槽孔深分别为2000、2100、2200 和2300 mm,其余孔深均为1800 mm.除此之外,对比原方案,增加了两个中心孔,增加了周边眼的间距.新方案中炮孔直径dc=32 mm,可得同列掏槽孔之间距离m的取值范围为247.7~495.4 mm.为了保证爆破效果,并降低施工难度,m取350 mm,得到掏槽孔孔底距l=189.8 mm,因为中心孔的存在,l的取值可适当增大,取l=200 mm.超深400 mm 爆破方案图和爆破炮孔装药参数如图9 所示和表6 所示.

表6 超深400 mm 爆破炮孔装药参数表Table 6 Charging parameters of ultra deep 400 mm blasting hole

图9 超深400 mm 爆破方案图Fig.9 Blasting scheme of overdepth 400 mm

表5 4 种新方案的部分主要参数Table 5 Some main parameters of four schemes after optimization

3.2.3 不同方案爆破结果对比

爆破试验较为成功,新超深掏槽爆破方案依照设计好的爆破段别布置雷管与炸药,连线完毕后依次进行爆破.掏槽孔先爆破,将巷道中部的岩石破碎并抛掷,为后续爆破产生自由面,随后中心孔、辅助掏槽孔、辅助孔滞后爆破,更多岩石被破碎,巷道槽腔初步形成,剩余炮孔继续爆破,巷道内剩余部分岩石被破碎,直至爆破过程结束.其中,中心孔滞后爆破能粉碎掏槽孔爆破抛掷出的大块矸石,减小大块率;掏槽孔装药量一定时,掏槽孔超深400 mm 时爆破所创造的自由面最大,爆破效果最佳.

4 次爆破实验的爆破效果对比如表7 和图10所示.对比发现:原方案的单循环进尺平均值为1.6 m,新方案的单循环进尺平均值分别为1.69、1.72 和1.70 m,较原方案平均提高了0.1 m;原方案的炮孔利用率为84.2%,新超深方案中炮孔利用率最高为95.2%,平均炮孔利用率为93.8%,相比于原方案提高了9.6%;原方案的单耗平均值为2.37kg·m−3,新超深方案中单耗最低值为1.93kg·m−3,平均单耗为2.15kg·m−3,相比原方案降低了0.22kg·m−3.新超深方案在炮孔利用率、眼痕率、单循环进尺方面相对于原方案提升,在炸药单耗、大块率、爆堆范围方面降低,取得了更好的爆破效果.新方案现场爆破情况如表8 所示.

表8 新方案现场爆破情况Table 8 Site blasting of new scheme

图10 原方案与新方案爆破效果对比图.(a)单循环进尺;(b)炮孔利用率;(c)眼痕率;(d)大块率;(e)爆堆范围;(f)炸药单耗Fig.10 Comparison of blasting effect between the original scheme and the new scheme: (a) single cycle footage;(b) hole utilization rate;(c) half-hole marks;(d) large block rate;(e) explosive range;(f) explosive unit consumption

表7 不同超深方案爆破效果对比Table 7 Comparison of blasting effects of different ultra deep schemes

对比采用原爆破方案和新爆破方案4 种情况下的施工情况可以发现,采用超深爆破掘进方案具有4 个优点:①用4 种最新的方案所需要的炸药量对比原方案有明显的减少;②新方案的单循环时间要更短;③新方案的巷道成型质量对比原方案有明显提高,半孔痕可见,同时大块率有明显的降低;④新方案的炮孔利用率都达到了95%左右,相比原方案的84.2%有了很大幅度的提升.

4 结论

(1)引入裂隙区重合度 φ,得到了炮孔利用率与掏槽孔超深系数η之间的函数关系,发现裂隙区重合度随着超深系数的增加而增大,同时炮孔利用率随着超深系数的增加先增大后减小,且超深系数在0.17~0.22 之间存在某一值使得炮孔利用率达到峰值,该理论为提高炮孔利用率提供了新的思路.

(2)基于–648 m 水平降温硐室的实际条件,当超深系数为0.22时,爆破能量主要用于在掏槽孔周边产生裂隙区,为后续中心孔和辅助孔爆破提供足够的自由面,降低了破岩难度,增大了爆腔的体积,有利于后续岩石的抛掷.同时,各测点的有效应力随时间衰减的更慢,相同时间内的平均应力更大,应力波对周围岩石的拉伸断裂作用更大且时间更长,能使岩体破碎更充分、均匀,有效减小大块率,提高破岩效率.

(3)在–648 m 水平降温硐室现场试验中,超深系数为0.22时,炮孔利用率达到了最大95.2%,大块率与炸药单耗显著降低,眼痕率显著增加,巷道成型质量良好.这表明超深爆破不仅能提高炮孔利用率,还能改善爆破效果以及巷道成型质量,而且当掏槽孔超深深度为400 mm 时的爆破效果最佳.

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