自由面
自由面
自由面(free face)被爆破的介质与空气接触的表面。爆破时,介质的破坏主要是因自由面上应力波反射转变成为拉伸波造成的,自由面越多,爆破效果越好。工程中,常利用有利的地形、地质构造(如裂隙、断层等)或者人为地制造多个自由面,以节省炸药量,提高爆破效果。
定义
自由面是在爆破作用范围内,岩体和空气接触的界面。这个界面上的岩石,向外运动时不受阻力。自由面的大小,多少以及它与药包的相对位置和距离对爆破效果有着决定性的影响,这是爆破工程首先要考虑的因素。自由面小或数量不足,会影响爆破效果。掘进时的掏槽,就是为了增加崩落眼爆破的自由面。各种爆破中的药包起爆顺序,也要考虑互相创造自由面的条件。在抛掷爆破中,自由面是岩石破碎和运动的方向,利用相邻药包的提前起爆,创造出新的自由面,就可控制主药包的抛掷方向。
状态
在生产爆破过程中,由于场地本身以及施工过程中引起的裂隙和残孔,导致台阶自由面状念存在过大斜坡、局部出现倒坡、布满张开的裂隙、跟脚过大,溶洞、软夹层等多种状念。由于自由面存在的这几种状态,导致台阶爆破后易产生大块、根底以及飞石,增加了作业成本,存在安全隐患,因此急需解决。
爆破效果影响
自由面局部倒坡不能使前排孔更好的推出去,这样就不能为后面的炮孔创造足够的临空面,随着夹制作用的增大,爆破作用减小,大块率就会增大。自由面上布满裂隙,挖机不能处理,那么在下次台阶爆破时炮孔内的炸药能就会从裂隙处溢出,炮孔承担的岩石区域就不能达到完全破碎,大块率会很高,降低炸药爆破能量的利用率。跟脚过大会使台阶自由面底盘抵抗线过大,爆破不均匀,会产生爆破后冲的危害。假若自由面较为平整,在爆破时,岩体可往临空面方向运动、变形,爆破气体膨胀使台阶表面隆起鼓包产生松动。台阶自由面状态问题会导致爆炸气体从岩石较为弱的地方冲出,造成冲孔、飞石,而且还减弱了将爆破岩体向前推移的能量。
相关概念
爆破
爆破(blasting)利用炸药爆炸时产生的破坏力破坏周围介质的一种方法。分陆地爆破和水下爆破两种。陆地爆破按装药位置,分内部爆破和外部爆破。内部爆破又分炮孔爆破和药室爆破,用于采矿、筑路、水利等工程的土石方施工;外部爆破是将炸药包置于被爆物体的表面进行爆破,常用于破碎大孤石和大块岩石的二次爆破。水下爆破要求炸药有良好的抗水性,分钻孔爆破和裸露爆破。常用于爆破礁石、岩塞和水下建筑物,如清理航道、爆除输水隧洞预留岩塞等。
爆破机理
爆破机理(blast mechanism)爆破过程中周围介质破坏原因的理论。爆破是炸药爆轰产生的冲击波的动态作用和爆轰气体准静态作用的结果,其机理可归纳为:
⑴冲击波反射拉应力破坏理论,炸药爆炸时,冲击波的强度超过岩石的极限抗压强度,使周围岩石破碎,而冲击波遇到自由面时形成反射拉力波,使岩石从自由面起向药包中心层层破坏;
⑵流体动力学理论,在介质中产生爆炸的各种过程,可运用流体动力学的原理,借助于质量守恒、动量守恒和能量守恒3个定律,推导出爆破理论上的一些主要关系式;
⑶功能平衡理论,爆破时,介质破坏所需能量来源于炸药爆炸所产生的有效能量。由于爆破作用过程极为复杂,影响因素很多,现有的各种理论都不够完善,故通常在实际爆破工程中,仍广泛采用经验公式和经验数据。
爆破作用圈
爆破作用圈(acting ring of burst)具有一定药量的炸药包在无限介质中爆炸时,受到爆炸作用力影响的范围。随着离爆源距离的增大,介质依其破坏特征,大致可分三个圈(区域):
⑴压缩圈(亦称“粉碎圈”),压应力大于介质抗压强度,岩石多被压成粉末;
⑵破坏圈,介质产生不同程度的破坏;
⑶振动圈,介质不破坏,只发生质点弹性振动现象。振动圈以外,爆破能量完全消失。
爆破漏斗
爆破漏斗(blasting crater)药包在介质中爆破后,在自由面附近形成的一个倒立圆锥体形的爆破坑。形似漏斗,故名。实际形状多种多样,随土石性质、炸药性能、药包大小和药包埋置深度等而异。按爆破作用指数(n),分标准抛掷爆破漏i卜(n=1)、加强抛掷爆破漏斗(n>1)、减弱抛掷爆破漏斗(0.75
最小抵抗线
最小抵抗线(minimum burden)药包中心到自由面的最短距离。是一个重要的爆破参数。对炸药量多少、爆破效果优劣影响很大。被爆破体沿最小抵抗线方向抵抗爆破作用的能力最弱,是破碎和抛掷的主导方向。当与炮眼轴线正交时爆破效果最为理想,其夹角愈小,效果愈差。
爆破作用指数
爆破作用指数(blasting action index)爆破漏斗半径(r)与最小抵抗线(W)的比值,常用n表示,n=r/W。是爆破中的主要参数之一,关系到爆破范围的大小、抛掷量的多少、抛掷距离的远近和爆破漏斗的可见深度等。在选用n值时,应根据地形情况和不同的爆破目的,选取适宜的数值。如定向爆破,辅助药包的n值常选用1.00~1.25,主药包的n值常选用1.25~1.75。
松动爆破
松动爆破(loose blasting)受爆介质没有移动位置,但已被松动的爆破。埋置在介质中的炸药包爆破后,破碎的介质并不从爆破漏斗中抛出,只是堆积在爆破漏斗内。常用于石料开采、基坑开挖、隧洞开挖等工程。
抛掷爆破
抛掷爆破(throw blasting)药包爆破后破碎介质沿最小抵抗线方向向外抛出一定距离的爆破.按爆破作用指数(n)的不同,有加强抛掷爆破(n>1)、标准抛掷爆破(n=1)、减弱抛掷爆破(0.75定向爆破筑坝、开挖渠道等。
单位耗药量
单位耗药量(powder factor)爆破单位体积岩石所消耗的炸药量。常用单位:kg/m3:大小主要随岩石坚固性而定,最好通过爆破试验取得。其值越大.炸药用量越大,岩石破碎程度越甚。当爆破作用指数n<1.5时,其值变化不大,但当n>1.5时,由于炸药爆轰气体能量损失增大,其值随之急剧增大。
炸药爆炸作用
埋入无限岩石中的炸药爆炸后,将在周围产生压碎区、裂隙区和震动区。当埋入岩石中的炸药包临近自由面时,由于爆炸应力波在自由面的反射作用,炸药爆炸除在其周围岩石中产生压碎区、裂隙区和震动区之外,视其到岩石自由表面距离的不同,还将在自由表面引起岩石的破裂、鼓包和抛掷,进一步在岩石中形成一漏斗状的炸坑,称为爆破漏斗,如图1、2所示。
a一表面无破坏;b一表面破裂;c一表面鼓包;d一松动漏斗;e一抛掷漏斗。
炸药在岩石中爆炸时,形成爆破漏斗的条件用炸药的相对埋深表示,炸药的相对埋深Δ定义为:
式中,W为炸药的埋置深度,称为最小抵抗线,如图3所示;为临界最小抵抗线。当时,炸药爆炸引起的岩石破坏仅限于岩石内部,而在岩石表面不产生任何破坏。
关于爆破漏斗的形成,已经有了以W.C.Livingston理论为主体的许多爆破漏斗理论。爆破漏斗理论是岩石爆破的重要理论之一,在爆破工程实际中有着广泛的应用。
一最小抵抗线;
一爆破漏斗张;
一爆破漏斗半径;
一爆堆宽度;
—爆破漏斗作用半径;
一爆堆高度;
一可见爆破漏斗高度.
参考资料
最新修订时间:2023-01-05 11:44
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定义
状态
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