本發(fā)明涉及爆破領域，具體涉及一種軟硬夾雜層狀巖體深孔臺階爆破的炮孔裝藥結(jié)構(gòu)及其方法。
背景技術(shù)：
隨著鉆機和裝載運輸設備的不斷改進，爆破技術(shù)的不斷完善，以及爆破器材精度的不斷提高，深孔臺階的優(yōu)越性越來越明顯，其應用領域不斷拓寬，應用范圍不斷擴大，目前已廣泛應用于露天礦山開采、基礎設施建設、水利水電工程、土石方開挖等技術(shù)領域的巖石爆破工程中。由于爆破質(zhì)量的好壞，直接影響塊石采裝、運輸成本以及震動安全，決定著爆破工程的經(jīng)濟效益，為提高臺階的經(jīng)濟效益及安全性，爆破工作者做出了卓有成效的技術(shù)改進和革新，包括卸壓降震、調(diào)配大塊率、控制根底等各個方面，這些成果對于大多數(shù)巖性單一的高臺階工程意義重大，但是對于巖層條件復雜，特別是在淺層地表的土石方爆破工程中，由于巖性變化波動大，軟硬夾雜，采用傳統(tǒng)爆破方法，爆破質(zhì)量難以控制，大塊率顯現(xiàn)無規(guī)律，二次破碎工作量較大，成本居高不下，但是在已有的研究成果和方案設計中，并沒有針對這一工程地質(zhì)條件進行針對性的技術(shù)探索與方案設計。
傳統(tǒng)深孔臺階工藝中，爆破結(jié)構(gòu)并未考慮沿炮孔深度方向上的巖性差異，而是采用單一裝藥結(jié)構(gòu)形式，在軟硬夾雜的層狀巖體中，相比堅硬巖層，軟弱夾層的抗壓與抗拉強度極低、幾乎可以忽略不計。此時，軟弱夾層很容易成為爆轟氣體的逸出通道而削弱爆生高壓氣體的擠壓破碎和拋擲效果；另一方面，在大塊堅硬巖石沒有產(chǎn)生爆生裂紋的情況下，由于軟弱夾層的存在，拋擲過程中利用塊石碰撞的二次破碎原理很難將大塊巖石破碎，這將提高土石方的大塊率，且無規(guī)律。
因此，亟需一種爆破效果好、爆破成本低的軟硬夾雜層狀巖體深孔臺階爆破的炮孔裝藥結(jié)構(gòu)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，為解決現(xiàn)有技術(shù)中的軟硬夾層巖體的爆破效果差、爆破成本高的技術(shù)問題，本發(fā)明旨在提供一爆破效果好、爆破成本低的軟硬夾雜層狀巖體深孔臺階爆破的炮孔裝藥結(jié)構(gòu)及其方法。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
一種軟硬夾雜層狀巖體深孔臺階爆破的炮孔裝藥結(jié)構(gòu)，層狀巖體包括多層硬質(zhì)巖層和多層軟弱夾層，硬質(zhì)巖層與軟弱夾層自上而下逐層交替分布；各硬質(zhì)巖層中相對位置設有裝藥段，裝藥段內(nèi)填充有火藥；相鄰的裝藥段間設有填塞段，填塞段中填充有炮泥，填塞段兩端進入相鄰的硬質(zhì)巖層，最下層硬質(zhì)巖層設有孔底填塞段。
通過將裝藥段設置于硬質(zhì)巖層，將裝藥段引爆時產(chǎn)生的高壓氣體限制在硬質(zhì)巖層中，防止高壓氣體從軟弱夾層逸出從而導致爆破效果弱化，減少二次爆破的工作量，將炸藥爆生高壓氣體與爆轟波主要作用于堅硬巖層，用于在堅硬巖層中形成大量爆生裂縫，然后利用爆生氣體拋擲巖體帶來的二次碰撞作用，將堅硬巖層中爆生裂縫撞開的同時，破壞軟弱夾層的膠結(jié)作用，最終實現(xiàn)軟硬夾雜層狀巖體爆破過程中的大塊率可控。
優(yōu)選的，裝藥段頂部與臨近裝藥段頂部的軟弱夾層的底部距離大于或等于200mm。
保證裝藥段與軟弱夾層的距離，避免爆破時產(chǎn)生的高壓氣體從軟弱層逸出。
軟弱夾層區(qū)域內(nèi)用炮泥填塞時，是為隔斷爆生高壓氣體與軟弱夾層直接接觸。保證填塞段對裝藥段爆破時產(chǎn)生高壓氣體的限制，避免高壓氣體逸散，炮泥填充的填塞段，爆破時強度大，爆破瞬間破裂產(chǎn)生的局部沖擊力增強爆破效果。
優(yōu)選的，最上層的軟弱夾層頂部與填塞段頂部位于同一水平面。
本發(fā)明還提供一種軟硬夾雜層狀巖體深孔臺階爆破的炮孔裝藥方法，包括以下步驟：
s1：在待爆區(qū)域地表標記炮孔位置；
s2：在標記炮孔位置架設鉆機鉆孔，鉆孔過程中，實時記錄炮孔鉆取芯樣的巖性及相應覆蓋深度，直至所有炮孔施工完畢；
s3：將各炮孔巖性及覆蓋深度參數(shù)輸入三維地質(zhì)成像軟件中，模擬繪出待爆區(qū)域整體巖性分布規(guī)律；
s4：根據(jù)每個炮孔的巖性特征設計裝藥方案，裝藥過程遵循以下規(guī)則；
①炮孔的軟弱夾層炮泥形成的填塞段填充；
②填塞段兩端深入堅硬巖層；
③兩相鄰填塞段間的堅硬巖層用火藥形成的裝藥段填充；
s5：根據(jù)起爆方案起爆藥包，完成爆破作業(yè)。
通過將裝藥段設置于硬質(zhì)巖層，將裝藥段引爆時產(chǎn)生的高壓氣體限制在硬質(zhì)巖層，防止高壓氣體從軟弱夾層逸出從而導致爆破效果弱化，減少二次爆破的工作量，將炸藥爆生高壓氣體與爆轟波主要作用于堅硬巖層，用于在堅硬巖層中形成大量爆生裂縫，然后利用爆生氣體拋擲巖體帶來的二次碰撞作用，將堅硬巖層中爆生裂縫撞開的同時，破壞軟弱夾層的膠結(jié)作用，最終實現(xiàn)軟硬夾雜層狀巖體爆破過程中的大塊率可控。
優(yōu)選的，裝藥段頂部與臨近裝藥段頂部的軟弱夾層的底部距離大于或等于200mm。
優(yōu)選的，步驟s4之后，于最下層硬質(zhì)巖層設置由炮泥形成的孔底填塞段，孔底填塞段設置于最下層的裝藥段底部正下方。
本發(fā)明的有益效果：
1．本發(fā)明所提供的軟硬夾層狀巖體深孔臺階的爆破結(jié)構(gòu)，通過將裝藥段設置于硬質(zhì)巖層，將裝藥段引爆時產(chǎn)生的高壓氣體限制在硬質(zhì)巖層，防止高壓氣體從軟弱夾層逸出從而導致爆破效果弱化，減少二次爆破的工作量，將炸藥爆生高壓氣體與爆轟波主要作用于堅硬巖層，用于在堅硬巖層中形成大量爆生裂縫，然后利用爆生氣體拋擲巖體帶來的二次碰撞作用，將堅硬巖層中爆生裂縫撞開的同時，破壞軟弱夾層的膠結(jié)作用，最終實現(xiàn)軟硬夾雜層狀巖體爆破過程中的大塊率可控。
2．本發(fā)明所提供的一種軟硬夾層狀巖體深孔臺階的爆破方法，沒有增加現(xiàn)場鉆孔工作量和工作難度；三維地質(zhì)成像由計算機完成，工作難度?。粚⒈邏簹怏w限制在堅硬巖層段；顯著減少二次破碎的爆破工作量，降低塊石裝載運輸成本，提高工程經(jīng)濟效益。
附圖說明
圖1為具體實施例中軟硬夾層狀巖體深孔臺階的爆破結(jié)構(gòu)示意圖；
其中：10-軟弱夾層；20-硬質(zhì)巖層；30-填塞段；40-裝藥段；50-孔底填塞段。
具體實施例
如圖1所示，本實施例提供一種軟硬夾層狀巖體深孔臺階的爆破結(jié)構(gòu)，包括多層硬質(zhì)巖層20和多層軟弱夾層10，硬質(zhì)巖層20與軟弱夾層10自上而下逐層交替分布；各硬質(zhì)巖層20中相對位置設有裝藥段40，裝藥段40內(nèi)填充有火藥；相鄰的裝藥段40間設有填塞段30，填塞段30中填充有炮泥，填塞段30兩端進入對應的硬質(zhì)巖層20，最下層硬質(zhì)巖層20設有孔底填塞段50。
通過將裝藥段40設置于硬質(zhì)巖層20，將裝藥段40引爆時產(chǎn)生的高壓氣體限制在硬質(zhì)巖層20，防止高壓氣體從軟弱夾層10逸出從而導致爆破效果弱化，減少二次爆破的工作量，將炸藥爆生高壓氣體與爆轟波主要作用于堅硬巖層20，用于在堅硬巖層20中形成大量爆生裂縫，然后利用爆生氣體拋擲巖體帶來的二次碰撞作用，將堅硬巖層20中爆生裂縫撞開的同時，破壞軟弱夾層10的膠結(jié)作用，最終實現(xiàn)軟硬夾雜層狀巖體爆破過程中的大塊率可控。
裝藥段40頂部與臨近裝藥段40頂部的軟弱夾層10的底部距離大于或等于200mm。
保證裝藥段40與軟弱夾層10的距離，避免爆破時產(chǎn)生的高壓氣體從軟弱層逸出。
填塞段30兩端進入硬質(zhì)巖層20的距離大于或等于200mm。
軟弱夾層10區(qū)域內(nèi)用炮泥填塞時，是為隔斷爆生高壓氣體與軟弱夾層10直接接觸。保證填塞段30對裝藥段40爆破時產(chǎn)生高壓氣體的限制，避免高壓氣體逸散，炮泥填充的填塞段30，爆破時強度大，爆破瞬間破裂產(chǎn)生的局部沖擊力增強爆破效果。
優(yōu)選的，最上層的軟弱夾層10頂部與填塞段30頂部位于同一水平面。
一種本實施例軟硬夾雜層狀巖體深孔臺階爆破的炮孔裝藥方法，包括以下步驟：
s1：在待爆區(qū)域地表標記炮孔位置；
s2：在標記炮孔位置架設鉆機鉆孔，鉆孔過程中，實時記錄炮孔鉆取芯樣的巖性及相應覆蓋深度，直至所有炮孔施工完畢；
s3：將各炮孔巖性及覆蓋深度參數(shù)輸入三維地質(zhì)成像軟件中，模擬繪出待爆區(qū)域整體巖性分布規(guī)律；
s4：根據(jù)每個炮孔的巖性特征設計裝藥方案，裝藥過程遵循以下規(guī)則；
④炮孔的軟弱夾層10炮泥形成的填塞段30填充；
⑤填塞段30兩端深入堅硬巖層20；
⑥兩相鄰填塞段30間的堅硬巖層20用火藥形成的裝藥段40填充；
s5：根據(jù)起爆方案起爆藥包，完成爆破作業(yè)。
通過將裝藥段40設置于硬質(zhì)巖層20，將裝藥段40引爆時產(chǎn)生的高壓氣體限制在硬質(zhì)巖層20，防止高壓氣體從軟弱夾層10逸出從而導致爆破效果弱化，減少二次爆破的工作量，將炸藥爆生高壓氣體與爆轟波主要作用于堅硬巖層20，用于在堅硬巖層20中形成大量爆生裂縫，然后利用爆生氣體拋擲巖體帶來的二次碰撞作用，將堅硬巖層20中爆生裂縫撞開的同時，破壞軟弱夾層10的膠結(jié)作用，最終實現(xiàn)軟硬夾雜層狀巖體爆破過程中的大塊率可控。
裝藥段40頂部與臨近裝藥段40頂部的軟弱夾層10的底部距離大于或等于200mm。
步驟s4之后，于最下層硬質(zhì)巖層20設置由炮泥形成的孔底填塞段30，孔底填塞段30設置于最下層的裝藥段40底部正下方。
以上為本發(fā)明的其中具體實現(xiàn)方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。對于本領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些顯而易見的替換形式均屬于本發(fā)明的保護范圍。