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1.岩石受到冲击荷载作用时,应变率怎样表示?
答:应变率是岩石受载后单位时间内的应变量,数学体现式为:
式中——应变量;——单位时间,s。——应变率,s-1
岩石在承受诸如凿岩、爆破、振动和碎矿这么冲击荷载作用时,从承受荷载开始到破坏的荷载周期仅有10-4~10-2s,虽然在这么短暂的时间内,载荷仍然随时间而变化。因此,岩石单元体实际上是处在随时间而变化的动态变化过程中。
2.岩石受冲击动荷载作用与静载作用相比,有何特点?
答:(1)冲击动荷载作用下形成的应力场(应力分布及大小)与岩石性质有关;静载作用则与岩性无关。
(2)冲击动荷载是瞬时性的,一般为毫秒级,而静载则一般超出10s。与前者相比,后者的变形和裂纹发展比较充足。
(3)爆炸荷载在传输过程中,具备明显的波动特性,其质点除失去本来的平衡位置而发生变形和位移外,尚在原位不停波动。因此,岩石在动载作用下,其变形特性同静载变形有本质区分。
(4)一般,岩石的冲击动载强度比静载强度高,高出的百分比依岩石性质和应变率不一样而异。
3.岩石按其成因,分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类,试简述这三类岩石的成因和特性。每一类岩石各举1~2例。
答:(1)岩浆岩。岩浆岩是由埋藏在地壳深处的岩浆(重要成份为硅酸盐)上升冷凝或喷出地表形成的。直接在地下凝结形成的称为侵入岩;喷出地表形成的叫做火山岩(喷出岩)。侵入岩的产状多为整体块状,火山岩的整体性较差,常伴有气孔和碎屑。常见的岩浆岩有花岗岩、闪长岩等。
(2)沉积岩。沉积岩是地表母岩经风化剥离或溶解后,再通过搬运和沉积,在常温常压下固结形成的岩石。沉积岩的特点是,其坚固性除与矿物颗粒成份、粒度和形状有关外,还与胶结成份和颗粒间胶结的强弱有关。从胶结成份看,以硅质成份最为坚固,铁质成份次之,钙质成份和泥质成份最差。常见的沉积岩有石灰岩、砂岩、页岩、砾岩等。
(3)变质岩。变质岩是由已形成的岩浆岩、沉积岩在高温、高压或其他原因作用下,其矿物质成份和排列经某种变质作用而形成的岩石。一般来说,它的变质程度越高,矿物重新结晶越好、结构越紧密、坚固性越好。常见的变质岩有大理岩、石英岩等。
对三种不一样成因的岩石而言,一般来说岩浆岩可爆性较差(对爆破作用的抵抗能力最强),沉积岩和变质岩的可爆性很好。
4.何谓岩体结构面?岩体结构面对爆破效果的影响是什么?
答:一个天然岩体,从宏观上来说,它是由节理或裂隙切割成一块一块的、相互排列与咬合着得岩块所组成。因为节理或裂隙的存在,导致了介质的不连续,因此,岩体内存在的各种各样的节理裂隙称之为结构面。
结构面对爆破的影响可归纳为六种作用:
(1)应力集中作用;(2)应力波的反射增强作用;(3)能量吸取作用;(4)泄能作用;(5)楔入作用;(6)变化破裂线作用。
五:影响爆破效果的三要素是什么?为何说这三要素中岩体性质,尤其是岩体结构面的影响最大?
答:影响爆破效果的三要素是炸药性能、岩体性质和爆破工艺。
炸药爆炸时对岩石的破坏能量重要是爆炸冲击波和爆炸气体。因为岩体中存在大量断层、节理、裂隙、孔隙等结构弱面,使得爆炸冲击波在传输过程中急剧衰减,爆生气体大量外泄,导致能量损失和分布不均匀。裂隙岩体的室内试验和爆破漏斗试验均证明这一点。而炸药性能的优良当然能够产生更多的破碎能量,若损失的能量太多,有效能量则大量减少。至于爆破工艺的改进也只是在一定能量的前提下进行的。
六:何谓炸药爆速?试分析影响爆速的原因有哪些?
答:爆轰波在炸药药柱中的传输速度称为爆轰速度,简称为爆速,一般以m/s或km/s表示。必须指出,炸药的爆速与炸药的爆炸化学反应速度是本质不一样的两个概念,即爆速是轰波阵面一层一层地沿炸药柱传输的速度,而爆炸化学反应速度是指单位时间内反应完成的物质的质量、其度量单位是g/s。
影响爆速的原因如下:
(1)药柱直径,伴随药柱直径的增大,爆速也增大;
(2)约束条件,实践表白,在药柱直径较小的情况下,增强药柱的约束条件能够明显提升炸药的爆速,减少其临界直径值;
(3)炸药密度,概括地说,当炸药组分派比和工艺条件控制一定期,炸药的爆速伴随密度的增加而增大;就工业炸药而言,当药柱直径一定期,存在有使爆速达最大值的密度值,即最佳密度,再继续增大密度,就会导致爆速下降,爆轰波就不再能够稳定传输,最后导致熄爆;
(4)炸药粒度,一般来说,减小炸药粒度能够提升炸药的反应速度,减小反应时间和反应区厚度,从而减小临界直径提升爆速。
七:何谓沟槽效应?试阐明减少或消除沟槽效应的措施有哪些?
答:沟槽效应也称管道效应、间隙效应,即当药卷与炮孔壁间存在有月牙形空间时,爆炸产物压缩药卷与孔壁之间的空气会产生冲击波,它超前于爆轰波并压缩药卷,使其密度增加而抑制爆轰。另一个观点以为爆轰波波阵面前方有一个等离子层,对未反应的药卷表层产生压缩作用,妨碍该层炸药的完全反应,等离子波越强烈,这个表层穿透得就越深,能量衰减得就越大,导致药包爆轰熄灭。实践表白,在小直径炮孔爆破作业中这种效应相称普遍地存在着,是影响爆破质量的重要原因之一。
减少或消除沟槽效应的措施如下:
(1)加强外包装强度,选用不一样的包装涂覆物,如柏油沥青、石蜡、蜂蜡等;
(2)调整炸药配方和加工工艺,以缩小炸药爆速与等离子体速度间的差值;
(3)堵塞等离子体的传输:
1)在炮孔中的每个药卷间插上一层塑料薄板或填上炮泥;2)用水或有机泡沫充填炮孔与药卷之间的月牙形间隙;3)增大药卷直径;4)沿药包全长放置导爆索起爆;5)采取散装技术,使炸药所有充填炮孔不留间隙,当然就没有超前的等离子层存在。
八:什么是爆轰压力?什么是爆炸压力?其作用是什么?
答:爆轰压力是指炸药爆轰时爆轰波波阵面中的C—J面所测得的压力,当爆轰波传到炮孔孔壁上时,在孔壁的岩石中会激发成强烈的冲击波和应力波。这种冲击波在岩石中,尤其是在硬岩中会引起炮孔周围岩石出现粉碎和破裂,它为整个岩石破裂创造了先决条件。
爆轰压力与炸药的密度的一次方和爆速平方的乘积成正比关系。因此在爆破坚硬致密的岩石时,以选用密度大和爆速较高的炸药为宜。
爆炸压力又称炮孔压力,它是爆轰气体产物膨胀作用在孔壁上的压力。在爆破破碎过程中爆炸压力对岩石起胀裂、推移和抛掷作用。一般来说,爆炸压力越高,阐明爆轰产物中含有的能量越大,对岩石的胀裂、推移和抛掷的作用越强烈。
九:试分析露天深孔台阶台阶爆破不合格大块产生的部位和原因。
答:大量的统计资料表白,不合格大块重要产自台阶上部和台阶的坡面、同一爆区软、硬岩的分界处、爆区的后部。其原因是:
(1)为了克服底盘抵抗线的阻力,炸药重要置于炮孔的中、底部、使其沿炮孔轴线方向的炸药能量分布不均,孔口部分能量不足,岩石破碎不均匀;
(2)台阶前部,即邻近台阶坡面的一定范围内,岩石受前次爆破的破坏,原生弱面张裂,甚至被切割成“块体”,爆破时这部分“块体”易整体振落,形成大块多;
(3)同一爆区硬岩和软岩分界部分,有时从爆区表面就可看到大块条带,易于跨落;
(4)爆区的后部与未爆岩石相交处(沿爆破塌落线)也会产生某些因爆破而振落的大块。
所谓根底就是爆破后电铲难以挖掘的凸出采掘工作面一定高度的硬坎、岩埂。对于台阶高度12m的矿山,凸出采掘工作面标高1.5m以上的硬坎、岩埂称为根底。
10:计算装药量的体积公式怎样表示?试分析其合用条件。
答:单个药包在自由面附近爆炸时形成爆破漏斗,在这种情况下,可用体积公式计算单个药包装药量。体积公式的实质是反应装药量的大小与岩石破坏范围的相互关系。即装药量的大小应与被爆破的岩石体积成正比,故体积公式的形式为:
Q=q·V
式中Q——装药量,kg;
q——爆破单位体积岩石的炸药消耗量,kg/m3;
V——被爆破的岩石体积,m3。
由上式看出:(1)装药量Q与岩石体积V成正比;(2)爆破单位体积岩石的炸药消耗量q不随岩石体积V的变化而变化。应当指出,体积公式只有当介质是涣散的或者黏结很差的情况下,以及最小抵抗线w变化不大时才是正确的。实际上,在诸多情况下,药包爆炸时产生的能量,不但要克服岩石的重力,也要克服岩石的抗剪力、惯性力等。因此,装药量与被爆破岩石体积的关系还应依照现场试验和工程类比来确定。
十一:什么是炸药起爆的灼热核理论?
答:灼热核理论以为,当炸药受到撞击、摩擦等机械能的作用时,并非受作用的各个部分都被加热到相同的温度,而只是其中的某一部分或几个极小的部分,例如个别晶体的棱角处或微小气泡处,首先被加热到炸药的暴发温度,促使局部炸药首先起爆,然后迅速传输至所有。这种温度很高的微小区域,一般被称为灼热核。研究表白,灼热核的形状一般近似于球体,其直径比分子直径大得多。即每一个灼热核起爆实际上是为数众多的炸药分子同时起爆。这种局部炸药起爆后,又会在其附近形成众多新的灼热核,呈连锁反应,迅速传输开来,在极短暂的时间完成整个爆炸过程。
十二:论述炸药在岩石中爆炸时岩石破坏过程。
答:多数人以为岩石爆破破坏过程分为如下三个阶段。
第一阶段为炸药爆炸后冲击波径向压缩阶段。炸药起爆后,产生的高压粉碎了炮孔周围的岩石,冲击波以3000~5000m/s的速度在岩石中引起切向拉应力,由此产生的径向裂隙向自由面方向发展,冲击波由炮孔向外扩展到径向裂隙的出现需1~2ms。此时产生的与压缩应力波作用方向相反的向心拉伸应力,岩石质点产生反向的径向运动,形成环状裂隙。
第二阶段为冲击波反射引起自由面处的岩石片落。第一阶段冲击波压力为正值,当冲击波抵达自由面后发生反射时,波的压力变为负值,即由压缩应力波变为拉伸应力波。在反射拉伸应力的作用下,岩石被拉断,发生“片落”。此阶段发生在起爆后10~20ms。
第三阶段为爆炸气体的膨胀,岩石受爆炸气体超高压力的影响,在拉伸应力和气楔的双重作用下,径向初始裂隙迅速扩大,破裂的岩块被抛出。
应当指出的是,假如从能量观点出发,第一、二阶段均是由冲击波的作用而产生的,而第三阶段原生裂隙的扩大和碎石的抛出均是爆炸气体作用的成果。
十三:炸药在岩体中爆炸时其能量分派包括哪些有效能和无益能消耗?怎样提升炸药爆炸有效能量的利用率?
答:有效能包括:
(1)破坏岩体结构,克服岩体中的凝聚力,使岩体压缩、粉碎和破裂;
(2)克服岩体中的凝聚力和摩擦阻力,使爆破区的岩石从母岩体中分离出来;
(3)对破碎后的岩块产生推移和抛掷作用。
无益能包括:形成爆破地震波、空气冲击波、噪声、个别飞散物以及热能损失。
提升炸药有效能量利用率的途径:充足利用临空面布置药包、选用与岩体波阻抗相匹配的炸药物种、确定合理爆破参数、选择合理的装药结构和不耦合系数、正确安排起爆次序和延期时间以及确保填塞质量等。
十四:什么是数码电子雷管?你以为数码电子雷管的应用前景怎样?
答:数码电子雷管最核心的元件是微型电子定期器(集成电路块),它取代了一般电雷管中的延期药与电点火元件,不但使延期精度有很大提升,并且控制了通往引火头的电源,从而最大程度地减少了由引火头能量需求而引起的误差。每只雷管的延时可在0~100ms范围内按毫秒量级编程设定,其延时精度可控制在0.2ms以内。
数码电子雷管起爆网路的高精度、高可靠性,延期时间的灵活性,对射频电、杂散电流的可控性,使之成为起爆器材领域中最引人注目标进展。
“数码电子雷管的应用前景”可自由发挥。
十五:试述煤矿爆破危害与安全防护措施。
答:煤矿爆破轻易形成爆破地震效应、空气冲击波、个别飞散物、爆破噪声和爆破有害气体等爆破危害,另外还轻易崩倒支架,引起冒顶等次生灾害。煤矿爆破危害重要从如下几方面进行防护:
(1)控制一次爆破的最大用药量。依照周围被保护对象的要求计算出允许最大药量,当设计药量不小于允许最大药量时,就必须采取可靠的降振措施,或者采取分次爆破来控制一次爆破的最大用药量。
(2)采取毫秒延期爆破,合理安排起爆次序。实践证明,延期爆破比齐发爆破能明显起到降振效果,但在井下有瓦斯与煤尘爆炸危险的工作面爆破时,从起爆到最后一段的延期时间不得超出130ms。
(3)采取预裂爆破。在主爆区边界钻凿一定深度、间距和孔径的单排或多排隔振孔,能够减少爆破振动对保护区岩体的破坏。
(4)依照需要采取空气间隔装药结构或者使用做功效力低、爆速低的炸药。
(5)从装药位置、起爆次序上将总装药量平均分派到各个爆破部位,以防产生强烈的振动和空气冲击波。
(6)采取薄膜水袋阻波墙可减弱空气冲击波,减少爆破粉尘,稀释有毒气体。
(7)空气冲击波、噪声、有毒气体和个别飞散物等更要加强对应防护。
十六:在导爆管起爆网路中,孔内、孔外雷管段位选择的标准是什么?为何?
答:在导爆管起爆网路中,一般孔内用段别高、延期时间长的导爆管雷管,孔外用段别低、延期时间短的导爆管雷管作接力管。因为孔内延期时间比孔外接力雷管的延期时间长许多,目前面炮孔内的炸药爆炸后,起爆信号已传人背面相称距离外爆孔内的雷管,使其达成上述第二种状态,这么虽然这些炮孔发生错动,因为孔内雷管的延期体已被点燃,雷管仍能起爆并引爆炸药。
在导爆管爆破网路被引爆后,网路内导爆管雷管存在着三种状态:
(1)炮孔内雷管已爆炸并引爆炸药产生爆轰;
(2)地表接力雷管已被引爆,爆孔内雷管已点燃但延期体仍在燃烧而未产生爆炸,爆孔内炸药尚未产生爆轰;
(3)起爆信号尚未传输到,接力雷管和网路中的导爆管雷管尚未被引爆。炮孔内外雷管段别选择不当,先爆孔引起的爆炸应力波就也许先于导爆管传输到背面炮孔的位置,因为被爆介质的错动而将网路切断或拉断,从而出现背面爆孔的拒爆现象。
十七:试分析预裂爆破与地质条件的关系。
答:一般而言,岩石愈完整均匀,愈有利于预裂爆破;非均质、破碎和多裂隙的岩层则不利于预裂爆破。对于破碎的岩石,预裂壁面的不平整度往往不由爆破参数决定,而由破碎面控制。甚至预裂面也沿裂隙面或破碎面形成。当裂隙率达成5%时,预裂爆破有时难以按设计成缝;当裂隙率为1.5%~5%时,采取小孔距预裂往往收到良好效果。
高倾角裂隙对预裂面不平整度的影响较之倾角为45°~60°时小得多。与预裂面大体平行,位于保存区而距设计预裂面不太远的高倾角裂隙,爆破时该面与预裂面之间的岩石有时极难留住,由此导致超挖。不过,该裂隙面的面积假若很大,沿该面滑下形成的保存面,对边坡稳定有时很有利。总之这种情况下,设计应依照高倾角的结构情况调整预裂缝的位置。
与预裂垂直的裂隙,往往使预裂缝不能连接起来,组成齿状缝面,形成超欠挖;与预裂面斜交的裂缝,又易使裂缝偏离中心线,顺裂隙延伸一段距离后与其他预裂孔连起来,形成更严重的超欠挖。
岩石的非均质性也影响裂缝的形成。某工程试验证明,顺岩层走向易成缝,而垂直岩层走向难成缝。单孔爆破试验表白,顺岩层走向裂缝长度是垂直岩层走向的2~3倍。
对于水平层状岩石,层厚不大时,预裂爆破常常导致孔口抬动。可通过减少顶部装药量、减小孔距和减少填塞长度予以调整。
由上可知,必须在预裂爆破前及实行少数几次爆破后,在搞清地质情况的基础上及时调整预裂爆破参数。无论地质情况怎样变化,减小孔距总能够取得很好效果。
十八:深孔台阶爆破排间毫秒起爆的延期时间怎样确定?
答:确定毫秒延期时间常见的措施有如下三种。
(1)以形成新自由面所需要的时间确定毫秒延期时间。
依照大量统计资料,从起爆到岩石被破坏和发生位移的时间,大约是应力波传到自由面所需时间的5~10倍,即岩石的破坏和移动时间与最小抵抗线(或底盘抵抗线)成正比。
式中——毫秒延期间隔时间,ms;
K——与岩石性质,结构结构和爆破条件有关的系数,在露天台阶爆破条件下,K值为2—5;
W——最小抵抗线或底盘抵抗线,m。
(2)依照w/f的经验公式
Δt=(20~40)w/f
式中:f——岩石坚固性系数;
W——底盘抵抗线,m。清渣爆破时,W取其实际抵抗线;压渣爆破时,W取底盘抵抗线与压渣折合抵抗线之和。
(3)依照经验。露天深孔台阶爆破时,毫秒延期间隔时间为15~75ms,常用25 ms~50ms,伴随排数的增加,排间毫秒延期间隔时间依次加长。
十九:试阐明预裂(光面)爆破对炸药性能的要求。
答:依照爆轰波理论,入射压力与炸药密度、炸药爆速、不耦合系数有关。为了减小入射压力对孔壁的破坏,应采取低密度、低爆速炸药,采取适宜的不耦合系数。依照目前的技术水平,详细的要求是:
(1)低密度,密度可达成0.4~0.8kg/m3,低密度炸药可减少药卷单位长度的药量,从而减少单位长度上的炸药能量;在一定密度范围内,炸药的爆速与密度之间存在着良好的线性关系,爆速伴随密度的减小而减少,因此,减少炸药的密度必然减小炸药的爆速和威力;
(2)低爆速,爆速要求在1600~2500m/s范围内,最佳控制在1800~m/s之间;
(3)低猛度,低猛度炸药可减轻对围岩的过度破坏,在光面爆破中可使光爆孔导致的裂缝控制在允许的范围内;
(4)小的临界直径,临界直径小有利于增大不耦合系数,减少炸药对围岩的直接破坏。
二十:试述深孔爆破在改进爆破质量、减少爆破有害效应和提升爆破技术经济指标等方面要达成什么要求?
答:(1)在改进爆破质量方面,应做到破碎质量好,破碎块度符合工程要求大块率低;无根坎;爆堆集中且具备一定涣散度,能满足铲装设备高效率的铲装要求。
(2)在减少爆破有害效应方面,应做到预防或减少爆破振动、冲击波、个别飞散物和噪声的危害;减少后冲、后裂、侧裂和提升边坡的稳定性。
(3)在提升爆破技术经济指标方面,应做到提升钻孔延米爆破方量,确定合理的炸药单耗,充足发挥机械效能,使工程的综合成本最低。
二十一:预裂爆破作为一项控制爆破技术,其设计标准是什么?
答:设计标准概括起来如下:
(1)选用低密度、低爆速的炸药物种;
(2)采取连续不耦合装药结构形式,在孔底段适当加强装药,近孔口段适当减少装药后加以填塞;
(3)一般预裂孔深度与主炮孔深度相同,但各部门在应用时尚有差异,水电工程有时要求预裂孔深度与主炮孔深度相同或略小于主炮孔深度;交通土建工程的预裂孔深则不小于主炮孔爆破的破坏深度;
(4)直径宜小不宜大,但要满足药包的不耦合系数不小于2的要求;
(5)孔距视地质结构和节理裂隙条件而定,坚硬完整岩石,孔距可适当增大至1.0~1.5m,裂隙发育的岩体,一般不宜超出1.0m。
二十二:影响爆破开挖边坡稳定性的原因是什么?减小爆破振动的重要措施是什么?
答:重要影响原因是:
(1)地形地质条件,山体高陡、地应力高时轻易在开挖爆破时产生岩爆现象.岩层走向与边坡平行,且倾向外侧缓倾角岩层时,轻易产生顺层滑坡;卸荷裂隙发育的岩体爆后轻易引起裂隙张开而产生坍塌现象;
(2)爆破施工条件,爆破台阶过高过陡,爆破参数、爆破分段和起爆次序不合理,爆破振动作用强烈等都轻易引起边坡失稳。
预防边坡失稳的重要措施包括:合理选择边坡爆破开挖设计参数;采取预裂爆破和光面爆破技术;采取毫秒延期起爆技术,减少一次起爆炸药量;必要时采取边挖边锚和加强排水等加固处理措施。
23. 为保障爆破安全,对爆破工程施工组织工作有什么要求?为何说“精心设计、严格施工、精细化管理”是保障安全的、必不可少的三要素?
答:(1)A级、B级岩土爆破工程和A级拆除爆破工程,都应成立爆破指挥部,全面指挥和统筹安排爆破工程的各项工作。
指挥部的设置及职能为:
1)指挥部应设指挥长一人,副指挥长若干人;指挥长全面负责指挥部的工作并对副指挥长工作进行分工;
2)指挥部应设置设计施工组、起爆组、物资供应组、安全保卫与警戒组、安全监测组、后勤组等,各职能组的详细设置、人员配备及职责范围由指挥长确定;
3)指挥部和各职能组的每个组员,都应分工明确,职责清楚,各尽其责。
其他爆破应设指挥组或指挥人,指挥组应适应爆破类别、爆破工程等级、周围环境的复杂程度和爆破作业程序的要求,并严格按爆破设计与施工组织计划实行,确保工程安全。
(2)精心设计是安全的基础,将安全隐患消除于萌芽中;严格施工是核心,是实现设计要求的确保;精细化管理是一个管理理念和管理措施,是通过管理的制度化、标准化和信息化等伎俩,使组织各单元的管理精准、高效、协同和连续运行,精细化管理强调的是执行力。故“精心设计、严格施工、精细化管理”是保障安全的,密不可分、缺一不可的三要素。
24.何谓硐室爆破技术?简述硐室爆破技术设计的基本内容、措施和步骤。
答:硐室爆破是将大量炸药装填于按设计开挖成的药室中,达成一次起爆完成大量土石方开挖、抛填任务的爆破技术。
硐室爆破技术设计的基本内容、措施和步骤如下:
(1)药包布置与设计。依照爆破方案规划标准,将药包布置在地形图和剖面图上的坐标位置,然后逐排逐一对药包进行设计计算。按每个药包的爆破漏斗参数,在地形图上绘出各药包爆后漏斗地形变化图,为后一排药包设计提供新的临空面地形,作为后排药包设计依据。
(2)爆破漏斗绘制。依照各排各个药包的参数分别在地形图上切取的最小抵抗线剖面上,进行爆破漏斗剖面设计。并绘出各爆破漏斗地形边界范围和总漏斗边界图。
(3)计算爆区爆破方量。对爆破漏斗总图切取若干剖面,计算出爆破总方量。
(4)通过爆破抛掷率和抛掷堆积计算,确定爆破方案的有效方量。
(5)对爆破设计方案进行安全校核分析计算,确定其安全可靠性。安全校核项目包括:爆破振动效应、个别飞石、空气冲击波、基岩破坏深度范围和各药包侧向逸出影响等。
(6)进行爆破施工组织设计。包括导硐药室布置、起爆网路设计、装药填塞设计和施工总进度安排等。
(7)对爆破设计方案进行综合经济分析评价。
依照设计方案的优缺陷和存在问题,重新调整药包布置和参数选用。重复上述各步骤,设计出另一爆破方案进行比较。最后确定正式爆破选用方案。
25.硐室爆破的药包布置有何特点,需考虑哪些原因?
答:药包布置是硐室爆破设计的核心工作,它具备整体性和灵活性,必须依照设计要求,并结合爆区地形、地质条件进行总体规划,逐排逐层布置,是一个重复调整设计的过程。
药包布置的整体性体目前多排多层药包分段起爆的设计方案中,假如其中一个药包布置不当或发生差错,对相邻药包和后排起爆药包的边界条件将产生变化,从而导致不良的爆破效果。药包布置的灵活性体目前任一爆破工程的设计方案都能够依照爆破任务的基本要求、结合爆区的地形、地质条件和周围工程设施和环境安全的限制条件,灵活选用不一样药包形式、参数大小和群药包的组合形式、起爆次序以及爆破方向选用等进行多个方案的药包布置。
药包形式和组合布置方式的选择都要视爆破地形起伏变化、山体高度和地表坡度等条件而定。集中药包一般适合用于地形凌乱和地质结构复杂、断层交织的爆区;反之,爆区地形比较平整、岩层单一、无断层和裂隙破碎带的爆区宜采取条形药包;山高坡陡的地形宜采取多层药室组合布置形式。
药包参数和爆破规模,要充足考虑爆区周围环境和已经有建(构)筑物及重要保护目标的分布情况,确保安全,同时要符合经济合理性和技术先进性。
26.水对爆破工程有什么重要影响?
答:(1)爆破器材受潮浸水后能够产生拒爆、半爆或减少爆炸性能:
(2)电爆网路接头、破皮处浸水,轻易产生多点接地,引起严重的拒爆、半爆事故;
(3)爆破作业扰动地下水系统或破坏地表贮水、水利系统,也许引起灾难性事故;
(4)水下爆破作业能够引起水中冲击波、动水压力、涌浪,对人员、船舶、港口设施安全产生重大影响;
(5)爆区附近岩土含水量多,达成饱和状态时,会加强爆破振动作用,并也许导致基础液化;
(6)水可影响爆破施工工作,使爆破工艺复杂化,安全问题复杂化;
(7)因为水的存在,爆区表面形成冰封或冻土层,冰层和冻土层的爆破已形成专题的爆破技术;
(8)水能够降温,是高温爆破确保安全的重要伎俩:
(9)水能有效地、均匀地传递爆轰压力,常用作水压爆破、爆炸成型等作业的传压介质。
27.水下爆破时,水深对炸药性能有何影响?
答:伴随水深的增加,水的压力也增大。因此,在水下爆破,尤其是深水中的爆破,水压对爆破器材的影响必须引起足够的重视。试验表白:水压对炸药的爆速和猛度会产生明显的影响,爆速和猛度伴随水压的增加而下降。当水深为10m时,爆速下降11%,猛度下降10%;当水深增加到30m时,爆速平均下降26%,猛度下降33%,爆破效果明显减少,会导致起爆器材失效而拒爆。故用于深水区的爆破器材,必须具备足够的抗压性能,或采取有效的抗压措施。
28.试述水下爆破产生气泡的脉动过程及其特点。
答:炸药在水中爆炸除产生水中冲击波外,爆炸产生的高压气体以气泡形式膨胀做功,当气泡压力减少至静水压力如下时,爆源周围水体开始作反向运动,并压缩气泡抵达静水压力平衡点后,因为水的惯性运动,导致气泡过度压缩,然后气泡再次膨胀对水体做功,如此往复,在水中形成数次脉动压力。因为爆生气体产物膨胀后的密度低于水的密度,因此气泡在脉动过程中不停向水面浮升,体积不停做周期性的压缩与膨胀的变化,直到抵达水面与大气连通时冲击散逸而产生水羽喷发。
气泡脉动第一次压力约为冲击波峰值压力10%~20%,其压力作用时间,远超出冲击波压力作用的连续时间,具备振动频率低,作用时间长的特点。气泡脉动过程中,大部分初始能量消耗在气泡迅速做横向和纵向位移而产生的紊流运动,因此它对某些低频响应较敏感的物体如大坝等具备很大的破坏作用。
29.什么是水下岩塞爆破,它有什么特点?
答:在湖泊或已建水库上,为泄洪或向下游供水发电,需挖隧道,一般在隧道进水口预留一段岩体作为挡水之用,称为岩塞,待整个隧道基本完成,闸门及设备安装完成后,将预留段岩体爆破通水,这种措施称为水下岩塞爆破。它的特点如下:
(1)水下岩塞爆破一般紧靠各种水工建筑物、山坡,有的还接近拦河大坝,并且是在深水压力下施工作业,故安全问题十分突出,必须确保爆破的绝对安全。
(2)水下岩塞只能一次爆通成形,并且要求进水口有良好的成型和围岩稳定,因此爆破必须精心设计、精心施工,否则极难在水下进行补爆或修理。
30.水压爆破施工作业中应注意哪些问题?
答:水压爆破作业中应注意的事项如下:
(1)要仔细做好开口(如工事门)的封闭处理,封闭处理应尽也许提前完成,并做到不渗水和有足够的强度,可采取钢板锚固在构筑物壁面上,并用橡皮作垫层以防漏水;也能够用砖石砌筑、混凝土浇筑等,封闭处理的部位应加强防护;
(2)对不拆除,但与爆破体有联结的结构,应事先将其联结构件切断;
(3)注意开创好爆破体的临空面,否则会影响爆破效果,作为临空面用的壕沟内,不应充水;
(4)重视水压爆破对环境的安全影响,除应预防飞石、爆破振动等的影响外,还应重视爆后大量水的排泄渠道。
31.爆破工程中存在哪些危险源?都也许导致什么事故?
答:爆破工程中存在的危险源包括:
(1)杂电、静电,也许引起早爆;
(2)地质和结构,也许引起塌方、岩爆、滑坡;
(3)岩土中的积水,也许因爆破而突出,导致水灾;
(4)岩土中的瓦斯,也许因爆破而释放,进而导致瓦斯爆炸;
(5)可燃物微尘,因爆破而弥散,进而导致粉尘爆炸;
(6)岩土爆堆,能够掩埋农田、建筑、构筑物及设施,甚至形成泥石流,导致严重的次生灾害;
(7)建(构)筑物自身的隐患,也许导致预拆除时崩塌,爆破时变化崩塌方向,酿成事故;
(8)爆破个别飞石,也许损伤人员、设备、建筑物、农田,甚至砸坏电线、电缆,导致严重的次生灾害;
(9)爆破对象的高温能够引起早爆;
(10)爆破对象内存有残眼、残药,因钻孔差错钻到这些部位,能够引起早爆事故。
32.试述挡水围堰及岩坎类结构物拆除爆破的特点。
答:岩坎爆破和围堰拆除工程施工都需要充足破碎岩坎和围堰体,这么才能有利于后续的水下挖渣清除作业。岩坎爆破和围堰拆除工程施工一般采取常规的钻孔爆破法施工,依照围堰的结构特点,也有采取集中药室和水平深孔相结合的爆破拆除措施的。
围堰主体爆破拆除时,不能采取分次爆破措施,因为部分爆破后,围堰残体将成为不稳定的障碍物,再次进行爆破施工是困难和不安全的。因此围堰主体拆除时的一次爆破工程量大。
围堰主体拆除爆破时,假如围堰内充水,爆破产生的水中冲击波和动水压力以及地震荷载对主体建筑及其设施的影响都比不充水的情况要强烈。围堰爆破破碎体落入水中还将产生波浪效应。
在不充水的情况下实行爆破拆除时,围堰外水体将突破爆破口下泄,携带大量堰体破碎物涌进堰内基坑。因此,无论围堰内充水是否,爆破时都应分别采取对应的安全保护措施。
例如,用气泡帷幕削减水中冲击波;用暂时屏障阻挡泥沙、碎石直接灌入进水口门等。
33.爆破振动与天然地震有何异同?
答:爆破地震波与天然地震波最大的区分之一就是频域特性的差异,地震频率低,一般主振频率为0.5~5Hz,而爆破地震波频率较高,一般主振频率为5~500Hz。地震的主振频率更接近建筑物的固有频率,引起结构共振的也许性大,其破坏性强;而爆破振动的频率较高,破坏性相对较弱。爆破振动与地震的另一重要区分在于时域特性,地震振动连续时间较长,一次振动能连续几秒至十几秒;而爆破振动连续时间很短,一次振动只有几十毫秒至几百毫秒,虽然对于多段岩石爆破,其振动时域也在秒的量级中,因此地震的破坏能量比爆破振动大得多。
地震的震源比爆破要深得多,其地震波的幅值衰减相对较慢,因此其影响范围也要比爆破振动大得多;另外,爆破是可控的活动,能够通过计算预测并采取减振措施,因此爆破振动是能够控制的。
34.爆破振动也许导致什么危害?怎样预防?你自己的亲身经历有哪些?
答:爆破振动达成一定强度会导致严重的危害:
(1)地表建筑物破坏、损伤;
(2)地下构筑物、隧道、巷道、地下采矿场区受到破坏;
(3)矿山边坡或道路边坡受破坏,发生滑坡;
(4)水库大坝等重要设施受损,甚至可引起重大次生灾害;
(5)地下油管、水管、气管等国计民生设施受损,能够导致重大损失和影响;
(6)大量爆破能够将其临近山体振出裂缝,重者甚至影响山体稳定。
预防措施有三个方面:
(1)控制一次爆破量和单响爆破药量,从而控制爆破振动强度和影响范围:
(2)对爆区周围建(构)筑物、重要设施在爆前进行全面详细的调查,按其承受能力制约爆破设计,有必要时可事先对建(构)筑物、设施进行支护、加固;
(3)在保护建筑物和爆区之间作隔振、减振工程,例如预裂爆破、挖减振沟等。
35.试述噪声控制标准和常用的控制噪声的工程措施?
答:在城镇中爆破时,每一个脉冲噪声应控制在120dB如下,复杂环境噪声控制由安全评定确定。
控制爆破噪声的措施有:
(1)不用导爆索网路,地表空间不应有裸露导爆索;
(2)不用裸露爆破;
(3)确保填塞质量;
(4)严格控制最大一段起爆药量;
(5)实行毫秒延期爆破;
(6)加强覆盖。
36.评价爆破工程效果的重要技术经济指标有哪些?
答:(1)炸药单耗,指爆破1m3或1t矿岩消耗的炸药用量,单位为kg/m3或,或kg/t;
(2)延米爆破量,指lm炮孔所能崩落的岩石(或矿石)的平均体积或质量,单位为m3/m或t/m;
(3)炮孔利用率,一般用于地下井巷和隧道掘进爆破,指一次爆破循环的进尺与炮孔平均深度之比,单位为%;
(4)大块率,指一次爆破后所产生的不合格大块在总爆破岩石量中所占的比率,单位为%;
(5)爆破成本,指爆破1m3岩石所消耗的与爆破作业有关的材料、人工、设备及管理等方面的费用,单位为元/m。。
除上述指标外,还采取岩石松动、抛掷堆积效果,光面、预裂爆破的半孔率、保存边坡、围岩的稳定性,爆破对周围环境的安全影响等来评价爆破的技术效果。
37.隧道爆破是交通建设的重点和核心工程,试述钻爆开挖法一般有哪几个?
答:隧道钻爆开挖法重要依隧道地质条件、机械设备、技术水平及工期而定,目前常用的开挖措施有三种。
(1)全断面开挖措施。全断面开挖法是在地质条件很好隧道施工中,采取凿岩台车,集钻孔、装药、填塞、起爆网路连接,一次完成整个断面开挖,并以运输机械完成装渣、出渣作业的措施。
全断面开挖法施工场地宽阔,工作面空间大,便于大型机械作业;只有一道开挖工序,工序集中,干扰少,开挖工效高;并且最大程度地减少了开挖过程中对隧道围岩的扰动。国内铁路系统如:秦岭隧道施工采取全断面开挖法,成功地实现了月掘进350m以上,最高达450m以上。实践证明,全断面开挖法是隧道掘进措施中,一个先进的开挖措施。
(2)半断面开挖措施。半断面开挖法是以上半断面或弧形导坑迅速贯通或掘进到一定里程停止前进,然后用大型机械一次扩大为全断面的开挖措施。半断面或弧形导坑法能够实现迅速掘进,从而起到提早探明地质、提早处理特殊地质、提早贯通以利通风排水的作用。将全断面分两次爆破,也起到减少爆破振动强度的作用。同时,创造临空面,减少了正洞钻孔数量,改进了爆破效果。半断面开挖法在工期短、地质复杂、中短长的隧道施工中得到了广泛的应用。
(3)分部开挖法。在隧道断面上,先以小型断面进行导坑掘进,然后分多部,逐渐扩大到设计断面的开挖措施。分部开挖各部的位置、尺寸、次序、开挖间距需依照围岩情况、机械设备、施工习惯等灵活掌握。
分部开挖法因为工序繁多,对围岩的数次扰动,开挖面长时间暴露,隧道塌方的几率大大增加;并且作业空间狭小,施工环境差,工效低。在隧道施工中应用较少。
38.试阐明露天深孔台阶爆破不合格大块率的测量措施。
答:不合格大块率是衡量爆破效果的重要指标,怎样正确地测量不合格大块率就成为我们非常关心的问题。不合格大块率的测量措施有如下几个:
(1)直接量测法,采取皮尺、钢尺直接测量不合格大块的几何尺寸,一般以长、宽、高中最大的一个尺寸作为标准;
(2)称重法,选用一定重量的岩块样本,用磅秤称量不一样粒级块度的重量和百分比;
(3)摄影一图像分析法:1)在待测爆堆岩块表面拍摄一定数量、有代表性的岩块照片;2)用图像分析技术识别和检测照片上岩块轮廓的面积;3)用计算机统计、计算岩块的面积分布;4)最后给出爆堆岩块体积(重量)分布的推断。
(4)间接测量法,电铲铲装装置推压电流换算法;二次破碎雷管使用量换算法。
39.试述减少大块率的措施有哪些?
答:减少大块率的措施是多方面的,归纳起来包括三条:正确的设计,严格的施工和科学的管理。
(1)正确的设计就是要确定合理的爆破参数,尤其要注意的是:
1)选准前排孔抵抗线;
2)控制最后排孔的装药高度;
3)控制合理超深和余高;
4)选用与岩石特性相匹配的炸药,增强底部炸药威力;
5)选用合理的毫秒延期间隔时间;
6)爆区有明显结构面时,要依照岩体结构面特性,决定起爆次序;
7)在适宜地点采取大孔距、小抵抗线爆破和压渣爆破。
(2)严格地施工。重要指钻孔、装药和填塞三方面的作业,一定要按设计要求施工。
(3)科学管理。对施工作业人员和各工序步骤做到分层管理,责任到人。并严格执行质量管理体系和质量监控网路。
40.工程爆破效果的好坏,应从哪些方面进行评价?
答:爆破效果就是在爆破实行后,对被爆对象的破坏状态、破坏范围以及爆破对周围环境影响等的综合评价。评价工程爆破效果的好坏,重要是看其爆破成果是否与预期的效果相符,一般应从如下几个方面进行评价:
(1)爆破破碎的控制,爆破后的破碎情况,如块度的大小、级配率、形状等是否符合工程的要求;爆破破碎是否超出了设计范围,对于应保护的边坡和圬工是否导致损害;
(2)爆破堆积范围的控制,如爆破后的堆积物是否集中便于装载,堆积范围、形态和堆积位置是否符合工程目标;
(3)爆破安全的控制,爆破的有害效应如地震效应、爆破飞散物、爆炸冲击波、噪声、有毒气体和粉尘等是否得到了有效的控制,有否伤害到人和物,周围建筑物(构筑物)和设施是否安全。
假如某个爆破工程在上述
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