38.影响岩石爆破性的主要因素有哪些?
岩石的爆破性是指岩石对爆破的抵抗能力或可爆的难易程度。爆破岩石的目的是根据爆破任务的要求决定的。地下工程掘进爆破的目的,是把岩石从岩体中破碎、脱离出来,以形成所需要的开挖空间。
岩石的爆破性不仅是岩石的单一固有属性,而且是岩石一系列固有属性的复合体,它在爆破过程中表现出来,并影响整个爆破效果。影响岩石爆破性的主要因素有两个方面:一方面是岩石本身的物理力学性质的内在因素;另一方面是炸药性质、爆破技术工艺等外在因素。前者决定于岩石的地质生成条件、矿物成分、结构和后期的地质构造,它表征为岩石的密度或容重、孔隙性、碎胀性、弹性、塑性、脆性和岩石强度等物理力学性质;后者则取决于炸药类型、药包形式、药量、装药结构、间隔时间、最小抵抗线、自由面的大小、方向、自由面与药包的相对位置、堵塞效果、起爆方式等。
炸药爆炸对岩石的爆破作用主要有两个方面:其一是克服岩石颗粒之间的内聚力,使岩石内部结构破裂,产生新的断裂面;其二是使岩石原生的、次生的裂隙扩张而破坏。前者取决于岩石本身的坚固程度,后者则受岩石裂隙性所控制。因此,岩石的坚固性和裂隙性是影响岩石爆破性最根本的影响因素,具体有以下一些方面:
(1)岩石矿物颗粒越细、密度(或容重)越大、越坚固,则越难于爆破破碎,破碎和抛移岩石所消耗的能量也越大,这就是花岗岩等岩浆岩爆破单耗高的原因。
(2)爆炸作用于岩体后,最易在岩石的裂隙、层理、节理等薄弱处形成应力集中,而从这些薄弱部位首先破坏(可以理解为哪里的外胎薄弱,就越容易从哪里爆胎一样),所以,薄弱面越多,越容易爆破破碎。
爆炸能量沿着大裂隙、溶洞、特大块岩石与岩石之间的较大缝隙等部位泄出过多,则可能使爆破失败、产生大块石、改变抛掷方向、产生严重飞石等危害。
高温高压气体沿着与气室连通的裂隙侵入岩体,像楔子一样使岩体楔裂、破坏,对形成爆破漏斗的形状及周围围岩开裂均有不可忽视的影响。
(3)碎胀性越大,对爆破的影响也越大,特别是地下工程深孔爆破的掏槽,如不充分考虑岩石的碎胀性,很难取得理想的掏槽效果。
岩石的碎胀性是岩体破碎后的体积松散膨胀的性质。破碎后的体积与破碎前的体积的比值称为碎胀系数。几种岩石的碎胀系数见表2—3。
表2—3 几种岩石的碎胀系数
地下工程选址勘察的结果,决定了它的围岩大多为中硬及以上围岩,碎胀系数一般都大于1.50。另外,在考虑围岩的碎胀系数时,因为考虑问题的出发点不同,不能仅以设计图纸上确定的围岩级别为准,一定要根据围岩组成成分、构造等,参照围岩分类表综合考虑。
(4)塑性和弹性岩石,在爆炸荷载作用下产生塑性变形,消耗的能量较大,难于爆破,如黏土性岩石、泥夹层岩石等。
(5)脆性岩石较易爆破破碎。
(6)药包处于泥质围岩或泥夹层处时,容易形成“坛子”坑,消耗大量能量,而使爆破效果受到影响。
(7)药包处于裂隙处,特别是裂隙中无充填物时,容易产生“漏气”,而使爆破效果受到影响。
(8)药包处于薄弱面处,薄弱面处容易“泄能”,该处的破碎和飞石比较严重,而相对较完整、坚硬处则可能爆不下来。
(9)药包最小抵抗线与层理面平行,则可能减少爆破方量,容易留根底,还可能顺层发生冲炮。
(10)岩石的孔隙率、含水率都对爆破效果有一定影响。