高輝清

【摘 要】在巖體爆破的工程中，評價巖體爆破效果的重要指標之一是巖體破碎粒度的組成。爆破塊度的控制是較為復雜的一個過程，雖然許多國內(nèi)外的研究人員已經(jīng)對其做了大量的研究工作，但是并沒有得到很好的解決。因此，對爆破塊度分布的研究便越來越迫切。本文初步對爆破現(xiàn)狀進行闡述，并對爆破后的塊度進行分析，以此跟同行學習。

【關鍵詞】爆破塊度 分析 研究

巖石爆破是一個十分短促的過程，主要是炸藥能量的釋放、作功及傳遞的過程。生產(chǎn)過程的鏟裝、運輸及破碎等工序的效率都受到巖體的爆破塊度的影響，由此對整個生產(chǎn)總成本產(chǎn)生影響。樣式爆破的質(zhì)量對提高礦山的生產(chǎn)效益及爆破參數(shù)的優(yōu)化的作用都及其重要。這一過程從理論上來說就是在幾十微秒完成的動作，但在炸藥的爆炸作用下，巖石破碎的過程是及其復雜的，并且炸藥包的反應受到高壓、高速及高壓等因素的影響。因此，截止到日前，人們對巖石爆破的破壞激勵仍是一知半解。

1 區(qū)域爆破塊度分析

1.1 塊度分析軟件簡介

采用圖像分析法確定爆破塊度，利用一款國外數(shù)字圖片塊度分析軟件Split-Desktop3.0進行分析。為此，在每次爆破后及時對爆堆圖片進行拍攝，用兩個標準大小的籃球作為拍攝時的參照物。在進行分析的過程中，要先設定好相關參數(shù)，其次非巖塊區(qū)域在照片上用色塊覆蓋，籃球位置用色塊標示出并輸入尺寸，隨后軟件便能自動對照片中爆破塊度加以分析，各巖塊的邊緣在照片中被繪制出來，最后對分析結果中巖塊邊界劃分有誤的部分進行手動修改后，計算機即可給出照片中爆堆的塊度分布。整個過程簡單易行，僅需少量人工，分析結果也較為可信。圖1所示即為經(jīng)過軟件處理前后的圖片。

1.2 爆破塊度分析結果

針對本工程爆破段采用不耦合裝藥爆破后塊度進行分析，如圖2所示。

1.3 爆破巖石破碎的機理

巖石爆破破壞是一個炸藥能量的釋放、作功和傳遞的過程，但是這是一個非常短促的過程，因此現(xiàn)有的對巖石爆破的觀測手段還不能滿足實際的需求。關于巖石爆破的相關機理，人們通過許多的爆破實現(xiàn)得出以下假說：

（1）爆轟氣體產(chǎn)物膨脹壓力破壞理論。爆轟氣體產(chǎn)物膨脹壓力破壞理論是由于爆炸后產(chǎn)生的爆轟氣體向外膨脹的壓力形成的。在炸藥進行爆轟時，壓縮藥包周圍的巖石，從而引起巖石質(zhì)點的徑向移動，導致裂隙向遠處發(fā)展。在最小抵抗線方向上巖石移動所產(chǎn)生的阻力最小，且此時的巖石質(zhì)點的移動的速度最快。巖石中的剪切應力是由于阻力不等的不同方向而造成的，在剪切應力的限度超過了巖石的極大抗剪強度的時候，巖石將會發(fā)生破壞。若巖石開始破裂的時候，在爆轟氣體的壓力足夠高的情況下，會使破碎的巖石徑向朝外拋擲。這個假說主要是認為巖石的破壞靠的主要是爆產(chǎn)物向外膨脹的壓力而產(chǎn)生的。

（2）應力波反射破壞的假說。應力波反射破壞的假說認為，應力波反射在自由面上變?yōu)槔觳ǘ斐杀七^程中巖石的破壞。在爆炸后炸藥所形成的爆轟波在巖石中快速的傳播，在傳播時將會遇到不同性質(zhì)的巖石層，會產(chǎn)生不同的反射現(xiàn)象，反射后被壓縮，因此變成了拉伸波，這樣的過程就像彈性波在長桿中進行傳播時，一遇到自由面便會層裂，導致巖石破碎。

（3）膨脹氣體壓力和反射拉伸波共同作用的假說。通常在實際爆破工程中，反射應力波和膨脹氣體壓力對巖石的破壞都起著相當重要的作用，并且這兩者之間互相影響，互相關聯(lián)。氣體膨脹壓力的作用時間過長會使巖石中在沖擊波之后再進行傳播，使得應力狀態(tài)更長久，這樣使裂隙的形成和發(fā)展更加有利。應力波最初造成的徑向裂隙的發(fā)展可以由自由面的應力波發(fā)射進行加強壓縮。但是炮轟氣體膨脹的作用和應力波的破壞作用的性質(zhì)大不相同。一般來說，應力波先是以沖擊波的形式出現(xiàn)的，隨著作功、衰減進而轉變?yōu)閺椥圆ǎ缓笤谟龅阶杂擅婧蠓瓷湫纬衫觳?，從而產(chǎn)生層裂的現(xiàn)象。炸藥的爆轟狀態(tài)的參數(shù)和應力波的強弱有直接的聯(lián)系。當靜力的作用與膨脹壓力相近時，其與爆轟反應結束過程中，氣體的能量、能量釋放及體積的生成量的速度緊密相關。

通常應力波是主要在于對堅硬的巖石的爆破破壞，產(chǎn)生的是應力破壞的效應。而爆炸氣體膨脹壓力則主要是作用于軟巖石的爆破破壞，產(chǎn)生的是作功的效應。因此，對于性質(zhì)不同的巖石和爆破目的的不同，對于爆破作用的氣體作用時間的長短及應力波的強弱應提出適當?shù)囊?，從而達到更好的技術經(jīng)濟效果。

2 爆破塊度分布預測及優(yōu)化研究

目前我國的經(jīng)濟水平不斷的高速的發(fā)展，各個行業(yè)間的競爭也愈來愈激烈，爆破行業(yè)當然也不例外。在爆破行業(yè)中，必須盡可能的降低爆破的成本，使其生存，也就是說，要獲得最優(yōu)且最有效的爆破，應從爆破過程中的各個環(huán)節(jié)進行成本的縮小，但效果卻要求最大化，進而達到控制成本的目的。故可以建立最優(yōu)的爆破經(jīng)濟化的數(shù)學模型。但是要將爆破塊度參數(shù)和爆破參數(shù)用一個簡單的函數(shù)關系式來表示幾乎是一件不可能的事，因為其中的許多值都是未知的、不確定的，因此很難用簡單的方法求得問題的最優(yōu)解。但是可以神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)進行預測，在神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)中只需要給出一定的樣本，系統(tǒng)就可以進行學習、分析，得到各個參數(shù)之間較優(yōu)的連接權值。然后當再次輸入新的參數(shù)時，神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)就可以根據(jù)之前的學習結果，快速準確的得出較優(yōu)的解。這一明顯的特點及優(yōu)勢，使得神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)非常適合用于對爆破塊度分布的預測。通過結合爆破經(jīng)濟優(yōu)化數(shù)學模型，可以優(yōu)化設計爆破參數(shù)。

3 結語

本文通過對爆破塊度的分布問題的全面、深入的分析，主要得出了以下結論：在進行深孔爆破時，鉆孔的直徑是最基本的參數(shù)，它與其他爆破參數(shù)、其他可能產(chǎn)生的爆破效果都無關。爆破塊度分布的測定和優(yōu)化研究是比較重要的一個問題，雖然在目前的研究中取得了一定程度的進展，但是關于這一問題的許多課題都需要進一步的探討和研究。在未來需要通過實際的工程，對其進行不斷的改進和充實，使爆破優(yōu)化技術更加實用，更加人性化、智能化。

參考文獻：

[1]劉思嶸.灰色系統(tǒng)理論及其應用[M].科學出版社，2010.

[2]郭秀英.預測決策的理論與方法[M].化學工業(yè)出版社，2010.

[3]沈曉松等.微差時間對爆破塊度影響的試驗研究[J].爆破，2012.