Page 157 - 《爆炸与冲击》2023年第2期

第 43 卷 尤元元，等： 爆破中双线型聚能药包最佳成缝角度 第 2 期

4.4 试验结果分析
普通预裂爆破爆破后，特别是在板岩碎裂岩区，预裂面半孔率仅为 40%，边坡底部存在超挖、预裂面
伞岩挂壁及被爆破岩体的损伤严重，不利于后期边坡的稳定及维护，增加维护成本的同时存在安全隐
患，如图 22 所示。聚能张开角为 75°的双线型聚能结构药包预裂爆破爆破后，预裂面在板岩和白云岩孔
距增大 20% 的条件下，现场试验效果良好，半孔率达到 90%，坡底无超挖欠挖现象，预裂面干净整洁无伞
岩挂壁现象，如图 23 所示。对被保护岩体的损伤较小有利于边坡的稳定，在一定程度上减少后期边坡
的维护费用，节约了边坡维护及预裂爆破成本，提高预裂爆破循环作业效率。

(a) Slate (b) Dolomite

图 22 常规预裂爆破效果
Fig. 22 Effects of conventional pre-split blasts

(a) Slate (b) Dolomite
图 23 双线型聚能预裂爆破
Fig. 23 Effects of bilinear shaped pre-split blasts

5 结 论

(1) 建立双线型聚能爆破药柱装药利用率计算模型，利用 Python 语言调用 SymPy 包对隐函数有效炸
药边界方程进行可视化，求解出 60°、65°、70°、75°、80°、85°、90°不同聚能张开角第一象限对应的有效
聚能炸药边界方程。得出不同聚能张开角下的炸药产生聚能效应有效利用率，当聚能张开角为 75°时，
聚能效应有效利用率最大为 41.32%，即沿聚能槽方向的线型聚能效应最大。
(2) 同等药量与圆柱型药包相比，聚能张开角为 60°和 75°的聚能结构药包，在炮孔连线方向均能形
成完整定向裂缝。同等药量增大孔距 20% 的条件下，聚能结构药包的聚能槽张开角为 75°的聚能效果明
显优于聚能槽张开角为 60°的聚能结构药包。
(3) 通过建立数值计算模型，对双线型聚能结构聚能张开角为 60°、65°、70°、75°、80°五种工况进行
数值模拟，结果表明聚能张开角 75°时，炮孔连线方向炮孔壁上岩石单元最先达到应力峰值，且应力值最
大为 2 121.5 MPa。
(4) 对聚能张开角为 75°的双线型聚能结构药包开展了爆破现场试验，结果表明板岩和白云岩两种
不同岩性在孔距增大 20% 的条件下，双线型聚能预裂爆破的半孔率达到 90% 优于常规的预裂爆破的半
孔率。

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