復(fù)雜環(huán)境下百噸裝藥深孔爆破的成功實踐

李尚海，張忠義，趙久德，石全增，王樹明

（哈爾濱恒冠爆破工程有限公司， 黑龍江哈爾濱 150080）

復(fù)雜環(huán)境下百噸裝藥深孔爆破的成功實踐

李尚海，張忠義，趙久德，石全增，王樹明

（哈爾濱恒冠爆破工程有限公司， 黑龍江哈爾濱 150080）

介紹了大面積棚戶區(qū)附近百噸炸藥大爆破的成功實踐，討論了復(fù)雜環(huán)境下延期起爆的方法和改善中深孔爆破效果的措施。

中深孔爆破；孔網(wǎng)參數(shù)；延期時間；大塊率

1 工程概況

南山地質(zhì)環(huán)境綜合治理改造工程位于大興安嶺地區(qū)加格達奇區(qū)西南部甘河南岸（如圖1所示），該治理工程主要位于南山西側(cè)和北側(cè)，東側(cè)和南側(cè)環(huán)境較為復(fù)雜，南山東麓有30余棟民房及兩處變壓器等，最東端爆破點距公路僅有20m。

圖1 南山工程全景

本工程山體所處地貌為侵蝕－剝蝕低山、丘陵地形，山體高度為20～50m。山坡較緩，山頂渾圓形，植被較發(fā)育，治理區(qū)域原為采石場，多為傳統(tǒng)開采立面，坡度均在80°以上，最高點51m，最低點24 m，要求爆破成30°～35°的斜坡。巖性為灰色、灰黃色中風化花崗巖及輝綠巖，巖體呈堅硬致密狀（如圖2所示），巖石普氏系數(shù)f＝6～10，總爆破方量為85萬m3。

圖2 代表性地貌巖石照片

根據(jù)工期及現(xiàn)場實際情況，主體爆破分為3次進行。其中，第2次爆破施工時間為24d，總裝藥量為99t，爆破石方總量約33萬m3；第3次爆破施工時間為49d，總裝藥量為120t，爆破石方總量約35萬m3。

2 爆破技術(shù)方案

2.1 總體方案確定

該山體邊坡治理工程環(huán)境較為復(fù)雜，山體陡峭，巖石結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且工期短、任務(wù)重，安全要求高，總體方案按照自上而下分層、分臺階爆破。根據(jù)復(fù)雜環(huán)境條件下石方爆破的實踐經(jīng)驗，該山體爆破選用膏狀乳化炸藥，采用深孔臺階毫秒延期強松動控制爆破技術(shù)，一次點火多排延時起爆。

2.2 坡度形成

根據(jù)地形的高低變化情況和預(yù)保留坡度的變化情況，采取小臺階的爆破設(shè)計，在不同的部位設(shè)計不同的鉆孔深度，孔底不斷抬高，使爆破后的坡度能夠滿足設(shè)計要求（如圖3所示）。

圖3 鉆孔深度示意

2.3 孔網(wǎng)參數(shù)選取與優(yōu)化

2.3.1 最小抵抗線的確定

根據(jù)經(jīng)驗公式，最小抵抗線W為孔徑的25～40倍，炮孔直徑90mm時，最小抵抗線應(yīng)取2.25～3.6m，孔徑115mm時，最小抵抗線應(yīng)取2.88～4.6m。結(jié)合現(xiàn)場不同區(qū)域巖石的堅硬系數(shù)和試爆結(jié)果，在山體表層和風化較重區(qū)域，Φ90mm孔取3.5m，Φ115mm孔取4m；在堅石和底部臺階，Φ90 mm孔取2.5m，Φ115mm孔取3m。

2.3.2 排距、孔距的確定

根據(jù)“小排距、大孔距”理論和礦巖爆破破碎機理，小抵抗線受到巖石抵抗力相對較小，有利于減弱巖石破碎過程中強烈的擠壓狀態(tài)，從而使先爆孔為后爆孔提供新的自由面，加強巖石的碰撞和擠壓，提高了巖石的破碎質(zhì)量。同時減少爆堆寬度，降低爆破地震效應(yīng)，確保施工安全［4］。

最終確定Φ90mm鉆孔區(qū)域排距取2.5m和3.5m，孔距分別取3m和4m；Φ115mm鉆孔區(qū)域排距取3m和4m，孔距分別取4m和5m。

2.3.3 炸藥單耗的確定

根據(jù)經(jīng)驗公式及試爆，確定Φ90mm孔的線裝藥密度為7kg／m，Φ115mm孔的線裝藥密度為12 kg／m，炸藥單耗分別為0.3kg／m3、0.45kg／m3。

2.4 起爆網(wǎng)絡(luò)和延期時間的確定

采用非電導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)，采取孔內(nèi)延期和孔外延期相結(jié)合的形式。為確保準確起爆和順利傳爆，每孔均采用雙雷管、雙支路，利用四通連接成互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)，將每個支路連成一個暢通的網(wǎng)絡(luò)，從而大大增加了網(wǎng)絡(luò)的可靠性［5］，如圖4所示。

圖4 起爆網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接示意

孔外延期是在預(yù)先連接好的各條支路間，用毫秒導(dǎo)爆管雷管簇連完成，通過試爆和兩次大爆破證明了傳爆的可靠性。

首次爆破99t炸藥，采取5段毫秒孔外延期，分段較細，爆破時震感明顯減小；第二次爆破120t炸藥，在底層臺階采取5段毫秒孔外延期、在頂層臺階分別采取9段和13段毫秒孔外延期，分段較細，起爆從底層逐步傳至頂層網(wǎng)絡(luò)，爆破時震感較小，但有15條13段延期的支路被碎石砸斷，造成傳爆中斷。

3 安全控制

根據(jù)國內(nèi)外大量工程實踐經(jīng)驗，該爆破工程應(yīng)考慮的主要危害效應(yīng)是：爆破飛石、塌落滾石和爆破地震波，只要控制得當，以上這些危害效應(yīng)就不會對人員、建筑、設(shè)施等造成危害。

3.1 爆破地震波及最大一段（次）起爆藥量的確定

此次爆破應(yīng)考慮的重點保護目標是爆破作業(yè)面東側(cè)居民房屋，并按照國標《爆破安全規(guī)程》（GB－6722－2003）確定的標準，取安全振動速度（質(zhì)點垂直振速）Vc＝2cm／s應(yīng)是合理、安全的，因爆破是瞬間作用，頻率高、振幅小、持續(xù)時間短，故對地面建筑設(shè)施的影響較小。爆破地震波動速度可根據(jù)前蘇聯(lián)薩道夫斯基公式進行計算［1－3］。

由于爆區(qū)至民房距離不等，故爆破時，應(yīng)按照不同的爆破部位與民房的距離確定最大一段裝藥量。按照距離R＝50m（南山東麓北側(cè)第一戶居民，簡易房）、R＝80m（南山東麓北側(cè)第一戶居民二層樓）、R＝80m（南山東麓北側(cè)第二戶居民，住宅平房）、R＝100m（南山東麓北側(cè)第二戶居民，衛(wèi)生院大平房）計算，最大一段（次）允許裝藥量依次為Q1max＝34.7kg；Q2max＝142.2kg；Q3max＝277.8kg。

3.2 爆破飛石

根據(jù)我公司多年應(yīng)用的經(jīng)驗公式，臺階爆破產(chǎn)生的個別飛石的最大距離為：

本工程中，h最大為4m、最小為2.5m；n取0.7～1，計算得：R1max＝80m；R2max＝50m。

兩次爆破實踐證明，爆破飛石多在30m內(nèi)，最遠飛石距離在43m處，與計算基本相符。經(jīng)錄像分析，最大飛石產(chǎn)生原因為一處石崖邊緣布孔抵抗線過小所造成的。

4 爆破效果

兩次爆破效果良好，達到預(yù)期效果，爆破區(qū)域內(nèi)山體邊緣被推出，塌落后的爆渣形成30°～45°左右不等的緩坡，塊度大小基本都能滿足裝車要求，個別石塊離爆堆不超過50m，周圍民房所有玻璃無一破碎，建筑物、水、電、氣安然無恙，爆破效果比預(yù)期的理想。

實踐證明，復(fù)雜環(huán)境下中深孔爆破的安全性是完全可控的。只要爆破參數(shù)設(shè)計合理、延期準確、科學施工，不管是地震波、沖擊波、堆積范圍和飛石都可以控制到預(yù)想狀態(tài)。

5 結(jié)束語

（1）通過確定合適的爆破參數(shù)，可以大大減少大塊率，從而減少二次破碎工作量，加快施工進度，產(chǎn)生較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

（2）邊緣孔角度設(shè)計一定要合理，避免出現(xiàn)“留大腳”現(xiàn)象，或飛石現(xiàn)象。

（3）中深孔爆破時，孔內(nèi)裝藥應(yīng)采取多點反向起爆。

（4）“四通”連接簡化了網(wǎng)絡(luò)，減小了工作量，提高起爆的可靠性。四通內(nèi)的導(dǎo)爆管盡量切成小斜口，并且不能插得過深、過緊。

［1］馮叔瑜，呂 毅，楊杰昌，等.城市控制爆破［M］.北京：中國鐵道出版社，1985.

［2］夏常青，李玉嶺.爆破［M］.長沙：長沙工程兵學院，1988.

［3］齊世福，龍 源.軍事爆破工程設(shè)計與應(yīng)用［M］.南京：中國人民解放軍理工大學，2002.

［4］魏連春.大孔距小排距的孔網(wǎng)參數(shù)在中深孔爆破中的應(yīng)用［J］.天津冶金，2002（5）：69－71.

［5］耿貴剛，池恩安，劉鳳錢.中深孔爆破大塊產(chǎn)生的原因分析及降低大塊率的技術(shù)措施［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2011，31（4）.

2012－07－21）

李尚海（1969－），男，山東青島人，高級工程師，主要從事采礦與控制爆破工程技術(shù)的研究及管理工作。