復雜環(huán)境下淺孔控制爆破技術的應用

陸正

【摘要】介紹了寧德核電廠一期BOP子項負挖爆破過程中，通過采用大孔徑小臺階爆破技術、底部集中裝藥爆破技術，并輔以優(yōu)化爆破網(wǎng)絡、加強爆破覆蓋、降振等措施，實現(xiàn)在離需要被保護的建（構）筑物和設施很近的區(qū)域爆破施工的目的，為今后類似復雜環(huán)境下的爆破施工起到借鑒作用。

【關鍵詞】淺孔爆破；控制爆破；爆破覆蓋；降振措施

1、引言

淺孔爆破是指臺階高度不超過5m，孔徑直徑一般在50mm以內(nèi)的爆破施工，因其設備簡單、方便靈活，在露天小臺階采礦、廠房基坑負挖、溝槽基礎負挖、石材開采以及井巷掘進等工程中應用廣泛。淺孔控制爆破是指通過技術措施嚴格控制爆炸能量和爆破規(guī)模，使爆破的震動、飛石、破壞區(qū)域以及破碎物的散坍范圍在規(guī)定限度以內(nèi)，以實現(xiàn)復雜環(huán)境下的爆破方法。淺孔控制爆破炸藥單耗一般在0.35㎏∕m3以下，爆破振動小、基本上不產(chǎn)生飛散物，特別適用于復雜環(huán)境下的爆破施工，越來越多地在工程中得到應用。寧德核電一期BOP子項負挖工程通過采用淺孔控制爆破，完成在離核島、常規(guī)島以及其他設施很近的情況下的爆破作業(yè)，未發(fā)生一起爆破引起的安全事故，得到業(yè)主方的贊揚。

2、工程概況

寧德核電一期BOP子項負挖工程包括GB廊道、輔助廠房基礎、雨水管溝和電纜溝、CE排水暗涵等60多項基坑和廊道負挖。該工程爆破具有開挖深度大、距離土建和安裝區(qū)域近，爆破環(huán)境十分復雜的特點。其中，1～4號機組的汽機事故油坑面積約100m2、負挖深度達10m，離正在土建和安裝的常規(guī)島距離不足8m，根據(jù)設計要求爆破引起最近的混凝土質(zhì)點振動峰值速度不大于5cm/s、廠房內(nèi)設備的加速度不超過0.01g；50管網(wǎng)溝槽圍繞已安裝完畢變壓器的TD廠房，如有爆破飛散物將會給變壓器造成不可估量的損失；GB廊道U段和F段、DG廊道及GS溝爆破區(qū)域橫跨廠區(qū)10kv高壓電纜、主供水管和消防管，業(yè)主方要求在不遷移管線的情況下實施爆破作業(yè)等等復雜環(huán)境。風險高、爆破振動速度、加速度及飛散物控制要求嚴格是本工程的主要特點，因此必須采用淺孔控制爆破技術以確保爆破施工安全。

3、臺階控制爆破

3.1 總體設計方案

與傳統(tǒng)臺階爆破方案設計先確定炮孔直徑、進而推算其它各項爆破參數(shù)不同，本工程受到振動速度的限制，因而首先根據(jù)振動速度計算公式或者試驗確定單孔最大允許裝藥量，然后再結合單位炸藥消耗量確定臺階高度，計算孔網(wǎng)參數(shù)，最后根據(jù)地形、地質(zhì)及巖性變化以及每次爆破效果調(diào)整爆破參數(shù)，已達到理想的爆破效果。

3.2 最大段起爆藥量Q

常用的最大段起爆藥量計算公式為薩道夫斯基經(jīng)驗公式，該公式通過保護對象允許振動速度、保護對像離爆區(qū)中心距離以及爆破點至保護對象間的地形、地質(zhì)條件有關的系數(shù)和衰減系數(shù)計算出理論最大段允許起爆藥量。該種計算方法在起爆藥量較大、距離較遠以及地形、地質(zhì)條件相對穩(wěn)定的情況下較為適用，在起爆藥量較小、距離很近的情況下，利用該計算公式得出的結果偏差較大。

為確定本工程允許的最大段起爆藥量，避免造成最近的混凝土或設備振動超標，通過在寧德核電現(xiàn)場尋找地形和巖石性質(zhì)相同的區(qū)域進行爆破試驗，監(jiān)測不同藥量不同距離下的爆破振動速度，得出適用的起爆藥量。

3.3 臺階高度H

在單段起爆藥量較小時，為保證爆破效果，必須采用小臺階爆破。根據(jù)起爆藥量，按照以往爆破施工經(jīng)驗，為取得良好的爆破效果，確定臺階高度H=2m。

3.4 底盤抵抗線W

底盤抵抗線的大小與巖石的破碎要求、臺階高度和臨空面的坡面角等因素有關。常用的底盤抵抗線根據(jù)臺階高度計算：W=（0.6～0.9）H，取W=0.7×2m=1.4m。

3.5 超深長度h

超深長度一般為（0.15～0.35）W，根據(jù)巖石結構和硬度，結合施工經(jīng)驗，計算出超深為0.3m。

3.6 單位炸藥消耗量q

影響單位炸藥消耗量的因素主要有巖石的可爆性、炸藥特性、自由面條件、起爆方式和塊度要求。根據(jù)寧德核電站前期大量的爆破施工經(jīng)驗，單耗取值確定為0.35kg/m3。

4、邊坡控制爆破

常規(guī)預裂爆破采用孔內(nèi)不耦合間隔裝藥，利用導爆索引爆孔內(nèi)裝藥的方法。該方法具有施工速度慢、材料消耗多、噪聲大、易產(chǎn)生飛石，且因鉆孔傾斜造成飛石距離大、方向難以控制等特點，難以適應復雜環(huán)境下的邊坡爆破施工。

為確保爆破施工安全，同時減少邊坡的破壞，本工程采用底部預裂爆破技術。該技術采取在預裂孔底部集中裝藥，利用非電毫秒雷管引爆炸藥。由于采用非電毫秒雷管引爆炸藥，因此孔口堵塞段不存在導爆索傳爆時炸開造成的破壞危險，且孔外不需要導爆索傳爆，能夠有效防止飛石產(chǎn)生。同時，由于爆炸能力在孔底瞬間作用力較強，能夠保證爆破后孔底不殘留根坎，減少根坎清理工作。

底部集中裝藥預裂爆破方法需要選擇合理的爆破參數(shù)，以達到預裂爆破效果。經(jīng)過實踐證明，采用下表參數(shù)預裂效果較好。

5、降振措施

爆破危害效應有多方面，如振動、噪聲、飛散物、沖擊波和有毒炮煙等，而其中爆破振動和飛散物破壞力最顯著，也是淺孔控制爆破重點控制的危害。下面重點介紹爆破振動和個別飛散物控制措施。

5.1 爆破振動的控制

1）控制單段起爆藥量

按照常用的薩道夫斯基振動速度經(jīng)驗公式可得知，振動速度的大小主要與最大段起爆藥量、爆區(qū)中心至被保護對象的距離有關，同時還受到爆破點至被保護對象間的地形、地質(zhì)條件影響。在距離、地形和地質(zhì)條件相對穩(wěn)定的情況下，決定爆破振動速度大小的主要因素就是單段起爆藥量，因此必須根據(jù)計算公式、監(jiān)測數(shù)據(jù)和爆破試驗多方面考慮單段起爆藥量值，確保振動不會超標。

2） 采用微差爆破技術，合理選取微差間隔時間及微差段數(shù)，根據(jù)爆破區(qū)域合理安排起爆方向和起爆網(wǎng)路，利用先爆孔爆破后造成附近巖體破碎和松裂為后爆孔開創(chuàng)內(nèi)部自由面來達到降振的目的。

5.2 爆破個別飛散物的控制

爆破個別飛散物是指爆破時個別或少量脫離爆堆、飛得較遠的石塊或碎塊。爆破個別飛散物往往是造成人員傷亡、建筑物或設備設施等損壞的主要原因。應采取如下措施控制：

1）合理確定臨空面，合理選定抵抗線方向，使被保護對象避開飛石主方向，從而最大限度地使被保護對象免受飛石危害。

2）合理的裝藥結構、爆破參數(shù)和排間起爆時間。多排臺階爆破中，產(chǎn)生爆破飛石的主要部位為前排臨空面處及后面各排的孔口部位。前排鉆孔要根據(jù)坡面角度來確定鉆孔角度，要控制鉆孔精度，抵抗線均勻，不要過量裝藥。合理控制排間起爆時間，做好爆破起爆網(wǎng)路設計。

6、結語

寧德核電廠一期BOP子項負挖工程自2008年11月20日開工，至2013年6月24日完工，在近5年的爆破施工中，不僅在工期上滿足業(yè)主要求，且沒有發(fā)生一起振動超標和爆破飛石事件。淺孔控制爆破具有施工工序簡單、爆破效果好、爆破有害效應控制良好、環(huán)境污染小等特點，特別適用于復雜環(huán)境下淺孔臺階爆破。

參考文獻

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