土石方開挖中預(yù)裂爆破應(yīng)用研究

蔣英

摘要：預(yù)裂爆破是一種常用于大劈坡和開挖深槽控制設(shè)計(jì)邊線的爆破。其特點(diǎn)是在開挖區(qū)爆破前，沿設(shè)計(jì)開挖線先炸開一條寬1～4cm的裂縫面，從而將爆破開挖區(qū)傳來的能量消減70%，減輕保留區(qū)的震動，切斷爆區(qū)裂縫向保留區(qū)擴(kuò)展，保證設(shè)計(jì)邊坡的穩(wěn)定和平整。文章根據(jù)在日常生活中經(jīng)常遇到的問題進(jìn)行分析和研究，闡述了影響預(yù)裂爆破效果的因素以及爆破的參數(shù)設(shè)置、質(zhì)量的控制標(biāo)準(zhǔn)，以解決在不同的復(fù)雜條件下爆破技術(shù)的順利運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：土石方開挖；預(yù)裂爆破；爆破參數(shù)；質(zhì)量控制；預(yù)裂縫

1 預(yù)裂縫形成的機(jī)理及預(yù)裂爆破施工的技術(shù)要點(diǎn)

1.1 預(yù)裂縫形成的機(jī)理。預(yù)裂爆破是一種不偶合裝藥結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是孔壁和藥包間留有環(huán)狀的間隙，這個(gè)間隙的存在一是消減了爆壓峰值，二是為孔與孔之間提供了聚能的空穴。這樣，由于巖石的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于其抗拉強(qiáng)度（其比值約為20～40），故削減后的爆壓峰值，不會使孔壁產(chǎn)生明顯的壓縮破壞，只有切向拉力使炮孔四周形成裂紋。

1.2 預(yù)裂爆破施工的技術(shù)要點(diǎn)。（1）炮孔直徑與不偶合系數(shù)的控制：孔徑通常為50mm～200mm。淺孔爆破用較小的孔徑，深孔爆破用較大的孔徑。孔徑與藥包之比稱不偶合系數(shù)，其值一般選用2.0～4.0為宜。（2）炮孔孔距與巖石特性、裝藥情況、縫壁平整度要求和孔徑大小相關(guān)?？拙喑Ｈ】讖降?～12倍為宜?？讖叫∪≥^大的倍數(shù)，孔徑大取較小的倍數(shù)。巖石均勻完整取較大的倍數(shù)，反之取較小的倍數(shù)。當(dāng)然對十分破碎的巖石，孔距和孔徑比可能要小于8才會得到滿意的預(yù)裂效果，而對十分均勻完整的巖石，孔距和孔徑比可能取大于12時(shí)才會得到滿意的預(yù)裂效果，孔距的大小要根據(jù)具體情況并經(jīng)爆破試驗(yàn)來確定其最佳值.（3）線狀分散裝藥，藥包結(jié)構(gòu)采用間隔裝藥（見圖1），為克服孔底巖石的夾制作用，孔底藥包一般采用線裝藥密度的3～5倍。用于預(yù)裂爆破的單位長度的裝藥量稱為線裝藥密度，通常取250～420g/m，或用下式估算：

2 預(yù)裂爆破過程中影響其效果的主要原因

2.1 工程所需要爆破的巖石的物理屬性和所處的地質(zhì)特點(diǎn)。 爆破參數(shù)的取得與所要爆破的巖石的物理性質(zhì)和地質(zhì)條件有很大的關(guān)系，所以，在進(jìn)行預(yù)裂爆破設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該取得所要爆破巖石的確切的物理性質(zhì)參數(shù)，這樣才能取得準(zhǔn)確的預(yù)裂爆破技術(shù)參數(shù)。

2.2 不耦合的作用因素。說到的不耦合的作用，就是利用在進(jìn)行工程裝藥時(shí)，藥和炮孔壁的縫隙，這樣可以降低在炸藥爆炸時(shí)，它作用于炮孔壁上的剛開始的壓力。通常來講，這個(gè)系數(shù)在2～4之間，作用都會不錯(cuò)。如果可允許的線裝藥密度處在一個(gè)適當(dāng)范圍內(nèi)，那么不耦合系數(shù)也可以隨著炮孔距的減少，而適當(dāng)加大一些。

2.3 裝藥的形態(tài)。為了保證細(xì)長藥卷之間間隔裝藥起爆的可靠性，炮孔內(nèi)沿著全部長度必須都要覆蓋導(dǎo)爆索，考慮到炮孔底部的夾制，一般來講，炮孔底部的藥量適當(dāng)加到2～3倍。

2.4 進(jìn)行預(yù)裂時(shí)的炮孔和主要炮孔在起爆時(shí)間上間隔的時(shí)間。確保起到減震的作用，預(yù)裂孔應(yīng)該超前于主爆孔的時(shí)間起爆，預(yù)裂孔和主炮孔起爆時(shí)間的間隔應(yīng)該大于等于100ms，如果巖石含水量高或者比較松軟，預(yù)裂孔的起爆時(shí)間可提前50～100ms。

2.5 所鉆孔的質(zhì)量高低。鉆孔要求鉆到一個(gè)平面上，垂直于鉆孔的平面偏差應(yīng)該小于20cm。在孔底部分，要求在一條直線，上下的偏差應(yīng)該小于等于15cm。

2.6 預(yù)裂孔的深度。預(yù)裂孔的作用是削弱應(yīng)力波的作用，并且減輕地震的效應(yīng)對巖壁的影響，所以，預(yù)裂孔的深度一定要超過主裂孔的深度。

2.7 孔口堵塞時(shí)的長度。如果我們堵塞的長度很短或者裝藥時(shí)裝得過多，就會造成孔口變成為類似于漏斗那樣的形狀；如果我們堵塞時(shí)的長度太長或者裝藥時(shí)裝得過少，又會造成在頂部很難產(chǎn)生一條完整的預(yù)裂縫，所以一般來說，我們把堵塞的長度控制到孔徑的12～20倍。

3 爆破參數(shù)

3.1 中深孔爆破。孔眼直徑要取到80mm?？籽鄣纳顪\和臺階的高低有很大關(guān)系，一般來講，我們把臺階的高度取到5～7m，那么孔眼深度就是是1.1×臺階高度，通?？拙嗳〉?.0w。

3.2 淺眼爆破?？籽壑睆揭〉?0mm；孔眼的深淺和臺階的高低有很大關(guān)系，一般來講，我們把臺階的高度取到5～7m，那么孔眼深度是0.2×臺階高度，通?？拙嗳〉?w。

3.3 布孔方式。中孔和深孔采用梅花形的布孔，淺眼采取均勻原則分散布孔，相鄰排在深孔之間。

4 裝藥結(jié)構(gòu)與起爆

4.1 裝藥階段

4.1.1堵塞段參數(shù)。我們堵塞炮筒的目的是為了加大爆裂氣體所作用的時(shí)間，而且可以保證在孔口段只產(chǎn)生裂縫，而不會出現(xiàn)漏斗狀，通常情況下，選取0.5～1.5m。

4.1.2孔底加強(qiáng)段的參數(shù)。這個(gè)段長要基本和堵塞段的段長一樣。因?yàn)榭椎讜艿綆r石的一個(gè)加持作用，所以線裝藥密度會需要加大。

4.1.3均勻裝藥段的參數(shù)。一般是沿著軸向間的不偶合的裝藥，而且是沿著孔軸的方向均勻的一個(gè)分布。軸向之間，間隔裝藥必須嚴(yán)格用導(dǎo)爆索來把各藥卷串聯(lián)起來，這樣才可以達(dá)到起爆的目的。在國外，經(jīng)常采用的是炮孔中心定位器來定位，在我國，一般是把藥卷和導(dǎo)爆索一起綁在竹片上來進(jìn)行藥卷定位。

4.2 起爆階段。通常情況下，都用導(dǎo)爆索進(jìn)行起爆，而且采取的方法是分段并聯(lián)法。預(yù)裂孔如果與主爆孔在同一網(wǎng)路起爆的話，那么預(yù)裂孔應(yīng)該超前第一排主爆孔85～100ms起爆。

4.3 質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。在預(yù)裂面上形成的地表裂縫的寬度，新壁面的平整程度，預(yù)留的孔痕的百分比和減震效應(yīng)的百分比，都可以來判斷預(yù)裂爆破的效果。

4.3.1預(yù)裂面上的地表裂縫寬度應(yīng)該大于等于1cm。

4.3.2新壁面的上下的起伏差，允許為最大上下15cm。

4.3.3預(yù)留的孔痕的比例，如果在硬巖上，允許大于等于80%，如果在軟巖上，允許大于等于50%。

4.3.4在預(yù)裂爆破時(shí)，所產(chǎn)生的地震效應(yīng)，必須要達(dá)到在設(shè)計(jì)時(shí)對其降震的百分率的要求。

5 爆破效果

通過大量的模擬爆破實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場爆破的經(jīng)驗(yàn)，可以確定工地的爆破時(shí)采用的參數(shù)，節(jié)省了很多財(cái)力，取得了很大的經(jīng)濟(jì)效益，也不浪費(fèi)人員和設(shè)備，并保證了他們的安全。

6 結(jié)語

采用預(yù)裂爆破技術(shù)，可以很好地解決爆破強(qiáng)度和人員安全的矛盾，滿足土石方開挖中對爆破的技術(shù)要求。但是隨著開采深度在以后的工程中還會加大，我們需要對所有因素都考慮周全。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳連進(jìn).控制爆破在互道立交橋工程中的應(yīng)用[J].爆破，2004，（2）.

[2]王長平，崔國慶.土石方開挖中預(yù)裂爆破應(yīng)用的研究[J].焦作大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，（2）.

（作者單位：大連安業(yè)爆破工程有限公司）