中深孔山體爆破作業(yè)綜述

劉杏利

(中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司華北分公司，河北任丘062552)

1 引言

中國(guó)石油柳州油庫(kù)工程建設(shè)實(shí)行EPC(采購(gòu)、施工、設(shè)計(jì)總承包)模式，位于廣西柳州柳江境內(nèi)，庫(kù)址屬于典型的喀斯特地貌。根據(jù)工地現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及施工組織設(shè)計(jì)分析，爆破炸山存在的安全隱患主要有3個(gè)方面的因素:一是爆破施工前的安全隱患，包括高山鉆孔墜落、潛孔鉆鉆孔粉塵傷害等;二是爆破過(guò)程中的安全因素，包括施暴器材的性能及外界條件的影響等;三是爆破災(zāi)害，即爆破后產(chǎn)生的空氣沖擊波、地震波、噪聲、有害氣體、飛石等。對(duì)以上不安全因素采取安全技術(shù)控制措施，是確保工程順利開(kāi)展的基礎(chǔ)。

在工程前期，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)情況及地形、地貌特點(diǎn)，編制了詳細(xì)的適合工程需要的施工組織設(shè)計(jì)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，反復(fù)論證、修改，根據(jù)確定的爆破方案，進(jìn)行炮位、炮孔深度和用藥量設(shè)計(jì)，其爆破方案設(shè)計(jì)和圖紙通過(guò)專(zhuān)家評(píng)審及公安、安監(jiān)審查備案，首先確定了爆破的合法化;其次，檢查爆破從業(yè)人員的資格，爆破作業(yè)必須由經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)并取得爆破證書(shū)的專(zhuān)業(yè)人員施爆，禁止非爆破專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行爆破作業(yè)。再次，必須按照爆破的有關(guān)技術(shù)操作規(guī)程，采取相應(yīng)的安全技術(shù)措施和確保必要的安全間距。

2 爆破炸山方案設(shè)計(jì)及實(shí)施

爆破作業(yè)按照專(zhuān)項(xiàng)爆破設(shè)計(jì)方案進(jìn)行，遵守《爆破安全規(guī)程》(GB6722－2003)中的各項(xiàng)規(guī)定，整個(gè)爆破工程采用分層臺(tái)階式爆破。

2.1 施工順序

(1)做好爆破準(zhǔn)備工作。清理表層土與植物，形成爆破工作面;準(zhǔn)備好機(jī)械設(shè)備、材料、鉆孔施工;爆破員領(lǐng)用代號(hào)認(rèn)真填寫(xiě)領(lǐng)用;裝藥、連線(xiàn)。

(2)做好起爆前的檢查和安全防護(hù)。確認(rèn)警戒防護(hù)到位，確認(rèn)安全后起爆;爆破后，檢查是否有盲炮和危石及其它安全隱患，進(jìn)行排危處理，檢查恢復(fù)警示及安全防護(hù)設(shè)施。

2.2 鉆孔

采用潛孔鉆和潛孔鉆車(chē)鉆孔，鉆孔技術(shù)要求如下:按技術(shù)人員布設(shè)位置進(jìn)行鉆孔;孔位位置偏差不得大于0.2m，孔深允許誤差±0.2m;鉆孔角度和方向的控制，按設(shè)計(jì)方向和角度進(jìn)行鉆孔;鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸后，要吹凈孔內(nèi)殘?jiān)弥衿幪?hào)，用砂袋進(jìn)行孔口保護(hù);鉆孔時(shí)的坡度角不得大于70°;鉆孔后作一定的保護(hù)措施，防止下雨雨水流入孔內(nèi)。

2.3 臺(tái)階要素

臺(tái)階要素見(jiàn)圖1。

圖1 臺(tái)階要素示意圖

2.4 裝藥與堵塞

2.4.1 裝藥方法

按孔號(hào)的需要藥量進(jìn)行裝藥，分組進(jìn)行專(zhuān)人負(fù)責(zé)。裝藥前，必須對(duì)炸藥、電雷管、導(dǎo)爆管進(jìn)行試驗(yàn)。

2.4.2 堵塞

堵塞材料使用粘土或砂土，嚴(yán)禁用石塊堵塞。為保證堵塞質(zhì)量，每填入30cm時(shí)用木棍或竹竿搗實(shí)一次(嚴(yán)禁用金屬桿具搗實(shí))，做到逐層搗固密實(shí)，堵塞長(zhǎng)度必須滿(mǎn)足35d，結(jié)合本次爆破的地質(zhì)情況，堵塞長(zhǎng)度取 L ≥3.5m(表1，圖2)。

2.4.3 裝填工藝和要求

(1)裝藥時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守以下規(guī)定:禁止進(jìn)行爆破器材加工和爆破作業(yè)人員穿化纖衣服;裝藥前應(yīng)對(duì)炮孔進(jìn)行清理驗(yàn)收;使用木質(zhì)炮棍裝藥;裝藥出現(xiàn)堵塞時(shí)，在未裝入雷管、起爆藥柱等敏感爆破器材前，應(yīng)采用銅或木制長(zhǎng)桿處理。

表1 深孔爆破裝藥量設(shè)計(jì)表

圖2 深孔爆破裝藥結(jié)構(gòu)

(2)堵塞材料采用炮泥堵塞，炮泥用砂子和粘土混合配制成，其重量比為3∶1。炮孔堵塞長(zhǎng)度采取全部堵塞，同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵守以下規(guī)定。

2.5 爆破標(biāo)準(zhǔn)

爆破作業(yè)分為2個(gè)作業(yè)面，每個(gè)作業(yè)面爆破分成3～5段爆破，使爆破最大一段藥量控制在300kg以下，控制震動(dòng)和飛石危害。

裝藥后必須保證堵塞質(zhì)量;禁止使用石塊和易燃材料堵塞炮孔;堵塞要十分小心，不得破壞起爆線(xiàn)路;禁止搗固直接接觸藥包的堵塞材料或用堵塞沖擊起爆藥包;禁止拔出或硬拉起爆藥包或藥柱中的導(dǎo)爆管。

計(jì)算一次爆破允許的安全裝藥量Q安全時(shí)，取最小值為該地的安全裝藥量Q安全，爆破設(shè)計(jì)段最大裝藥量大于計(jì)算值時(shí)，采用以下措施處理:增加爆破次數(shù)、調(diào)整微差網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、增加爆破微差段數(shù)等，以滿(mǎn)足震動(dòng)和爆破飛石的安全標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.6 深孔控制爆破參數(shù)的選定

(1)單位炸藥消耗量q。巖石為次堅(jiān)石，炸藥采用巖石2號(hào)硝銨炸藥，臺(tái)階自由面數(shù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)確定，但盡量以前后開(kāi)挖縱向面為臺(tái)階自由面，q值在0.2～0.6kg/m3范圍，取 0.30 ～0.45 kg/m3。

(2)孔徑b和孔深L。根據(jù)選用孔徑為90mm，L值由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)情況確定，L=5～11m。

(3)臺(tái)階高度H和超深h。臺(tái)階高度選用5～10m，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式:h=(0.15～0.35)W底或 h=(0.12～0.30)H 或 h=(8 ～12)d。(W底、底盤(pán)抵抗線(xiàn)，m)。

(4)底盤(pán)抵抗線(xiàn)W底。采用按臺(tái)階高度經(jīng)驗(yàn)公式確定，W底=(0.5～0.58)H 或 W底=(20～40)d。

(5)孔距a與排距b:a=m·W底，式中m為密集系數(shù)，取 1.25。排距 b=a·sin60=0.86a。

(6)堵塞長(zhǎng)度。堵塞長(zhǎng)度選用取孔徑的35倍，90mm 時(shí)取3.5m。

(7)每孔裝藥量:Q=q·a·W底·H，多排孔爆破時(shí)，從第2排孔起，以后各排孔的每孔裝藥量按下式計(jì)算:

Q=KqabH，K為考慮前面各排孔的礦巖阻力作用的增加系數(shù)，一般取1.1 ～1.2，本次計(jì)算取1.1(表2)。

表2 深孔控制爆破參數(shù)設(shè)計(jì)表

布孔方式:梅花形布孔，見(jiàn)圖3。

爆破網(wǎng)路設(shè)計(jì)采用電力起爆法起爆，起爆網(wǎng)路采用如下網(wǎng)路:當(dāng)炮孔排列為單排孔時(shí)，用電雷管引爆導(dǎo)爆管，由導(dǎo)爆管引爆非電毫秒雷管或分段非電毫秒雷管，采用串聯(lián)起爆網(wǎng)路，見(jiàn)圖4、圖5。

2.7 網(wǎng)路聯(lián)接及網(wǎng)路檢查

(1)用電雷管起爆導(dǎo)爆管網(wǎng)路時(shí)，應(yīng)用防止電雷管的集中穴炸斷導(dǎo)爆管和延期雷管的氣孔燒壞導(dǎo)爆管的措施，要求導(dǎo)爆管的集中穴反向傳播方向聯(lián)接。導(dǎo)爆管均勻地敷設(shè)在電雷管周?chē)?，并用膠布等捆扎牢固。

(2)導(dǎo)爆管網(wǎng)路中不得有死結(jié)，孔內(nèi)不得有接頭，孔外傳爆雷管之間應(yīng)留有足夠的間距，用于同一工作面的導(dǎo)爆管必須是同廠(chǎng)同批號(hào)產(chǎn)品。

(3)應(yīng)使用快刀切取導(dǎo)爆管。每卷導(dǎo)爆管的兩端應(yīng)先切掉5cm。切取導(dǎo)爆管時(shí)，每根導(dǎo)爆管的兩端都切成垂直面，一端封口，切割導(dǎo)爆管時(shí)，切割前應(yīng)認(rèn)真檢查導(dǎo)爆管的質(zhì)量，凡有過(guò)粗、過(guò)細(xì)、破皮和其他缺陷的部分，均應(yīng)切除。

(4)網(wǎng)路聯(lián)接時(shí)，應(yīng)將導(dǎo)爆管有垂直面的一端輕輕插入雷管，不應(yīng)旋轉(zhuǎn)摩擦。

圖3 炮孔布置示意圖

圖4 串聯(lián)網(wǎng)路

圖5 隔段孔內(nèi)控制微差爆破網(wǎng)路

(5)爆破網(wǎng)路敷設(shè):裝藥、堵塞完成后，嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行網(wǎng)路連接，防止漏接、錯(cuò)接，并用絕緣膠布包好結(jié)頭。網(wǎng)路連好后，應(yīng)檢測(cè)總電阻，如總電阻與計(jì)算值相差8%以上，或阻值相差10Ω時(shí)，應(yīng)查明原因，消除故障，并計(jì)算其電流量，達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)方能起爆。

3 爆破計(jì)算分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，并結(jié)合以往爆破施工經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)認(rèn)真驗(yàn)算空氣沖擊波、地震波、飛石的影響范圍，確保周?chē)松砑敖ㄖ锏陌踩?/p>

(1)空氣沖擊波的安全距離按下式計(jì)算:Rk=25

Rk為空氣沖擊波對(duì)掩體內(nèi)人員的最小安全距離(m);Q為一次爆破的裝藥量(kg);秒延時(shí)爆破最大分段藥量計(jì)算;取Q=300kg。

(2)爆破振動(dòng)速度計(jì)算:V為保護(hù)對(duì)象所在地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度，cm/s;Q為一次爆破裝藥量(齊爆時(shí)為總裝藥量，延遲爆破時(shí)為最大一段裝藥量)，kg;取Q=300;R為爆心至觀測(cè)點(diǎn)的距離，m;取R=300;K，a為與爆破點(diǎn)至計(jì)算保護(hù)對(duì)象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù);取 K=200，a=1.5;K，a值可按《爆破安全規(guī)程》(表3)選取，或通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。

表3 爆區(qū)不同巖性的K，a值

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》中爆破振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)(表4)，深孔爆破為10～60Hz時(shí)，安全允許振速要求小于1.2，本工程爆破振動(dòng)速度 V=0.67cm/s，符合安全要求。由計(jì)算公式可看出，隨便距離R的增大，爆破振速越小，爆破所產(chǎn)生的振動(dòng)影響越小。爆破地震的安全判據(jù)和安全允許距離參考《爆破安全規(guī)程》如表4所示。

(3)爆破飛石安全距離:RFmax=Kφ·D=15×9=135m。式中RFmax為飛石的飛散距離，m;Kφ為安全系數(shù)，取15～16;D為藥孔直徑，cm。

從現(xiàn)場(chǎng)爆破實(shí)踐可知，本爆破工程爆破的飛石一般不會(huì)太遠(yuǎn)，遠(yuǎn)小于135m，但考慮到個(gè)別飛散物對(duì)人員的安全影響，根據(jù)《爆破安全規(guī)程》取安全距離為R=300m。

表4 爆破振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)

(4)爆破有毒氣體預(yù)防措施。因?yàn)楸颈乒こ虨槁短毂疲炔皇琼鲜冶?，也不是地下爆破，通風(fēng)良好，爆破所產(chǎn)生的有害氣體極少，對(duì)作業(yè)人員不存在威脅。為了防患于未然，做出以下防護(hù)措施:使用合格炸藥;做好爆破器材防水，確保裝藥和填塞質(zhì)量，避免半爆和爆燃;爆破后加強(qiáng)通風(fēng);爆破后15min左右，等爆破煙塵散去，再對(duì)爆破后場(chǎng)地進(jìn)行檢查，排除危石，檢查是否存在盲炮。

(5)爆破噪聲控制《爆破安全規(guī)程》規(guī)定:爆破噪聲為間歇性脈沖噪聲，在城鎮(zhèn)爆破作業(yè)中每一個(gè)脈沖噪聲應(yīng)控制在120dB以下。復(fù)雜環(huán)境條件下，噪聲控制由安全評(píng)估確定。

在城鎮(zhèn)拆除及土巖爆破中，且采用以下措施控制噪聲:不用爆破索起爆網(wǎng)路，在地表空間不應(yīng)有裸露導(dǎo)爆索;不用裸露爆破;嚴(yán)格控制單位耗藥量、單孔藥量和一次起爆藥量;實(shí)施毫秒爆破;保證填塞質(zhì)量和長(zhǎng)度;加強(qiáng)覆蓋。

4 安全警戒管理

4.1 爆破警戒

警戒人員由保衛(wèi)和職工組成，必須堅(jiān)守崗位，聽(tīng)從指揮。按每個(gè)爆破點(diǎn)在各個(gè)方向設(shè)警戒員，經(jīng)檢查無(wú)安全隱患后，并按規(guī)定進(jìn)行施爆警戒。警戒范圍為距爆破點(diǎn)300m范圍內(nèi)。防護(hù)人員為臂帶紅袖章在爆破警戒范圍內(nèi)指揮疏散人員及進(jìn)行防護(hù)。信號(hào)采用無(wú)線(xiàn)對(duì)講機(jī)進(jìn)行通訊聯(lián)絡(luò)。檢查爆破區(qū)周?chē)O(shè)施。

爆區(qū)警戒方法、制度為爆破工作開(kāi)始前，必須按爆破警戒圖確定危險(xiǎn)區(qū)的邊界。并設(shè)置明顯的標(biāo)志。在危險(xiǎn)區(qū)邊界設(shè)置崗哨，使所有通路經(jīng)常處于監(jiān)視之處。每個(gè)崗哨應(yīng)處于相鄰崗哨視線(xiàn)范圍之內(nèi)，并配齊相應(yīng)的通信工具。爆破前必須同時(shí)發(fā)出音響和視覺(jué)信號(hào)，使危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)的人員都能清楚地聽(tīng)到和看到。應(yīng)使全體職工和附近居民，事先知道警戒范圍、警戒標(biāo)志和聲響信號(hào)的意義，以及發(fā)出信號(hào)的方法和時(shí)間。爆破后必須經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的通風(fēng)排煙、除塵后，檢查人員方可進(jìn)入工作面，確認(rèn)爆破地點(diǎn)安全與否，檢查有無(wú)“盲炮”及可疑現(xiàn)象;有無(wú)殘余炸藥或雷管;有無(wú)松動(dòng)構(gòu)造物。在妥善處理并確認(rèn)無(wú)誤后，經(jīng)爆破指揮班長(zhǎng)同意，發(fā)出解除警戒信號(hào)后，其他工作人員方可進(jìn)入爆破地點(diǎn)工作。

4.2 爆破過(guò)程安全管理

(1)驗(yàn)孔時(shí)，應(yīng)將孔口周?chē)?.5m范圍內(nèi)的碎石、雜物清除干凈，孔口巖壁不穩(wěn)者，應(yīng)進(jìn)行維護(hù)。

(2)深孔驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)?？咨顬?±0.5m，間距為 ±0.3m，方位角和傾斜角為±1°30';發(fā)現(xiàn)不合格時(shí)應(yīng)酌情采取補(bǔ)孔、補(bǔ)鉆、清孔、填塞孔等處理措施。

(3)應(yīng)采用電雷管、非電導(dǎo)爆管雷管起爆。

(4)爆破工程技術(shù)人員在裝藥前應(yīng)對(duì)第一排各鉆孔的最小抵抗線(xiàn)進(jìn)行測(cè)定，對(duì)形成反坡或有大裂隙的部位應(yīng)考慮調(diào)整藥量或間隔填塞。底盤(pán)抵抗線(xiàn)過(guò)大的部位，應(yīng)進(jìn)行清理，使其符合設(shè)計(jì)要求。

(5)爆破員應(yīng)按爆破設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的規(guī)定進(jìn)行操作，不應(yīng)自行增減藥量或改變填塞長(zhǎng)度;如確需調(diào)整，應(yīng)征得現(xiàn)場(chǎng)爆破工程技術(shù)人員同意并作好變更記錄。

(6)在裝藥和填塞的過(guò)程中，應(yīng)保護(hù)好起爆網(wǎng)絡(luò);如發(fā)生裝藥阻塞，不應(yīng)用鉆桿搗捅藥包。

4.3 本項(xiàng)目實(shí)施爆破作業(yè)安全管理規(guī)定

爆破作業(yè)以及爆破器材的管理等工作均應(yīng)按國(guó)家現(xiàn)行的《爆破安全規(guī)程》(GB6722－2003)執(zhí)行。

進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)人員，都必須戴安全帽;雨天、霧天、打雷、閃電時(shí)不準(zhǔn)露天爆破，如中途遇以上天氣時(shí)，應(yīng)迅速停止爆破作業(yè);爆破作業(yè)區(qū)要有明顯警戒標(biāo)志，不準(zhǔn)抽煙、生火，非作業(yè)員不準(zhǔn)進(jìn)入作業(yè)區(qū);炮孔裝藥前應(yīng)按爆破技術(shù)計(jì)算的裝藥量進(jìn)行施工，孔內(nèi)有水的應(yīng)先進(jìn)行排水，然后進(jìn)行裝藥。裝藥時(shí)嚴(yán)禁采用金屬炮棍沖擊孔內(nèi)炸藥，應(yīng)采用木質(zhì)或竹質(zhì)炮棍裝入炸藥填實(shí)嚴(yán)實(shí)。裝藥時(shí)要細(xì)心，不要將雷管腳線(xiàn)弄斷，以便影響準(zhǔn)爆;炮孔堵塞長(zhǎng)度嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)，一般深孔爆破堵塞長(zhǎng)度不少于25倍裝藥孔徑。淺孔堵塞長(zhǎng)度不少于1/3孔深，堵塞介質(zhì)深孔可用鉆屑，鉆屑粘土混合物。淺孔采用可塑性粘土堵塞，不論深孔還是淺孔均應(yīng)將孔介質(zhì)堵塞密實(shí)。

爆破警戒:爆破警戒應(yīng)按爆破專(zhuān)職技術(shù)人員提供的警戒半徑距離設(shè)置，全體作業(yè)人員佩帶安全帽，手拿防護(hù)標(biāo)志。爆破作業(yè)警戒標(biāo)志采用無(wú)線(xiàn)電對(duì)講機(jī)指揮聯(lián)絡(luò)。當(dāng)確認(rèn)爆破警戒區(qū)內(nèi)安全時(shí)，方可發(fā)出起爆信號(hào)，方可起爆。

放炮必須有專(zhuān)人指揮，按照安全規(guī)程要求執(zhí)行，起爆前要進(jìn)行檢查;起爆后15min，專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)入爆區(qū)檢查，確認(rèn)已完全準(zhǔn)爆，發(fā)出解除信號(hào)，經(jīng)檢查，如有盲炮，不能解除警戒，必須嚴(yán)格按照盲炮處理程序做，再重新聯(lián)結(jié)起爆，然后檢查完全準(zhǔn)爆后，方可解除警戒。

5 爆破效果評(píng)價(jià)與總結(jié)

山體試爆破階段產(chǎn)生的噪聲與震動(dòng)比較大，揚(yáng)塵也無(wú)法控制，對(duì)周?chē)迕?、植被產(chǎn)生一定影響，引起附近村民集體抗議;爆破產(chǎn)生的山石大塊率比較高，為此開(kāi)展爆破效果評(píng)估，依《建設(shè)工程施工場(chǎng)界噪聲限值》及《建筑工程施工場(chǎng)界噪聲測(cè)量方法》等規(guī)范，使用專(zhuān)門(mén)儀器爆破時(shí)在施工場(chǎng)界施測(cè)噪聲與震動(dòng)值 ，依據(jù)施測(cè)的數(shù)據(jù)采取如下措施，減小爆破炸山后的危害。

采用毫秒微差延時(shí)爆破，在總裝藥量和其他爆破條件相同情況下，微差爆破能使地震質(zhì)點(diǎn)速度較齊發(fā)爆破時(shí)平均降低40% ～60%;減小裝藥直徑，限制單段爆破的最大用藥量;選用低爆速、低密度炸藥;采用合理的裝藥結(jié)構(gòu)，增加布藥的分散性和臨空面，從而減小震動(dòng)的強(qiáng)度;在施暴作業(yè)面周?chē)捎酶綦x溝的辦法來(lái)減小爆破震動(dòng)的影響;對(duì)揚(yáng)塵從爆破時(shí)段上來(lái)控制，減少對(duì)環(huán)境影響;研究爆破方式及孔位設(shè)計(jì)，改進(jìn)裝藥量，降低山石的爆破大塊率。開(kāi)展山石爆破效果評(píng)價(jià)，分析出現(xiàn)問(wèn)題原因，結(jié)合實(shí)際情況持續(xù)改進(jìn)爆破作業(yè)的方法，收到了良好的效果。

［1］汪旭光.爆破手冊(cè)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2010.

［2］于亞倫.工程爆破理論與技術(shù)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2003.

［3］王玉杰.爆破工程［M］.武漢:武漢理工大學(xué)出版社，2009.