試析多邊界石方爆破藥量計(jì)算原理與應(yīng)用研究

唐毅

摘要：不管是何種的工程爆破，尤其是大型的工程爆破，炸藥費(fèi)用幾乎占工程造價(jià)的百分之六十到八十，因此，對(duì)爆破藥量進(jìn)行研究，提高炸藥的利用率就顯得尤為重要了。本文對(duì)多邊界條件下的石方爆破以及多邊界石方爆破的具體應(yīng)用等問(wèn)題作了詳細(xì)的分析和系統(tǒng)的闡述。

關(guān)鍵詞：多便捷;石方爆破;藥量計(jì)算;實(shí)際應(yīng)用

多邊界是指地形變化多樣，一般包括平坦地形、埡口地形、傾斜地形以及山包地形。在進(jìn)行爆破施工時(shí)，即使石質(zhì)相同，但地形差異或是施工方法差異也會(huì)造成炸藥消耗量的不同。損耗的爆炸的能量主要是使爆炸周圍巖體產(chǎn)生塑性變形或是過(guò)度粉碎，過(guò)高爆炸初壓力會(huì)使爆炸的能量過(guò)于集中，爆炸的產(chǎn)物會(huì)從巖體薄弱處迅速?zèng)_出，造成爆炸能量消耗。因此，要想提高爆炸能量的利用率，就必須要合理計(jì)算藥量，減少能量損耗。平坦地形的集中藥包計(jì)算公式不能很好地滿足爆炸能量的利用率，深孔爆破相比而言效果更好。

一、多邊界條件下的石方爆破

• 多邊界條件爆破及藥量計(jì)算公式

多邊界是指地形變化多樣，一般包括平坦地形、埡口地形、傾斜地形以及山包地形。多邊界遵循的原理是最小抵抗線原理，多邊界藥量計(jì)算作為多邊界石方爆破的核心，對(duì)提高爆炸能量利用率具有重要作用。其藥量計(jì)算公式為：Q=edKW3F（E·α），式中Q為藥包的裝藥量（kg），d為堵塞系數(shù)，e為炸藥換算系數(shù)，K為單位炸藥消耗量（kg/m3），F(xiàn)（E·α）為藥包性質(zhì)指數(shù)，W為最小抵抗線（m），α為地形坡度，E為拋擲（坍）率（%）。

• 預(yù)裂爆破、光面爆破

預(yù)裂爆破、光面爆破是有效控制開(kāi)挖界面爆破的方法，預(yù)裂爆破、光面爆破主要是利用室洞控制爆破的方法，藥包布置原則是該方法的核心。主要包括：第一，何種情況下，都必須以最小抵抗線為藥包布置的設(shè)計(jì)依據(jù);第二，以路塹中心的寬度和挖深將藥包進(jìn)行分層布置;第三，藥包的布置要盡量做到橫向、縱向分條或分集;第四，對(duì)藥包的爆炸時(shí)間進(jìn)行合理設(shè)置。預(yù)裂爆破、光面爆破的參數(shù)主要有抵抗線、孔間距、鉆孔直徑、裝藥結(jié)構(gòu)、線裝藥量以及最后一排裂孔與主爆孔間的間距等。一般的，鉆孔直徑以50-70毫米最佳，為使不耦合系數(shù)增加也可將鉆孔直徑擴(kuò)展至100-150毫米。孔徑與孔距與巖體結(jié)構(gòu)、巖石性質(zhì)以及爆炸類型等有關(guān)，并成正比例函數(shù)關(guān)系。裝藥結(jié)構(gòu)一般包括間隔裝藥和連續(xù)裝藥兩種，裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要保證爆炸后的能量能夠均勻分布在鉆孔周圍，滿足不同耦合系數(shù)設(shè)計(jì)要求[1]。

• 深孔爆破及藥量計(jì)算公式

深孔爆破一般分為臺(tái)階深孔爆破和拉槽深孔爆破兩種。炮孔深度大于5米，且孔徑大于75毫米時(shí)采用的爆破方法是深孔爆破。進(jìn)行深孔爆破，最適宜的高度和傾角范圍是5-15米、60-75度。炮孔的孔徑一般為80-300毫米，炮孔選擇有兩種：垂直孔、斜孔。公路工程爆破施工中100-150毫米最佳。深孔爆破的藥量計(jì)算公式為：Q=KF（E·α）·a W h，式中Q為藥包的裝藥量（kg），d為堵塞系數(shù)，e為炸藥換算系數(shù)，K為單位炸藥消耗量，一般取K=0.35-0.4（kg/m3），F(xiàn)（E·α）為藥包性質(zhì)指數(shù)，W為最小抵抗線m，α為地形坡度，E為拋擲（坍）率（%）[2]。

• 松動(dòng)爆破、拋擲爆破定向

針對(duì)軟石路基地段，一般采用松動(dòng)爆破，施工中與機(jī)械配合能夠使施工效率大大提高;針對(duì)堅(jiān)石路段，一般采用深孔松動(dòng)爆破;針對(duì)爆破地區(qū)地質(zhì)、地形較為復(fù)雜，坡度較陡（大于30度），且凌空面較大時(shí)，一般采用拋擲爆破;針對(duì)移挖作填、工程量較大的雞爪形地區(qū)或是深挖高填地區(qū)，一般采用定向爆破，此種爆破可一次形成上百米路基[3]。

• 微差爆破

微差爆破也叫微差控制爆破，其具有降低爆破飛石作用、地震效應(yīng)、空氣沖擊波，爆堆集中，爆破塊度均勻等優(yōu)勢(shì)，方便機(jī)械作業(yè)，能夠減小巖石夾制力，有效減少炸藥的使用量，提高炸落方量。

二、多邊界石方爆破的具體應(yīng)用

• 工程概況

104國(guó)道，由北京經(jīng)濟(jì)南、南京、杭州，最后到達(dá)福州，全長(zhǎng)2420千米，經(jīng)江蘇南京江寧地區(qū)時(shí)距離起點(diǎn)北京1185千米，在2000年完成改建。該道路部分臨山，且陡坡較多。道路修建時(shí)路基石方需進(jìn)行爆破施工，公路地區(qū)的山體巖石大部分質(zhì)地堅(jiān)硬，且受到不同程度的風(fēng)化。部分爆破施工區(qū)周圍分布著建筑物，爆破時(shí)需謹(jǐn)慎。需要爆破地區(qū)的巖石質(zhì)地堅(jiān)硬，并受到不同程度的風(fēng)化，需在爆破施工時(shí)采取合理有效的措施，確保施工不會(huì)對(duì)周圍建筑以及原有交通線路造成影響。

• 爆破方案設(shè)計(jì)

1、爆破方法的選擇

根據(jù)施工實(shí)際情況，首選深孔松動(dòng)爆破。首先根據(jù)施工路基，合理設(shè)計(jì)臺(tái)階形式，并逐層爆破開(kāi)挖，對(duì)爆破裝藥量以及炮孔堵塞長(zhǎng)度進(jìn)行合理計(jì)算并嚴(yán)格控制，將爆破產(chǎn)生的飛石控制在可控范圍之內(nèi)。具體的炮孔分布如圖一所示。

圖一：炮孔分布

其次是使用數(shù)碼電子雷管，進(jìn)行延期控制。針對(duì)孔深大于十米的炮孔，應(yīng)將孔內(nèi)外延時(shí)相結(jié)合，減少爆破產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)邊坡穩(wěn)定性造成的影響。

再次是根據(jù)地質(zhì)、地形條件，對(duì)裝藥結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理選擇，根據(jù)施工實(shí)際要求，適當(dāng)對(duì)孔底的裝藥量進(jìn)行調(diào)整，并實(shí)行分層堵塞、分層裝藥的方式，在對(duì)飛石和爆破振動(dòng)嚴(yán)格控制的前提下，提高爆破的效果。

最后是使用緩沖爆破對(duì)路塹邊坡進(jìn)行爆破，爆破時(shí)通過(guò)對(duì)單孔裝藥量以及孔網(wǎng)參數(shù)的嚴(yán)格控制，從最大程度上減少由于爆破施工對(duì)路塹邊坡造成的影響。

1. 爆破藥量計(jì)算

根據(jù)多邊界條件下深孔爆破藥量計(jì)算公式：Q=KF（E，α）·a W h，式中Q為藥包的裝藥量（kg），d為堵塞系數(shù)，e為炸藥換算系數(shù)，K為單位炸藥消耗量，（kg/m3），F(xiàn)（E·α）為藥包性質(zhì)指數(shù)，W為最小抵抗線m，α為地形坡度，E為拋擲（坍）率（%）。根據(jù)施工實(shí)際情況和現(xiàn)場(chǎng)試爆，得到不同孔深所需要的不同主炮孔藥量。如孔深5米，則藥量為15千克;孔深10米，則藥量為42千克等。

藥量計(jì)算、爆破安裝完成之后，采用電子雷管延時(shí)起爆技術(shù)，合理設(shè)置延時(shí)時(shí)間，完成爆破。

結(jié)語(yǔ)

多邊界石方爆破施工對(duì)爆破技術(shù)的要求極高，在進(jìn)行爆破施工時(shí)，應(yīng)對(duì)邊界地形條件進(jìn)行充分考慮，認(rèn)識(shí)到其對(duì)爆破施工的影響，根據(jù)各施工地區(qū)的地質(zhì)地形，結(jié)合整體施工安排，對(duì)爆破施工進(jìn)行合理組織，合理計(jì)算爆破所需的炸藥量，提高提高爆炸能量的利用率，減少能量損耗，對(duì)減少施工成本、加快施工進(jìn)度、確保施工安全、提高施工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]高文學(xué)，徐樹(shù)煥，劉民，萬(wàn)佳文，鄧?yán)?多邊界石方爆破藥量計(jì)算原理與應(yīng)用研究[J].爆破，2010，03：4-8.

[2]陳旭東，薛二平，張力軍等.路基石方爆破技術(shù)應(yīng)用研究[J].施工技術(shù)，2014，23：105-108.

[3]栗巍.爆破技術(shù)在公路施工中的應(yīng)用[J].民營(yíng)科技，2014，03：152.