土石方開挖中預(yù)裂爆破應(yīng)用研究

陳定智

摘要：預(yù)裂爆破技術(shù)具有速度較快、效率較高，而成本又偏低的特點(diǎn)，所以在很多土石方開挖的工程中都得到了廣泛的應(yīng)用。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

中圖分類號：TU751 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）34-0041-03

1 概述

預(yù)裂爆破技術(shù)的特點(diǎn)是速度比較快，效率相對比較高，而其成本又偏低，所以在很多的土石方開挖的工程中都會得到很廣泛的應(yīng)用。因此我們具體探討分析一下這種技術(shù)的原理和技術(shù)參數(shù)、質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)等，以便于更好地運(yùn)用。

1.1 預(yù)裂爆破的定義

預(yù)裂爆破就是在工程要求的需要爆破的區(qū)域，先把要開挖的輪廓線進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后把在輪廓的炮孔進(jìn)行了爆破，這樣就會形成爆破后的裂縫，之后再把在輪廓范圍內(nèi)的炮孔進(jìn)行起爆，最后爆落巖石的方法。

1.2 預(yù)裂縫的形成機(jī)理

在預(yù)裂爆破完成后，巖體中會形成一道穿裂縫，這條裂縫能夠反射和吸收隨后爆破的主炮孔的應(yīng)力波，這樣就能夠最大限度地減少要保護(hù)的巖石的破壞。由此得出結(jié)論，一個(gè)成功的預(yù)裂爆破必須在開始時(shí)形成一道貫穿的穿裂縫。

巖石爆破的過程本身存在復(fù)雜性和不確定性，所以對孔的形成有很多觀念，以下是三種代表性的形成機(jī)理觀念：

1.2.1 應(yīng)力波在巖體中傳播時(shí)的反射疊加作用而形成。當(dāng)相互緊鄰的兩炮孔進(jìn)行起爆時(shí)，每個(gè)炮孔都會產(chǎn)生一種壓縮應(yīng)力波，并且這種壓縮應(yīng)力波會向周圍進(jìn)行蔓延，并且會在兩個(gè)緊鄰的孔的連接線的中點(diǎn)處，壓縮應(yīng)力波會相遇，這樣就會使得壓力波進(jìn)行疊加形成。然后在交匯處，應(yīng)力波切向合力的切線垂直于連心線，而導(dǎo)致巖體外移，這樣會產(chǎn)生拉伸壓力，等到達(dá)臨界值時(shí)就會形成發(fā)展貫通的裂縫。

1.2.2 爆破后放出的大量氣體在周圍形成高壓而作用的結(jié)果。此觀點(diǎn)認(rèn)為是應(yīng)力波作用后導(dǎo)致的結(jié)果，形成發(fā)展貫通的裂縫，主要是因?yàn)楸ǖ臍怏w產(chǎn)生高壓，這樣會有準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力，該理論重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是，不耦合的裝藥條件下所產(chǎn)生的緩沖作用，由于存在了空氣之間的間隙，這樣作用于孔壁上的沖擊波的波峰壓力就會顯著減小了。

1.2.3 以上兩種原因共同作用而形成。應(yīng)力波的反射疊加作用和高壓氣體共同的作用而形成，這個(gè)觀點(diǎn)代表業(yè)內(nèi)大多數(shù)人的觀點(diǎn)，此觀點(diǎn)認(rèn)為：在通過炸藥進(jìn)行起爆時(shí)，應(yīng)力波的反射和疊加主要是在炮孔周圍，剛開始先會出現(xiàn)一些初始的裂縫，而這個(gè)裂縫是徑向的，然后再經(jīng)過爆破后的氣體準(zhǔn)靜態(tài)壓力的作用，這個(gè)先出現(xiàn)的初始的徑向裂縫會逐漸地加大和擴(kuò)展。

1.3 預(yù)裂爆破的技術(shù)要求

在技術(shù)層面上，炮孔直徑的選取、孔徑與藥包的比例（即不偶合系數(shù)）都要做到根據(jù)實(shí)際情況嚴(yán)格控制。

2 預(yù)裂爆破過程中影響其效果的主要原因

經(jīng)過在工程實(shí)踐中進(jìn)行大量的試驗(yàn)和實(shí)踐，影響預(yù)裂爆破效果的主要原因體現(xiàn)在以下七點(diǎn)：

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

我們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

為了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，通常孔距取到2.0w。

3.2 淺眼爆破

孔眼直徑要取到40mm；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，通常孔距取到1w。

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。

3.4 微差起爆網(wǎng)路

3.4.1 如何來確定微差起爆合適的間隔時(shí)間，這個(gè)參數(shù)對爆破的效果非常重要。我們可以按照地震效應(yīng)最小這樣的原則來確定微差起爆的合適間隔時(shí)間。

3.4.2 確定在松動爆破和擠壓爆破的合適的間隔時(shí)間。

3.4.3 裝藥形態(tài)的選擇可采用分段裝藥方式，上段裝松動爆破的藥，下段裝擠壓爆破的藥，這樣可以減少大塊的比率。

3.4.4 網(wǎng)路的選擇，采用非電導(dǎo)爆毫秒延期起爆，大斜線微差起爆，充分利用了炸藥的能量，大部分都可以破碎巖石，減少負(fù)面影響。

3.5 預(yù)裂爆破

經(jīng)過實(shí)踐，選取以下參數(shù)效果最好，即：孔間距為800mm，巖石抗壓強(qiáng)度為120MPa。

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

通過以上分析，我們可以得出，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。所以，預(yù)裂爆破技術(shù)仍需不斷研究和改進(jìn)，為以后的施工實(shí)踐提供理論基礎(chǔ)和建議。

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）.

[3] 馮桂云，劉長玲.預(yù)裂爆破在邊坡開挖中的應(yīng)用研究[J].工程爆破，2013，（4）.

3.4.2 確定在松動爆破和擠壓爆破的合適的間隔時(shí)間。

3.4.3 裝藥形態(tài)的選擇可采用分段裝藥方式，上段裝松動爆破的藥，下段裝擠壓爆破的藥，這樣可以減少大塊的比率。

3.4.4 網(wǎng)路的選擇，采用非電導(dǎo)爆毫秒延期起爆，大斜線微差起爆，充分利用了炸藥的能量，大部分都可以破碎巖石，減少負(fù)面影響。

3.5 預(yù)裂爆破

經(jīng)過實(shí)踐，選取以下參數(shù)效果最好，即：孔間距為800mm，巖石抗壓強(qiáng)度為120MPa。

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

通過以上分析，我們可以得出，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。所以，預(yù)裂爆破技術(shù)仍需不斷研究和改進(jìn)，為以后的施工實(shí)踐提供理論基礎(chǔ)和建議。

參考文獻(xiàn)

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[3] 馮桂云，劉長玲.預(yù)裂爆破在邊坡開挖中的應(yīng)用研究[J].工程爆破，2013，（4）.

3.4.2 確定在松動爆破和擠壓爆破的合適的間隔時(shí)間。

3.4.3 裝藥形態(tài)的選擇可采用分段裝藥方式，上段裝松動爆破的藥，下段裝擠壓爆破的藥，這樣可以減少大塊的比率。

3.4.4 網(wǎng)路的選擇，采用非電導(dǎo)爆毫秒延期起爆，大斜線微差起爆，充分利用了炸藥的能量，大部分都可以破碎巖石，減少負(fù)面影響。

3.5 預(yù)裂爆破

經(jīng)過實(shí)踐，選取以下參數(shù)效果最好，即：孔間距為800mm，巖石抗壓強(qiáng)度為120MPa。

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

通過以上分析，我們可以得出，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。所以，預(yù)裂爆破技術(shù)仍需不斷研究和改進(jìn)，為以后的施工實(shí)踐提供理論基礎(chǔ)和建議。

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）.

[3] 馮桂云，劉長玲.預(yù)裂爆破在邊坡開挖中的應(yīng)用研究[J].工程爆破，2013，（4）.