石灰?guī)r地區(qū)場平爆破的安全問題及防治對策

經(jīng)驗(yàn)人：張旭康 楊 譯 顧光祥 楊英明 羅忠締

貴州省絕大部分地區(qū)出露為石灰?guī)r，石灰?guī)r地區(qū)場平爆破是本省常見的爆破作業(yè)方式。本文總結(jié)場平爆破施工環(huán)境特點(diǎn)及地形、地質(zhì)方面特點(diǎn)等，同時分析了在場平爆破施工過程中容易發(fā)生的安全問題，場平爆破的安全隱患主要有爆破飛石、爆破震動及管理方面的問題等，最后，為預(yù)防這些安全事故，作者提出了一些措施，可供參考。

場平爆破是指爆破施工單位根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求，把基礎(chǔ)設(shè)計(jì)標(biāo)高以上的巖土進(jìn)行爆破開挖，并達(dá)到設(shè)計(jì)平整度的爆破工程。場平爆破屬基礎(chǔ)工程，大多處于各種新建小區(qū)或開發(fā)區(qū)，地形多變，施工環(huán)境普遍復(fù)雜，在很多情況下同時具備一般巖土爆破和拆除爆破的特點(diǎn)，因此其施工難度比一般巖土爆破更大、成本更難控制。

場平爆破的特點(diǎn)

根據(jù)作者多年以從事場平爆破施工及管理的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，場平爆破的特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：

周圍環(huán)境復(fù)雜

場平爆破后，一般都要在爆破過的場地上建設(shè)樓房、廠房等建筑物或構(gòu)筑物，因此，場平爆破的周圍環(huán)境一般較復(fù)雜，距在建工地、現(xiàn)有居民樓，公路等建筑物近（如圖1 所示 ），有的僅有幾米。有的爆區(qū)周圍有加油站等危險物品，使爆區(qū)環(huán)境更加復(fù)雜。按《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2014）的規(guī)定：距爆區(qū) 300m 范圍內(nèi)有省級文物、醫(yī)院、學(xué)校、居民樓、辦公樓等重要保護(hù)對象時，B、C、D 級一般巖土爆破工程，應(yīng)相應(yīng)提高一個工程級別。因此，場平爆破一般都是C 級（含以級）以上的爆破。部分爆破工程可列為復(fù)雜環(huán)境深孔或淺孔爆破，

地形、地質(zhì)條件復(fù)雜，風(fēng)化作用、巖溶作用對爆破影響大

場平爆破一般開挖深度不大，近地表開采。貴州大部分為石灰?guī)r地區(qū)，這些地區(qū)，受風(fēng)化作用、巖溶作用的影響，使爆區(qū)地質(zhì)條件變得復(fù)雜。

風(fēng)化作用是指地面的巖石受風(fēng)、電、水和溫度等大氣營力及生物活動等的影響，巖石發(fā)生破碎或成分變化。巖溶作用是指水對可溶性巖體溶蝕而使巖石產(chǎn)生破碎或成分變化。場平爆破一般在地表進(jìn)行，風(fēng)化作用、巖溶作用對爆破影響較大，表現(xiàn)在如下幾個方面：

（1）巖溶作用在地表形成溶溝、溶槽，這些溶溝溶槽被泥土充填，加上風(fēng)化作用的影響，造成巖體破壞程度不均勻，使巖石表面不平整，地形起伏大，因此，場平爆破時，地表面由巖石與泥土組成（如圖2 所示），施工過程中，多數(shù)情況下不了解地表以下泥土層分布與深度變化情況，鉆孔時，僅在地表巖石出露的位置鉆孔，由于對地表面下巖石的分布情況不清楚，因此，鉆孔的最小抵抗線方向和大小都不確定，給爆破造成安全隱患。

（2）節(jié)理裂隙發(fā)育且不規(guī)則。石灰?guī)r在成巖及后期構(gòu)造運(yùn)動過程中，巖體中層理及各種節(jié)理裂隙較發(fā)育，加上風(fēng)化作用及巖溶作用的進(jìn)一步改造，部分結(jié)構(gòu)面進(jìn)一步破碎，結(jié)構(gòu)面加深加寬，且被土所充填（如圖3 所示）。場平爆破施工時，這些結(jié)構(gòu)面的深度及寬度往往無法觀察到，對爆破影響較大。

（3）爆區(qū)內(nèi)溶洞較發(fā)育。溶洞是石灰?guī)r在地下水作用下，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，碳酸鈣受水和CO2 的作用轉(zhuǎn)化為微溶性的重碳酸鈣，而從在巖體中產(chǎn)生的空洞。小的溶洞造成裝藥困難，炸藥集中，影響爆破效果，大的溶洞則可能改變炮孔的最小抵抗線方向，可能產(chǎn)生爆破飛石傷人等安全事故。因此，在鉆孔過程中，鑿巖人員一定要密切注意鉆進(jìn)速度，發(fā)現(xiàn)溶洞一定要記清溶洞的位置及深度，以便技術(shù)人員采取相應(yīng)措施。

爆破規(guī)模較大，工期緊，現(xiàn)場管理較困難

場平爆破屬于建筑物或構(gòu)筑物開發(fā)的一部分，且是前期工作，對工期一般要求較嚴(yán)格。與露天礦山臺階爆破不同，場平爆破一般沒有形成臺階式開挖；因受爆破環(huán)境的影響，爆破時安全警戒費(fèi)時，成本較大，場平爆破一般一次爆破的面積較大，炮孔數(shù)量較多，爆破規(guī)模較大。

場平爆破施工現(xiàn)場一般還有其它建筑施工隊(duì)伍，現(xiàn)場作業(yè)人員多，成分復(fù)雜，施工機(jī)械設(shè)備也較多，這給現(xiàn)場管理帶來一定的困難。

場平爆破的安全問題

從以上場平爆破的特點(diǎn)可知，場平爆破不同于一般的礦山巖土爆破，它的安全問題更突出，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)；

爆破飛石

場平爆破與礦山臺階爆破相比，更易產(chǎn)生爆破飛石，且飛石距離更遠(yuǎn)，究其原因，主要有：

（1）最小抵抗線方向及大小改變

由于風(fēng)化、巖溶作用的影響，場平爆破的水平工作面由巖體與土泥混合組合，且泥土層厚度一般不確定?，F(xiàn)場鉆孔是從巖石出露部位向下鉆的，裝藥時，若按正常高度填塞，則可能出現(xiàn)如下圖所示的情況。

這種情況下，則炮孔的最小抵抗方向不是垂直向上，而是指向泥土的方向（斜向），且抵抗線距離變小，從最小抵抗線方向易產(chǎn)生飛石。

圖1 某場平爆破爆區(qū)周圍建筑物

圖2 某場平爆破地表（巖體夾泥土）

圖3 某石灰?guī)r山體剖面圖

圖4 巖石中的泥土層改變炮孔的抵抗線方向和大小

場平爆破時，大部分情況，機(jī)械開挖沒有形成臺階坡面，或形成的臺階坡面不平整，而且，由于爆破規(guī)模大，一次爆破時排數(shù)較多，有時達(dá)7、8 排，在這種情況下，多數(shù)炮孔只有一個自由面，即朝上地面。由于只有一個自由面，易向上產(chǎn)生飛石。

（2）溶洞的影響

溶洞使炸藥集中，若裝藥過程中，沒有注意檢查裝藥量與裝藥長度的關(guān)系，致使溶洞內(nèi)裝過量炸藥，則易產(chǎn)生飛石。

（3）爆破設(shè)計(jì)的缺陷

如微差爆破時，炮孔間延期時間過長，使得前排炮孔內(nèi)破巖過程已結(jié)束，前排的巖石已被推出，此時后排才起爆，會造成后排炮孔的抵抗線方向變化或抵抗線變小，后排爆破易產(chǎn)生飛石。起爆順序設(shè)計(jì)不合理，可能造成炮孔間孔距小于排距或抵抗線長度，致使同排炮孔間巖石向上飛出，形成飛石。

爆破震動

如前所述，場平爆破時，大多數(shù)炮孔爆破時只有一個自由面，即地面。炸藥爆炸時，巖石的夾制作用大，巖體僅向地表方向隆起，炸藥爆炸的能量更多的轉(zhuǎn)化為地震波，使爆破地震波的強(qiáng)度和影響范圍較同藥量的臺階爆破大。

若炮孔附近出現(xiàn)溶洞，溶洞使得裝藥量加大，炸藥集中，由條形藥包變成集中藥包，也可使振動強(qiáng)度加大。

安全措施

防止飛石的措施

為了防止爆破飛石的危害，需加強(qiáng)地質(zhì)調(diào)查分析，現(xiàn)場挖掘機(jī)械盡量將泥土挖走，使巖體面全部出露，這樣便于爆破技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況做出正確的設(shè)計(jì)。同時可采取如下一些措施：

（1）改變裝藥結(jié)構(gòu)，增加填塞長度。

根據(jù)巖體的結(jié)構(gòu)面特點(diǎn)，合理選擇裝藥結(jié)構(gòu)，使炸藥避開結(jié)構(gòu)面，可防止巖塊從結(jié)構(gòu)面逸出，避免產(chǎn)生飛石。同時，在巖體與泥土共存的地段，為避免抵抗線變化產(chǎn)生飛石，可適當(dāng)增加填塞長度，同時保證填塞質(zhì)量。在爆破施工中，僅用鉆孔巖屑將炮孔填滿是不行的，一定要對填塞物進(jìn)行壓實(shí)。與鉆孔周圍巖體相比，填塞物的密度和質(zhì)量相對較小，爆生氣體易使填塞物向上沖出。

（2）加強(qiáng)覆蓋

對于淺孔爆破，簡單覆蓋（如炮被加壓沙袋）可有效預(yù)防飛石，但對于深孔爆破，尤其是較大孔徑（115mm 以上孔徑）爆破，簡單覆蓋不能取得較好的防治效果，需采取加強(qiáng)措施，據(jù)某工程實(shí)踐，一層炮被加沙袋再加一層鐵皮加沙袋表面再壓一層炮被，共五層防護(hù)，防止飛石取得好效果。

防止爆破震動危害的措施

（1）采用逐孔起爆技術(shù)，減少最大段起爆藥量

距爆源一定距離處爆破地震波引起的地面質(zhì)點(diǎn)振動強(qiáng)度與爆區(qū)最大段起爆藥量成正比，因此，減少最大段裝藥量是減少爆破震動危害的最有效手段。

（2）合理安排起爆順序及延期時間

采用毫秒延期爆破，使先爆炮孔產(chǎn)生的震動波與后爆炮孔產(chǎn)生的震動波發(fā)生相互干擾或峰值不能疊加而錯開，可使爆破產(chǎn)生的最大峰值減小，因此選擇合適的起爆順序及延期時間就非常重要。然而，由于各爆區(qū)地形、地質(zhì)條件的復(fù)雜性，爆破產(chǎn)生的地震波的傳播速度也不相同，同時，受我國普通延期雷管延時精度的影響，因此準(zhǔn)確控制地振波的疊加是很困難的。建議在實(shí)際施工中，可選擇距民房較遠(yuǎn)區(qū)域進(jìn)行試爆，探索該地區(qū)爆破地震波的傳播規(guī)律或特點(diǎn)，以指導(dǎo)近民房處爆破施工作業(yè)。而《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2014）也規(guī)定：D級上爆破作業(yè)需進(jìn)行爆破震動測試。因此，以現(xiàn)場測試結(jié)果來指導(dǎo)工程實(shí)踐，可取得滿意效果。

施工管理方面的建議

場平爆破，周圍環(huán)境復(fù)雜，同一工作場合，還有其他建筑施工人員工作，這些給爆破施工組織協(xié)調(diào)帶來困難，因此需嚴(yán)格按國家有關(guān)法律法規(guī)的規(guī)定進(jìn)行相關(guān)作業(yè)，具體要求做到：

嚴(yán)格設(shè)計(jì)。爆破工程技術(shù)人員要到現(xiàn)場仔細(xì)勘查地形地質(zhì)情況，作出合理設(shè)計(jì)，同時，對各種安全隱患作出預(yù)案。

精心施工。首先要確保鉆孔質(zhì)量，鉆孔傾斜率要低于國家標(biāo)準(zhǔn)。鉆機(jī)過程中，要密切注意鉆進(jìn)速度的變化，發(fā)現(xiàn)溶洞，要做好記錄。鉆孔完成后，技術(shù)人員要根據(jù)驗(yàn)孔情況修改爆破設(shè)計(jì)。要保證填塞質(zhì)量，填塞物中不得有石塊且要壓實(shí)。

與業(yè)主等密切配合，做好組織協(xié)調(diào)工作。如爆前發(fā)布爆破公示，爆前對周圍民房進(jìn)行調(diào)查；與泥土挖掘工作密切配合，盡可能地將泥土挖出，露出巖石表面，以便技術(shù)人員合理布置炮孔。