斜線起爆網(wǎng)路與布孔方式應(yīng)用探討

丁漢堃，石磊

(北京中科力爆炸技術(shù)工程有限公司， 北京 101318)

0 引言

在爆破工程中，起爆網(wǎng)路選擇與布孔方式確定是其中重要的工藝環(huán)節(jié)。二者匹配或一一對(duì)應(yīng)是爆破工程的重要研究課題。起爆網(wǎng)路的作用是控制炸藥能量集中或分散釋放，體現(xiàn)在炮孔的爆炸順序（形式）以及爆炸時(shí)刻。布孔方式是為炸藥能量提供釋放空間，控制著炮孔炸藥能量對(duì)介質(zhì)作用范圍以及炮孔相互影響的空間位置，完成對(duì)巖體做功使其發(fā)生變形破碎，并引發(fā)對(duì)后爆炮孔和待爆工作面的影響?？傊挥衅鸨W(wǎng)路和布孔方式搭配得當(dāng)，才能取得最佳的爆破效果。

斜線起爆網(wǎng)路亦稱對(duì)角線順序起爆網(wǎng)路，從爆區(qū)側(cè)翼開(kāi)始，同時(shí)起爆的各排炮孔均與臺(tái)階坡頂線斜交，毫秒延期爆破為后爆炮孔相繼創(chuàng)造了新的臨空面。其主要優(yōu)點(diǎn)是在同一排炮孔間實(shí)現(xiàn)了孔間延期，最后的一排炮孔也是逐孔起爆，因而減少了后沖，有利于下一爆區(qū)的穿爆工作。

1 布孔方式演變

爆區(qū)炮孔位置設(shè)計(jì)是在合理的孔網(wǎng)參數(shù)（孔距a和排距b）基礎(chǔ)上，探究與起爆網(wǎng)路相適應(yīng)的布孔方式，依此確定孔位。當(dāng)前爆破施工中常用的布孔方式有三角形（梅花形）和方形（正方形或矩形）兩種。筆者認(rèn)為上述兩種或多種布孔方式是由相鄰兩排炮孔中相近4個(gè)炮孔組成的單元四邊形演變而成的，不同的是位移參數(shù)（即前后兩排炮孔水平距離差aΔ）不同而已，如圖1所示。

圖1 布孔方式演變

2 等時(shí)線的選擇

對(duì)網(wǎng)路等時(shí)線進(jìn)行分析，不僅可準(zhǔn)確判斷爆破瞬間炮孔臨空面形態(tài)、炮孔拋擲方向以及爆堆形狀等，也可綜合檢驗(yàn)網(wǎng)路和布孔方式。

斜線網(wǎng)路的等時(shí)線，在起爆時(shí)將孔網(wǎng)參數(shù)（孔距a和排距b）轉(zhuǎn)變成起爆參數(shù)a′和b′。組合不同位置的等時(shí)線，對(duì)起爆參數(shù)產(chǎn)生不同程度的變化，進(jìn)而影響爆破效果。

斜線起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)公式見(jiàn)表1，工程實(shí)例設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2。

表1 斜線起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)公式

表2 工程實(shí)例設(shè)計(jì)數(shù)值

2.1 以長(zhǎng)對(duì)角線為等時(shí)線的網(wǎng)路

以單元平行四邊形長(zhǎng)對(duì)角線為等時(shí)線的斜線網(wǎng)路如圖2所示，其網(wǎng)路特點(diǎn)是起爆時(shí)將常規(guī)爆破轉(zhuǎn)變成寬孔距爆破，充分發(fā)揮了該技術(shù)破碎效果良好的特點(diǎn)，是爆破設(shè)計(jì)中常用的一種斜線網(wǎng)路。

圖2 長(zhǎng)對(duì)角線為等時(shí)線的斜線網(wǎng)路

從表1和表2可知，長(zhǎng)對(duì)角線網(wǎng)絡(luò)布孔參數(shù)得到優(yōu)化，a′＞a，b′＜b，m′＞m，起爆參數(shù)呈現(xiàn)出寬孔距、小抵抗線爆破的技術(shù)特征。這種網(wǎng)路適合在兩面臨空地形夾角≥90°，應(yīng)用效果良好。

2.2 以短對(duì)角線為等時(shí)線的網(wǎng)路

以單元平行四邊形短對(duì)角線為等時(shí)線的網(wǎng)路見(jiàn)圖3。從表1和表2可以看出，短對(duì)角線布孔參數(shù)優(yōu)化程度略小。因此所顯現(xiàn)的爆破效果與常規(guī)爆破相差無(wú)幾。遇到這種情況，要分區(qū)域或分段進(jìn)行地形改造，將兩面臨空面夾角＜90°改造成≥90°的地形，按2.1節(jié)的方法爆破施工，見(jiàn)圖4。

圖3 短對(duì)角線為等時(shí)線的斜線網(wǎng)路

圖4 分區(qū)域或分段地形改造

2.3 以邊線為等時(shí)線的網(wǎng)路

以單元平行四邊形邊線為等時(shí)線的斜線網(wǎng)路如圖5所示。從表1和表2可以看出，邊線布孔參數(shù)a′＜a，b′＞b，m′＜m。起爆抵抗線b′比布孔網(wǎng)路b要大，致使爆破效果遠(yuǎn)不及常規(guī)爆破。特別關(guān)注，當(dāng)采用梅花形（等腰三角形）布孔方式施工，進(jìn)行連線操作時(shí)，要避免連接成邊線起爆網(wǎng)路，造成不良爆破后果。

圖5 邊線為等時(shí)線的網(wǎng)路

3 應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 參數(shù)關(guān)系公式的應(yīng)用

aΔ～m′計(jì)算公式見(jiàn)式（1）和式（2）。

式中，m′為起爆網(wǎng)路孔間密度系數(shù)。

式（1）是在2.1節(jié)條件下推導(dǎo)建立的，表示在孔網(wǎng)參數(shù)a和b一定時(shí)，寬孔距爆破技術(shù)特征參數(shù)m′與布孔位移參數(shù)aΔ的關(guān)系。

在實(shí)際操作時(shí)，以設(shè)計(jì)的m′值通過(guò)式（1）求得aΔ，進(jìn)而確定間排距為a×b的布孔方式，致使起爆參數(shù)與布孔方式相匹配。

典型布孔方式aΔ～m′的計(jì)算公式與數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 aΔ～m′關(guān)系計(jì)算公式

3.2 應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

逐孔起爆通常采用斜線起爆網(wǎng)路，在實(shí)施過(guò)程中不僅要關(guān)注前述內(nèi)容，還要關(guān)注下述問(wèn)題。

（1）逐孔爆破炮孔時(shí)間間隔選取遵守孔間微差3～8 ms/m，排間微差8～15 ms/m。選用高精度雷管或數(shù)碼電子雷管等要避免出現(xiàn)重段或跳段現(xiàn)象。

（2）逐孔爆破的特點(diǎn)是任一炮孔在爆前已處于兩面臨空狀態(tài)，孔內(nèi)爆破能以兩側(cè)抵抗線比例進(jìn)行分配，形成不同的爆破效果。因此只有在間距和排距相等或相近時(shí)，才能形成均勻的破碎效果。

4 應(yīng)用實(shí)例

4.1 老爺仔山爆破工程

此山位于珠海機(jī)場(chǎng)旁，花崗巖堅(jiān)硬，由于臺(tái)階爆破造成兩面臨空的爆區(qū)較多，為充分發(fā)揮臨空面的拉伸破碎作用，本工程采用斜形同段起爆網(wǎng)路。初期采用梅花形布孔，爆后石料塊度大，不適合裝運(yùn)，影響了工程進(jìn)度。觀察發(fā)現(xiàn)地形和連線位置不同，造成了如圖3和圖5所示的情況，在起爆時(shí)抵抗線并未減小，沒(méi)有起到斜線起爆網(wǎng)路的優(yōu)勢(shì)作用，因此出現(xiàn)了爆后石料塊度大且較多的問(wèn)題。隨后將兩臨空面夾角＜90°的地形改造成＞90°的地形，如圖4所示，并在連線時(shí)謹(jǐn)慎分析長(zhǎng)對(duì)角線和短對(duì)角線的炮孔位置，進(jìn)行如圖2所示的長(zhǎng)對(duì)角線連接的斜線網(wǎng)路，爆破參數(shù)由a×b=3 m×2.5 m調(diào)整為a′×b′=4.3 m×1.7 m，抵抗線縮短，單耗值增大，破碎效果顯著提高。

4.2 石塘山體爆破工程

石塘山體位于浙江溫嶺，以凝灰?guī)r體為主，夾雜其他成分，該項(xiàng)工程特點(diǎn)是山頂存在有人居住的房屋，房屋多為石砌結(jié)構(gòu)，距離爆區(qū)紅線約為10 m，因此控制爆破振動(dòng)成為工程施工的關(guān)鍵。針對(duì)控制振速v≤1 cm/s，以及每炮測(cè)振的嚴(yán)格技術(shù)要求，經(jīng)研究改多孔同時(shí)起爆為逐孔起爆，改多排孔爆破為2～3排孔爆破，距離房屋近處的爆區(qū)炮孔采取孔內(nèi)分段間隔裝藥。采用斜形逐孔起爆網(wǎng)路，如圖2所示，抵抗線縮小，由3 m變?yōu)?.4 m，爆破作用指數(shù)增大，逐孔爆破中單孔爆破時(shí)已處于兩面臨空狀態(tài)，能量分散，起到了綜合降振作用。工程實(shí)踐表明，采取以上措施后，工程施工始終滿足民房處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度≤1 cm/s的要求。

5 結(jié)論

基于對(duì)斜線起爆網(wǎng)路和布孔方式的簡(jiǎn)要分析，揭示了寬孔距爆破技術(shù)在不同的布孔方式，不同的等時(shí)線狀態(tài)下產(chǎn)生不同爆破效果的影響。為了探索網(wǎng)路與布孔的匹配，引入位移參數(shù)aΔ，并推導(dǎo)出aΔ～m′關(guān)系式，為爆破設(shè)計(jì)提供了計(jì)算工具。選定起爆參數(shù)m′計(jì)算aΔ得到最佳布孔方式，使二者對(duì)應(yīng)，達(dá)到最佳爆破效果，本文研究?jī)?nèi)容可為采用斜線起爆網(wǎng)路的爆破工程提供參考。