復(fù)雜環(huán)境下精準(zhǔn)控制爆破技術(shù)的應(yīng)用與研究

廖振剛　粟瓊林　熊小軍　蘇安利　雷在政　唐睿哲　莫國兵

摘 要：露天爆破因存在爆破振動強度大，爆破飛石距離遠(yuǎn)，爆渣塊徑大等一系列問題，在周圍環(huán)境復(fù)雜時，石方爆破一直是工程施工難點，南寧南過境線（吳圩機場至隆安段）高速公路（一分部）K18+320～K18+540王村后山路基石方爆破，距離民房最近點約50 m，采用了“復(fù)雜環(huán)境下精準(zhǔn)控制爆破技術(shù)的應(yīng)用與研究”，減小了對周圍環(huán)境的擾動，確保施工安全，具有良好的社會經(jīng)濟效益。本文結(jié)合工程實例具體闡述其復(fù)雜環(huán)境下精準(zhǔn)控制爆破技術(shù)的操作要點，對類似露天爆破石方開挖具有一定的借鑒價值。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜環(huán)境;控制爆破;應(yīng)用;逐孔起爆

中圖分類號：TU751.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 前言

國內(nèi)外對露天爆破進(jìn)行了大量的研究，我國在露天爆破技術(shù)上也取得了較好的成績，但是因露天爆破一般工程量大、爆炸物品用量多、工程環(huán)境復(fù)雜等特點，產(chǎn)生的爆破危害效應(yīng)難以控制，導(dǎo)致事故常有發(fā)生。因此，減少爆破施工對周圍環(huán)境的影響，如何提高爆破施工效益，是目前露天爆破的一大難題。針對以上復(fù)雜環(huán)境下傳統(tǒng)露天爆破存在的問題，結(jié)合南寧南過境線（吳圩機場至隆安段）高速公路（一分部）K18+320～K18+540王村后山路基石方爆破施工項目對如何降低爆破振動速度，控制爆破飛石距離等危險有害因素開展了一系列研究，主要從鉆孔設(shè)備選擇、爆破參數(shù)設(shè)計等方面進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，以達(dá)到控制爆破危險有害因素對周邊環(huán)境的影響。

1 技術(shù)原理

本技術(shù)的工藝原理是在露天爆破的基礎(chǔ)上，根據(jù)周圍環(huán)境復(fù)雜程度，采用了數(shù)碼雷管孔內(nèi)毫秒微差延時技術(shù)，降低了一次爆破的藥量，減小了沖擊波的強度，其技術(shù)原理具體如下：

（1）應(yīng)力波延續(xù)作用。通過爆破設(shè)計計算，將炮孔應(yīng)力波作用進(jìn)行延續(xù)，多組深孔的爆炸應(yīng)力波相互延續(xù)疊加，加強了對巖石的拉應(yīng)力，精準(zhǔn)控制了爆炸應(yīng)力場的做功能力。

（2）增加自由面的作用。采用數(shù)碼雷管逐孔延時技術(shù)，先爆的深孔剛好形成了爆破漏斗，新形成的爆破漏斗側(cè)邊以及漏斗體外的細(xì)微裂隙對后爆的炮孔來說，相當(dāng)于新增加的自由面。

（3）減少爆破振動作用。逐孔延時時間設(shè)置為40 ms，減小了單次爆破藥量，降低了爆破沖擊波的振動作用。

（4）采用開挖減震溝擋土墻，減震溝減少了爆破振動對周邊民房的影響，有效的防止山頂滾石砸壞民房。

（5）采用最大自由面連接順序起爆。從自由面開始，由前排首孔爆破至后排逐步起爆，前排起爆為后排爆破提供臨空面，充分利用寬孔距、小抵抗線實現(xiàn)孔間毫秒延期，能使自由面增加，爆破方向交錯，增多巖塊碰撞機會，提高減振效果。

2 爆破參數(shù)設(shè)計

2.1 深孔爆破

（1）炮孔傾角，垂直鉆孔;

（2）最小抵抗線：W=（25～40）d=（25～40）×0.09=（2.25～3.6）m，取W=3.0～3.5 m;

（3）炮孔間距：a=（1～1.5）W=（2.25～4.5）m，取a=3.0 m（第一排）;a=3.5 m（第二排及以后）;

（4）炮孔排距：b=（0.6-1.0）W=（1.8～3）m，取b=3.0 m;

（5）炮孔深度：H= 9～15 m;

（6）炮孔超深：1 m;

（7）單位炸藥單耗：取炸藥單耗q=0.4 kg/m3（根據(jù)爆破實驗適當(dāng)調(diào)整）;

（8）計算單孔裝藥量：

第一排：Q = qabH=0.4*3.0*3*10=36 kg，取36 kg，

第二排及以后：Q = qabH=0.4*3.5*3*10=42 kg，取42 kg;

（9）布孔方式：采用梅花形布孔;

（10）堵塞長度：h=（0.7～1）W=（2.1～3.5）m，堵塞長度3.5 m。

2.2 淺孔爆破

（1）孔徑d：d=42 mm;

（2）開挖高度H：H=3.0 m;

（3）最小抵抗線W：W=（0.4～0.8）H=（1.2～2.4）m，取W= b =1 m;

（4）炮孔間距a：a=（0.5～1.5）W=（0.8～2.4）m，取a =1 m;排距：b=1 m;

（5）超深h：h=（0.10～0.15）H=（0.3～0.45）m ，取h=0.3 m;

（6）炮孔深度L：L=H+h=3+0.3=3.3 m;

（7）炸藥單耗q：取q=0.35 kg/m3;

（8）延米裝藥量P：P=1.0 kg/m;

（9）單孔裝藥量Q：Q=qWaH=0.35×1.0×1.0×3.0=

1.05 kg，實際取1.5 kg;

（10）裝藥長度L2：L2=Q/P=1.5/1=1.5 m;

（11）填塞長度L1：L1=L-L2=3.3-1.84=1.5 m。

爆破振動安全驗算爆破振動驗算根據(jù)《爆破安全規(guī)程》的規(guī)定采用下式進(jìn)行計算：式中：V—被保護物所在地質(zhì)點振動速度（cm/s）;K—與介質(zhì)性質(zhì)爆破有關(guān)的系數(shù)。K=250;安全允許振速V=2.0 cm/s，K=200，α=1.6，Q—微差爆破最大一段藥量（kg）;R—爆破振動安全允許距離（m）;取50 m;。計算得V=1.28 cm/s<2.0 cm/s，符合爆破要求，可確保民房安全。采用毫秒微差爆破導(dǎo)爆管，逐孔起爆，延時時間40 ms。詳見圖1、圖2。

3 效益分析

（1）社會效益。分析復(fù)雜環(huán)境下精準(zhǔn)控制爆破施工中數(shù)碼電子雷管逐孔延時技術(shù)，減小了單次爆破藥量，炮眼采用炮泥進(jìn)行封堵，降低了爆破噪音對周圍居民及環(huán)境的污染;通過合理布眼，確定適宜爆破方向，精準(zhǔn)延時技術(shù)提高了炸藥對圍巖的粉碎效果，加快了出渣速度，減少了機械工作時間，減少了機械噪音對施工人員的影響時間，保護了施工人員的身體健康。

（2）經(jīng)濟效益分析。通過實際應(yīng)用，復(fù)雜環(huán)境下巖石精準(zhǔn)控制爆破施工技術(shù)有著極其顯著地經(jīng)濟社會效益，相比于傳統(tǒng)爆破，此延時爆破技術(shù)更加節(jié)能、安全，相比機械破碎，具體表現(xiàn)在節(jié)省成本、提高施工進(jìn)度等方面。機械破碎石方平均每天100方，采用此技術(shù)爆破石方平均每天3 330方，為項目施工大大節(jié)約時間，提高效率。

4 應(yīng)用效果

南寧南過境線（吳圩機場至隆安段）高速公路（一分部）K18+320～K18+540王村后山路基石方爆破距西南面村莊民房最近點約50 m，最遠(yuǎn)點約220 m。周圍環(huán)境復(fù)雜，在石方爆破中采用了“復(fù)雜環(huán)境下精準(zhǔn)控制爆破技術(shù)”，采用逐孔起爆，開挖減震溝擋土墻，有效的降低了爆破振動，減小對周圍環(huán)境及居民的擾動，精準(zhǔn)控制了飛石爆破渣塊拋擲距離為 5 m以內(nèi)，在50 m處的振動速度控制到 1.28 cm/s 以下，符合規(guī)范要求的 2.0 cm/s， 明顯降低了對周邊居民的影響，保護了周圍建筑物及居民安全，加快了施工進(jìn)度，具有良好的經(jīng)濟及社會效益。

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作者簡介：廖振剛（1986—），男，廣西田東人，本科，工程師、爆破工程技術(shù)人員（初級/D），主要從事爆破安全管理及技術(shù)研究。