核桃山臨近管道場(chǎng)地平整工程控制爆破實(shí)踐

王廣成 陳能革 林震源 崔正榮 李二寶

（1．安徽馬鋼礦業(yè)資源集團(tuán)有限公司；2．安徽馬鋼礦業(yè)資源集團(tuán)南山礦業(yè)有限公司；3．馬鞍山礦山研究院爆破工程有限責(zé)任公司；4．中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司）

在爆區(qū)邊緣100 m范圍內(nèi)有居民區(qū)、大型養(yǎng)殖場(chǎng)或重要設(shè)施的環(huán)境中，采取控制有害效應(yīng)措施的爆破作業(yè)稱為復(fù)雜環(huán)境爆破作業(yè)［1-4］。針對(duì)復(fù)雜環(huán)境下的爆破工程，陳小俊［5］在某廢棄礦山綜合治理場(chǎng)地平整爆破工程設(shè)計(jì)方案中運(yùn)用了孔內(nèi)微差起爆方法，在保護(hù)對(duì)象周圍打不裝藥的雙排防振孔，實(shí)施預(yù)裂爆破，減弱爆破振動(dòng)影響；李德柱［6］在大連市南部濱海大道隧道工程三標(biāo)段控制爆破工程中采用電子雷管控制爆破技術(shù)，達(dá)到了很好的降噪抗擾動(dòng)效果；唐小軍等［7］針對(duì)城市巖土爆破中的飛石危害，主要依據(jù)地形因素，提出了針對(duì)性的控制措施。然而，鑒于爆破技術(shù)及周邊環(huán)境復(fù)雜，不同工程特點(diǎn)很難一概而論。本研究以核桃山場(chǎng)地平整工程為背景，針對(duì)施工區(qū)北側(cè)3 m的燃?xì)夤艿捞岢隹刂票萍夹g(shù)方案，并設(shè)計(jì)具體的爆破設(shè)計(jì)參數(shù)及安全技術(shù)措施。

1 工程概況

核桃山場(chǎng)地平整區(qū)位于安徽省馬鞍山市主城區(qū)西北方向，至馬鞍山市城區(qū)直距約5 km。區(qū)內(nèi)屬沿江丘陵地貌，多為起伏不大的小山丘，地勢(shì)南高北低，其中最高標(biāo)高為78.56 m，最低標(biāo)高為12 m，開挖區(qū)核桃山西側(cè)、西南側(cè)和西北側(cè)有邊坡，西側(cè)邊坡最大高度約為50 m，邊坡角約為49°，未留設(shè)平臺(tái)，整體為一面坡；西南側(cè)邊坡最大高度約為24 m，邊坡角約為45°，未留設(shè)平臺(tái)；東北側(cè)邊坡最大高度約為28 m，邊坡角約為45°，未留設(shè)平臺(tái)。

施工區(qū)北側(cè)約3 m處有4根燃?xì)夤艿?，為本次爆破開挖施工重要保護(hù)對(duì)象，主要有直徑2 000 mm高爐煤氣管道，煤氣管道上方是直徑分別為50，100和200 mm的氫氣、氧氣和氮?dú)夤艿?，見圖1。

2 控制爆破方案制定

2.1 爆破振動(dòng)分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)探勘分析，確定4根管道為本次爆破區(qū)域范圍內(nèi)的重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象?！妒彝饨o水排水和燃?xì)鉄崃こ炭拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50032—2003）規(guī)定：抗震設(shè)防烈度為6度及高于6度地區(qū)的室外給水、排水和燃?xì)庠O(shè)施，必須進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。馬鞍山市抗震設(shè)防烈度為6度，考慮爆破情況及周邊工業(yè)建筑物和管道等情況，選取的安全允許振動(dòng)速度為3.5 cm/s。

根據(jù)設(shè)計(jì)選取的安全允許振動(dòng)速度值，采用薩道夫斯基公式計(jì)算爆破施工時(shí)的最大段藥量［8-10］：

式中，Q為一次爆破最大單段藥量，kg；R為被保護(hù)物至爆區(qū)距離，m；K和α為與爆破點(diǎn)至保護(hù)對(duì)象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，根據(jù)《爆破安全規(guī)程》，K、α值按照表1選取。

結(jié)合核桃山巖性特點(diǎn)，本次控制爆破區(qū)域巖性屬中硬及以上巖石［11-14］，取K=200，α=1.7。根據(jù)爆破振動(dòng)對(duì)被保護(hù)對(duì)象影響的判據(jù)，計(jì)算出距被保護(hù)對(duì)象不同距離的最大段允許藥量（表2）。

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根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，以管道保護(hù)對(duì)象為基點(diǎn)，對(duì)核桃山場(chǎng)地范圍進(jìn)行爆破規(guī)劃分區(qū)，其中距離管道10 m范圍內(nèi)不使用爆破挖掘，而采用機(jī)械開挖方式；距離管道10～25 m采用小臺(tái)階小孔徑微差控制爆破方案，并配破碎錘進(jìn)行機(jī)械開挖；距離被保護(hù)對(duì)象25～53 m采用正常臺(tái)階小孔徑爆破方式開采，并配破碎錘進(jìn)行機(jī)械開挖；在53 m以外采用常規(guī)爆破方式開采，大塊采用機(jī)械破碎。

2.2 爆破參數(shù)選擇

考慮到場(chǎng)地爆破的具體要求和情況，本次爆破選用條形乳化炸藥，精細(xì)爆破區(qū)單位炸藥消耗量q平均取0.20 kg/m3，微震爆破區(qū)平均取0.40 kg/m3。在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中根據(jù)實(shí)際情況可進(jìn)行二次調(diào)整。

為確保施工進(jìn)度且能控制單段最大炸藥量，本次設(shè)計(jì)采用潛孔鉆機(jī)鑿垂直鉆孔，采用能量分布比較均勻的三角形布孔。為克服臺(tái)階底部巖石對(duì)爆破的阻力，炮孔深度L適當(dāng)超出臺(tái)階高度H，超深h根據(jù)下式確定。

式中，h為炮孔超深，m；H為臺(tái)階高度，m。

采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)。裝藥前，仔細(xì)檢查和測(cè)量炮眼，清除孔眼內(nèi)雜物；裝藥時(shí)，需用竹竿或鉤繩將藥卷推送或吊至炮眼內(nèi)的設(shè)計(jì)位置，要防止雷管從藥卷中脫落。藥卷裝好后進(jìn)行填塞，采用穿孔時(shí)產(chǎn)生的巖粉和土進(jìn)行填塞（剔除石塊）；在填塞過(guò)程中，應(yīng)注意保護(hù)好導(dǎo)爆管使其不受到損壞或擦破。

各分區(qū)爆破參數(shù)見表3［15-18］。

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2.3 安全技術(shù)措施

為實(shí)現(xiàn)安全施工，確保施工嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)進(jìn)行，特制定相應(yīng)的安全技術(shù)措施如下。

（1）優(yōu)化起爆網(wǎng)絡(luò)，合理選擇起爆順序和起爆時(shí)差。通過(guò)選擇合適的起爆順序和起爆時(shí)差來(lái)控制最小抵抗線的方向，創(chuàng)造新的臨空面，改變爆破拋擲方向，以控制爆破飛石的危害。

（2）高度重視前排炮孔臨空面的薄弱部位。前排炮孔的臨空面形狀往往凹凸不平，若有局部抵抗線很小，薄弱部位易于形成沖炮，使炮孔抵抗線方向的飛石距離加大。因此，在布置前排或有張開裂隙通過(guò)炮孔，或臨空面一側(cè)有溶洞時(shí)，應(yīng)避免將炮孔布置在這些薄弱部位上；若發(fā)現(xiàn)鉆好的炮孔在這些薄弱部位，則應(yīng)適當(dāng)減少該孔的裝藥量或采取局部不裝藥，并用填塞物充填。

（3）保證填塞質(zhì)量。嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)及《爆破安全規(guī)程》（GB 6722—2014）要求進(jìn)行填塞作業(yè)，填塞時(shí)用竹竿輕輕搗實(shí)，不得間斷，保證炮孔的填塞長(zhǎng)度和質(zhì)量，以有效控制飛石對(duì)被保護(hù)對(duì)象等的損害。

（4）采用液壓挖掘機(jī)配破碎錘破碎大塊，嚴(yán)禁采用爆破法進(jìn)行大塊的二次破碎作業(yè)。

（5）爆破作業(yè)期間開展爆區(qū)的爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)工作，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)獲得實(shí)際的K、α值，在后續(xù)的作業(yè)中調(diào)整爆破孔網(wǎng)參數(shù)，控制最大單段藥量，將爆破振動(dòng)強(qiáng)度控制在安全允許振動(dòng)范圍內(nèi)。爆破前對(duì)周邊居民住宅進(jìn)行調(diào)查，確保爆破前后不會(huì)對(duì)周邊居民住宅造成損壞。

（6）加強(qiáng)粉塵和噪音等危害效應(yīng)的監(jiān)測(cè)監(jiān)控，確保將危害降低至國(guó)家允許范圍內(nèi)。

（7）本爆破工程應(yīng)設(shè)立指揮部，統(tǒng)籌安排設(shè)計(jì)施工及善后工作；設(shè)計(jì)前應(yīng)對(duì)爆區(qū)周圍人員、地面和地下建（構(gòu)）筑物及各種設(shè)施分布情況等進(jìn)行詳細(xì)地調(diào)查研究，爆破前還應(yīng)進(jìn)行復(fù)核。

（8）爆破孔深限制在本次設(shè)計(jì)要求之內(nèi)，并嚴(yán)格控制鉆孔偏差。

（9）采用高精度毫秒延時(shí)爆破，并嚴(yán)格控制可能發(fā)生的段數(shù)重疊；按環(huán)境要求限制最大單段爆破藥量，并采取必要的減振措施。

（10）填塞長(zhǎng)度不小于最小抵抗線。

（11）起爆網(wǎng)路由有經(jīng)驗(yàn)的爆破員連接，并經(jīng)爆破工程技術(shù)人員檢查驗(yàn)收。

（12）每次爆破應(yīng)編制單體爆破設(shè)計(jì)，并經(jīng)批準(zhǔn)后實(shí)施。

3 工程實(shí)踐

爆破作業(yè)后，提取保護(hù)對(duì)象振動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，與安全允許振動(dòng)速度進(jìn)行對(duì)比，并分析爆破方案土巖爆破效果情況。分析得出，本次爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)顯示保護(hù)對(duì)象爆破振動(dòng)速度值為0.189 cm/s，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于安全允許振動(dòng)速度3.5 cm/s，且土巖爆破爆破效果良好，爆堆朝自由面方向拋擲6 m左右，形態(tài)良好，便于鏟裝運(yùn)輸，大塊率低于6%，未見根底。振動(dòng)監(jiān)測(cè)波形圖見圖2。

4 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)臨近重要保護(hù)對(duì)象進(jìn)行踏勘分析，確定其安全允許振動(dòng)速度，采用薩道夫斯基振動(dòng)預(yù)測(cè)公式推導(dǎo)出不同距離處安全允許最大段藥量，據(jù)此提出多臺(tái)階、多工作面深孔分區(qū)控制爆破技術(shù)方案。其中10 m內(nèi)采用機(jī)械方式進(jìn)行開挖；10～25 m采用小臺(tái)階小孔徑控制爆破方案，25～53 m采用正常臺(tái)階小孔徑控制爆破方案，53 m以外采用常規(guī)爆破方案。本方案對(duì)于復(fù)雜環(huán)境下場(chǎng)地平整工程的爆破作業(yè)有良好的借鑒意義。