中深孔山體爆破作業綜述

劉杏利

(中國石油集團工程設計有限責任公司華北分公司，河北任丘062552)

1 引言

中國石油柳州油庫工程建設實行EPC(采購、施工、設計總承包)模式，位于廣西柳州柳江境內，庫址屬于典型的喀斯特地貌。根據工地現場實際情況及施工組織設計分析，爆破炸山存在的安全隱患主要有3個方面的因素:一是爆破施工前的安全隱患，包括高山鉆孔墜落、潛孔鉆鉆孔粉塵傷害等;二是爆破過程中的安全因素，包括施暴器材的性能及外界條件的影響等;三是爆破災害，即爆破后產生的空氣沖擊波、地震波、噪聲、有害氣體、飛石等。對以上不安全因素采取安全技術控制措施，是確保工程順利開展的基礎。

在工程前期，根據現場當地有關情況及地形、地貌特點，編制了詳細的適合工程需要的施工組織設計，并結合現場實際情況，反復論證、修改，根據確定的爆破方案，進行炮位、炮孔深度和用藥量設計，其爆破方案設計和圖紙通過專家評審及公安、安監審查備案，首先確定了爆破的合法化;其次，檢查爆破從業人員的資格，爆破作業必須由經過專業培訓并取得爆破證書的專業人員施爆，禁止非爆破專業人員進行爆破作業。再次，必須按照爆破的有關技術操作規程，采取相應的安全技術措施和確保必要的安全間距。

2 爆破炸山方案設計及實施

爆破作業按照專項爆破設計方案進行，遵守《爆破安全規程》(GB6722－2003)中的各項規定，整個爆破工程采用分層臺階式爆破。

2.1 施工順序

(1)做好爆破準備工作。清理表層土與植物，形成爆破工作面;準備好機械設備、材料、鉆孔施工;爆破員領用代號認真填寫領用;裝藥、連線。

(2)做好起爆前的檢查和安全防護。確認警戒防護到位，確認安全后起爆;爆破后，檢查是否有盲炮和危石及其它安全隱患，進行排危處理，檢查恢復警示及安全防護設施。

2.2 鉆孔

采用潛孔鉆和潛孔鉆車鉆孔，鉆孔技術要求如下:按技術人員布設位置進行鉆孔;孔位位置偏差不得大于0.2m，孔深允許誤差±0.2m;鉆孔角度和方向的控制，按設計方向和角度進行鉆孔;鉆孔達到設計尺寸后，要吹凈孔內殘渣，用竹片編號，用砂袋進行孔口保護;鉆孔時的坡度角不得大于70°;鉆孔后作一定的保護措施，防止下雨雨水流入孔內。

2.3 臺階要素

臺階要素見圖1。

圖1 臺階要素示意圖

2.4 裝藥與堵塞

2.4.1 裝藥方法

按孔號的需要藥量進行裝藥，分組進行專人負責。裝藥前，必須對炸藥、電雷管、導爆管進行試驗。

2.4.2 堵塞

堵塞材料使用粘土或砂土，嚴禁用石塊堵塞。為保證堵塞質量，每填入30cm時用木棍或竹竿搗實一次(嚴禁用金屬桿具搗實)，做到逐層搗固密實，堵塞長度必須滿足35d，結合本次爆破的地質情況，堵塞長度取 L ≥3.5m(表1，圖2)。

2.4.3 裝填工藝和要求

(1)裝藥時，應嚴格遵守以下規定:禁止進行爆破器材加工和爆破作業人員穿化纖衣服;裝藥前應對炮孔進行清理驗收;使用木質炮棍裝藥;裝藥出現堵塞時，在未裝入雷管、起爆藥柱等敏感爆破器材前，應采用銅或木制長桿處理。

表1 深孔爆破裝藥量設計表

圖2 深孔爆破裝藥結構

(2)堵塞材料采用炮泥堵塞，炮泥用砂子和粘土混合配制成，其重量比為3∶1。炮孔堵塞長度采取全部堵塞，同時應嚴格遵守以下規定。

2.5 爆破標準

爆破作業分為2個作業面，每個作業面爆破分成3～5段爆破，使爆破最大一段藥量控制在300kg以下，控制震動和飛石危害。

裝藥后必須保證堵塞質量;禁止使用石塊和易燃材料堵塞炮孔;堵塞要十分小心，不得破壞起爆線路;禁止搗固直接接觸藥包的堵塞材料或用堵塞沖擊起爆藥包;禁止拔出或硬拉起爆藥包或藥柱中的導爆管。

計算一次爆破允許的安全裝藥量Q安全時，取最小值為該地的安全裝藥量Q安全，爆破設計段最大裝藥量大于計算值時，采用以下措施處理:增加爆破次數、調整微差網絡設計、增加爆破微差段數等，以滿足震動和爆破飛石的安全標準要求。

2.6 深孔控制爆破參數的選定

(1)單位炸藥消耗量q。巖石為次堅石，炸藥采用巖石2號硝銨炸藥，臺階自由面數根據現場確定，但盡量以前后開挖縱向面為臺階自由面，q值在0.2～0.6kg/m3范圍，取 0.30 ～0.45 kg/m3。

(2)孔徑b和孔深L。根據選用孔徑為90mm，L值由現場實現情況確定，L=5～11m。

(3)臺階高度H和超深h。臺階高度選用5～10m，根據經驗公式:h=(0.15～0.35)W底或 h=(0.12～0.30)H 或 h=(8 ～12)d。(W底、底盤抵抗線，m)。

(4)底盤抵抗線W底。采用按臺階高度經驗公式確定，W底=(0.5～0.58)H 或 W底=(20～40)d。

(5)孔距a與排距b:a=m·W底，式中m為密集系數，取 1.25。排距 b=a·sin60=0.86a。

(6)堵塞長度。堵塞長度選用取孔徑的35倍，90mm 時取3.5m。

(7)每孔裝藥量:Q=q·a·W底·H，多排孔爆破時，從第2排孔起，以后各排孔的每孔裝藥量按下式計算:

Q=KqabH，K為考慮前面各排孔的礦巖阻力作用的增加系數，一般取1.1 ～1.2，本次計算取1.1(表2)。

表2 深孔控制爆破參數設計表

布孔方式:梅花形布孔，見圖3。

爆破網路設計采用電力起爆法起爆，起爆網路采用如下網路:當炮孔排列為單排孔時，用電雷管引爆導爆管，由導爆管引爆非電毫秒雷管或分段非電毫秒雷管，采用串聯起爆網路，見圖4、圖5。

2.7 網路聯接及網路檢查

(1)用電雷管起爆導爆管網路時，應用防止電雷管的集中穴炸斷導爆管和延期雷管的氣孔燒壞導爆管的措施，要求導爆管的集中穴反向傳播方向聯接。導爆管均勻地敷設在電雷管周圍，并用膠布等捆扎牢固。

(2)導爆管網路中不得有死結，孔內不得有接頭，孔外傳爆雷管之間應留有足夠的間距，用于同一工作面的導爆管必須是同廠同批號產品。

(3)應使用快刀切取導爆管。每卷導爆管的兩端應先切掉5cm。切取導爆管時，每根導爆管的兩端都切成垂直面，一端封口，切割導爆管時，切割前應認真檢查導爆管的質量，凡有過粗、過細、破皮和其他缺陷的部分，均應切除。

(4)網路聯接時，應將導爆管有垂直面的一端輕輕插入雷管，不應旋轉摩擦。

圖3 炮孔布置示意圖

圖4 串聯網路

圖5 隔段孔內控制微差爆破網路

(5)爆破網路敷設:裝藥、堵塞完成后，嚴格按照爆破設計進行網路連接，防止漏接、錯接，并用絕緣膠布包好結頭。網路連好后，應檢測總電阻，如總電阻與計算值相差8%以上，或阻值相差10Ω時，應查明原因，消除故障，并計算其電流量，達到設計要求時方能起爆。

3 爆破計算分析

根據現場實際情況，并結合以往爆破施工經驗，通過認真驗算空氣沖擊波、地震波、飛石的影響范圍，確保周圍人身及建筑物的安全。

(1)空氣沖擊波的安全距離按下式計算:Rk=25

Rk為空氣沖擊波對掩體內人員的最小安全距離(m);Q為一次爆破的裝藥量(kg);秒延時爆破最大分段藥量計算;取Q=300kg。

(2)爆破振動速度計算:V為保護對象所在地面質點振動速度，cm/s;Q為一次爆破裝藥量(齊爆時為總裝藥量，延遲爆破時為最大一段裝藥量)，kg;取Q=300;R為爆心至觀測點的距離，m;取R=300;K，a為與爆破點至計算保護對象間的地形、地質條件有關的系數和衰減指數;取 K=200，a=1.5;K，a值可按《爆破安全規程》(表3)選取，或通過現場試驗確定。

表3 爆區不同巖性的K，a值

根據《爆破安全規程》中爆破振動安全允許標準(表4)，深孔爆破為10～60Hz時，安全允許振速要求小于1.2，本工程爆破振動速度 V=0.67cm/s，符合安全要求。由計算公式可看出，隨便距離R的增大，爆破振速越小，爆破所產生的振動影響越小。爆破地震的安全判據和安全允許距離參考《爆破安全規程》如表4所示。

(3)爆破飛石安全距離:RFmax=Kφ·D=15×9=135m。式中RFmax為飛石的飛散距離，m;Kφ為安全系數，取15～16;D為藥孔直徑，cm。

從現場爆破實踐可知，本爆破工程爆破的飛石一般不會太遠，遠小于135m，但考慮到個別飛散物對人員的安全影響，根據《爆破安全規程》取安全距離為R=300m。

表4 爆破振動安全允許標準

(4)爆破有毒氣體預防措施。因為本爆破工程為露天爆破，既不是硐室爆破，也不是地下爆破，通風良好，爆破所產生的有害氣體極少，對作業人員不存在威脅。為了防患于未然，做出以下防護措施:使用合格炸藥;做好爆破器材防水，確保裝藥和填塞質量，避免半爆和爆燃;爆破后加強通風;爆破后15min左右，等爆破煙塵散去，再對爆破后場地進行檢查，排除危石，檢查是否存在盲炮。

(5)爆破噪聲控制《爆破安全規程》規定:爆破噪聲為間歇性脈沖噪聲，在城鎮爆破作業中每一個脈沖噪聲應控制在120dB以下。復雜環境條件下，噪聲控制由安全評估確定。

在城鎮拆除及土巖爆破中，且采用以下措施控制噪聲:不用爆破索起爆網路，在地表空間不應有裸露導爆索;不用裸露爆破;嚴格控制單位耗藥量、單孔藥量和一次起爆藥量;實施毫秒爆破;保證填塞質量和長度;加強覆蓋。

4 安全警戒管理

4.1 爆破警戒

警戒人員由保衛和職工組成，必須堅守崗位，聽從指揮。按每個爆破點在各個方向設警戒員，經檢查無安全隱患后，并按規定進行施爆警戒。警戒范圍為距爆破點300m范圍內。防護人員為臂帶紅袖章在爆破警戒范圍內指揮疏散人員及進行防護。信號采用無線對講機進行通訊聯絡。檢查爆破區周圍設施。

爆區警戒方法、制度為爆破工作開始前，必須按爆破警戒圖確定危險區的邊界。并設置明顯的標志。在危險區邊界設置崗哨，使所有通路經常處于監視之處。每個崗哨應處于相鄰崗哨視線范圍之內，并配齊相應的通信工具。爆破前必須同時發出音響和視覺信號，使危險區內的人員都能清楚地聽到和看到。應使全體職工和附近居民，事先知道警戒范圍、警戒標志和聲響信號的意義，以及發出信號的方法和時間。爆破后必須經過一段時間的通風排煙、除塵后，檢查人員方可進入工作面，確認爆破地點安全與否，檢查有無“盲炮”及可疑現象;有無殘余炸藥或雷管;有無松動構造物。在妥善處理并確認無誤后，經爆破指揮班長同意，發出解除警戒信號后，其他工作人員方可進入爆破地點工作。

4.2 爆破過程安全管理

(1)驗孔時，應將孔口周圍0.5m范圍內的碎石、雜物清除干凈，孔口巖壁不穩者，應進行維護。

(2)深孔驗收標準。孔深為 ±0.5m，間距為 ±0.3m，方位角和傾斜角為±1°30';發現不合格時應酌情采取補孔、補鉆、清孔、填塞孔等處理措施。

(3)應采用電雷管、非電導爆管雷管起爆。

(4)爆破工程技術人員在裝藥前應對第一排各鉆孔的最小抵抗線進行測定，對形成反坡或有大裂隙的部位應考慮調整藥量或間隔填塞。底盤抵抗線過大的部位，應進行清理，使其符合設計要求。

(5)爆破員應按爆破設計說明書的規定進行操作，不應自行增減藥量或改變填塞長度;如確需調整，應征得現場爆破工程技術人員同意并作好變更記錄。

(6)在裝藥和填塞的過程中，應保護好起爆網絡;如發生裝藥阻塞，不應用鉆桿搗捅藥包。

4.3 本項目實施爆破作業安全管理規定

爆破作業以及爆破器材的管理等工作均應按國家現行的《爆破安全規程》(GB6722－2003)執行。

進入施工現場的作業人員，都必須戴安全帽;雨天、霧天、打雷、閃電時不準露天爆破，如中途遇以上天氣時，應迅速停止爆破作業;爆破作業區要有明顯警戒標志，不準抽煙、生火，非作業員不準進入作業區;炮孔裝藥前應按爆破技術計算的裝藥量進行施工，孔內有水的應先進行排水，然后進行裝藥。裝藥時嚴禁采用金屬炮棍沖擊孔內炸藥，應采用木質或竹質炮棍裝入炸藥填實嚴實。裝藥時要細心，不要將雷管腳線弄斷，以便影響準爆;炮孔堵塞長度嚴格遵守設計，一般深孔爆破堵塞長度不少于25倍裝藥孔徑。淺孔堵塞長度不少于1/3孔深，堵塞介質深孔可用鉆屑，鉆屑粘土混合物。淺孔采用可塑性粘土堵塞，不論深孔還是淺孔均應將孔介質堵塞密實。

爆破警戒:爆破警戒應按爆破專職技術人員提供的警戒半徑距離設置，全體作業人員佩帶安全帽，手拿防護標志。爆破作業警戒標志采用無線電對講機指揮聯絡。當確認爆破警戒區內安全時，方可發出起爆信號，方可起爆。

放炮必須有專人指揮，按照安全規程要求執行，起爆前要進行檢查;起爆后15min，專業人員進入爆區檢查，確認已完全準爆，發出解除信號，經檢查，如有盲炮，不能解除警戒，必須嚴格按照盲炮處理程序做，再重新聯結起爆，然后檢查完全準爆后，方可解除警戒。

5 爆破效果評價與總結

山體試爆破階段產生的噪聲與震動比較大，揚塵也無法控制，對周圍村民、植被產生一定影響，引起附近村民集體抗議;爆破產生的山石大塊率比較高，為此開展爆破效果評估，依《建設工程施工場界噪聲限值》及《建筑工程施工場界噪聲測量方法》等規范，使用專門儀器爆破時在施工場界施測噪聲與震動值 ，依據施測的數據采取如下措施，減小爆破炸山后的危害。

采用毫秒微差延時爆破，在總裝藥量和其他爆破條件相同情況下，微差爆破能使地震質點速度較齊發爆破時平均降低40% ～60%;減小裝藥直徑，限制單段爆破的最大用藥量;選用低爆速、低密度炸藥;采用合理的裝藥結構，增加布藥的分散性和臨空面，從而減小震動的強度;在施暴作業面周圍采用隔離溝的辦法來減小爆破震動的影響;對揚塵從爆破時段上來控制，減少對環境影響;研究爆破方式及孔位設計，改進裝藥量，降低山石的爆破大塊率。開展山石爆破效果評價，分析出現問題原因，結合實際情況持續改進爆破作業的方法，收到了良好的效果。

［1］汪旭光.爆破手冊［M］.北京:冶金工業出版社，2010.

［2］于亞倫.工程爆破理論與技術［M］.北京:冶金工業出版社，2003.

［3］王玉杰.爆破工程［M］.武漢:武漢理工大學出版社，2009.