復雜環境下百噸裝藥深孔爆破的成功實踐

李尚海，張忠義，趙久德，石全增，王樹明

（哈爾濱恒冠爆破工程有限公司， 黑龍江哈爾濱 150080）

復雜環境下百噸裝藥深孔爆破的成功實踐

李尚海，張忠義，趙久德，石全增，王樹明

（哈爾濱恒冠爆破工程有限公司， 黑龍江哈爾濱 150080）

介紹了大面積棚戶區附近百噸炸藥大爆破的成功實踐，討論了復雜環境下延期起爆的方法和改善中深孔爆破效果的措施。

中深孔爆破；孔網參數；延期時間；大塊率

1 工程概況

南山地質環境綜合治理改造工程位于大興安嶺地區加格達奇區西南部甘河南岸（如圖1所示），該治理工程主要位于南山西側和北側，東側和南側環境較為復雜，南山東麓有30余棟民房及兩處變壓器等，最東端爆破點距公路僅有20m。

圖1 南山工程全景

本工程山體所處地貌為侵蝕－剝蝕低山、丘陵地形，山體高度為20～50m。山坡較緩，山頂渾圓形，植被較發育，治理區域原為采石場，多為傳統開采立面，坡度均在80°以上，最高點51m，最低點24 m，要求爆破成30°～35°的斜坡。巖性為灰色、灰黃色中風化花崗巖及輝綠巖，巖體呈堅硬致密狀（如圖2所示），巖石普氏系數f＝6～10，總爆破方量為85萬m3。

圖2 代表性地貌巖石照片

根據工期及現場實際情況，主體爆破分為3次進行。其中，第2次爆破施工時間為24d，總裝藥量為99t，爆破石方總量約33萬m3；第3次爆破施工時間為49d，總裝藥量為120t，爆破石方總量約35萬m3。

2 爆破技術方案

2.1 總體方案確定

該山體邊坡治理工程環境較為復雜，山體陡峭，巖石結構復雜，且工期短、任務重，安全要求高，總體方案按照自上而下分層、分臺階爆破。根據復雜環境條件下石方爆破的實踐經驗，該山體爆破選用膏狀乳化炸藥，采用深孔臺階毫秒延期強松動控制爆破技術，一次點火多排延時起爆。

2.2 坡度形成

根據地形的高低變化情況和預保留坡度的變化情況，采取小臺階的爆破設計，在不同的部位設計不同的鉆孔深度，孔底不斷抬高，使爆破后的坡度能夠滿足設計要求（如圖3所示）。

圖3 鉆孔深度示意

2.3 孔網參數選取與優化

2.3.1 最小抵抗線的確定

根據經驗公式，最小抵抗線W為孔徑的25～40倍，炮孔直徑90mm時，最小抵抗線應取2.25～3.6m，孔徑115mm時，最小抵抗線應取2.88～4.6m。結合現場不同區域巖石的堅硬系數和試爆結果，在山體表層和風化較重區域，Φ90mm孔取3.5m，Φ115mm孔取4m；在堅石和底部臺階，Φ90 mm孔取2.5m，Φ115mm孔取3m。

2.3.2 排距、孔距的確定

根據“小排距、大孔距”理論和礦巖爆破破碎機理，小抵抗線受到巖石抵抗力相對較小，有利于減弱巖石破碎過程中強烈的擠壓狀態，從而使先爆孔為后爆孔提供新的自由面，加強巖石的碰撞和擠壓，提高了巖石的破碎質量。同時減少爆堆寬度，降低爆破地震效應，確保施工安全［4］。

最終確定Φ90mm鉆孔區域排距取2.5m和3.5m，孔距分別取3m和4m；Φ115mm鉆孔區域排距取3m和4m，孔距分別取4m和5m。

2.3.3 炸藥單耗的確定

根據經驗公式及試爆，確定Φ90mm孔的線裝藥密度為7kg／m，Φ115mm孔的線裝藥密度為12 kg／m，炸藥單耗分別為0.3kg／m3、0.45kg／m3。

2.4 起爆網絡和延期時間的確定

采用非電導爆管起爆系統，采取孔內延期和孔外延期相結合的形式。為確保準確起爆和順利傳爆，每孔均采用雙雷管、雙支路，利用四通連接成互聯互通的網絡，將每個支路連成一個暢通的網絡，從而大大增加了網絡的可靠性［5］，如圖4所示。

圖4 起爆網絡聯接示意

孔外延期是在預先連接好的各條支路間，用毫秒導爆管雷管簇連完成，通過試爆和兩次大爆破證明了傳爆的可靠性。

首次爆破99t炸藥，采取5段毫秒孔外延期，分段較細，爆破時震感明顯減??；第二次爆破120t炸藥，在底層臺階采取5段毫秒孔外延期、在頂層臺階分別采取9段和13段毫秒孔外延期，分段較細，起爆從底層逐步傳至頂層網絡，爆破時震感較小，但有15條13段延期的支路被碎石砸斷，造成傳爆中斷。

3 安全控制

根據國內外大量工程實踐經驗，該爆破工程應考慮的主要危害效應是：爆破飛石、塌落滾石和爆破地震波，只要控制得當，以上這些危害效應就不會對人員、建筑、設施等造成危害。

3.1 爆破地震波及最大一段（次）起爆藥量的確定

此次爆破應考慮的重點保護目標是爆破作業面東側居民房屋，并按照國標《爆破安全規程》（GB－6722－2003）確定的標準，取安全振動速度（質點垂直振速）Vc＝2cm／s應是合理、安全的，因爆破是瞬間作用，頻率高、振幅小、持續時間短，故對地面建筑設施的影響較小。爆破地震波動速度可根據前蘇聯薩道夫斯基公式進行計算［1－3］。

由于爆區至民房距離不等，故爆破時，應按照不同的爆破部位與民房的距離確定最大一段裝藥量。按照距離R＝50m（南山東麓北側第一戶居民，簡易房）、R＝80m（南山東麓北側第一戶居民二層樓）、R＝80m（南山東麓北側第二戶居民，住宅平房）、R＝100m（南山東麓北側第二戶居民，衛生院大平房）計算，最大一段（次）允許裝藥量依次為Q1max＝34.7kg；Q2max＝142.2kg；Q3max＝277.8kg。

3.2 爆破飛石

根據我公司多年應用的經驗公式，臺階爆破產生的個別飛石的最大距離為：

本工程中，h最大為4m、最小為2.5m；n取0.7～1，計算得：R1max＝80m；R2max＝50m。

兩次爆破實踐證明，爆破飛石多在30m內，最遠飛石距離在43m處，與計算基本相符。經錄像分析，最大飛石產生原因為一處石崖邊緣布孔抵抗線過小所造成的。

4 爆破效果

兩次爆破效果良好，達到預期效果，爆破區域內山體邊緣被推出，塌落后的爆渣形成30°～45°左右不等的緩坡，塊度大小基本都能滿足裝車要求，個別石塊離爆堆不超過50m，周圍民房所有玻璃無一破碎，建筑物、水、電、氣安然無恙，爆破效果比預期的理想。

實踐證明，復雜環境下中深孔爆破的安全性是完全可控的。只要爆破參數設計合理、延期準確、科學施工，不管是地震波、沖擊波、堆積范圍和飛石都可以控制到預想狀態。

5 結束語

（1）通過確定合適的爆破參數，可以大大減少大塊率，從而減少二次破碎工作量，加快施工進度，產生較好的經濟效益和社會效益。

（2）邊緣孔角度設計一定要合理，避免出現“留大腳”現象，或飛石現象。

（3）中深孔爆破時，孔內裝藥應采取多點反向起爆。

（4）“四通”連接簡化了網絡，減小了工作量，提高起爆的可靠性。四通內的導爆管盡量切成小斜口，并且不能插得過深、過緊。

［1］馮叔瑜，呂 毅，楊杰昌，等.城市控制爆破［M］.北京：中國鐵道出版社，1985.

［2］夏常青，李玉嶺.爆破［M］.長沙：長沙工程兵學院，1988.

［3］齊世福，龍 源.軍事爆破工程設計與應用［M］.南京：中國人民解放軍理工大學，2002.

［4］魏連春.大孔距小排距的孔網參數在中深孔爆破中的應用［J］.天津冶金，2002（5）：69－71.

［5］耿貴剛，池恩安，劉鳳錢.中深孔爆破大塊產生的原因分析及降低大塊率的技術措施［J］.礦業研究與開發，2011，31（4）.

2012－07－21）

李尚海（1969－），男，山東青島人，高級工程師，主要從事采礦與控制爆破工程技術的研究及管理工作。