淺論中深孔爆破綜合控制技術

張春峰

（鞍鋼建設集團有限公司機械化運輸分公司，遼寧 鞍山 114034）

一、工程概述

鞍鋼鲅魚圈工程總占地面積約8.3平方公里（其中海域面積約為3.6平方公里）。場坪工程巖石總方量約5700萬立方米，其中一期土石方量約為3200萬立方米，二期土石方量約為2500萬立方米。巖石表面呈風化狀，且風化程度不等，地表砂礫土覆蓋層厚度約為0.5～2m，深層巖石大多為花崗巖，呈灰白或米白色，質地較堅硬。

鲅魚圈工程土石方開挖采用了中深孔爆破。中深孔爆破共使用炸藥31000t，雷管300多萬發(fā)。工程自2005年8月開工以來，以中深孔爆破方式先后完成了90高地、30高地、88高地、86高地、80高地，制氧、渣場、渣道等的場坪工程，以及燒結、煉鐵、焦化、煉鋼、寬厚板、1580熱軋、白灰、制氧、外部鐵路、中板等區(qū)域的基礎開挖工程及各類管網開挖工程。通過幾年數千次的爆破實踐，中深孔爆破技術日趨成熟，中深孔爆破不但能夠滿足工期、質量的要求，還能保證了開挖基礎、管網周圍臨近構（建）筑物的安全，將爆破震動、爆破飛石等危害控制在安全許可范圍內，保證爆破安全，從而達到了較好的爆破效果。下文從幾個方面對中深孔爆破技術進行全面的闡述.

二、鉆孔控制技術

1 鉆孔控制包括以下幾個方面：（1）鉆機選擇，場平工程為了滿足工期的需要，我們進行二班作業(yè)，每臺鉆機由一名操作手和一名力工進行作業(yè)。場坪工程一般選用CM351鉆機，如果場地比較平整可選用ECM720鉆機、Roc.D7鉆機。基礎開挖和處理根底一般選用R0C.D7和Ecm720鉆機；對于大面積基礎開挖，深度較淺時選用CM351鉆機。（2）孔徑選擇，當爆破量較大，為了增加鉆孔每一延米的爆破方量，盡量選用較大孔徑Φ140、Φ127；當爆破工程量較小時采用較小的孔徑Φ89。當環(huán)境復雜、爆區(qū)距建筑物設施較近時，由于受爆破振動的控制，不能采用大孔徑，因為采用大孔徑單孔裝藥量多，即便采用微差爆破技術逐孔起爆，也不能保證周圍建筑物的安全。因此選擇較小孔徑（Φ89）。當環(huán)境較好時，可選取大孔徑Φ140、Φ127。（3）鉆孔深度，考慮到延米爆破方量、鉆爆臺班效率、鉆爆石方成本等諸多因素的影響，為了實現鉆、爆、運循環(huán)作業(yè)和連續(xù)的機械化作業(yè)，一般鉆孔深度控制在10～15m。（4）鉆孔誤差控制，鉆孔作業(yè)應盡可能按爆破設計的炮孔間距和排距進行，在實際鉆孔中，由于受到地形、地質等因素影響，不能完全準確地按設計的位置鉆孔。為了保證爆破效果，孔位誤差±30cm，對于一些不能按設計鉆孔的炮位，應適當地前后左右移動，不能輕易取消炮位，否則不僅爆破效果不好，還將留有炮根，對下一層作業(yè)十分不利。為了控制爆破飛石，改善爆破效果，有時設計斜孔，尤其在底盤抵抗線較大時，一般傾斜度75°～85°。對于傾斜的炮孔一般按設計角度鉆孔，同一排炮孔傾斜度的誤差不大于5°，深度誤差不大于±30cm。對于個別的堵孔、卡孔現象，應做好處理工作，用炮棍搗通或用高壓風管吹通，否則，應重新補孔。

2 鉆孔技術包括以下幾個方面：（1）無論是一次性爆破還是分層爆破，都要為鉆機的作業(yè)創(chuàng)造有利條件。對于爆區(qū)的浮渣和活石一定要清理干凈，運走。對于不能運走的大塊，可按設計的孔網參數進行堆放。地形較陡的位置用液壓鎬按鉆機的作業(yè)要求進行修路，修路的原則：巖根大的修路、巖根小的鏟平，小于2.5米寬的小溝填平，保證鉆機平穩(wěn)作業(yè)。（2）鉆孔質量標準，孔位、孔深、角度符合爆破設計的要求，誤差在允許的范圍內，孔口完整、孔壁光滑、孔身直順。（3）鉆孔技巧。操作手要掌握鉆機的操作要領，熟悉和了解設備的性能、構造原理和使用注意事項，有熟練的操作技術，并掌握不同性質巖石的鉆鑿規(guī)律。

三、爆破效果的控制技術

1 選擇合理的孔網參數

孔網參數過大，容易出現大塊、炮根過多等現象，造成一次爆破不能炸到設計位置。孔網參數過小，造成鉆孔和裝藥量的浪費，影響爆破速度和工期。因此要選擇合理的孔網參數，既要保證爆破效果又能加快施工進度，我認為根據不同巖石和孔深進行孔網參數的選取。對于Φ140孔徑鉆機：a=4～5.5mb=3.5～5.0m。

對于Φ90孔徑鉆機：

a=3～3.5m，b=2.5～3m。

布孔的形式采用梅花形布孔方式具有更好的爆破效果，a=（1.15～1.25）.b

2 適當的超鉆

無論一次性爆破還是分層梯斷爆破，都必須保證足夠的超鉆深度，超鉆太小，沿臺階底板水平的巖石就不能完全爆下來，從而留下根底；過大超鉆，不但浪費炸藥和鑿巖的費用并且增加地震強度，而且給下一層臺階的鑿巖帶來困難，一般△h=（10～20）Φ，軟巖取小值，硬巖取大值。

3 確定合理的炸藥單耗

根據爆區(qū)巖石的軟硬、風化程度不同采取不同的單耗，一般按經驗初選，再根據試炮效果進行調整。

4 處理好水孔，防沖炮。對于有水的炮孔，為了便于施工，可采用綜合處理的方法：

a.對于積水過多的炮孔，可采用井點抽水的方法，將孔內水抽走。

b.對于孔內水不太多的深孔，可采用乳化炸藥進行裝藥，但孔深應小于10m，因為孔太深，乳化炸藥可能無法下沉到孔底，為保證安全起爆，設兩個起爆藥包。堵塞段用細砂堵塞，不僅可以將堵塞段的水擠出，又增加了填塞段的密度。

c.對于淺孔，水少時可用竹竿綁棉紗將水提干；水多時可用高壓風管將孔內水吹出后，立即進行裝藥和填塞工作。

5 采用合理的裝藥結構

為了提高爆巖的破碎度，減少大塊率，同時又為了便于施工，一般采用連續(xù)裝藥和分層裝藥。臺階高度小于60d時，采用連續(xù)裝藥結構；當臺階高度大于60d時，采用分層間隔裝藥。實踐證明，在兩個長度大于20d的裝藥長度之間增加2.0～2.5m長的間隔堵塞，間隔堵塞周圍的巖體在上下兩個藥包端部的作用也能獲得良好的破碎。這樣就可以節(jié)省了炸藥的費用。

6 采用微差起爆技術

微差起爆能為后起爆的藥包提供新的自由面，減少巖石的夾制力和阻力，爆渣有了一定的水平位移，因而爆渣的松散度就好，便于機械清運；微差爆破能使前后起爆藥包的應力波疊加，使巖石進一步破碎；微差爆破能使爆渣在移動過程中相互碰撞，使已經產生微小裂隙的巖塊進一步解體破碎。實際工作中，孔內采用高段別雷管（10段），孔外采用低段別雷管（3段）。

7 保證堵塞長度和填塞質量。

確定合理的填塞長度并保證其質量對改善爆破效果和提高炸藥能量利用率有著重要作用。填塞長度過短將產生較強的沖擊波、噪聲和飛石危害；反之將會降低延米爆破量，增加鉆孔費用，并使臺階上部巖石破碎不佳。實際工作中填塞長度28～32Φ，對于填塞大于30Φ的情況下，一般不會有飛石。Φ90孔徑的鉆機填塞長度在2.8～3.5之間；Φ140孔徑的鉆機填塞長度在4.5～5.0之間。對于無水段的填塞一般用巖粉或黃土，填塞料中不得夾有石塊，填塞時邊填邊搗實，防止卡孔和懸空，并注意保護好雷管腳線；對于孔口填塞段有水的炮口，可先將水抽干再填充，或用細砂填充。

四、大塊率的改良技術

大塊率是衡量中深孔爆破效果的重要指標，大塊的多少不僅影響裝運速度，增加爆破成本和二次破碎量，同時帶來安全隱患。影響中深孔大塊率的因素很多，其中地質構造、爆破參數、布孔形式、鉆孔質量、裝藥結構、起爆時間的選擇、起爆順序、炮孔的填塞是造成大塊的主要因素。

大塊往往是制約土方挖運速度的一個關鍵因素，因此在場坪工程中如何控制大塊率就顯得非常重要，通過幾年的場坪工作，就該問題我們已找到了一些解決的方法：（1）可根據前排底盤抵抗線的大小對第一排孔減弱裝藥，第二排孔起分段裝藥，最后一排孔為防止過度后裂采用減弱裝藥。采用微差起爆方式。（2）保證填塞長度和填塞質量，對于上部堵塞段產生的大塊，可采用堵塞段小藥包技術。即在原連續(xù)裝藥1.0m左右藥段裝到間隔堵塞段上部，再進行封孔堵塞。藥量按Q1=KW3計算，W上部裝藥中心至地表的距離。（3）減少根底控制大塊。爆破前將根底打抬炮，并安排在第一響起爆。（4）保證鉆孔的精度。如果精度失控，到孔底的間排距就會相差很大，實際的w、a、b均失控，必然造成大塊多。（5）鉆孔過程中應注意記錄軟弱夾層、裂隙及采空區(qū)、塌陷區(qū)的位置，在裝藥時對于相應位置進行回填堵塞。在采空區(qū)、裂隙位置，可采用編織帶裝少量土，用尼龍繩放至透孔位置，讓土袋卡在穿透處吊緊，再放入一土袋，回填巖渣1m并測孔確認，再裝藥；對于軟弱夾層，應在軟硬巖交界面上下各堵1m。（6）增大底部裝藥量，改變裝藥方式。采用分段裝藥和不耦合裝藥結構，克服中部和填塞段的大塊。（7）選擇合理的起爆時間和順序。采用梅花布孔（5～6排）V形起爆方式，實現后排孔逐孔起爆，減少對未爆巖石的破壞。

五、爆破振動的控制技術

隨著鲅魚圈工程隨著鲅魚圈工程全面的展開，基礎開挖日益增多，為了確保建筑物和人員的安全，必須嚴格控制爆破危害，特別是在臨近建筑物進行爆破時，必須考慮爆破振動的影響。為了降低爆破地震效應，我們采取以下技術措施可以降低爆破地震影響。

1 認真做好現場的調查研究工作。做好爆破方案設計，在廠區(qū)爆破時爆區(qū)周圍的環(huán)境特別復雜，必須進行詳細的現場勘察，力求取得盡可能多的信息如：爆區(qū)周圍的環(huán)境、地上地下有無電纜、工程的具體要求、地形地質條件、爆區(qū)和臨近設施的距離，結構物本身的情況，結構物的抗震等級等。然后根據現場實際情況制定相應的爆破方案。

2 控制藥量。其控制方法：對于靠近建筑物的炮孔采用小孔徑的鉆機進行鉆孔，盡量減少超深，減少布孔和鉆孔的偏差，可以減弱地震效應。縮小孔距、排距、孔深、最小抵抗線等爆破參數。一般可取主爆區(qū)孔網參數的2/3，通過采用密布孔，小抵抗線，分層裝藥，毫秒延時爆破的爆破方法達到對孔網參數的控制,從而控制單孔藥量。按爆破安全規(guī)程中規(guī)定的計算公式計算出不同距離允許的同時起爆最大藥量Qmax，通過控制同時起爆最大藥量，將爆破振動控制在安全范圍內，必要時可逐孔起爆。

3 采用微差起爆網路。（1）用非電毫秒管組成孔內外微差起爆網絡，網絡中各不同距離的最大分組裝藥量均在允許起爆最大藥量Qmax范圍內。當相鄰兩組起爆微差間隔大于100ms時，爆破振動的峰值就不疊加，一般取間隔時間為150～310ms；（2）孔內延時爆破減振：在孔內采用多段裝藥結構，分段毫秒延時爆破，減少瞬間一次分段起爆的藥量，孔內分段裝藥毫秒雷管的段數大于孔外連接起爆毫秒雷管的段數，以保證起爆線路的安全傳爆。下段用大段雷管，上段用小段雷管，孔內各段的段差在1～2段，使上段先爆，下段后爆，先爆的上段裝藥為后爆的下段裝藥創(chuàng)造能量向上傳爆的條件，以減少地震波能量在孔內作用的時間，改變其水平傳播方向，減弱單段裝藥爆破產生的地震波強度；（3）孔外延時爆破減振：分段裝藥的孔外采用單孔串聯(lián)毫秒延時爆破接力起爆方式或雙孔串聯(lián)的分組毫秒延時爆破接力起爆方式，孔外延時雷管大于等于100ms，孔內雷管用偶數，孔外連接管用奇數，反之則相反，在排與排之間設防迭加系數調整雷管段.

4 進行減振設計，開挖減振溝，鉆減振孔。（1）采用小孔徑鉆孔，減少超深，第一排孔不超深，之后每增加一排超深孔增加0.5m。減少起爆排數，一般不超過五排孔；（2）采用合理的裝藥結構，將藥量分段在孔內延時起爆，一般設2～3個裝藥段可滿足需要，兩段時，單孔藥量按下段1/2～2/3，上段按1/2～1/3的藥量分布，三段時，單孔藥量按下2/5，中2/5，上1/5藥量分布，分層填塞，分段填塞長度0.5～1.5m，上部填塞長度不小于最小抵抗線。兩段裝藥時地震強度和作用范圍比連續(xù)裝藥結構減少35%～50%，三段裝藥時可減少65%（3）起爆順序：從爆破安全的整體來衡量，改變爆破方向將保護物置于側向位置，更有利于爆破安全；（4）采用孔、溝減振。即在爆區(qū)和保護物之間鉆單排或雙排防振孔Φ40～70mm，孔間距小于30cm，降振率達30%～45%。

六、爆破飛石控制技術

設計合理精心施工的中深孔爆破不應該產生對人員和設備構成危害的飛石。飛石的產生，首先是由于設計不合理，其次是不合理的施工造成飛石，采取如下技術措施控制飛石：

（1）根據施工總結的經驗，確定合理的爆破參數。裝藥前，校核各孔的最小抵抗線，如有變化，必須修正裝藥量；（2）施工中慎重對待斷層、軟弱帶、張開裂隙、成組發(fā)育的節(jié)理裂隙、溶洞、采空區(qū)等地質構造，采取間隔堵塞、調整藥量、避免過量裝藥等措施；（3）保證堵塞長度和質量，堵塞長度20～30Φ，堵塞料用鉆孔巖屑或黃土，有水孔堵塞用細砂；（4）選擇合理的起爆模式，防止因前排后沖，造成后排最小抵抗線大小和方向失控；（5）爆破最小抵抗線方向避開保護物，特別是前排臨空面不平，最小抵抗線差異過大時，應在薄弱處進行堵塞。（6）現場管理者認真觀察爆區(qū)巖性，合理確定孔位，認真檢查鉆孔裝藥、填塞等各個環(huán)節(jié)的質量，避免飛石的產生。

結論

鲅魚圈工程我們進行了數以千次的中深孔爆破，取得了滿意效果，有效地控制了爆破振動、飛石等爆破危害，我們體會到對于中深孔爆破必須做到精心設計、精心施工、分工明確、責任到人。從布孔、鉆孔、處理孔內積水、計算藥量、分藥、裝藥、填塞、聯(lián)線、防護等環(huán)節(jié)層層把關，指定專人負責，從爆破效果、爆破振動和飛石等主要環(huán)節(jié)對爆破過程進行嚴格控制，對孔網參數、單孔藥量、起爆網絡進行精心設計、反復研究，使整個施工過程完全按設計進行，才能保證爆破的成功。

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