對干控爆一次起爆藥間微差毫秒優化值的研究

李 坤

(中交二航局第一工程有限公司，湖北武漢 430012)

1 工程概況

某塢基微差毫秒干控爆工程，周邊環境十分復雜，北、東、南側是土石圍堰(見圖1)，西側為沉箱圍堰，距東土石圍堰240 m是土石子堰，土石圍堰上的灌漿止水帷幕及水泥攪拌墻結構剛形成。塢基北側是曲軸廠，東側是民宅。

為加快施工進度，采用塢基控爆與圍堰內造塢(480 m×115 m×13.6 m)工程，立體交叉、同步進行方案，北塢壁距北圍堰帷幕灌漿中心線53 m;東塢壁距東圍堰帷幕灌漿中心線35 m;南塢壁距南圍堰帷幕灌漿中心線61.5 m;而距新澆筑、未過養生期的各塢壁和塢底板最近距離10 m，是急需控爆的堅硬花崗斑巖拉底。

圖1 炮區周邊位置平面圖（單位：m）

上述控爆周邊之險要環境，為控爆工程帶來極大技術難度，對控爆安全構成嚴重威脅，倘若控爆不甚，出現不策，定會使圍堰漏水，建構筑物損壞，人群受害，導致出現不可挽回之沉痛惡果。

2 對重炮和跳炮產生原因及危害的分析

在114次塢基干控爆中，共發生9次重炮和跳炮，超過了設計規定的土石圍堰止水帷幕震速安全判據3 cm/s，其中重炮增加了一次最大起爆藥量，加劇了爆破有害效應對周邊新澆筑混凝土的影響;而跳炮造成起爆順序混亂，直接影響了爆破有益效應的充分發揮(見圖2)。圖2a)為孔內采用12段、地面采用4段微差毫秒延時時，出現的重炮大震速值(3.48 cm/s)隨時間變化曲線;圖2b)為兩個最大起爆藥間微差毫秒優化值控爆得當，出現的小震速值(0.05 cm/s)隨時間變化曲線。

圖2 爆破震速與時間的相關曲線

2.1 重炮和跳炮的產生原因

在微差毫秒控爆設計中，首先應按周邊建、構筑物結構及所在距離和國家《爆破安全規程》規定，確定控爆有害效應震速安全判據V安，然后根據震速安全判據、距離、地質、地形條件，采用國標蕯道夫斯基(Cagobckuu)公式(Q=(V/K)3/αR3，kg)，計算一次最大起爆藥量，最后再根據計算的每孔裝藥量確定一次起爆孔數。

為控制住一次最大起爆藥量，引起之震速值V，在規定之安全判據V安范圍內，不對爆區周邊的人和物發生影響及破壞，必須在兩個一次最大起爆藥量之間(可能是一個孔內、各孔間、幾個孔間)，通過微差毫秒管，設置起爆間隔差優化值。

當采用之微差毫秒管所設置的起爆間隔差數值，因設計錯誤或因微差毫秒管生產質量導致的延時誤差影響，不能兌現優化值時，則使兩個最大一次起爆藥間起爆間隔差數值為零，形成重炮;或起爆間隔差數值為負數形成跳炮。

2.2 重炮和跳炮的危害

重炮震速值是設計一次最大起爆藥量震速值的1.35倍～1.59倍，無疑會加劇對周邊人和物之爆震影響。同時，空氣波和飛石等其他有害效應也會對周邊的人和物，出現設計以外影響及破壞。

跳炮的危害，主要是由于起爆順序顛倒，將前面沒響炮的聯線炸斷，導致傳爆斷火形成啞炮或響一部分形成殘炮，嚴重影響爆破效果和威脅爆破安全。

3 對塢基干控爆一次起爆藥間微差毫秒優化值的研究

3.1 對非電毫秒延期導爆管起爆網絡的簡化

對于非電毫秒延期導爆管組成之起爆網絡而言，可按地質地形特點、拋擲方向、工程要求設計成半圓形、圓形、斜切、掏槽、孔內延時逐排起爆、孔外延時等差起爆、孔間排間間隔起爆等多種起爆網絡形式。但按一次最大起爆藥量，將這些起爆網絡形式分解后，僅有串聯和并串聯兩種起爆子網絡，并串聯子網絡，又可分為孔間并串聯子網絡和孔內并串聯子網絡。第一系列非電毫秒延期導爆管參數表見表1。

表1 第一系列非電毫秒延期導爆管參數表

3.2 并串聯子網絡的三種起爆模型

根據并串聯子網絡，忽略導爆管長度的傳速延時，只按導爆管的正常延時、最大誤差延時及最小誤差延時三種起爆模型(如表1所示)。

3.3 對并串聯子網絡三種起爆模型的研究

按表1國家第一系列非電毫秒延期導爆管20個段號，分別將一次最大起爆藥延時段和中間間隔延時段組成一對，共可組成210對。現選取大連及青島地區廣泛采用之12和4;9和6;7和4;7和3典型四對，分析如下:

1)一次起爆最大藥量延時為12段，間隔延時為4段時，此時的延時導爆管參數表、三種起爆模型圖及對應之起爆間隔差Δt組分別示在表2，圖3中。

表2 延時導爆管參數表(一)

圖3 三種起爆模型對應之起爆間隔差Δt組圖（一）

由圖3明顯看出，正常延時組合 a)起爆間隔差 Δt組為+75 ms;而由于有誤差最大延時組合b)過渡到有誤差最小延時組合c)起爆間隔差Δt組則由+180 ms過渡到－25 ms;當Δt組為正值時，能出現理想之毫秒微差起爆，而當Δt組=0時出現重炮，Δt組為負值時，則出現跳炮。

此時，4段管的最小延時65 ms，小于一次最大起爆藥12段延時管同段時差90 ms(65 ms－90 ms=－25 ms)。

2)一次起爆最大藥量延時為9段，間隔延時為6段時，此時的延時導爆管參數表、三種起爆模型圖及對應之起爆間隔差Δt組分別示在表3，圖4中。

表3 延時導爆管參數表(二)

圖4 三種起爆模型對應之起爆間隔差Δt組圖（二）

由圖4看出，一次最大起爆藥延時為9段，間隔差延時為6段時，組成之三種起爆模型，Δt組皆為正值，故無發生重炮和跳炮的可能。

此時，間隔延時6段管的最小延時130 ms，大于一次最大起爆藥延時9段管的同段時差60 ms(130 ms－60 ms=70 ms)。

3)一次起爆最大藥量延時為7段，間隔延時為4段時，此時的延時導爆管參數表、三種起爆模型圖及對應之起爆間隔差Δt組分別示在表4，圖5中。

表4 延時導爆管參數表(三)

圖5 三種起爆模型對應之起爆間隔差Δt組圖（三）

由圖5看出，一次最大起爆延時為7段，間隔差延時為4段時，組成的三種起爆模型，皆無發生重炮和跳炮的可能，但其中的有誤差最小延時組合c)間隔差Δt組僅為+20 ms，距重炮的間隔差Δt組=0很接近，十分危險。

此時，間隔延時4段管的最小延時65 ms，大于一次最大起爆藥延時7段管的同段時差45 ms(65 ms－45 ms=20 ms)。

4)一次起爆最大藥量延時為7段，間隔延時為3段時，此時的延時導爆管參數表、三種起爆模型圖及對應之起爆間隔差Δt組分別示在表5，圖6中。

表5 延時導爆管參數表(四)

圖6 三種起爆模型對應之起爆間隔差Δt組圖（四）

由圖6看出，正常延時組合a)的起爆間隔差Δt組=50 ms，能出現理想毫秒微差起爆，而有誤差最大延時組合b)的起爆延時間隔差Δt組=+107 ms，過渡到有誤差最小延時組合c)的起爆延時間隔差Δt組=－5 ms之過程中，其中Δt組=0時發生重炮，而Δt組為負值時發生跳炮。

此時，間隔延時3段管的最小延時40 ms，小于一次最大起爆藥延時7段管的同段時差45 ms(40 ms－45 ms=－5 ms)。

4 結語

1)由以上分析明顯看出，12段和4段組合及7段和3段組合，符合 GB 6722-2003爆破安全規程 5.1.4.4“采用地表延時非電導爆管網絡時，孔內宜裝高段位雷管，地表用低段位雷管”之規定，但它們可能有1/3的幾率發生重炮和跳炮，尤其是12段和4段組合。而9段和6段組合及7段和4段組合，則無發生重炮和跳炮的可能，尤其是9段和6段的組合，因此選9段和6段為起爆微差毫秒管高低段位之優化值，取它們間的有誤差最小延時組合之起爆間隔差Δt組=+70 ms為一次起爆藥間微差毫秒優化值。2)由以上規律可總結出能否發生重炮、跳炮的判斷方法是:該對小時段管的最小延時值減去大時段管的同段差等于該對有誤差最小延時組合之起爆間隔差Δt組值。a.當Δt組大于零時，則不能發生重炮，越大越不能發生;b.當Δt組接近零時，則可能發生重炮和跳炮;c.當 Δt組等于零時，則發生重炮;d.當 Δt組小于零時，為負值，則可能發生跳炮，負值越大發生的可能性越大。3)用上述方法，可以很快的對210對預選之導爆管并串聯起爆子網絡組合，能否發生重炮和跳炮進行判斷，以選定合理之優化值。4)該判斷法只適用于非電毫秒延時塑料導爆管起爆網絡之并串聯子網絡，為非電毫秒延期導爆管整體起爆網絡，發生重炮和跳炮的判斷法奠定了基礎。

［1］李曉杰，閆鴻浩.全國爆破加工與遼寧省爆破學術會議論文集［C］.2003.

［2］于亞倫.工程爆破理論與技術［M］.北京:冶金工業出版社，2004.

［3］陳華騰，鈕 強，譚勝禹，等.爆破計算手冊［M］.沈陽:遼寧科學技術出版社，2001.

［4］GB 6722-2003，爆破安全規程［S］.