土石方開挖中預裂爆破應用研究

陳定智

摘要：預裂爆破技術具有速度較快、效率較高，而成本又偏低的特點，所以在很多土石方開挖的工程中都得到了廣泛的應用。文章根據(jù)在日常生活中經(jīng)常遇到的問題進行分析和研究，闡述了影響預裂爆破效果的因素以及爆破的參數(shù)設置、質(zhì)量的控制標準，以解決在不同的復雜條件下爆破技術的順利運用。

關鍵詞：土石方開挖；預裂爆破；爆破參數(shù)；質(zhì)量控制；預裂縫

中圖分類號：TU751 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）34-0041-03

1 概述

預裂爆破技術的特點是速度比較快，效率相對比較高，而其成本又偏低，所以在很多的土石方開挖的工程中都會得到很廣泛的應用。因此我們具體探討分析一下這種技術的原理和技術參數(shù)、質(zhì)量控制標準等，以便于更好地運用。

1.1 預裂爆破的定義

預裂爆破就是在工程要求的需要爆破的區(qū)域，先把要開挖的輪廓線進行設計，然后把在輪廓的炮孔進行了爆破，這樣就會形成爆破后的裂縫，之后再把在輪廓范圍內(nèi)的炮孔進行起爆，最后爆落巖石的方法。

1.2 預裂縫的形成機理

在預裂爆破完成后，巖體中會形成一道穿裂縫，這條裂縫能夠反射和吸收隨后爆破的主炮孔的應力波，這樣就能夠最大限度地減少要保護的巖石的破壞。由此得出結(jié)論，一個成功的預裂爆破必須在開始時形成一道貫穿的穿裂縫。

巖石爆破的過程本身存在復雜性和不確定性，所以對孔的形成有很多觀念，以下是三種代表性的形成機理觀念：

1.2.1 應力波在巖體中傳播時的反射疊加作用而形成。當相互緊鄰的兩炮孔進行起爆時，每個炮孔都會產(chǎn)生一種壓縮應力波，并且這種壓縮應力波會向周圍進行蔓延，并且會在兩個緊鄰的孔的連接線的中點處，壓縮應力波會相遇，這樣就會使得壓力波進行疊加形成。然后在交匯處，應力波切向合力的切線垂直于連心線，而導致巖體外移，這樣會產(chǎn)生拉伸壓力，等到達臨界值時就會形成發(fā)展貫通的裂縫。

1.2.2 爆破后放出的大量氣體在周圍形成高壓而作用的結(jié)果。此觀點認為是應力波作用后導致的結(jié)果，形成發(fā)展貫通的裂縫，主要是因為爆炸的氣體產(chǎn)生高壓，這樣會有準靜態(tài)應力，該理論重點強調(diào)的是，不耦合的裝藥條件下所產(chǎn)生的緩沖作用，由于存在了空氣之間的間隙，這樣作用于孔壁上的沖擊波的波峰壓力就會顯著減小了。

1.2.3 以上兩種原因共同作用而形成。應力波的反射疊加作用和高壓氣體共同的作用而形成，這個觀點代表業(yè)內(nèi)大多數(shù)人的觀點，此觀點認為：在通過炸藥進行起爆時，應力波的反射和疊加主要是在炮孔周圍，剛開始先會出現(xiàn)一些初始的裂縫，而這個裂縫是徑向的，然后再經(jīng)過爆破后的氣體準靜態(tài)壓力的作用，這個先出現(xiàn)的初始的徑向裂縫會逐漸地加大和擴展。

1.3 預裂爆破的技術要求

在技術層面上，炮孔直徑的選取、孔徑與藥包的比例（即不偶合系數(shù)）都要做到根據(jù)實際情況嚴格控制。

2 預裂爆破過程中影響其效果的主要原因

經(jīng)過在工程實踐中進行大量的試驗和實踐，影響預裂爆破效果的主要原因體現(xiàn)在以下七點：

2.1 工程所需要爆破的巖石的物理屬性和所處的地質(zhì)特點

爆破參數(shù)的取得與所要爆破的巖石的物理性質(zhì)和地質(zhì)條件有很大的關系，所以，在進行預裂爆破設計時應該取得所要爆破巖石的確切的物理性質(zhì)參數(shù)，這樣才能取得準確的預裂爆破技術參數(shù)。

2.2 不耦合的作用因素

我們說到的不耦合的作用，就是利用在進行工程裝藥時，藥和炮孔壁的縫隙，這樣可以降低在炸藥爆炸時，它作用于炮孔壁上的剛開始的壓力。通常來講，這個系數(shù)在2～4之間，作用都會不錯。如果可允許的線裝藥密度處在一個適當范圍內(nèi)，那么不耦合系數(shù)也可以隨著炮孔距的減少，而適當加大一些。

2.3 裝藥的形態(tài)

為了保證細長藥卷之間間隔裝藥起爆的可靠性，炮孔內(nèi)沿著全部長度必須都要覆蓋導爆索，考慮到炮孔底部的夾制，一般來講，炮孔底部的藥量適當加到2～

3倍。

2.4 進行預裂時的炮孔和主要炮孔在起爆時間上間隔的時間

為了確保起到減震的作用，預裂孔應該超前于主爆孔的時間起爆，預裂孔和主炮孔起爆時間的間隔應該大于等于100ms，如果巖石含水量高或者比較松軟，預裂孔的起爆時間可提前50～100ms。

2.5 所鉆孔的質(zhì)量高低

鉆孔要求鉆到一個平面上，垂直于鉆孔的平面偏差應該小于20cm。在孔底部分，要求在一條直線，上下的偏差應該小于等于15cm。

2.6 預裂孔的深度

預裂孔的作用是削弱應力波的作用，并且減輕地震的效應對巖壁的影響，所以，預裂孔的深度一定要超過主裂孔的深度。

2.7 孔口堵塞時的長度

如果我們堵塞的長度很短或者裝藥時裝得過多，就會造成孔口變成為類似于漏斗那樣的形狀；如果我們堵塞時的長度太長或者裝藥時裝得過少，又會造成在頂部很難產(chǎn)生一條完整的預裂縫，所以一般來說，我們把堵塞的長度控制到孔徑的12～20倍。

3 爆破參數(shù)

3.1 中深孔爆破

孔眼直徑要取到80mm。孔眼的深淺和臺階的高低有很大關系，一般來講，我們把臺階的高度取到5～7m，那么孔眼深度就是是1.1×臺階高度，通常孔距取到2.0w。

3.2 淺眼爆破

孔眼直徑要取到40mm；孔眼的深淺和臺階的高低有很大關系，一般來講，我們把臺階的高度取到5～7m，那么孔眼深度是0.2×臺階高度，通常孔距取到1w。

3.3 布孔方式

中孔和深孔采用梅花形的布孔，淺眼采取均勻原則分散布孔，相鄰排在深孔之間。

3.4 微差起爆網(wǎng)路

3.4.1 如何來確定微差起爆合適的間隔時間，這個參數(shù)對爆破的效果非常重要。我們可以按照地震效應最小這樣的原則來確定微差起爆的合適間隔時間。

3.4.2 確定在松動爆破和擠壓爆破的合適的間隔時間。

3.4.3 裝藥形態(tài)的選擇可采用分段裝藥方式，上段裝松動爆破的藥，下段裝擠壓爆破的藥，這樣可以減少大塊的比率。

3.4.4 網(wǎng)路的選擇，采用非電導爆毫秒延期起爆，大斜線微差起爆，充分利用了炸藥的能量，大部分都可以破碎巖石，減少負面影響。

3.5 預裂爆破

經(jīng)過實踐，選取以下參數(shù)效果最好，即：孔間距為800mm，巖石抗壓強度為120MPa。

4 裝藥結(jié)構與起爆

4.1 裝藥階段

4.1.1 堵塞段參數(shù)。我們堵塞炮筒的目的是為了加大爆裂氣體所作用的時間，而且可以保證在孔口段只產(chǎn)生裂縫，而不會出現(xiàn)漏斗狀，通常情況下，選取0.5～1.5m。

4.1.2 孔底加強段的參數(shù)。這個段長要基本和堵塞段的段長一樣。因為孔底會受到巖石的一個加持作用，所以線裝藥密度會需要加大。

4.1.3 均勻裝藥段的參數(shù)。一般是沿著軸向間的不偶合的裝藥，而且是沿著孔軸的方向均勻的一個分布。軸向之間，間隔裝藥必須嚴格用導爆索來把各藥卷串聯(lián)起來，這樣才可以達到起爆的目的。

在國外，經(jīng)常采用的是炮孔中心定位器來定位，在我國，一般是把藥卷和導爆索一起綁在竹片上來進行藥卷定位。

4.2 起爆階段

通常情況下，都用導爆索進行起爆，而且采取的方法是分段并聯(lián)法。預裂孔如果與主爆孔在同一網(wǎng)路起爆的話，那么預裂孔應該超前第一排主爆孔85～100ms

起爆。

4.3 質(zhì)量控制標準

在預裂面上形成的地表裂縫的寬度，新壁面的平整程度，預留的孔痕的百分比和減震效應的百分比，都可以來判斷預裂爆破的效果。

4.3.1 預裂面上的地表裂縫寬度應該大于等于1cm。

4.3.2 新壁面的上下的起伏差，允許為最大上下15cm。

4.3.3 預留的孔痕的比例，如果在硬巖上，允許大于等于80%，如果在軟巖上，允許大于等于50%。

4.3.4 在預裂爆破時，所產(chǎn)生的地震效應，必須要達到在設計時對其降震的百分率的要求。

5 爆破效果

通過大量的模擬爆破實驗和現(xiàn)場爆破的經(jīng)驗，可以確定工地的爆破時采用的參數(shù)，節(jié)省了很多財力，取得了很大的經(jīng)濟效益，也不浪費人員和設備，并保證了他們的安全。

6 結(jié)語

通過以上分析，我們可以得出，采用預裂爆破技術，可以很好地解決爆破強度和人員安全的矛盾，滿足土石方開挖中對爆破的技術要求。但是隨著開采深度在以后的工程中還會加大，我們需要對所有因素都考慮周全。所以，預裂爆破技術仍需不斷研究和改進，為以后的施工實踐提供理論基礎和建議。

參考文獻

[1] 陳連進.控制爆破在互道立交橋工程中的應用[J].爆破，2004，（2）.

[2] 王長平，崔國慶.土石方開挖中預裂爆破應用的研究[J].焦作大學學報，2004，（2）.

[3] 馮桂云，劉長玲.預裂爆破在邊坡開挖中的應用研究[J].工程爆破，2013，（4）.

3.4.2 確定在松動爆破和擠壓爆破的合適的間隔時間。

3.4.3 裝藥形態(tài)的選擇可采用分段裝藥方式，上段裝松動爆破的藥，下段裝擠壓爆破的藥，這樣可以減少大塊的比率。

3.4.4 網(wǎng)路的選擇，采用非電導爆毫秒延期起爆，大斜線微差起爆，充分利用了炸藥的能量，大部分都可以破碎巖石，減少負面影響。

3.5 預裂爆破

經(jīng)過實踐，選取以下參數(shù)效果最好，即：孔間距為800mm，巖石抗壓強度為120MPa。

4 裝藥結(jié)構與起爆

4.1 裝藥階段

4.1.1 堵塞段參數(shù)。我們堵塞炮筒的目的是為了加大爆裂氣體所作用的時間，而且可以保證在孔口段只產(chǎn)生裂縫，而不會出現(xiàn)漏斗狀，通常情況下，選取0.5～1.5m。

4.1.2 孔底加強段的參數(shù)。這個段長要基本和堵塞段的段長一樣。因為孔底會受到巖石的一個加持作用，所以線裝藥密度會需要加大。

4.1.3 均勻裝藥段的參數(shù)。一般是沿著軸向間的不偶合的裝藥，而且是沿著孔軸的方向均勻的一個分布。軸向之間，間隔裝藥必須嚴格用導爆索來把各藥卷串聯(lián)起來，這樣才可以達到起爆的目的。

在國外，經(jīng)常采用的是炮孔中心定位器來定位，在我國，一般是把藥卷和導爆索一起綁在竹片上來進行藥卷定位。

4.2 起爆階段

通常情況下，都用導爆索進行起爆，而且采取的方法是分段并聯(lián)法。預裂孔如果與主爆孔在同一網(wǎng)路起爆的話，那么預裂孔應該超前第一排主爆孔85～100ms

起爆。

4.3 質(zhì)量控制標準

在預裂面上形成的地表裂縫的寬度，新壁面的平整程度，預留的孔痕的百分比和減震效應的百分比，都可以來判斷預裂爆破的效果。

4.3.1 預裂面上的地表裂縫寬度應該大于等于1cm。

4.3.2 新壁面的上下的起伏差，允許為最大上下15cm。

4.3.3 預留的孔痕的比例，如果在硬巖上，允許大于等于80%，如果在軟巖上，允許大于等于50%。

4.3.4 在預裂爆破時，所產(chǎn)生的地震效應，必須要達到在設計時對其降震的百分率的要求。

5 爆破效果

通過大量的模擬爆破實驗和現(xiàn)場爆破的經(jīng)驗，可以確定工地的爆破時采用的參數(shù)，節(jié)省了很多財力，取得了很大的經(jīng)濟效益，也不浪費人員和設備，并保證了他們的安全。

6 結(jié)語

通過以上分析，我們可以得出，采用預裂爆破技術，可以很好地解決爆破強度和人員安全的矛盾，滿足土石方開挖中對爆破的技術要求。但是隨著開采深度在以后的工程中還會加大，我們需要對所有因素都考慮周全。所以，預裂爆破技術仍需不斷研究和改進，為以后的施工實踐提供理論基礎和建議。

參考文獻

[1] 陳連進.控制爆破在互道立交橋工程中的應用[J].爆破，2004，（2）.

[2] 王長平，崔國慶.土石方開挖中預裂爆破應用的研究[J].焦作大學學報，2004，（2）.

[3] 馮桂云，劉長玲.預裂爆破在邊坡開挖中的應用研究[J].工程爆破，2013，（4）.

3.4.2 確定在松動爆破和擠壓爆破的合適的間隔時間。

3.4.3 裝藥形態(tài)的選擇可采用分段裝藥方式，上段裝松動爆破的藥，下段裝擠壓爆破的藥，這樣可以減少大塊的比率。

3.4.4 網(wǎng)路的選擇，采用非電導爆毫秒延期起爆，大斜線微差起爆，充分利用了炸藥的能量，大部分都可以破碎巖石，減少負面影響。

3.5 預裂爆破

經(jīng)過實踐，選取以下參數(shù)效果最好，即：孔間距為800mm，巖石抗壓強度為120MPa。

4 裝藥結(jié)構與起爆

4.1 裝藥階段

4.1.1 堵塞段參數(shù)。我們堵塞炮筒的目的是為了加大爆裂氣體所作用的時間，而且可以保證在孔口段只產(chǎn)生裂縫，而不會出現(xiàn)漏斗狀，通常情況下，選取0.5～1.5m。

4.1.2 孔底加強段的參數(shù)。這個段長要基本和堵塞段的段長一樣。因為孔底會受到巖石的一個加持作用，所以線裝藥密度會需要加大。

4.1.3 均勻裝藥段的參數(shù)。一般是沿著軸向間的不偶合的裝藥，而且是沿著孔軸的方向均勻的一個分布。軸向之間，間隔裝藥必須嚴格用導爆索來把各藥卷串聯(lián)起來，這樣才可以達到起爆的目的。

在國外，經(jīng)常采用的是炮孔中心定位器來定位，在我國，一般是把藥卷和導爆索一起綁在竹片上來進行藥卷定位。

4.2 起爆階段

通常情況下，都用導爆索進行起爆，而且采取的方法是分段并聯(lián)法。預裂孔如果與主爆孔在同一網(wǎng)路起爆的話，那么預裂孔應該超前第一排主爆孔85～100ms

起爆。

4.3 質(zhì)量控制標準

在預裂面上形成的地表裂縫的寬度，新壁面的平整程度，預留的孔痕的百分比和減震效應的百分比，都可以來判斷預裂爆破的效果。

4.3.1 預裂面上的地表裂縫寬度應該大于等于1cm。

4.3.2 新壁面的上下的起伏差，允許為最大上下15cm。

4.3.3 預留的孔痕的比例，如果在硬巖上，允許大于等于80%，如果在軟巖上，允許大于等于50%。

4.3.4 在預裂爆破時，所產(chǎn)生的地震效應，必須要達到在設計時對其降震的百分率的要求。

5 爆破效果

通過大量的模擬爆破實驗和現(xiàn)場爆破的經(jīng)驗，可以確定工地的爆破時采用的參數(shù)，節(jié)省了很多財力，取得了很大的經(jīng)濟效益，也不浪費人員和設備，并保證了他們的安全。

6 結(jié)語

通過以上分析，我們可以得出，采用預裂爆破技術，可以很好地解決爆破強度和人員安全的矛盾，滿足土石方開挖中對爆破的技術要求。但是隨著開采深度在以后的工程中還會加大，我們需要對所有因素都考慮周全。所以，預裂爆破技術仍需不斷研究和改進，為以后的施工實踐提供理論基礎和建議。

參考文獻

[1] 陳連進.控制爆破在互道立交橋工程中的應用[J].爆破，2004，（2）.

[2] 王長平，崔國慶.土石方開挖中預裂爆破應用的研究[J].焦作大學學報，2004，（2）.

[3] 馮桂云，劉長玲.預裂爆破在邊坡開挖中的應用研究[J].工程爆破，2013，（4）.