某市低丘緩坡改造土石方平整爆破設計與施工

李忠水

(中核浙江衢州鈾業(yè)有限公司， 浙江衢州市 324008)

低丘緩坡實際上就是低矮坡小的丘陵，低丘緩坡開發(fā)利用是指將其開發(fā)為農(nóng)業(yè)和建設用地，走向可持續(xù)之路。某市計劃對某低丘緩坡進行改造，平整后用作工業(yè)開發(fā)區(qū)用地。本文就該緩坡改造的爆破設計與施工進行闡述，為有類似地質(zhì)條件的緩坡提供參考。

1 工程概況

某市為發(fā)展經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，需對一低丘緩坡區(qū)進行爆破平整。爆破地段分為4個爆區(qū)。爆體山頭高4～15m，其中1號爆區(qū)預計爆破方量300000m3，爆區(qū)南面210m處有高壓電線經(jīng)過;3號爆區(qū)預計爆破方量250000m3，爆區(qū)東面390m處有一村莊，南面350m處有幾棟民房，東南面220m有電力線經(jīng)過;4號爆區(qū)預計爆破方量50000m3，爆區(qū)北面205 m有幾棟民房;2號爆區(qū)預計爆破方量200000m3，爆區(qū)周圍環(huán)境簡單無任何需保護的建筑物及建筑設施。爆破體均為紅砂巖，f系數(shù)3～5。預計合計爆破方量800000m3左右，工期36個月。

2 爆破總體方案

根據(jù)爆區(qū)地形、地質(zhì)情況，以及爆破塊度的要求，確定如下爆破方案:爆破體相對設計平整后場地標高大于6m的爆破采用中深孔松動爆破開挖，小于6m的采用低臺階淺孔爆破。中深孔臺階高度6 m，淺孔臺階2.2m，作業(yè)自上而下開挖。

3 爆破設計

3.1 中深孔爆破設計

3.1.1 爆破參數(shù)與起爆網(wǎng)絡設計

孔徑90mm，設計臺階高度為6m，炮孔超深按h=(0.15～0.35)W底確定，其中W底為底盤抵抗線(m)，巖石松軟時取小值，巖石堅硬時取大值。本工程設計超深為1.0m，并根據(jù)實際施工情況，及時予以調(diào)整。

底盤抵抗線W底按下式確定

式中:W底——底盤抵抗線

K——被爆巖石系數(shù)，一般為30～40，此取35;

d——鉆孔直徑，mm。

計算得出:W底=3.15m，取3.0m。

孔距a:a=m × W底=1.3 ×3.0=3.9 ，取4.0m。

排距b:b=0.8a=0.8 ×3.96=3.17 ，取3.0m。

根據(jù)巖石的可爆性，設計初選炸藥單耗q為0.40kg/m3，在實際施工中，可根據(jù)實際爆破情況給予適當?shù)恼{(diào)整。

前排孔裝藥量按Q=q×a×W底×H計算，其H 為臺階高度，H=6m，則 Q=28.8kg，取29kg。

后排孔裝藥量按Q=k×q×a×b×H計算，其中H為臺階高度，H=12m;k為考慮前面各排孔的巖體阻力作用的增加系數(shù)，一般取k=1.1～1.2，此取 1.15;則 Q=33.12，取 33kg。

表1 中深孔爆破參數(shù)

設計的中深孔爆破參數(shù)見表1。采用梅花型布孔形式，孔內(nèi)采用柱狀連續(xù)裝藥方法，每孔裝兩個起爆藥包，分別置于藥柱底部1/4和3/4處。

本工程在中深孔爆破中，設計單次爆破最大藥量不超過570kg，起爆孔數(shù)小于20個，最大單響藥量在198kg以內(nèi)。

設計采用非電導爆管起爆網(wǎng)路，孔外延期起爆。采孔內(nèi)全部裝Ms－15段雷管，單響間用Ms－1段雷管接力，用Ms－1、Ms－3段雷管控制排間起爆順序，起爆網(wǎng)路設計如圖1所示。

圖1 中深孔起爆網(wǎng)絡示意

3.1.2 中深孔爆破安全計算

最大一次齊爆藥量按下式確定:

式中，R 取205m，α 取1.8，v取2cm/s，k取250，計算得 Q=2756.7kg

根據(jù)實際設計最大一段藥量取198kg，校驗震速V=K×(/R)α=0.41cm/s

空氣沖擊波安全距離按下式確定:

式中，KK取2，Q 取570，計算得出:RK=47.75m。爆破飛石對人員的安全距離按RF=(15－16)D計算，求得RF為144m。

根據(jù)以上計算，本設計確定爆區(qū)周圍200m半徑為警戒范圍線能夠滿足安全的要求。

3.2 淺孔爆破設計

3.2.1 爆破參數(shù)與起爆網(wǎng)絡設計

臺階高度H一般為2.2m;鉆孔深度L一般為2.5m;孔徑D=38～42mm。鉆孔超深h根據(jù)經(jīng)驗h=(0.1－0.35)×w計算，其中，w 為底盤抵抗線，本設計取20cm。底盤抵抗線W底=(30－5)×D，本設計取1.2m。炮孔間距 a=1.1 ×w=1.3m、排距 b=0.8 ×w=0.96m，取1.0m。

根據(jù)巖石性質(zhì)，取炸藥單耗量q為0.3kg/m3，在實際施工過程中，可根據(jù)設計爆破效果予以調(diào)整。單孔裝藥量Q采用體積公式按(松動爆破)計算:Q=K×q×a×b×H，其中前排孔取k=1，后排孔取k=1.1。設計的爆破參數(shù)見表2。

表2 小臺階淺孔炮孔爆破參數(shù)

初步設計單次爆破規(guī)模為3排，采用排間微差起爆方式，最多起爆24個炮孔，一次爆破總炸藥量不超過19.76kg;單段最大裝藥量不超過6.8kg。孔內(nèi)連續(xù)裝藥，用導爆管非電雷管起爆。

淺孔炮孔布置采用三角梅花布孔，采用孔內(nèi)延時排間微差起爆網(wǎng)路。

淺孔爆破的起爆網(wǎng)路如圖2所示。

圖2 淺孔爆破起爆網(wǎng)路

空氣沖擊波安全距離:RK=KK×，KK取2，Q取19.75，RK=8.89m。爆破飛石對人員的安全距離計解:RF=(15－16)D，求得R=64m。

根據(jù)以上計算，本設計確定爆區(qū)周圍300m半徑為警戒范圍線能夠滿足安全的要求。

3.3 爆破作業(yè)方式

(1)在作業(yè)時，采用淺眼松動爆破施工，先清除原巖上的覆蓋層，將其放置一旁堆放。開始修建簡易道路，簡易道路分支應到達每個梯田層位，由上向下逐層爆破開挖。在布置炮孔位置時，要盡量利用臨空面較多的地形。由于2號爆區(qū)南面120m處有民房，4號爆區(qū)南面70m處有民房，110m處有一根輸電線路，3號爆區(qū)南面100m處有民房。在作業(yè)推進上由北向南推進，爆破最小抵抗線朝北，以確保民房的安全。同時在距民房較近時須采用淺孔低臺階爆破，減小一次爆破藥量。

(2)及時清理爆破工作面巖渣，保持爆破自由面，每班保持兩臺鉆機同時作業(yè)，預先對要爆破的巖石一次性鑿完鉆孔，并清理好孔口的碎石，用木塞堵住，集中放炮，集中出渣。

3.4 安全技術措施

(1)嚴格按《爆破安全規(guī)程》和《中華人民共和國民用爆炸物品安全管理條例》操作。

(2)本方案中深孔爆破確定的最小安全距離為200m，淺孔爆破在復雜地質(zhì)條件下或未形成臺階工作面時確定的最小安全距離為300m，故對警戒線外的人員、設備應該說是安全。

(3)發(fā)現(xiàn)盲炮要及時處理，不能及時處理的要設置明顯標志，并采取警戒措施，嚴禁無關人員進入，并告訴技術人員，由技術人員指導處理，如當班處理不完必須做好交接班手續(xù)，將盲炮情況、處理方法交代清楚，由下一班繼續(xù)處理，具體處理方法如下:

當線路完好時可重新連線起爆，重新起爆時須檢查抵抗線有無變化。如最小抵抗線有變化者，應驗算安全距離，并加大警戒范圍;

可在距盲炮孔口不少于10倍炮孔直徑處另打平行孔裝藥起爆;

所用炸藥為非抗水炸藥，且孔壁完好時，可取出部分填塞物向孔內(nèi)灌水使之失效，然后做進一步處理;

可用木、竹或其他不產(chǎn)生火花的材料制成的工具，輕輕掏出孔內(nèi)填塞物，用藥包誘爆。

嚴格控制爆區(qū)規(guī)模和最大一段齊爆藥量，禁止超藥量起爆;

嚴格按設計參數(shù)進行布孔和鉆孔，裝藥前要認真對每個炮孔進行檢查和驗收，裝藥高度和填塞高度要符合設計要求;

應對警戒范圍內(nèi)設施簽訂爆破安全協(xié)議;

起爆前應將警戒范圍內(nèi)所用人員和設備撤到警戒范圍外，確保人員和設備的安全;

在通往爆區(qū)的各交通要道口設置醒目警示牌，爆破時應設立崗哨，禁止一切人員、車輛進入警戒區(qū);

起爆15min后，技術人員進現(xiàn)場勘查，確定無危險后，方可解除警戒。

4 爆破效果

(1)爆破經(jīng)濟效益。爆破后鉆孔延米中深孔爆破方量在11m3左右，淺孔臺階爆破1.2m3;炸藥單耗與設計比有所降低，實際綜合單耗0.30kg/m3。工期提前6個月，綜合成本得到大幅降低。

(2)爆破質(zhì)量。爆破后破碎塊度符合工程要求，大塊率低;無根坎;爆堆集中，且有一定的松散度，能滿足鏟裝設備高效率要求。

(3)爆破安全。經(jīng)現(xiàn)場檢測，爆破地震、沖擊波、飛石和噪聲的危害均達到爆破設計評估的安全要求。

5 結(jié)論

低丘緩坡改造今后是城市發(fā)展主要手段之一，同時也是工業(yè)用地模式的創(chuàng)新，具有一定戰(zhàn)略意義和較好綜合效益。在低丘緩坡改造過程中，只要充分利用低丘緩坡的地形地貌特點，合理進行爆破設計，采用中深孔和淺孔排炮相結(jié)合的形式進行爆破施工，精心組織，就能達到好效果。

［1］ 汪旭光.爆破設計與施工［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2011.

［2］ 鄭炳旭，王永慶，李 萍.建設工程臺階爆破［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2004.

［3］ 《采礦手冊》編委會.采礦手冊(第4卷)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1991.

［4］ GB6722－2011.爆破安全規(guī)程［S］.

［5］ 于亞倫.工程爆破理論與技術［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2004.