土石方開挖中預裂爆破應用研究

蔣英

摘要：預裂爆破是一種常用于大劈坡和開挖深槽控制設計邊線的爆破。其特點是在開挖區爆破前，沿設計開挖線先炸開一條寬1～4cm的裂縫面，從而將爆破開挖區傳來的能量消減70%，減輕保留區的震動，切斷爆區裂縫向保留區擴展，保證設計邊坡的穩定和平整。文章根據在日常生活中經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設置、質量的控制標準，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；質量控制；預裂縫

1 預裂縫形成的機理及預裂爆破施工的技術要點

1.1 預裂縫形成的機理。預裂爆破是一種不偶合裝藥結構，其特點是孔壁和藥包間留有環狀的間隙，這個間隙的存在一是消減了爆壓峰值，二是為孔與孔之間提供了聚能的空穴。這樣，由于巖石的抗壓強度遠大于其抗拉強度（其比值約為20～40），故削減后的爆壓峰值，不會使孔壁產生明顯的壓縮破壞，只有切向拉力使炮孔四周形成裂紋。

1.2 預裂爆破施工的技術要點。（1）炮孔直徑與不偶合系數的控制：孔徑通常為50mm～200mm。淺孔爆破用較小的孔徑，深孔爆破用較大的孔徑。孔徑與藥包之比稱不偶合系數，其值一般選用2.0～4.0為宜。（2）炮孔孔距與巖石特性、裝藥情況、縫壁平整度要求和孔徑大小相關。孔距常取孔徑的8～12倍為宜。孔徑小取較大的倍數，孔徑大取較小的倍數。巖石均勻完整取較大的倍數，反之取較小的倍數。當然對十分破碎的巖石，孔距和孔徑比可能要小于8才會得到滿意的預裂效果，而對十分均勻完整的巖石，孔距和孔徑比可能取大于12時才會得到滿意的預裂效果，孔距的大小要根據具體情況并經爆破試驗來確定其最佳值.（3）線狀分散裝藥，藥包結構采用間隔裝藥（見圖1），為克服孔底巖石的夾制作用，孔底藥包一般采用線裝藥密度的3～5倍。用于預裂爆破的單位長度的裝藥量稱為線裝藥密度，通常取250～420g/m，或用下式估算：

2 預裂爆破過程中影響其效果的主要原因

2.1 工程所需要爆破的巖石的物理屬性和所處的地質特點。 爆破參數的取得與所要爆破的巖石的物理性質和地質條件有很大的關系，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參數，這樣才能取得準確的預裂爆破技術參數。

2.2 不耦合的作用因素。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，那么不耦合系數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。為了保證細長藥卷之間間隔裝藥起爆的可靠性，炮孔內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。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

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。

4 裝藥結構與起爆

4.1 裝藥階段

4.1.1堵塞段參數。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生裂縫，而不會出現漏斗狀，通常情況下，選取0.5～1.5m。

4.1.2孔底加強段的參數。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。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起來，這樣才可以達到起爆的目的。在國外，經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法。預裂孔如果與主爆孔在同一網路起爆的話，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場爆破的經驗，可以確定工地的爆破時采用的參數，節省了很多財力，取得了很大的經濟效益，也不浪費人員和設備，并保證了他們的安全。

6 結語

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。

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）.

（作者單位：大連安業爆破工程有限公司）