大孔徑淺孔爆破在工程中的實(shí)際應(yīng)用及效益分析

劉軼倫

（江蘇省礦業(yè)工程集團(tuán)有限公司，江蘇 徐州 221000）

目前，露天城鎮(zhèn)爆破中廣泛使用的兩種爆破方法——深孔爆破和淺孔爆破。深孔爆破是指炮孔直徑＞50mm并且深度＞5m的爆破作業(yè)，淺孔爆破是指炮孔直徑≤50mm，炮孔深度≤5m的爆破作業(yè)。當(dāng)炮孔直徑＞50mm并且深度≤5m時(shí)，也屬于淺孔爆破的作業(yè)范疇。查閱相關(guān)教材書(shū)籍等資料，目前對(duì)于小孔徑淺孔爆破的研究較多，在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)后已具有較高的可靠性和操作性，而對(duì)于大孔徑淺孔爆破的研究很少。但是，在實(shí)際施工過(guò)程中，小孔徑淺孔爆破暴露出效率低下、施工成本高等缺點(diǎn)，所以在保證安全的前提下，要想做到降本增效，勢(shì)必要深入研究大孔徑淺孔爆破技術(shù)，確定各項(xiàng)參數(shù)，并進(jìn)行效益分析。

1 工程概況

連徐鐵路DK178+605～DK179+005區(qū)間位于徐州市銅山區(qū)張集鎮(zhèn)張樓村，該區(qū)間為雙路塹石方開(kāi)挖，長(zhǎng)度400m，面積約10000m2，南側(cè)為山體，200m內(nèi)無(wú)建（構(gòu)）筑物，北側(cè)周邊200m大部分區(qū)域?yàn)檗r(nóng)田，僅東北側(cè)有幾個(gè)養(yǎng)殖大棚，距離約80m，爆破環(huán)境理想。結(jié)合地質(zhì)勘查資料及經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查勘，該區(qū)間內(nèi)巖石硬度中等強(qiáng)度，經(jīng)實(shí)測(cè)該區(qū)域待開(kāi)挖的巖層厚度為3～4.5m，預(yù)計(jì)工程量為40000m3，合同工期限定1個(gè)月。爆破前現(xiàn)場(chǎng)照片如圖1所示。

圖1 爆破前現(xiàn)場(chǎng)照片

2 爆破施工方案選擇

根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，在進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)時(shí)一般巖層厚度較小時(shí)，習(xí)慣采用小孔徑淺孔爆破分層開(kāi)挖。但該類(lèi)型爆破在路塹石方開(kāi)挖中效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全性差，要在1個(gè)月工期內(nèi)采用小孔徑淺孔爆破的方法顯然無(wú)法滿(mǎn)足要求。綜合考慮巖層性質(zhì)、周邊環(huán)境等特點(diǎn)，最終決定在該項(xiàng)目中采用大孔徑淺孔爆破技術(shù)。通過(guò)查閱相關(guān)資料及多次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)炮的方式，確定大孔徑淺孔爆破技術(shù)的各項(xiàng)參數(shù)，并進(jìn)行綜合效益分析。

3 大孔徑淺孔爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

（1）臺(tái)階高度H：該工程大孔徑淺孔爆破的應(yīng)用范圍在 3m≤H≤4.5m。

（2）鉆孔直徑D：采用90mm孔徑。

（3）最小抵抗線(xiàn)W：采用Wd代替最小抵抗線(xiàn)，通常淺孔爆破Wd=（0.4～1.0）H，結(jié)合該工程為雙壁路塹掏槽大孔徑淺孔爆破的特點(diǎn)，同時(shí)參考小臺(tái)階淺孔爆破和臺(tái)階深孔爆破，確定W=（0.6～0.9）H[1]。為有效控制飛石，淺臺(tái)階選大值，高臺(tái)階選小值。

（4）炮孔深度L：梯段爆破時(shí)L=（1.1～1.15）H，即L=（1.2～1.9）W，淺臺(tái)階選小值，高臺(tái)階選大值[2]。

（5）填塞長(zhǎng)度l：為有效避免飛石，大孔徑淺孔爆破宜采用孔底集中耦合裝藥，一切情況下保證l≥1.2W。

（6）孔距a：a=mWd，其中m為密集系數(shù)，通常m=1～1.5[2]。在該工程中掏槽孔先起爆，底盤(pán)抵抗線(xiàn)過(guò)大，應(yīng)選用較小的密集系數(shù)，以克服底盤(pán)的阻力，此時(shí)a1=Wd；掏槽孔起爆后，為后續(xù)的常規(guī)孔又提供了一個(gè)自由面，此時(shí)密集系數(shù)可適當(dāng)增大，a2=1.2Wd[3]。

（7）排拒b：路塹開(kāi)挖爆破有多排炮孔時(shí)，可以布置成矩形，其排拒b一般比孔間距a小一些。即b=（0.8～1.0）a[2]。故選定掏槽孔b1=0.8Wd，b2=Wd。

（8）炸藥單耗q：小孔徑淺孔爆破的炸藥單位一般為0.4kg/m3，但該工程為大孔徑淺孔爆破，每個(gè)炮孔負(fù)擔(dān)的有效石方量較大，且鉆孔深度大于小孔徑淺孔爆破的深度，受底盤(pán)夾制作用也就更大。根據(jù)工程實(shí)際計(jì)算：掏槽孔單耗為0.6kg/m3、常規(guī)孔單耗為0.5kg/m3。

（9）單孔裝藥量Q：掏槽孔Q1=CqWaH[1]；常規(guī)孔Q2=CqabH。其中C為藥量控制系數(shù)，C=0.2～0.5[1]。

（10）炸藥的延米裝藥量ql：一般耦合裝藥的線(xiàn)裝藥量為5.0～5.5kg/m，故可以采用公式Q0=ql（L-1）計(jì)算出Q0。與對(duì)應(yīng)的Q值進(jìn)行對(duì)比，若不相符則需要修正相關(guān)孔網(wǎng)參數(shù)。

（11）布孔方式：因該工程路塹開(kāi)挖寬度為20～30m，寬度較大，為保證掏槽效果，擬布置2排掏槽孔，采用雙直線(xiàn)掏槽方式，矩形布孔，如圖2所示。

（12）網(wǎng)絡(luò)布置：該工程全部采用毫秒延期導(dǎo)爆管雷管，孔內(nèi)裝填MS15段，孔外用MS3段延期，掏槽孔先于常規(guī)孔起爆，網(wǎng)路布置如圖3所示。

（13）選定爆破參數(shù)表。該工程選定爆破參數(shù)表如表1所示。

圖2 雙直線(xiàn)掏槽布孔示意圖

圖3 爆破網(wǎng)絡(luò)起爆順序示意圖

表1 選定爆破參數(shù)表

4 爆破效果

該工程在采用大孔徑淺孔爆破技術(shù)后，實(shí)現(xiàn)了鉆孔、爆破、挖運(yùn)一個(gè)循環(huán)作業(yè)即可開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，大大加快了施工速度。同時(shí)，通過(guò)不斷優(yōu)化相關(guān)的爆破設(shè)計(jì)，使爆破飛石、振動(dòng)等有害效應(yīng)得到了有效控制。爆破后現(xiàn)場(chǎng)如圖4所示。

圖4 爆破后現(xiàn)場(chǎng)照片

5 效益分析

以H=4.5m為例，大孔徑淺孔爆破1個(gè)臺(tái)階即可完成，小孔徑淺孔爆破則需要2個(gè)臺(tái)階。對(duì)比如表2所示。

表2 經(jīng)濟(jì)效益分析表

6 結(jié)論

由此可見(jiàn)，在該工程內(nèi)大面積采用大孔徑淺孔爆破，能做到1個(gè)臺(tái)階即可爆破至設(shè)計(jì)標(biāo)高，通過(guò)減少循環(huán)作業(yè)次數(shù)的方式能有效降低石方鉆孔的成本，實(shí)現(xiàn)一定的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)實(shí)踐表明大孔徑淺孔爆破的爆堆集中，無(wú)底跟，超挖控制也較好，同時(shí)因填塞長(zhǎng)度一般較大，不易產(chǎn)生遠(yuǎn)距離飛石。