多區(qū)域大型土石方爆破技術(shù)探討*

潘建華

(福建省福寧建設(shè)集團(tuán)有限公司， 福建 寧德市 352000)

在城市擴(kuò)張和新的礦山或采石場建設(shè)中，需要進(jìn)行大規(guī)模的土石方施工，以平整出建設(shè)用地或提供建設(shè)石料，加之現(xiàn)在城市化發(fā)展，土石方施工環(huán)境變得越來越復(fù)雜，周邊人員、建構(gòu)筑物、地上和地下各種管網(wǎng)眾多，給施工帶來很多不確定因素和安全風(fēng)險，需要綜合考慮各種因素才可以保障項(xiàng)目安全推進(jìn)，因此，本文根據(jù)某大型土石方施工實(shí)例，闡述了施工過程中采用的爆破技術(shù)、安全措施和施工方法等，以供同行借鑒。

1 工程實(shí)例

1.1 工程概況

根據(jù)建設(shè)碎石加工生產(chǎn)線的設(shè)計要求，大坂礦區(qū)總開挖土石方量約400萬m3，合同工期4個月。用地北邊距離最近居民住房 160.0 m，東北方向距離利沖水庫200.0 m，南邊距離最近居民住房120.0 m，西邊距離居民區(qū)350.0 m。

1.2 爆破范圍

爆破開挖區(qū)域根據(jù)用地要求，從北往南依次控制的底部標(biāo)高為+66.0 m、+45.7 m、+41.7 m、+37.5 m。為完成合同規(guī)定工期，將施工區(qū)域劃分為爆破開挖區(qū)域和爆破石料暫時堆放區(qū)域，其中爆破開挖區(qū)域?qū)嵤┿@孔、爆破、挖運(yùn)和場地整理流水作業(yè)，以確保在合同期內(nèi)完成任務(wù)；爆破石料暫時堆放區(qū)域待破碎系統(tǒng)安裝后進(jìn)行碎石破碎，供區(qū)域內(nèi)建設(shè)使用。

爆破開挖區(qū)域?yàn)檩^平緩的丘陵區(qū)山坡地帶，地表殘坡積層為0.5 m～2 m，強(qiáng)風(fēng)化層厚度為2 m～3.5 m，巖性為石灰?guī)r，水文地質(zhì)條件簡單，基巖風(fēng)化程度由地表向下為強(qiáng)風(fēng)化至中風(fēng)化，強(qiáng)風(fēng)化層較薄，以中風(fēng)化巖為主，節(jié)理、裂隙發(fā)育一般，巖石硬度中等，堅硬系數(shù)f= 8～12，地下水貧乏。

1.3 施工要求

（1）以項(xiàng)目建設(shè)工期為總目標(biāo)，在確保安全的基礎(chǔ)上，突出重點(diǎn)，分區(qū)域、分段實(shí)施作業(yè)，優(yōu)先確保破碎設(shè)備基礎(chǔ)，以提高整體項(xiàng)目效益。

（2）爆破開挖按照生產(chǎn)線基建實(shí)際需要的地平高度進(jìn)行，采用自上而下按15.0 m臺階高度沿地形等高線布置工作面，以減少臺階清理工作量，提高項(xiàng)目效益，底部不得超挖或欠挖，全面保護(hù)好設(shè)備基礎(chǔ)的基巖和圍巖。

（3）最終邊坡采用預(yù)裂爆破或光面爆破，以保護(hù)邊坡穩(wěn)定。

（4）爆破產(chǎn)出的石料，除用于修筑場地內(nèi)聯(lián)絡(luò)通道外，其余的集中運(yùn)輸堆放在石料暫時堆放區(qū)域，為今后碎石生產(chǎn)準(zhǔn)備好原料。

2 施工工藝和爆破方案

采用深孔臺階延遲控制爆破，挖掘機(jī)鏟裝、載重汽車運(yùn)輸?shù)拈_采方案，工作面推進(jìn)采取垂直下降分層后退式開采，通過對開拓、采準(zhǔn)和備采合理劃分和布置，結(jié)合回采進(jìn)度平衡各個工序進(jìn)度，在保證施工安全的前提下，組織備采、爆破、運(yùn)輸多工作面、多工序同時交叉施工，加快項(xiàng)目施工總進(jìn)度。

項(xiàng)目施工分成A、B、E、F這4個區(qū)塊交替施工，每一個區(qū)塊在鉆孔爆破前，需要將區(qū)塊上部的廢石和覆土進(jìn)行剝離，剝離工作要提前鉆孔作業(yè)5 d以上，以免造成廢石和覆土混入爆破石料中。

A區(qū)的爆破開挖從東向西進(jìn)行，爆破作業(yè)面朝向東南，依次由東向西推進(jìn)。第一階段開挖至+75.0 m水平，采用+105.0 m～+97.0 m和97.0 m～+75.0 m 2個平臺重合后按照15.0 m高度劃分為2個臺階，上下交錯推進(jìn)作業(yè)，以提高爆破效率和增加挖運(yùn)工作面，采用下臺階先起爆、上臺階后起爆的高精度導(dǎo)爆管雷管爆破方式，炮孔間延遲時間為9 ms，上下臺階延遲時間為25 ms，一次性爆破至+75.0 m水平，施工中預(yù)留上臺階+105.0 m～+97.0 m的爆破寬度，為下一平臺留下足夠的作業(yè)空間，爆破后的石料直接由+75.0 m平臺轉(zhuǎn)運(yùn)至D區(qū)石料堆場。

+75 m平臺形成足夠的作業(yè)面寬度（50 m）后，進(jìn)行第二階段爆破開挖，開挖方向與上面平臺相同，開挖的石料由E區(qū)的臨時運(yùn)輸?shù)缆愤\(yùn)送至D區(qū)堆場，開挖深度至+60.0 m水平時與F區(qū)合并統(tǒng)一爆破開挖。

B區(qū)為原開采遺留的南北走向的山坡，開采方向朝東，最高水平為+75.0 m，表面附著大量覆土及植被，鉆孔前首先要清理表面覆蓋物，通過運(yùn)輸主干道轉(zhuǎn)運(yùn)至C區(qū)堆放，覆蓋物清除后，依次由東南向西北方向爆破，爆破至+60.0 m時與F區(qū)合并統(tǒng)一爆破開挖。

E區(qū)位于項(xiàng)目區(qū)與礦山交界處，此處有原采礦遺留下來的一段南北走向，高約12.0 m、底部寬40.0 m，長100.0 m的臺階，臺階水平為+84.0 m～+70.0 m，爆破后的石料直接進(jìn)入D區(qū)堆放。在+70.0 m水平的位置，由東向西爆破開拓一條F區(qū)和D區(qū)連接通道，通道東側(cè)水平為+70.0 m，通道寬10.0 m，按8%坡度控制，該通道作為A 區(qū)、B區(qū)、和F區(qū)開挖石料運(yùn)送至D區(qū)的臨時運(yùn)輸?shù)缆贰?/p>

F區(qū)為原開采和加工區(qū)，存在+37.0 m、+44.0 m、+50.0 m和+60.0 m等多個工作面，鉆孔開始時逐步就近整合臺階，經(jīng)過爆破形成統(tǒng)一臺階爆破。

爆破順序從項(xiàng)目區(qū)最南端開始依次由南向北推進(jìn)，主爆破方向由東向南，爆破自由面避開X272公路和周邊農(nóng)田，因開始鉆孔位置開挖深度在5.0 m左右，無爆破自由面，采取多穿孔、少裝藥、延遲分段爆破方案，確保施工安全。

3 爆破參數(shù)

（1）臺階高度H。臺階高度H是影響工程進(jìn)度和質(zhì)量的重要因素，根據(jù)現(xiàn)場條件及挖裝設(shè)備狀況，綜合考慮確定取H=15.0 m。

（2）鉆孔直徑D。鉆孔直徑的大小，主要取決于鉆孔機(jī)械、臺階高度、巖石性質(zhì)，本工程鉆機(jī)采用KSZ100潛孔鉆機(jī)，鉆孔直徑為100 mm。

（3）鉆孔形式采用垂直鉆孔。

（4）超深h和孔深L。超深度h按照臺階高度10%確定，則孔深L=H+h。

（5）抵抗線w。根據(jù)類似工程經(jīng)驗(yàn)取3.5 m。

（6）炮孔間距a。按a=mw計算，取m=1.2。

（7）排距b的確定。按b=w確定。

（8）單孔藥量q。深孔爆破的單孔裝藥量按式（1）計算：

式中，q為單孔裝藥量，kg；k為炸藥單耗，kg/m3。

實(shí)際使用的爆破參數(shù)見表1。

一是探索建立水權(quán)制度。實(shí)施水權(quán)交易制度是通過引進(jìn)市場交易機(jī)制實(shí)現(xiàn)水資源優(yōu)化配置和高效利用的重要手段。結(jié)合東江流域深化實(shí)施最嚴(yán)格水資源管理制度，廣東省在東江流域先行探索建立流域水權(quán)交易制度，由點(diǎn)及面，分步實(shí)施，逐步推動全省水權(quán)交易制度實(shí)施。

（9）一次允許齊爆藥量。嚴(yán)格控制同段最大

表1 爆破實(shí)際參數(shù)

起爆藥量，一般按式（2）計算：

式中，Q為齊爆藥量，kg；R為爆破位置至保護(hù)建構(gòu)筑物的距離，m；v為爆破允許的質(zhì)點(diǎn)振動速度，cm/s；K為爆破地段的介質(zhì)系數(shù)，取150；α為爆破地震波衰減指數(shù)，取1.5。

（10）布孔方式。炮孔布置采用梅花型（見圖1）。

圖1 炮孔布置

4 爆破施工安全措施

民用爆破器材使用前進(jìn)行質(zhì)量檢查、性能的測試和試驗(yàn)，爆破中不使用不合格產(chǎn)品，使用爆炸物品應(yīng)做到“用多少，領(lǐng)多少”，嚴(yán)格執(zhí)行領(lǐng)、用、退制度，指定專人建立帳目，安全部配合公安部門定期和隨機(jī)檢查。爆破施工期間禁止非施工人員進(jìn)入爆破作業(yè)區(qū)域。

每次爆破前都必須制定爆破施工方案，確保爆破施工安全，嚴(yán)格控制爆破規(guī)模和最大一段裝藥量。參加爆破作業(yè)人員，須持證上崗，并熟悉所使用民爆物品性能和安全操作規(guī)程，做到安全作業(yè)。

嚴(yán)格控制堵塞質(zhì)量和保證堵塞長度，減少飛石，在距離民房較近地段爆破時對孔口進(jìn)行覆蓋，嚴(yán)格按照設(shè)計裝藥量進(jìn)行裝藥，確保爆破震動強(qiáng)度控制在安全的閾值范圍內(nèi)。

按規(guī)定的時間爆破，不得隨意更改時間，如有特殊情況，必須經(jīng)批準(zhǔn)后才能更改。

每次爆破前通知各施工隊(duì)，并告知裝藥量、爆破地點(diǎn)、爆破時間、安全距離等內(nèi)容，所有人員撤至安全地點(diǎn)之后才可進(jìn)行爆破。

爆破指定專人警戒，警戒人員利用對講機(jī)向爆破負(fù)責(zé)人報告警戒范圍內(nèi)人員、機(jī)械撤離情況，在確認(rèn)無任何隱患后才可起爆。

爆破后必須由安全員和爆破員在等待時間結(jié)束后進(jìn)入爆破現(xiàn)場，檢查是否有盲炮，對危石、危坡進(jìn)行必要的處理，確認(rèn)安全后發(fā)出解除警戒信號，撤除警戒，恢復(fù)正常工作。

5 安全校核

（1）個別飛散物。個別飛散物距離按式（3）計算：

式中，Rf為未防護(hù)時爆破飛散物的飛散距離，m；d為炮孔直徑，cm。

經(jīng)計算，通過精準(zhǔn)爆破施工和炮孔堵塞后可將飛散物的危害控制在允許的安全范圍之內(nèi)，爆破時安全警戒距離不小于此值。

（2）爆破振動。爆破振動速度按式（1）計算，《爆破安全規(guī)程》中規(guī)定：一般民用建筑物允許爆破振動1.5 cm/s～3.0 cm/s，工業(yè)和商業(yè)建筑物允許振動2.5 cm/s～5.0 cm/s。每次爆破時根據(jù)最大段起爆藥量和爆破中心位置距離保護(hù)對象的距離，預(yù)判爆破振動對周邊設(shè)施的損害程度，以確保爆破施工安全進(jìn)行。

（3）爆破空氣沖擊波的控制。爆破采用深孔松動控制爆破，在保證裝藥量和填塞質(zhì)量的前提下，爆破產(chǎn)生的空氣沖擊波不會危害周邊設(shè)施。

6 結(jié)論

在大型土石方爆破工程中，合理劃分施工區(qū)域至關(guān)重要，可以有效地提升施工量和保障安全，同時對各區(qū)域要做好排水和設(shè)置合理道路坡度，減少道路維護(hù)費(fèi)用和降低運(yùn)輸車輛損壞。

每天爆破次數(shù)多、爆破規(guī)模大，應(yīng)做好爆破協(xié)調(diào)和各工序配合，提升單位時間爆破量，降低爆破根底和大塊，促進(jìn)爆破工作良性循環(huán)。