高邊坡光面爆破技術研究

李慶松 韓榮偉 王席珍 曾輝明

【摘 要】光面爆破是減少高邊坡超欠挖、保持圍巖穩定的關鍵技術。文章以某核電站邊坡工程為例，在分析總結原爆破方案存在的主要問題后，進行爆破參數優化，提出了一套適用于高邊坡的光面爆破技術。實踐結果表明：高邊坡光面爆破技術能有效地減少超欠挖，平均超欠挖由0.3～0.4 m下降至0.1～0.15 m，半孔率從70%左右提升到90%以上。

【關鍵詞】光面爆破;高邊坡;超欠挖;半孔率

【中圖分類號】TU746.5 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2021）01-0076-03

光面爆破是一種常用于邊坡開挖的控制爆破技術[1]。高邊坡開挖采用光面爆破能減少超挖[2]，形成規整坡面，提高了輪廓質量。采用合理的光面爆破技術，爆后邊坡輪廓面平整，超欠挖控制在要求范圍內，則后續支護工材料消耗小，能降低項目成本。高邊坡光面爆破的效果與其設計原則、施工參數、裝藥結構、安全技術措施相關[3]。

以某核電站待開挖邊坡工程為例，在分析原爆破方案造成的超欠挖較大、半孔率較低原因的基礎上，針對工程特點，提出了適合本工程的高邊坡光面爆破技術，可為類似工程提供參考。

1 工程概況

某核電站待開挖邊坡三面環山，南面臨海，地形由北向南逐漸傾斜。邊坡南面50 m處為大件堆場及材料周轉廠和長坑水庫、物資堆放區，其中長坑水庫處有一變電站;北面250 m處為生態科技園，80 m處有軍事基地，120 m處有信號塔;東西兩側均為空曠山區，沒有人員居住，也不存在重要設施。

光面爆破區域為KL段第六至第八級邊坡，邊坡坡比為1∶0.5和1∶0.75。根據現場勘察，場地內松散土層主要由第四系組成，基巖主要由流紋質熔結凝灰巖，局部地段為沉凝灰巖。邊坡各巖土層按從上到下的順序分層為粉質黏土、流紋質熔結凝灰巖、沉凝灰巖、輝綠巖和閃長玢巖，整體以強風化和中等風化的流紋質熔結凝灰巖為主。

2 原爆破設計方案

2.1 原設計方案光面爆破參數

根據現場設備情況，光面爆破選擇115 mm孔徑，采用直徑為32 mm的乳化炸藥，不耦合系數為3.59。根據坡面設計要求，炮孔傾角坡度為1∶0.5時，取63.43°;坡度為1∶0.75時，取53.13°。臺階高度為12 m，炮孔超深取0.5 m;孔長度L，經計算坡度為1∶0.5時，取13.9 m;坡度為1∶0.75時，取15 m。

2.2 原設計方案裝藥結構和爆破網路

光面爆破采用不耦合裝藥，采用一根導爆索對折放置于竹片上，32 mm乳化炸藥藥卷均勻地分布在竹片上并與導爆索充分接觸，用膠布將導爆索和乳化炸藥藥卷固定，用專用炮泥填塞孔口。裝藥結構如圖1所示。

爆破網路如圖2所示。為確保光面爆破孔的起爆時間比主炮孔滯后110 ms以上，光面孔采用ms-10段毫秒延期導爆管雷管起爆，緩沖孔采用ms-7段毫秒延期導爆管雷管起爆。

2.3 原設計方案爆破效果分析

采用原設計方案進行光面爆破，爆后超欠挖量平均達到0.3～0.4 m，而設計要求為±0.15 m，爆破后不得不采用機械方法修整邊坡坡面，導致成本增加。經統計，采用原設計方案光面爆破半孔率平均為70%，爆破效果不理想。此外，從爆破后炮孔分布分析，光面孔的鉆孔質量有待加強，部分炮孔傾斜度不符合要求，甚至出現“八”字孔。

經分析，沿著炮孔自上而下，孔口處及炮孔上部出現超挖現象，此處坡面過于破碎，而孔底處則出現欠挖現象，孔底巖體沒有得到充分破碎，這是導致半孔率和超欠挖超標的原因。

3 改進的光面爆破方案及效果分析

3.1 改進的爆破方案

為改善光面爆破效果，對原設計方案進行調整與改進，首先優化爆破參數，針對炮孔上部巖體過破碎，下部巖體破碎不佳的情況，設計采用底部加強裝藥、中間正常裝藥和頂部減弱裝藥的裝藥結構。其次在主炮區采用工業電子雷管，提高微差延時精度。改進方案爆破參數見表2，改進的光面爆破裝藥結構如圖3所示，爆破網路如圖4所示。

爆破網路采用工業電子雷管，提高微差時間精度，主炮孔、緩沖孔采用逐孔起爆，孔間微差時間為15 ms，主炮孔和緩沖孔微差間隔時間為50 ms，光面孔與緩沖孔延期時間為130 ms。

3.2 改善鉆孔質量措施

鉆孔的質量對光面爆破有重要的影響，要避免鉆孔傾斜度發生較大變化，更要避免“八”字孔。

對即將進行爆破作業的區域進行清理，尤其是危石的清除，使其能滿足鉆孔設備作業的需要。需對鉆孔平臺進行平整，傾斜度不能超過10 cm。同時，在鉆進過程中，使用角度盤和測斜儀，在鉆孔過程中對鉆機進行全面跟進，及時地對鉆機進行調整以保證鉆孔質量，每鉆進2 m進行一次鉆孔傾斜度的測量，及時糾偏。

孔位要避免布置在巖石松動圈內及節理發育或巖性變化大的地方。若無法避免可以調整孔位，調整時要注意抵抗線、排距和孔距之間的關系。應保證前后的孔網面積不超過10%，過大或過小都是不恰當的。

3.3 改進方案的爆破效果及對比

改進的方案充分考慮到光面孔的底部夾制作用大，增加了孔底的裝藥量;同時，在頂部減小藥量，以防止孔口過度破碎和上部孔周邊的超挖現象。改進的爆破方案采取改善鉆孔質量的措施，及時糾偏確保光面孔的鉆孔質量。

對原方案爆破效果和改進方案的爆破效果進行對比發現，高邊坡光面爆破技術能有效地減少超欠挖，平均超欠挖由0.3～0.4 m下降至0.1～0.15 m，半孔率從70%左右提升到90%以上。原爆破方案和改進方案的爆破效果對比如圖5所示。采用改進方案的爆破效果明顯改善，尤其是底部的欠挖得到了很好的控制，減少了后期的機械破碎工作。

4 結語

（1）本工程采用改進的高邊坡光面爆破技術，平均超欠挖由0.3～0.4 m下降至0.1～0.15 m，半孔率從70%左右提升到90%以上。

（2）采用工業電子雷管進行微差爆破，能夠提高光面爆破中主炮孔和緩沖孔的延期精度，進而改善光面爆破效果。

（3）高邊坡光面爆破采用底部加強裝藥、中間正常裝藥、頂部減弱裝藥的裝藥結構，合理地布置炸藥，能夠降低超欠挖量，提高半孔率。

（4）確保鉆孔平臺的平整度，使用角度盤和測斜儀監測炮孔鉆進的角度，及時糾偏，有助于改善光面孔鉆孔質量，進而改善高邊坡光面爆破的效果。

參 考 文 獻

[1]張繼春，潘強，鄭爽英，等.特大斷面公路隧道的光面爆破技術研究[J].爆破，2018，35（4）：52-57.

[2]汪學清，單仁亮，黃寶龍.光面爆破技術在破碎的軟巖巷道掘進中的應用研究[J].爆破，2008，25（3）：12-16.

[3]唐大龍.深路塹石方開挖光面爆破技術研究[J].蘭州工業學院學報，2019，26（2）：38-41.