穩車設備基礎松動爆破拆除

王 昭

（中國華冶科工集團有限公司安徽杜達分公司）

草樓鐵礦措施井主要為設備、材料運輸提升井，地表井口附近為原穩車基礎，因規劃設計和場地平整要求，需對本基礎進行拆除。以往基礎拆除多采用機械拆除方式，施工難度大、耗時耗力，且存在噪聲、環境危害，對生產影響也較大。因此，提出采用微差松動爆破拆除方式，實現基礎快速、安全拆除［1-5］。

1 爆破方案設計

1.1 工程概況

措施井穩車基礎為現澆混凝土形式，基礎規格為長9.6 m，寬8 m，高3.1 m（地表以下埋深2.6 m，地表以上高0.5 m），基礎所使用混凝土強度標號為C30，初步估算拆除總方量為240 m3。

穩車基礎位于井筒西側10.4 m，周圍存在建筑物和設備設施，主要構筑物有信號房、候罐室、更衣室、井架和辦公室，最近距離信號房為4.5 m，如圖1 所示。總體施工環境較為復雜，拆除過程中需要保護周圍構筑物，并且要控制爆破飛石，減少對周圍環境的影響。

1.2 總體方案

為確保周邊建筑設施安全，減小爆破震動和飛石飛散距離，選擇淺孔爆破拆除，采用微差松動爆破技術。為便于施工，炮孔采用垂直孔，采用多排孔逐排分段延時一次爆破，以便減少最大單響藥量，避免爆破震動對周邊構筑物的影響。

1.3 爆破參數

（1）孔深。基礎拆除中深孔計算公式為

式中，K為經驗系數；H為基礎高度，m。

待拆除基礎底部為土質墊層，則K取0.7，基礎深度為3.1 m，故孔深L=2.17 m。

（2）最小抵抗線。在本次拆除爆破中，根據穩車基礎結構、材質、形狀、規模、孔徑、要求破碎程度及松動爆破的特點，結合以往施工經驗，最小抵抗線W一般取0.3～0.5 m，本次選取W=0.5 m。

（3）孔間距。炮孔間距a為1.0～1.5 倍抵抗線，這里取a=0.5 m。

（4）排間距。炮孔排距b為0.8～1.0 倍抵抗線，這里取a=0.5 m。

（5）第一排單孔裝藥量計算：

式中，Q1為單孔裝藥量，kg；q為單位炸藥消耗量，因該基礎為強度較高的混凝土，故q取0.3 kg/m3。因此，計算得Q1=0.24 kg。

（6）第二排及后排孔每孔裝藥量按下式計算。

式中，Q2為單孔裝藥量，kg；K1為較第一排裝藥系數，一般為1.1～1.2，本次取1.153 7。則第二排及后排孔裝藥量為0.27 kg，與以往工程施工經驗值相符。

（7）炮孔設計。根據爆破參數，第一排距離自由面0.4 m。共設計18排，每排15個孔，呈三角形布置，炮孔總數為270個，如圖2所示。

（8）炮孔堵塞長度L1為1.1～1.2 倍抵抗線，則堵塞長度選取0.6 m。

1.4 鉆孔、裝藥及填塞

（1）鉆孔。本次爆破依據鉆機性能和地質條件，同時為了減小爆破振動和單孔裝藥量，選擇采用φ42 mm炮孔。

（2）裝藥與填塞。本次爆破采用2#巖石乳化炸藥，炸藥密度ρ=1.1 g/cm3，爆速D≥3 200 m/s，藥卷規格為φ32 mm×200 mm×150 g。本次爆破炮孔深度L=2.17 m＞2W，為達到破碎均勻、減少飛石的目的，采取分2層裝藥。為便于裝藥，下層裝藥量為單孔藥量的2/3，上層裝藥量為1/3。上下分層使用竹節間隔，孔口用炮泥填塞，裝藥布置見圖3。

（3）起爆網路設計。為了減少爆破產生的地震效應對周圍環境的影響，提高爆破效果，本次爆破設計的原則：①盡可能的多創造臨空面；②采用微差松動爆破技術；③控制最大段別起爆藥量；④優化延期網路設計，確保前排爆破不會對后續炮孔和網路產生影響。

基于以上原則，本次爆破網絡設計采用分區域爆破，共18 排，9 個區域。每2 排為一個區，每排分2組（8 或7 個孔為1 組），即1 個區域4 個組，每組之間采用毫秒雷管ms2～ms11 段延期（ms3 段不使用）。使用9 種段別雷管，原則每2 排用同一段別雷管，即第1～2 排孔內分別采用ms2 段（25 ms）；第3～4 排孔內使用ms4 段（75 ms），第5～6 排孔內使用ms5 段（110 ms），第7～8排孔內使用ms6段（150 ms），第9～10排孔內使用ms7 段（200 ms），第11～12 排孔內使用ms8 段（250 ms），第13～14 排孔內使用ms9 段（310 ms），第15～16 排孔內使用ms10 段（380 ms），第17～18 排孔內使用ms11 段（460 ms）。孔口采用網狀導爆管傳爆，利用孔內毫秒雷管延期。

2 爆破安全距離

2.1 爆破振動

針對本次爆破重點防護房屋建筑和井筒設施，根據《爆破安全規程》校核爆破質點的震動速度：

式中，R1為爆破振動安全允許距離，m；Q為炸藥量，齊發爆破為總藥量，延時爆破為最大單段藥量，kg；V為保護對象所在地安全允許質點振速，cm/s；K2、α分別為與爆破點至保護對象間的地形、地質條件有關的系數和衰減指數，通常經過現場試驗確定。

當爆破夾制作用小、有較好的臨空條件時，K2取小值；反之取大值。當地形平坦，巖體完整、堅硬時，α取小值；反之取大值。待爆區相當于堅硬巖石條件，因此取K2=60，α=1.3，V=12 cm/s，Q取2.15 kg。得到R1為4.45 m，小于被爆體周邊建筑物最近距離4.5 m，本次爆破振動不會對距離最近的建筑物造成損壞。

2.2 爆破飛石

個別飛石最遠距離的計算公式：

式中，R2為爆破飛石距離，m；K3為安全系數，1.2；n為爆破作用指數，取1.0。計算得到R2=12 m。爆破時需要對此范圍內設施做好防護工作。

3 安全防護

作業安全是此次施工的關鍵，為有效控制爆破產生的不安全因素，防止爆破振動、空氣沖擊波、飛石對周圍設備設施產生危害，本次爆破采取主動防護和被動防護相結合的方式。主要有構筑物防護、近體防護和爆破體覆蓋防護。

3.1 構筑物防護

穩車基礎附近構筑物較多，對重點區域采用架空式的遮擋覆蓋，使用木板作為遮擋。同時，為防止空氣沖擊波的超壓作用，使炮煙便于排除，起爆時，打開周邊構筑物的門窗。門窗需固定，使用竹笆防護（圖4）。

3.2 近體防護

在穩車基礎周圍采用防護，使用工字鋼做骨架，使其圍繞爆破區域形成一圈擋排架，在排架上綁扎木板等防護材料，排架高度為4 m。同時，為減小爆破對周邊設施的震動，在爆破區域周圍開挖1 條寬1 m、深2 m 的減震溝。近體安全防護設計見圖5 所示。

3.3 爆破體防護

為防止爆破飛石對構筑物、設備、設施和人員造成安全威脅，須將爆破飛石控制在爆破區域范圍內，本次爆破設計在穩車基礎上方采用覆蓋防護。待裝藥連線完成后，在爆區上方覆蓋1～2 層炮被，并用沙袋壓實（圖6）。

4 爆破效果

本次設備基礎拆除爆破工程，爆破后基礎松動破碎較好，未發生周圍建筑物損毀和其他安全事故，達到了預期效果（圖7）。

5 結論

（1）根據本次爆破周圍環境特點，設計了減震溝，顯著降低了爆破的震動影響。采用爆區覆蓋和構筑物加強防護的方法，減少了飛石隱患，有效保護了周圍構筑物。

（2）采用空氣間隔裝藥模式，炮孔周圍應力均勻，可以起到高壓應力作用，有利于巖石破碎，塊度分布均勻。

（3）采用小孔徑延時爆破，爆破有害作用小，在施工進度、節約成本上起到了顯著的作用，具有良好的借鑒意義。