露天淺孔爆破飛散物控制關鍵技術研究

摘要：文章通過分析露天淺孔爆破施工方案及實際爆破參數，探究露天淺孔爆破施工技術的應用現狀。首先，分析部分露天淺孔爆破施工方案，計算實際露天淺孔爆破個別飛散物的安全距離，總結個別飛散物安全距離在實際施工中與爆破施工專項方案中的誤差。其次，基于實際施工數據，通過分析對比在不同炮孔填塞防護措施下（僅填塞、填塞后覆蓋砂袋、填塞覆蓋砂袋后用黃泥覆蓋炮區）爆破所產生的飛散物的數據信息，研究炮孔填塞防護對爆破飛散物的控制效果。研究結果可為露天淺孔爆破施工制訂可控、可行、成本合理的爆破飛散物控制方案提供參考。

關鍵詞：露天淺孔爆破；爆破控制；爆破飛散物；炮孔填塞

中圖分類號：TD235.37"""" 文獻標識碼：A""""" 文章編號：1674-0688（2024）01-0082-05

0 引言

露天淺孔爆破作為工程建設中常用的爆破方法之一，在提高爆破效率、降低爆破成本等方面具有顯著優勢。在已有的研究中，針對露天淺孔爆破飛散物的控制方法主要包括爆破設計和控制策略2個方面。張九龍［1］從爆破飛散物的產生的原因分析及控制改進入手，研究爆破參數對飛散物的影響規律；李本偉等［2］研究爆破過程中飛散物的運動特性和分布規律，提出一種以拆除爆破工藝流程為主線的爆破飛石故障樹模型。李天凱等［3］根據露天爆破的作業流程，分析爆破飛散物產生的原因，建立事故樹模型，通過定性分析得到結構的重要度排序，并且提出應對爆破飛散物事故的措施及控制策略。此外，還有一些研究涉及爆破飛散物的環境影響和環保措施等方面。然而，這些研究仍存在一定的局限性，例如缺乏對淺孔爆破工藝中最關鍵的炮孔填塞設計的深入研究，以及對飛散物控制效果不顯著等問題的研究。因此，本研究的目的在于從實際項目中試驗出有效的結果，并將其形成一種新的控制策略和方法，實現更有效的爆破飛散物控制。

1 工程概況

上思至防城港高速公路（樁號K3+066.8～K67+162.432）起自上思縣那琴鄉龍樓村東南側，與合那高速交匯于樞紐互通，終至防城港市防城區江山鄉李子潭村一帶，與西灣大道和防東一級公路互通［4］。上防路四分部（K41+900～K67+162.432）全長23.881 km，途經大菉鎮、華石鎮、水營街道辦事處、江山鎮，設有2座隧道，隧道總長為1.39 km，路基長為16.48 km。路基工程包括挖方577.63萬立方米，填方427.77萬立方米。取料場位于柳云隧道進口端右側，距離為40 m左右。本爆破工程范圍涵蓋防城港市防城區大菉鎮那料尾村的官橋南側山頭。爆破點北距村莊304 m，東北距村莊279 m，與村道相距約310 m。西面、南面方向400 m內的范圍為林地。預計爆破工程總量為200萬立方米。待開挖路基的巖石主要為石灰巖，具有表層中度風化特征，伴有少量覆土。巖石硬度系數f=6～8。

2 爆破飛散物的控制方法

2.1 爆破布孔的方式

采取科學合理的布孔方式能在一定程度上控制飛散物。布孔方式主要有環狀布孔、平行布孔和對稱布孔3種。環狀布孔是在巖石周圍均勻分布孔位，形成環狀結構，其優勢在于可限制飛散物的傳播方向，降低爆破對周圍環境和人員的潛在威脅；平行布孔通過將孔位平行布置在巖石表面，有針對性地引導飛散物沿特定方向擴散，適用于需要控制物體運動方向的工程爆破作業；對稱布孔是在巖石兩側對稱布置孔位，通過平衡爆炸力量，提高爆破作業的平衡性和穩定性［4］。

2.2 爆破填塞的方式

常見的爆破填塞方式有泥塞填塞、砂石填塞和巖屑填塞。泥塞填塞采用泥漿或泥土等松軟材料填充鉆孔，具有良好的密封性和抑制飛散物擴散的效果，它能填補爆破孔周圍的裂縫和空隙，降低傳播速度，有效控制飛散物的產生；砂石填塞使用的是細砂或礫石等堅硬填充物，具有較高的強度和穩定性，可以減少飛散物產生，提升鉆孔結構強度；巖屑填塞利用從爆炸中產生的巖屑填充，其優勢在于成本較低且充分利用了碎片，能有效控制爆破沖擊波，減少飛散物產生。

2.3 爆破裝藥的方式

對爆破裝藥技術進行優化可以提升對飛散物的控制效果。常見的裝藥方式有分段裝藥、間隔裝藥和阻尼裝藥。分段裝藥通過控制爆炸的序列和力度，逐步釋放能量，能減少飛散物的產生；間隔裝藥通過在鉆孔中設置間隔，可以產生更集中的爆破效果，并降低對周圍環境的影響，減少飛散物的擴散；阻尼裝藥利用阻尼材料對爆炸物進行緩沖和吸能，可減少爆破的沖擊力和飛散物的產生。結合工程需求，科學、合理地優化裝藥技術，能最大限度地提高爆破作業的安全性和爆破的效果，降低對周圍環境的影響。

3 設計方案與實際施工的區別

3.1 設計方案與實際施工的誤差

計算露天淺孔爆破施工設計方案與實際施工的誤差，需要驗算爆破飛石的安全距離。

爆破參考的專項施工設計方案中使用的公式為

L=20 kn2W"""""""""""""""""""""""""" （1）

其中：L為個別飛石的最遠距離（m）；k為安全系數，與地形、風向等因素有關，一般取1.0～1.5，本方案設計中取1.5；n為爆破作用指數，一般取0.8；W為最小抵抗線，取0.8～2 m。將數值代入公式（1），計算出爆破飛石的安全距離L=15.36～38.4 m。

爆破專項實際施工方案中使用的公式為

Rf=（40/25.4）d"""""""""""""""""""""""""" （2）

其中：Rf為個別飛石的最小距離（m）；d為炮孔直徑，d=40 mm。將數值代入公式（2），計算出爆破飛石安全距離Rf=62.99 m。

對比收集的露天淺孔爆破施工記錄數據與露天淺孔爆破實際爆破參數的計算結果，得到本次爆破參數誤差的具體數值（見表1）。

3.2 根據項目實際情況科學地開展施工

分析表1中的數據可以發現，在實際露天淺孔爆破施工過程中的鉆孔環節，施工隊伍并未選用《爆破安全規程》（GB 6722—2014）中推薦的直徑不大于50 mm的炮孔，而是在考慮鉆孔成本、鉆孔施工時間、爆破效果等因素后選用了露天深孔臺階常用的直徑為75 mm、90 mm、110～115 mm規格的炮孔，該選擇直接改變了炮孔的最小抵抗線，擴大了爆破飛石的影響范圍，擴大炮孔直徑后的爆破飛石影響范圍普遍大于露天淺孔爆破施工設計方案給出的理論影響范圍。為改變路基施工隊伍普遍使用大孔徑炮孔進行露天淺孔爆破施工的工程現狀，在劃分爆破飛石的影響范圍時，不應完全根據露天淺孔爆破施工設計方案中提供的飛石安全驗算結果進行判斷，需要結合實際爆破參數制定爆破飛石影響區域內保護物的二次防護措施，盡可能地降低炮損事故發生的概率。

4 控制爆破飛散物的關鍵技術

4.1 不同填塞條件對控制效果的影響

根據不同填塞條件下露天淺孔爆破飛石控制效果的試驗，分別統計露天淺孔爆破施工時不同填塞條件下（僅填塞炮孔、填塞炮孔后使用砂袋覆蓋炮孔）產生的爆破飛散物標本數據，分析不同填塞條件對露天淺孔爆破飛石的控制效果［5］。

（1）填塞方案一：僅對炮孔做填塞處理，不額外覆蓋砂袋。本次共計開展露天淺孔爆破試驗7次，其中有4次試驗在爆破填塞階段僅對炮孔作填塞處理，不額外覆蓋砂袋，涉及的施工記錄有2023年5月5日的上防路四分部K44柳云養護工區路基爆破、2023年6月20日的上峒路三分部K53百馬服務區左幅路基爆破、2023年6月20日的上峒路三分部K53百馬服務區右幅路基爆破及2023年9月2日的上峒路三分部K53百馬服務區路基爆破，其飛散物標本數據見表2；其他3次實驗數據作為現場參考及調試數據，不在文中列出。

由表2可知，在僅填塞的條件下，體積低于100 cm3及高于400 cm3的飛散物主要集中在10～20 m和50～70 m的距離區間，而體積為100～400 cm3的飛散物大部分集中在30～40 m的區間。

（2）填塞方案二：炮孔填塞后，用砂袋覆蓋炮孔。開展的7次露天淺孔爆破試驗中，有3次試驗在爆破填塞階段填塞炮孔并使用砂袋覆蓋炮孔，涉及的記錄有2023年7月4日的上峒路一分部連接線L2K4路基爆破、2023年7月8日的上峒路三分部K53百馬服務區路基爆破、2023年9月27日的上峒路三分部K53百馬服務區路基爆破，其標本數據見表4。其他4次實驗數據作為現場參考及調試數據，不在文中列出。在覆蓋砂袋的條件下，爆破飛散物體積與飛散距離質量不論大小，均集中在10～45 m的距離區間，呈均勻離散分布。對比表4中的數據發現，在觀測距離固定時（相同飛行距離），選用炮孔填塞并在孔口覆蓋砂袋的填塞方案，能更好地控制露天淺孔爆破飛散物的重量及體積。

2種露天淺孔爆破填塞方案的爆破飛散物的體積、質量歸零點數據見表4。根據表4可知，相較于僅對炮孔進行填塞的方案，對炮孔進行填塞后使用砂袋覆蓋炮孔口的方案能更好地控制爆破飛散物的影響范圍，可使同體積或同質量爆破飛散物的影響距離大幅降低。

4.2 飛散物影響范圍經驗數據歸納匯總

根據收集到的露天淺孔爆破飛散物標本數據，歸納匯總爆破飛散物標本的質量、體積數據后，制作露天淺孔爆破飛散物影響范圍經驗數據表，提供了2種填塞方案的不同質量、體積的爆破飛散物的影響范圍（見表5和表6），可供爆破作業人員參考。

5 結論

本文通過對上思至防城港高速公路（樁號K3+066.8～K67+162.432）的爆破試驗開展研究，得出以下結論。

（1）實際露天淺孔爆破施工過程中的鉆孔環節時常因鉆孔成本、鉆孔施工時間、爆破效果等因素的影響而未選用《爆破安全規程》（GB 6722—2014）中推薦的直徑不大于50 mm的炮孔，導致出現設計參數與實際參數誤差較大的問題，應結合實際爆破參數制定爆破飛石影響區域內保護物的二次防護措施，盡可能地降低炮損事故發生的概率。

（2）露天淺孔爆破飛散物的飛散距離與其自身體積、質量呈反比，具有線性關系。相較于僅對炮孔進行填塞的填塞方案，填塞后使用砂袋覆蓋炮孔口的方案能更好地控制爆破飛散物的影響范圍。

（3）露天淺孔爆破飛散物控制技術的關鍵在于填塞方案的設計，本文總結的露天淺孔爆破飛散物影響范圍經驗數據表能幫助現場施工人員、安全員科學地判斷露天淺孔爆破風險，設計出合理的炮孔填塞方案。

6 參考文獻

［1］張九龍.爆破飛散物的原因分析及控制［J］.現代礦業，2014，30（3）：178-179，199.

［2］李本偉，陳德志，周應軍，等.基于故障樹分析法的拆除爆破飛散物事故風險分析［J］.爆破，2015，32（2）：147-151.

［3］李天凱，耿堯瑜，田運生，等.基于事故樹分析的露天爆破飛散物預防研究［J］.工程爆破，2017，23（6）：30-33.

［4］姚煜國，岑森裕.淺孔爆破技術在水泥建材礦山開拓階段的應用［J］.現代礦業，2017，33（9）：102-104.

［5］邱慎前，范殿光.淺孔爆破技術的改進［J］.中國礦山工程，2007（1）：6-7.

*廣西路橋工程集團有限公司內部課題“露天淺孔爆破飛散物控制關鍵技術研究”（2023-043）。

【作者簡介】韋旺霖，男，廣西都安人，助理工程師，研究方向：工程管理、安全管理；袁成棟，男，廣西恭城人，工程師，研究方向：爆破施工設計、安全管理；陳仕聰，男，廣西寧明人，工程師，研究方向：爆破施工設計、安全管理；陳玉杰，男，廣西灌陽人，工程師，研究方向：工程管理、安全管理。

【引用本文】韋旺霖，袁成棟，陳仕聰，等.露天淺孔爆破飛散物控制關鍵技術研究［J］.企業科技與發展，2024（1）：82-85，90.