試析多邊界石方爆破藥量計算原理與應用研究

唐毅

摘要：不管是何種的工程爆破，尤其是大型的工程爆破，炸藥費用幾乎占工程造價的百分之六十到八十，因此，對爆破藥量進行研究，提高炸藥的利用率就顯得尤為重要了。本文對多邊界條件下的石方爆破以及多邊界石方爆破的具體應用等問題作了詳細的分析和系統的闡述。

關鍵詞：多便捷;石方爆破;藥量計算;實際應用

多邊界是指地形變化多樣，一般包括平坦地形、埡口地形、傾斜地形以及山包地形。在進行爆破施工時，即使石質相同，但地形差異或是施工方法差異也會造成炸藥消耗量的不同。損耗的爆炸的能量主要是使爆炸周圍巖體產生塑性變形或是過度粉碎，過高爆炸初壓力會使爆炸的能量過于集中，爆炸的產物會從巖體薄弱處迅速沖出，造成爆炸能量消耗。因此，要想提高爆炸能量的利用率，就必須要合理計算藥量，減少能量損耗。平坦地形的集中藥包計算公式不能很好地滿足爆炸能量的利用率，深孔爆破相比而言效果更好。

一、多邊界條件下的石方爆破

• 多邊界條件爆破及藥量計算公式

多邊界是指地形變化多樣，一般包括平坦地形、埡口地形、傾斜地形以及山包地形。多邊界遵循的原理是最小抵抗線原理，多邊界藥量計算作為多邊界石方爆破的核心，對提高爆炸能量利用率具有重要作用。其藥量計算公式為：Q=edKW3F（E·α），式中Q為藥包的裝藥量（kg），d為堵塞系數，e為炸藥換算系數，K為單位炸藥消耗量（kg/m3），F（E·α）為藥包性質指數，W為最小抵抗線（m），α為地形坡度，E為拋擲（坍）率（%）。

• 預裂爆破、光面爆破

預裂爆破、光面爆破是有效控制開挖界面爆破的方法，預裂爆破、光面爆破主要是利用室洞控制爆破的方法，藥包布置原則是該方法的核心。主要包括：第一，何種情況下，都必須以最小抵抗線為藥包布置的設計依據;第二，以路塹中心的寬度和挖深將藥包進行分層布置;第三，藥包的布置要盡量做到橫向、縱向分條或分集;第四，對藥包的爆炸時間進行合理設置。預裂爆破、光面爆破的參數主要有抵抗線、孔間距、鉆孔直徑、裝藥結構、線裝藥量以及最后一排裂孔與主爆孔間的間距等。一般的，鉆孔直徑以50-70毫米最佳，為使不耦合系數增加也可將鉆孔直徑擴展至100-150毫米。孔徑與孔距與巖體結構、巖石性質以及爆炸類型等有關，并成正比例函數關系。裝藥結構一般包括間隔裝藥和連續裝藥兩種，裝藥結構設計要保證爆炸后的能量能夠均勻分布在鉆孔周圍，滿足不同耦合系數設計要求[1]。

• 深孔爆破及藥量計算公式

深孔爆破一般分為臺階深孔爆破和拉槽深孔爆破兩種。炮孔深度大于5米，且孔徑大于75毫米時采用的爆破方法是深孔爆破。進行深孔爆破，最適宜的高度和傾角范圍是5-15米、60-75度。炮孔的孔徑一般為80-300毫米，炮孔選擇有兩種：垂直孔、斜孔。公路工程爆破施工中100-150毫米最佳。深孔爆破的藥量計算公式為：Q=KF（E·α）·a W h，式中Q為藥包的裝藥量（kg），d為堵塞系數，e為炸藥換算系數，K為單位炸藥消耗量，一般取K=0.35-0.4（kg/m3），F（E·α）為藥包性質指數，W為最小抵抗線m，α為地形坡度，E為拋擲（坍）率（%）[2]。

• 松動爆破、拋擲爆破定向

針對軟石路基地段，一般采用松動爆破，施工中與機械配合能夠使施工效率大大提高;針對堅石路段，一般采用深孔松動爆破;針對爆破地區地質、地形較為復雜，坡度較陡（大于30度），且凌空面較大時，一般采用拋擲爆破;針對移挖作填、工程量較大的雞爪形地區或是深挖高填地區，一般采用定向爆破，此種爆破可一次形成上百米路基[3]。

• 微差爆破

微差爆破也叫微差控制爆破，其具有降低爆破飛石作用、地震效應、空氣沖擊波，爆堆集中，爆破塊度均勻等優勢，方便機械作業，能夠減小巖石夾制力，有效減少炸藥的使用量，提高炸落方量。

二、多邊界石方爆破的具體應用

• 工程概況

104國道，由北京經濟南、南京、杭州，最后到達福州，全長2420千米，經江蘇南京江寧地區時距離起點北京1185千米，在2000年完成改建。該道路部分臨山，且陡坡較多。道路修建時路基石方需進行爆破施工，公路地區的山體巖石大部分質地堅硬，且受到不同程度的風化。部分爆破施工區周圍分布著建筑物，爆破時需謹慎。需要爆破地區的巖石質地堅硬，并受到不同程度的風化，需在爆破施工時采取合理有效的措施，確保施工不會對周圍建筑以及原有交通線路造成影響。

• 爆破方案設計

1、爆破方法的選擇

根據施工實際情況，首選深孔松動爆破。首先根據施工路基，合理設計臺階形式，并逐層爆破開挖，對爆破裝藥量以及炮孔堵塞長度進行合理計算并嚴格控制，將爆破產生的飛石控制在可控范圍之內。具體的炮孔分布如圖一所示。

圖一：炮孔分布

其次是使用數碼電子雷管，進行延期控制。針對孔深大于十米的炮孔，應將孔內外延時相結合，減少爆破產生的振動對邊坡穩定性造成的影響。

再次是根據地質、地形條件，對裝藥結構進行合理選擇，根據施工實際要求，適當對孔底的裝藥量進行調整，并實行分層堵塞、分層裝藥的方式，在對飛石和爆破振動嚴格控制的前提下，提高爆破的效果。

最后是使用緩沖爆破對路塹邊坡進行爆破，爆破時通過對單孔裝藥量以及孔網參數的嚴格控制，從最大程度上減少由于爆破施工對路塹邊坡造成的影響。

1. 爆破藥量計算

根據多邊界條件下深孔爆破藥量計算公式：Q=KF（E，α）·a W h，式中Q為藥包的裝藥量（kg），d為堵塞系數，e為炸藥換算系數，K為單位炸藥消耗量，（kg/m3），F（E·α）為藥包性質指數，W為最小抵抗線m，α為地形坡度，E為拋擲（坍）率（%）。根據施工實際情況和現場試爆，得到不同孔深所需要的不同主炮孔藥量。如孔深5米，則藥量為15千克;孔深10米，則藥量為42千克等。

藥量計算、爆破安裝完成之后，采用電子雷管延時起爆技術，合理設置延時時間，完成爆破。

結語

多邊界石方爆破施工對爆破技術的要求極高，在進行爆破施工時，應對邊界地形條件進行充分考慮，認識到其對爆破施工的影響，根據各施工地區的地質地形，結合整體施工安排，對爆破施工進行合理組織，合理計算爆破所需的炸藥量，提高提高爆炸能量的利用率，減少能量損耗，對減少施工成本、加快施工進度、確保施工安全、提高施工企業經濟效益和社會效益具有重要意義。

參考文獻：

[1]高文學，徐樹煥，劉民，萬佳文，鄧磊.多邊界石方爆破藥量計算原理與應用研究[J].爆破，2010，03：4-8.

[2]陳旭東，薛二平，張力軍等.路基石方爆破技術應用研究[J].施工技術，2014，23：105-108.

[3]栗巍.爆破技術在公路施工中的應用[J].民營科技，2014，03：152.