大規模土石方爆破施工技術應用淺析

戈 志 胡開敏

(江蘇省核工業二七二地質大隊，江蘇 南京 210000)

一、土石方爆破工程概況

以某住宅工程為例，其土石方爆破工程范圍是2 平方千米，需要開挖的土石方總量為60 萬m3。在地形上，土石方爆破工程區域屬于山丘地帶，具有較好的施工環境。在地質結構上，基巖主要成分是砂礫巖，完整度較好，質地堅硬，硬度系數范圍在8-12 之間，不存在溶洞、含水層等不良地質問題，地質結構對爆破的影響較低。

二、大規模土石方爆破施工技術要點

(一)爆破孔孔徑和鉆機配置。在鉆機與鉆孔孔徑計算過程中，需要結合總工程量和工期情況，確定合適的鉆孔孔徑，在本工程中孔徑設計為140mm，然后在根據布孔孔網參數和平均日產量和高峰日工作量，計算出爆破工程鉆孔的實際工作量，參照每臺鉆機的日鉆進尺寸，本工程采用的是阿特拉斯液壓潛孔鉆機，來確定鉆機數量。

(二)確定臺階的開挖高度。在施工機械設備確定的情況下，根據工程施工的進度要求，本爆破工程主體開挖區設計的臺階高度為12m 米。

(三)計算爆破的相關參數。爆破質量與爆破參數之間有著密切聯系，參數設定的合理與否會對爆破質量和安全產生極大影響，爆破的相關參數包括:一是底盤抵抗線。抵抗線W 底大小的計算，需要結合基巖特點、炸藥用量和特性以及炮孔直徑等情況來確定。如果抵抗線過小，會導致炸藥不能被有效利用，在抵抗線方向上的巖石未能充分破碎，降低爆破效果;如果抵抗線過大，會增大單位耗藥量。通常而言，抵抗線是炮孔直徑的20-50 倍，在本爆破工程中，取30 倍炮孔直徑，其值為4.20m。二是孔距大小。其計算公式為a=m* w，其中，m 表示的是炮孔密集系數，取1.30 常數，計算可知a 等于5.46m，為方便施工，取5.5m。三是排距大小。為提高爆破效率，本工程采取的是多排爆破方式，計算公式為b (排距)=a (孔距)/ (m)炮孔密集系數，取值是4.20m。四是超深長度和填塞長度。在一般情況下，超深長度和填塞長度范圍分別是8-12 倍d 和20-40 倍d，在本工程中，根據巖石成分和硬度性質，超深長度取9 倍炮孔直徑，h=1.30m，填塞長度取30 倍直徑，h1=4.20m。五是炸藥單位耗用量。在炸藥單耗量上，需要結合巖石硬度、結構、爆炸特性等情況，選擇合適值，在本工程中，炸藥單耗量q 取0.45kg/m3。六是單孔裝藥量。單孔裝藥量的計算公式為Q=q* a* b* H，代入相應數值，可得Q=125kg。同時，由于本工程采取的是多排爆破方式，在爆破過程中，后排孔會受到前排孔礦巖阻力的干擾，所以，為保證后排孔的爆破效果，應當適當增加后排孔單孔裝藥量，取基本單孔裝藥量的1.1 倍，即137.5kg。

(四)確定毫秒延期爆破間隔時間。在土石方的爆破過程中，前排孔硬巖爆破時，會發生爆巖前移現象，給后排孔爆破形成良好自由面。為保證后排孔爆破效果，且避免發生大量飛石以及上沖、后沖問題，需要對前后排爆破的延期時間進行有效控制。一般而言，合理延期爆破間隔時間為10-20 倍抵抗線，在本工程中，爆破間隔時間取45ms。

(五)選擇土石方爆破區的范圍。在土石方爆破工程中，通過加大爆破區規模，可以起到減少鉆機以為時間、降低大塊產生率的作用，對爆破效果有著重要影響。在土石方爆破實踐中，臺階爆破大塊的主要來源是首排炮孔，其次才是后排孔的后沖、爆區兩側帶炮等，也就是說，相比于單排孔爆破方式，多排孔大塊率更低。在本爆破工程中，爆破孔排數取為4 排，爆破區范圍應保持長度＞50m，寬度在16-20m 之間。

(六)確定起爆網絡和起爆順序。本工程采取的是多排毫秒延期起爆方式，起爆網絡連接方式為四通連接，借助塑料導爆管來實現連接，采取的是復式起爆網絡。在起爆順序上，本爆破工程采用排間奇偶順序，從前往后起爆，利用毫秒延期來增加自由面，通過交錯爆破方向，來增加巖塊碰撞的概率，使巖塊破碎更加均勻，并起到良好減震效果。

三、大規模土石方爆破施工安全控制

(一)爆破沖擊安全控制。為避免爆破沖擊過大，需要對單段最大裝藥量進行限制，將爆破沖擊值控制在合理范圍之內，有效預防爆破沖擊對周邊環境造成的不良影響。單段最大安全裝藥量計算公式為:Qmax=［R (v/k)1/α］3，其中，R 是保護體與爆區間的距離，取值300m，v 是允許的安全振動速度，取1.5cm/s，k 是爆破場地情況相關系數，取值230，α 是地質情況相關系數，取值1.60。將各數值代入公式中，爆破沖擊安全范圍的單段最大裝藥量為2153kg。

(二)爆破飛石安全控制。在爆破飛石安全的控制方面，需要從兩個方面入手，一是做好裝藥檢查工作，嚴格按照設計參數和方案對炮孔裝藥情況進行全面檢查，及時發現與設計方案不符的情況并修正，起到控制飛石的效果。二是做好安全警戒工作，根據巖石性質、裝藥量等情況，制定合理安全范圍，以防止飛石飛散較遠給周邊人員造成傷亡。一般而言，安全警戒范圍需要以爆破點為中心，安全規程取300m。

(三)有毒炮煙安全控制。有毒炮煙主要是由于炸藥本身和爆破過程兩個方面引起的，對此，在有毒炮煙安全控制上，首先要加強對炸藥的檢查，確保炸藥在使用安全期以內，沒有發生潮濕等問題，炸藥本身質量和堵塞質量符合要求。其次，在爆破過程中，需要結合爆區內風速、風向等情況，選擇合適的位置，使人員處于上風方向，預防有毒炮煙的危害。

結語:

近些年來，隨著社會經濟的迅速發展，工程建設數量不斷增加，大規模土石方爆破施工應用越來越加廣泛，加強對大規模土石方爆破施工技術的研究有著十分重要的現實意義。在大規模土石方爆破施工中，為提高爆破效率，可以根據無限分段理論，通過排間奇偶順序起爆的方式，來減少爆破次數，擴大爆破范圍，提高爆破可靠性，并做好技術要點和安全控制，保證大規模土石方爆破技術的經濟效益和社會效益。

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