基于精確延期的深孔控制爆破技術

吳水鋒

摘 要：根據基礎開挖工程，探究復雜環境下深孔控制爆破技術的實施。對基礎開挖逐孔精確延期爆破、控制技術與振動效應實施分析，結果顯示，精確延期的深孔控制爆破技術能極大地降低爆破振動強度，將此技術與預裂爆破控制相結合，可增強降振效果。對延期時間進行優化，爆破地震波能夠調整為分布均勻的高頻低峰值波形，從而精確地控制有害效應與爆破破巖效果。

關鍵詞：精確延期；深孔；爆破技術

前言

近年來，城市現代化建設進程日益加快，地鐵興建、道路拓寬、基礎開挖等工程也不斷增多，其中均需要實施眾多石方爆破工程，因此，在建筑物密集的地區開展爆破作業時，應對安全問題予以高度重視。倘若實施傳統的淺孔爆破，一方面無法達到施工工期的需求，另一方面由于爆破頻率較高，振動次數較多，易產生嚴重的擾民問題，對工程實施進度也會造成不利影響。而深孔爆破，具有比淺孔爆破更大的規模[1]，能夠更為嚴格地控制爆破地震波及其他具有危害性的效應。

1 新一代起爆技術

電子雷管在設置上具有較大的靈活性，同時能夠實現延期發火的目的，屬于新型電雷管，應用一個集成電路塊取代一般電點火元件與化學延時為其本質。電子雷管除了能對延時精度進行控制之外，還能對通向雷管引火頭的電源實施控制[2]，有效避免因引火頭能量要求所致的誤差。電子雷管有效地利用了集成電路技術，從而增強爆破技術的精細性，同時能夠有效地控制爆破振動效應，創新了工程爆破設計。

2 基于精確延期的深孔控制爆破

（1）工程基本情況。某工程主要由3座聯體房屋與地下車庫等周邊建筑物構成，總面積約為81400平方米，基礎開挖設計長、寬分別為200米和40米。因場地面積較小，故需要進行一定程度地拓展，拓寬方向為東西兩側與北側。挖開風化巖石后，對下部基礎實施爆破施工，向下爆破開挖8米，東側坡體完整，進行開挖時，難度系數較大，借助爆破，開挖深度平均為18米。樓房基礎爆破開挖為4.2萬立方米。此項工程所處的位置為丘陵地區，通過地質考察，明確強風化巖層分布于2米以上，中等風化位于2至5米處，弱風化巖石為處在5米以下。勘察結果顯示，場區周圍的環境較為復雜，在實施爆破開挖時，不可避免地要使用科學有效的防護對策和控制技術，從而保障周邊設施、建筑物和人民財產安全。

（2）爆破方案。分析開挖環境，對工程設計信息、巖體性質以及附近的環境實施綜合分析后，明確如下控制爆破方案。其一，實施深孔松動爆破，嚴格控制裝藥量以及炮孔堵塞的長度，同時控制爆破飛石的距離在5米內。其二，使用基于精確延期的深孔控制爆破技術，實現逐孔精確延期控制爆破，若炮孔的孔深超過10米，則進行孔內多段延期方案，并合理控制最大段藥量，一方面應擴大爆破規模，又要對爆破振動予以嚴格控制，保障附近建（筑物的安全。其三，在分析地質環境前提下，按照多段精確延期爆破設置，對裝藥結構進行科學地選擇[3]，適度提高孔底藥量。在嚴格控制爆破振動、飛石的同時，提升爆破破巖效果。其四，通過預裂控制爆破技術，建立一條預裂縫于保留區和開挖區之間，一方面能夠減震，另一方面有可避免超欠挖，以保障高陡邊坡的穩定。

（3）深孔爆破參數（詳見表1）。結合基礎開挖深度與超深，將鉆孔深度定為4至19米，鉆孔設計應于一次爆破便實現預期設計高度；炮孔直徑是95毫米；孔網參數則結合施工現場的地質情況進行確定，最小抵抗線定為3.5米；鉆孔傾角為75度，排距為2.5米，孔距為3.0米，結合周邊環境與巖石特點，堵塞長度應處在0.8至1.2W之間，實施分層裝藥時，層間堵塞1.5至2米，孔口堵塞3.5至4米；依照巖體爆破作用的特征以及能量守恒定理，深孔爆破裝藥量的計算公式為Q=KF（E，α）aWh，其中α是地形坡度，E是拋擲率， F（E，α）為藥包性質指數，立足于該計算公式、巖體特征以及現場試爆，計算后明確各孔深主炮孔的藥量（詳見表1）；而預裂爆破參數方面：孔距確定為0.9至1.2米，線裝藥量是150至250g/m。

（4）逐孔精確延期起爆和振動特點。此項控制工程的關鍵在于對爆破振動、飛石實施控制。在常規雷管起爆誤差的影響之下，爆破后產生的振動波形難以在時空與爆源間建立精確的關系，故在分析爆破振動特性及其效應方面仍存在較大困難。延期時間起爆技術能夠對爆破振動造成的危害進行科學地分析與控制。

孔間干擾減震于上世紀80年代被提出，一般用于等間隔時差多孔干擾減震。諾蘭達公司（加拿大）成功地完成了地下礦山卸壓深孔爆破，在分析礦體環境的基礎上，將孔間延期確定為20ms，排間延期定為100ms[4]。國內借助深孔控制爆破技術，達到精確延時起爆干擾減振爆破效果，同時開展了相關的實驗。通過對兩次爆破振動監測數據進行分析，發現爆破振動具備以下特性。其一，在同樣的爆破環境下，受到雷管延期精度的干擾，導爆管雷管具有更大的峰值振速。如測點1與電子雷管爆源相距80米，振速為1.5cm·s-1，與普通雷管爆源相距70米，振速為3.45cm·s-1；測點2與電子雷管爆源相距60米，振速為2.5cm·s-1，與普通雷管爆源相距70米，振速為6.53cm·s-1；測點3與電子雷管爆源相距70米，振速為2.8cm·s-1，與普通雷管爆源相距100米，振速為6.63cm·s-1。其二，應用多段精確延期、孔內分層裝藥，能使爆破振動明顯下降。其三，相對于普通雷管，電子雷管的主頻更高，同時前者的頻率范圍更為豐富，優化延期時間之后，電子雷管爆破振動可實施相應的調整，從而實現高頻低峰值波形均勻的目的，確保保護物的安全。

3 結束語

基于精確延期的深孔控制爆破技術將有可能科學控制炸藥爆炸能量、爆破巖效應等，故將其與預裂控制爆破相結合，將獲得更為顯著的降振效果。由此可見，此項技術可有效改善保護物的安全性，并使爆破破巖效果得到提升。

參考文獻

[1]史秀志，邱賢陽，聶軍，等.超大斷面豎井深孔爆破成井技術[J].工程爆破，2016（05）：7-11.

[2]張亞雄.深孔爆破技術在煤礦掘進的作用探討[J].能源與節能，2016（07）：177-178.

[3]霍云龍.深孔爆破技術在露天采礦生產中的應用研究[J].中國高新技術企業，2016（17）：144-145.

[4]李龍生.綜放工作面采用深孔爆破過陷落柱技術[J].煤礦現代化，2016（01）：68-69.