露天邊坡錨固樁井爆破參數優化研究

吳衛強,葉 瓊，劉成敏，張 鑫

(1.江西國泰五洲爆破工程有限公司， 江西 南昌 330038；2.江西省新干中學， 江西 吉安市 341000)

露天邊坡錨固樁井爆破參數優化研究

吳衛強1,葉 瓊2，劉成敏1，張 鑫1

(1.江西國泰五洲爆破工程有限公司， 江西 南昌 330038；2.江西省新干中學， 江西 吉安市 341000)

根據現場實際情況和爆破效果，對原錨固樁井爆破方案進行分析，指出爆破質量和爆破安全存在的不足之處，并對爆破參數進行優化。對比優化前后的爆破效果，發現優化后的方案，爆破效果得到了很大改善，表現為飛石數量減少、飛石威力降低、設備損害概率減少、爆堆集中、大塊率低。在現場施工中，要具體分析實際地質條件，進而及時優化爆破參數。

錨固樁井爆破；參數優化；爆破效果

1 工程概況

鐵路邊坡錨固樁井爆破，先開挖樁井，然后澆灌混凝土，形成強度很大的混凝土錨固樁，從而加強邊坡的穩定性。爆區西南方向100 m左右有一小學，其它方向雖有民宅但離得較遠，由于錨固樁爆破的特性，對爆破警戒范圍要求不高，因此人口密集的小學是爆破警戒的重點。

爆破區域屬剝蝕丘陵及丘間谷地，表層為第四系更新統粉質粘土，可塑～硬塑，厚度2～4 m。下伏基巖分別有千枚巖、泥質砂巖、含礫砂巖、砂巖、頁巖等。普氏系數f=6～8，巖石可爆性較好。

2 原方案的不足

(1) 鉆孔過深，實際掘進量少。錨固樁樁井爆破只有一個自由面，鉆孔過深時，孔底巖石夾制力很大，實際掘進長度不夠，掘進量少，炮孔長度利用率低。爆破區域主要巖石成分是深色的石灰巖，普氏系數為8以上，鉆孔深度為1.2 m，實際掘進深度只有0.8 m，爆破掘進效果不好。

(2) 鉆孔數目少，單孔裝藥過多。巖石堅硬，鉆孔難度大，不利于鉆孔，便取巧采用了少鉆孔多裝藥的方法，導致單孔裝藥過多，爆破效果不理想，具體表現為：巖石破碎不均勻，大塊較多，飛石甚至沖破樁井的覆蓋物，爆破飛石的數量和距離都偏大，大的飛石距離較近，但是會砸傷施工器械，而小的飛石距離較遠，有一定的傷人風險。

(3) 孔網參數不適宜現場實際。現場巖石很堅硬，普氏系數很大，設計的空孔與掏槽孔之間的距離較遠，沒有發揮空孔創造自由面的特點，導致掏槽不理想，也使之后的周邊孔爆破效果不佳[1￣3]。

3 爆破參數優化

錨固樁井爆破只有一個自由面，參數設計時應盡量考慮創造新的自由面，設計合適的空孔數量，合理搭配掏槽孔、輔助孔和周邊孔的位置關系。控制單孔藥量，采用微差爆破，以減少爆破飛石、爆破震動和沖擊波[4￣6]。

(1) 炮孔直徑。工作面范圍小，采用手持式鑿巖鉆機鉆孔，一般孔徑為39～46 mm，選用40 mm。

(2) 炮孔深度。巖石硬度大，普氏系數偏高，炮孔深度利用率低，不宜采用過深炮孔，選取炮孔深度為1 m，其中掏槽眼深度比炮孔深度深10～20 cm左右。

(3) 炸藥單耗。炸藥單耗影響因素較多，與巖石堅固性、巖石結構構造、炸藥威力有關，因為工作斷面較小，炸藥單耗與斷面大小有很大關系，可按公式(1)進行計算：

(1)

式中，q為炸藥單耗，kg/m3；f為巖石的堅固系數，取8；s為樁井斷面面積，為4 m2。經計算，炸藥單耗為2 kg/m3。

(4) 炮孔數目。根據單位炸藥消耗量，炮孔數目可依據公式(2)估算：

(2)

式中，符號意義同前。

可得炮孔數約為17個左右。

(5) 炮孔間距。采用圓錐形掏槽孔，孔數為3個，斷面中心布置一個空孔，掏槽孔與空孔的距離為0.4 m；輔助孔的距離與巖石性質、炸藥做功能力和藥卷等因素有關，取輔助孔的間距為0.5 m；采用普通爆破方法時，周邊孔的參數可以參照輔助孔，選取為0.67 m。

(6) 炮孔布置。掏槽孔與工作面的夾角為70°～80°，周邊孔往外傾斜3°～5°，空孔與輔助孔垂直于工作面。具體布置見圖1。4個角落的周邊孔的爆破順序應在其它周邊孔爆破之后，若同時爆破其抵抗線偏大[7￣8]。

圖1 炮孔布置

通過上述爆破參數優化，可得到鉆爆主要參數(見表1)。結合實際的巖石條件，嚴格控制單孔藥量尤其是周邊孔的藥量，采用微差起爆，以改善爆破效果。

表1 鉆爆參數

4 爆破效果對比分析

圖2為原方案爆破效果圖，由圖2可知，爆破飛石現象非常明顯，飛石散落各地，樁井覆蓋鐵網被飛石沖破，鐵網發生了明顯變形，而鐵網上的木板、沙袋已不見蹤影；爆破飛石數量很多，且塊度相對較大；樁井旁邊的設備被飛石高速沖撞，雖然初期撞擊不一定直接毀壞設備，但是長期積累必會對設備產生損害。

圖3為方案優化后爆破效果，從圖3中可知，飛石現象不明顯，飛石產生較少，幾乎沒有石頭沖出樁井，巖石破碎地很均勻，爆堆主要集中樁內，爆破幾乎沒有對樁井旁的設備產生影響。

圖2 原方案爆破效果

圖3 優化方案爆破效果

5 結 論

根據錨固樁井現場實際和爆破效果，指出原方案的不足之處，并提出了改善爆破效果的優化方案，該方案能減少飛石的產生、降低大塊率、減小飛石對防護設施與施工設備的損害和弱化飛石傷人的風險。此外，現場環境地質條件復雜多變，要及時根據現場實際地質條件優化爆破參數，以保證爆破施工安全和爆破施工質量。

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李書強(1990-)，男，山東濟寧人，助理工程師，主要從事金屬礦山開采研究，Email:zhsverse@163.com。

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