中深孔爆破降低大塊率的技術措施分析

紀道賓

摘 要：降低露天爆破大塊率幾乎是所有露天爆破需要應對的問題。根據本工程實際情況，本文詳細分析了現場爆破產生大塊的原因，并提出降低中深孔爆破大塊率的針對性措施。為了減少爆破大塊現象，人們要根據環境因素，想法解決問題，在工程實踐中不斷學習，總結經驗，持續改進，以求達到最優的爆破效果。

關鍵詞：露天爆破;中深孔;大塊率

中圖分類號：TD235.33文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）09-0107-03

Abstract： Reducing the mass rate of open-air blasting is almost a problem that needs to be dealt with in open-air blasting. According to the actual situation of this project， this paper analyzes in detail the causes of large blocks generated by on-site blasting， and proposes targeted measures to reduce the large block rate of medium-deep hole blasting. In order to reduce the phenomenon of large blasting， people must solve the problem based on environmental factors and ideas，and keep learning in engineering practice， summing up experience and continuous improvement， in order to achieve the best blasting effect.

Keywords： open blasting;medium and deep hole;bulk rate

受前期回填區限制、業主整體土方和石方調配規劃等因素影響，漳州核電項目現場初期工作面沒有大面積打開，而近期要求加快施工進度、大幅提升爆破效率。但是，由于現場地質情況復雜，孔網參數和裝藥配置不合理，因此爆破中又存在大塊過多的問題。爆破大塊過多會影響挖裝效率，而挖裝進度滯后又影響爆破推進。如何降低大塊率，協調好爆破與挖裝的關系，成為保障業主進度目標、提高現場施工生產能力的關鍵。經過爆破施工控制措施的多次調整，現場已基本達到良好的爆破效果，可以有效控制大塊率，進而保障工程施工進度目標。

1 工程概況

本工程上部地層為第四系，包括殘積層（含殘坡積層）、沖洪積層、海積層和人工堆積層等。其下為中生代形成的巖石，主要分布早白堊紀形成的中細粒黑云母二長花崗巖和中細粒正長花崗巖、早侏羅紀形成的中細粒花崗閃長巖和石英二長巖;巖脈主要為輝綠巖，局部見有花崗細晶巖、花崗偉晶巖及石英巖脈。巖石以中風化、微風化為主，從硬度來分，其屬于特堅巖[1]。本工程爆破部分采用140 mm孔徑、15 m臺階高度的中深孔爆破方式，即多排孔毫秒微差起爆，使用乳化炸藥，單耗控制在0.55 kg/m3。

2 大塊原因分析

2.1 地質原因

巖石節理裂隙非常發育，夾雜大量孤石，存在較多的土包石現象。爆破最怕的是周圍存在裂縫，爆炸時氣體迸發，會造成能量損失，改變炸裂范圍，導致大塊可爆性非常差，這是影響爆破質量的客觀原因。可爆性差的巖石形成不合理大塊的主要原因是炸藥單耗較低，爆破能量不夠。

2.2 爆破參數設置

人們要根據爆破實踐和礦巖可爆性分級選取合適的爆破參數。一是穿爆參數，包括炮孔布置、底盤抵抗線、穿孔質量、鉆孔超深、裝藥結構、裝藥量和爆破方法等。炮孔布置方式由炮孔直徑、臺階高度和礦巖性質決定，炮孔的間距、排距隨時可調節，過大的孔和排距不能使孔網中間位置的礦巖破碎成合格塊度，從而產生大塊。二是爆破孔網參數，包括炸藥單耗和單孔裝藥量。人們要選取合理的單孔爆破負擔面積，然后根據炮孔臨近系數確定孔距與排距。當孔網參數偏小時，若炸藥單耗不變，藥柱重心下降，填塞過長，則孔口易產生大塊;當孔網參數偏大時，藥柱重心部位易產生大塊。

2.3 裝藥結構

裝藥結構不合理往往是造成臺階上部大塊過多的原因，尤其是爆區前排孔上部存在傘巖的情況。在實際施工中，人們要根據實地情況調整裝藥結構，在裝藥耦合、間隔裝藥、分段起爆和吊裝等環節進行相應調整，以便產生不同的爆破效果[2]。

2.4 鉆孔質量

鉆孔質量不佳是爆破產生大塊的主要原因之一。穿孔時，鉆孔區域不是很平整，工作人員需要重新調整鉆孔位置，導致孔的分布不能按照設計進行，鉆孔不能達到設計要求，個別炮孔間距過大導致爆破后產生較多大塊。裝藥填塞過程中，個別施工人員操作隨意，沒有嚴格執行技術交底要求，導致裝藥填塞質量不能滿足設計意圖，從而產生大塊。

2.5 起爆網絡

為了保證破碎質量，有效控制大塊率，避免爆破根底，人們要合理采用微差爆破。微差時間與礦巖性質、最小抵抗線有關。礦巖越硬，間隔時間越短，最小抵抗線越大，間隔應越大。根據實踐經驗，各孔內分段、各炮孔間、排間的起爆時間間隔的調整對于爆破是否成功和爆破效果好壞起關鍵作用。

2.6 其他因素

漳州核電項目地處福建省南部，雨水期長。雨季，工人打孔作業時，成孔后里面可能存在積水，導致藥包爆破會有作用力減輕的現象，同時水的浮力又讓作用力減少很多，所以最下面會產生大塊和根底現象。

3 改進措施

3.1 合理使用爆破技術

大塊主要分布在邊孔和臺階坡面之間，炮孔巖粉充填部位，軟、硬礦巖交接面部位，節理裂隙發育等地質較復雜的位置。人們要根據礦巖可爆性對采場進行區域劃分，對于可爆性差的區域，根據實際情況從爆破技術角度采取提高炸藥單耗、降低爆破效率等措施來提高爆破質量。

3.2 調整爆破參數

根據多年的實踐經驗，采用孔距大于排距的爆破方法，即在孔網面積不變的條件下，適當縮小排間距，增大孔間距，能顯著提高爆破質量。采用梅花樁形布孔，爆破時能在巖體內提供最優的能量分布，降低爆破的大塊產生率。

3.3 優化裝藥結構

根據現場礦巖的硬度、裂隙發育和礦巖夾層等情況，人們要選擇不同的裝藥方法。爆破時要避開地層較弱的地帶，把炸藥分成數段，使炸藥能量在礦巖中均勻分布，把炸藥裝在爆破阻力最大的地方。但是，間隔裝藥段數不宜過多，不裝藥部分長度為1 m左右，用巖粉自然充填或聚氯乙烯（PVC）管做空氣間隔，上下段各裝同批同段起爆雷管，上下兩段同時起爆，以保證不產生盲炮。巖石相對完整的區域采用底部耦合裝藥、上部不耦合裝藥、頂部少量間隔裝藥的方式，有效降低大塊的產生率。主炮孔裝藥結構示意圖如圖1所示。

注：1.雷管引線;2.填塞物;3.輔助藥包;4.乳化炸藥;5.雷管。

3.4 鉆孔質量控制

在鉆孔施工時，施工人員要相互配合，明確工作要點。技術人員要把爆破的設計單要求和要點講明，在每個孔位留有小竹片，寫明孔深，確保每人都知道自己要鉆的孔是多深多大，避免現場鉆孔人員隨意更改鉆孔參數，提高鉆孔質量，加強施工過程控制，確保裝藥質量和填塞質量，以減少大塊的產生率[3]。

3.5 改善起爆網絡

雷管在爆炸時有時間間隔，這樣就會有先后之分，導致后面的巖體不是那么結實，同時爆炸應力波在巖石中互相疊加和巖塊之間相互碰撞，增加了被爆破巖體的破碎率，并形成較好的爆堆。如果延期時間、起爆順序、起爆方向等起爆參數和起爆網絡設計合理，就可以較好地降低大塊率。經數次調整，本項目起爆網絡，使用孔內Ms-s11雷管、孔間Ms-s3雷管、排間Ms-s5雷管的連接方式，這樣能有效降低大塊率[4]。

3.6 清理孔內積水

為了讓爆破孔內沒有積水，人們要找到地下水位置，并清理干凈爆破孔，防止地表水流入;對于積水量不大的炮孔，采用吊裝方式進行裝藥，確保裝藥到位和連續性;對于涌水量較大的孔，尤其是孔內形成泥漿的炮孔，要用強力的高風壓吹干凈，然后快速裝藥填塞。

3.7 加密輔助孔

炮孔頂部堵塞段，在主炮孔排間加裝輔助藥包，可以大幅度降低大塊率[5]。本項目中，加密輔助孔直徑為90 mm，裝填72 mm乳化炸藥，孔深為2.8 m，堵塞段長為1.5 m。本項目采用三角形布孔，最大段裝藥量及延時間隔需要根據爆破振動控制閾值而定，具體排間加密孔布置情況如圖2所示。

4 結語

本項目爆破中出現不合理大塊的影響因素有很多，其中既有爆區巖石自身物理性質的原因，也有爆破方案設計和現場施工管理方面的原因。因此，在生產實踐中，人們應根據現場情況來選擇最佳爆破方案，采取合理的措施加以改善，同時不斷學習，總結經驗，改進爆破方法，以達到最優爆破效果。

參考文獻：

[1]汪旭光.爆破設計與施工[M].北京：冶金工業出版社，2011：60.

[2]于亞倫.工程爆破理論與技術[M].北京：冶金工業出版社，2010：48.

[3]黃鐵平，蔡進斌.淺析降低露天礦臺階爆破大塊率的途徑[J].化工礦物與加工，2005（9）：27-28.

[4]袁向全.露天深孔爆破中減低大塊率的技術措施[J].礦冶，2005（1）：13-15.

[5]沈興玉，崔光峰，任昌勝，等.露天爆破大塊率高及根底產生的原因及降低措施[J].現代礦業，2010（7）：96-97.