斜線起爆網(wǎng)路與布孔方式應用探討

丁漢堃，石磊

(北京中科力爆炸技術工程有限公司， 北京 101318)

0 引言

在爆破工程中，起爆網(wǎng)路選擇與布孔方式確定是其中重要的工藝環(huán)節(jié)。二者匹配或一一對應是爆破工程的重要研究課題。起爆網(wǎng)路的作用是控制炸藥能量集中或分散釋放，體現(xiàn)在炮孔的爆炸順序（形式）以及爆炸時刻。布孔方式是為炸藥能量提供釋放空間，控制著炮孔炸藥能量對介質作用范圍以及炮孔相互影響的空間位置，完成對巖體做功使其發(fā)生變形破碎，并引發(fā)對后爆炮孔和待爆工作面的影響。總之只有起爆網(wǎng)路和布孔方式搭配得當，才能取得最佳的爆破效果。

斜線起爆網(wǎng)路亦稱對角線順序起爆網(wǎng)路，從爆區(qū)側翼開始，同時起爆的各排炮孔均與臺階坡頂線斜交，毫秒延期爆破為后爆炮孔相繼創(chuàng)造了新的臨空面。其主要優(yōu)點是在同一排炮孔間實現(xiàn)了孔間延期，最后的一排炮孔也是逐孔起爆，因而減少了后沖，有利于下一爆區(qū)的穿爆工作。

1 布孔方式演變

爆區(qū)炮孔位置設計是在合理的孔網(wǎng)參數(shù)（孔距a和排距b）基礎上，探究與起爆網(wǎng)路相適應的布孔方式，依此確定孔位。當前爆破施工中常用的布孔方式有三角形（梅花形）和方形（正方形或矩形）兩種。筆者認為上述兩種或多種布孔方式是由相鄰兩排炮孔中相近4個炮孔組成的單元四邊形演變而成的，不同的是位移參數(shù)（即前后兩排炮孔水平距離差aΔ）不同而已，如圖1所示。

圖1 布孔方式演變

2 等時線的選擇

對網(wǎng)路等時線進行分析，不僅可準確判斷爆破瞬間炮孔臨空面形態(tài)、炮孔拋擲方向以及爆堆形狀等，也可綜合檢驗網(wǎng)路和布孔方式。

斜線網(wǎng)路的等時線，在起爆時將孔網(wǎng)參數(shù)（孔距a和排距b）轉變成起爆參數(shù)a′和b′。組合不同位置的等時線，對起爆參數(shù)產(chǎn)生不同程度的變化，進而影響爆破效果。

斜線起爆網(wǎng)絡設計公式見表1，工程實例設計參數(shù)見表2。

表1 斜線起爆網(wǎng)路設計公式

表2 工程實例設計數(shù)值

2.1 以長對角線為等時線的網(wǎng)路

以單元平行四邊形長對角線為等時線的斜線網(wǎng)路如圖2所示，其網(wǎng)路特點是起爆時將常規(guī)爆破轉變成寬孔距爆破，充分發(fā)揮了該技術破碎效果良好的特點，是爆破設計中常用的一種斜線網(wǎng)路。

圖2 長對角線為等時線的斜線網(wǎng)路

從表1和表2可知，長對角線網(wǎng)絡布孔參數(shù)得到優(yōu)化，a′＞a，b′＜b，m′＞m，起爆參數(shù)呈現(xiàn)出寬孔距、小抵抗線爆破的技術特征。這種網(wǎng)路適合在兩面臨空地形夾角≥90°，應用效果良好。

2.2 以短對角線為等時線的網(wǎng)路

以單元平行四邊形短對角線為等時線的網(wǎng)路見圖3。從表1和表2可以看出，短對角線布孔參數(shù)優(yōu)化程度略小。因此所顯現(xiàn)的爆破效果與常規(guī)爆破相差無幾。遇到這種情況，要分區(qū)域或分段進行地形改造，將兩面臨空面夾角＜90°改造成≥90°的地形，按2.1節(jié)的方法爆破施工，見圖4。

圖3 短對角線為等時線的斜線網(wǎng)路

圖4 分區(qū)域或分段地形改造

2.3 以邊線為等時線的網(wǎng)路

以單元平行四邊形邊線為等時線的斜線網(wǎng)路如圖5所示。從表1和表2可以看出，邊線布孔參數(shù)a′＜a，b′＞b，m′＜m。起爆抵抗線b′比布孔網(wǎng)路b要大，致使爆破效果遠不及常規(guī)爆破。特別關注，當采用梅花形（等腰三角形）布孔方式施工，進行連線操作時，要避免連接成邊線起爆網(wǎng)路，造成不良爆破后果。

圖5 邊線為等時線的網(wǎng)路

3 應用要點

3.1 參數(shù)關系公式的應用

aΔ～m′計算公式見式（1）和式（2）。

式中，m′為起爆網(wǎng)路孔間密度系數(shù)。

式（1）是在2.1節(jié)條件下推導建立的，表示在孔網(wǎng)參數(shù)a和b一定時，寬孔距爆破技術特征參數(shù)m′與布孔位移參數(shù)aΔ的關系。

在實際操作時，以設計的m′值通過式（1）求得aΔ，進而確定間排距為a×b的布孔方式，致使起爆參數(shù)與布孔方式相匹配。

典型布孔方式aΔ～m′的計算公式與數(shù)據(jù)見表3。

表3 aΔ～m′關系計算公式

3.2 應用中的注意事項

逐孔起爆通常采用斜線起爆網(wǎng)路，在實施過程中不僅要關注前述內(nèi)容，還要關注下述問題。

（1）逐孔爆破炮孔時間間隔選取遵守孔間微差3～8 ms/m，排間微差8～15 ms/m。選用高精度雷管或數(shù)碼電子雷管等要避免出現(xiàn)重段或跳段現(xiàn)象。

（2）逐孔爆破的特點是任一炮孔在爆前已處于兩面臨空狀態(tài)，孔內(nèi)爆破能以兩側抵抗線比例進行分配，形成不同的爆破效果。因此只有在間距和排距相等或相近時，才能形成均勻的破碎效果。

4 應用實例

4.1 老爺仔山爆破工程

此山位于珠海機場旁，花崗巖堅硬，由于臺階爆破造成兩面臨空的爆區(qū)較多，為充分發(fā)揮臨空面的拉伸破碎作用，本工程采用斜形同段起爆網(wǎng)路。初期采用梅花形布孔，爆后石料塊度大，不適合裝運，影響了工程進度。觀察發(fā)現(xiàn)地形和連線位置不同，造成了如圖3和圖5所示的情況，在起爆時抵抗線并未減小，沒有起到斜線起爆網(wǎng)路的優(yōu)勢作用，因此出現(xiàn)了爆后石料塊度大且較多的問題。隨后將兩臨空面夾角＜90°的地形改造成＞90°的地形，如圖4所示，并在連線時謹慎分析長對角線和短對角線的炮孔位置，進行如圖2所示的長對角線連接的斜線網(wǎng)路，爆破參數(shù)由a×b=3 m×2.5 m調(diào)整為a′×b′=4.3 m×1.7 m，抵抗線縮短，單耗值增大，破碎效果顯著提高。

4.2 石塘山體爆破工程

石塘山體位于浙江溫嶺，以凝灰?guī)r體為主，夾雜其他成分，該項工程特點是山頂存在有人居住的房屋，房屋多為石砌結構，距離爆區(qū)紅線約為10 m，因此控制爆破振動成為工程施工的關鍵。針對控制振速v≤1 cm/s，以及每炮測振的嚴格技術要求，經(jīng)研究改多孔同時起爆為逐孔起爆，改多排孔爆破為2～3排孔爆破，距離房屋近處的爆區(qū)炮孔采取孔內(nèi)分段間隔裝藥。采用斜形逐孔起爆網(wǎng)路，如圖2所示，抵抗線縮小，由3 m變?yōu)?.4 m，爆破作用指數(shù)增大，逐孔爆破中單孔爆破時已處于兩面臨空狀態(tài)，能量分散，起到了綜合降振作用。工程實踐表明，采取以上措施后，工程施工始終滿足民房處質點振動速度≤1 cm/s的要求。

5 結論

基于對斜線起爆網(wǎng)路和布孔方式的簡要分析，揭示了寬孔距爆破技術在不同的布孔方式，不同的等時線狀態(tài)下產(chǎn)生不同爆破效果的影響。為了探索網(wǎng)路與布孔的匹配，引入位移參數(shù)aΔ，并推導出aΔ～m′關系式，為爆破設計提供了計算工具。選定起爆參數(shù)m′計算aΔ得到最佳布孔方式，使二者對應，達到最佳爆破效果，本文研究內(nèi)容可為采用斜線起爆網(wǎng)路的爆破工程提供參考。