深孔爆破施工技术总结

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安托山深孔爆破施工技术总结
李保国

1．工程概况
    安托山整治工程是深圳市政府工程，总爆破方量达数千万m3，从1998年到2002年，每匀的爆破次数在150次以上，年爆破量超过100万m3。业主为深圳市安托山投资发展有限公司铁科院爆破室参与了该工程的爆破设计与施工指导。
    安托山爆破区周围环境比较复杂。爆破区北侧距北环大道不足200 m，北环大道是深圳市的交通繁忙干线，双向车流量为每分钟120辆左右。爆破区南侧为美视电力发电厂，距离不足100 m，近60 m处有一座高架输送电缆，距地面约为15 m左右。在安托山爆破区内有自己的碎石加工厂、混凝土搅拌厂、管桩厂，距爆破地点都比较近。安托山整治工程包括：安托山的表土及风化石爆破后，用于外运做深圳的填海工程；而爆破的花岗岩则用于自己生产碎石、混凝土、管桩进行销售。
    安托山采用的是台阶深孔毫秒控制爆破。所谓深孔控制爆破，就是将一般的浅眼控制爆破用于深孔爆破中。实行深孔控制爆破，能有效地将产生的个别飞石控制在一定范围；能够减少空气冲击波、噪声对周围环境的影响；减少振动，防止或减轻爆破对周围建筑物的损害。在安托山整治工程中，不仅要控制飞石和振动，而且还要保证爆破效果，松散并形成爆堆，块石均匀，有利于挖装，便于碎石机破碎，降低机械设备成本。
安托山爆破山体原始地貌为丘陵地带，上部大部分露出风化石和表土，只有少数处于自然状态。风化层较厚，呈球状风化现象，并夹带有大块孤石，由强风化和中风化花岗岩及次坚石组成。下部是微风化层组成的比较坚硬的普坚石和特坚石，岩石节理发育，岩石为中至细粒结构，坚固性系数：f =6～14。根据安托山的地质情况，使用的钻机有两种：一种钻机钻孔直径115 mm，主要用于山体剥离；另一种钻机钻孔直径76 mm，主要用于花岗岩钻孔，在台阶边缘底板抵抗线过大时，也采用钻孔直径115 mm的钻机钻凿花岗岩。
一般安托山的山体剥离钻孔的台阶高度在13～15m左右，其孔网参数和装药参数如下表：
孔径（mm）        孔深(m)        孔距(m)        排距(m)        装药集中度(kg／m)        堵塞(m)
115        13～15        4.0        37        9.3        3.5

    钻孔后经检查无水，可按此表装铵油炸药；有水时则装乳化炸药，装药集中度则降为6.9 kg／m，堵塞长度在3.0 m左右。
在进行花岗岩钻孔时，一般的台阶高度在10～12 m左右，其孔网参数和装药参数如下表：
孔径（mm）        孔深(m)        孔距(m)        排距(m)        装药集中度(kg／m)        堵塞(m)
76        10～12        2.5        2.2        4.0        3.0

    当孔内无水时按上表参数装药，炸药为铵油炸药。当孔内有水时应装乳化炸药，装药集中度则降为3.3 kg／m，堵塞在2.5 m左右。目前安托山的深孔爆破使用的爆破器材有以下几种：乳化炸药、铵油炸药、非电毫秒雷管、电雷管。孔内有水时使用乳化炸药作起爆体和主爆药，乳化炸药有直径90 mm和直径60 mm两种。直径90 mm用于115 mm炮孔，而60 mm乳化炸药用于76 mm的炮孔。当孔内无水时，深孔主爆炸药则使用铵油炸药。深孔爆破使用非电毫秒雷管，起爆网路为非电导爆管网路，用电雷管连接起爆。

2．爆破施工中应注意的主要问题
    在进行土岩爆破或其他爆破施工时都必须注意整个作业的工艺流程，只有严格按《爆破安全规程》的要求和工作程序执行，才能取得良好的爆破效果，并达到预期的目的。
    (1)钻孔
    安托山爆破施工钻孔中，首先将表面土和孤石用挖掘机挖出炮位，布孔为梅花形，一般孔深在13～15 m，严格按设计进行钻孔施工。因为上部多为风化石，所以多采用松动爆破，挖掘机能够挖动就行，大块孤石可以二次施爆。相对来说距北环路、电力厂及周围建筑物比较远，爆破后飞石及振动都比较小。而对于花岗岩来说就不同了，必须严格按孔位、孔距、排距及孔深进行钻孔，掌握好前排抵抗线的大小，钻孔底尽量找平，否则爆破后清挖时基地将出现高低不平的现象。钻孔完毕装药前应进行炮孔验收，检查孔位、孔距、孔深及孔内是否有水，再决定装药。
    (2)装药
    深孔爆破装药结构分为连续装药和间隔装药两种。安托山爆破，无论是风化石剥离或花岗岩开采，都是采用连续装药。深孔控制爆破主要是控制装药量，如果不严格控制装药量，就会产生飞石、振动，对周围造成影响，药量装的少，即单耗小，一般爆破效果不理想，药量过大则容易产生飞石和振动，这些都是关键问题，都必须引起注意。在安托山进行的爆破中，无论风化石或花岗岩在孔内无水情况下，用乳化炸药作起爆体，将铵油炸药做主爆炸药，一般76 mm孔堵塞长度为3.0 m，115 mm炮孔堵塞长度为3.5 m左右，爆破效果不错，飞石少，振动比较小，但这些也要看自由面、抵抗线的情况而定。有水时看水到底有多少，如果水多，用炮棍将乳化炸药一条一条送到位，爆破后效果不错几乎没有什么根底。但是如果孔内只有一半水，或孔壁不好，再将乳化炸药一条条用炮杆往下送，就不一定到底，爆破后就会留有根坎，清运起来就比较困难，还是要再钻孔爆破，无形中就增加了爆破成本。如图所示：

  
爆破的炸药未装到底

  
爆破后清运完留有根坎

    要使爆破后少留根坎，就应对装药方法加以改进。施工中采用吊绳法，将炸药用吊绳前边的钩子，钩住炸药卷送下去，待药卷沉到底后，再钩第二条往下送，这样往返多次后，到一定部位，再用长竹杆往下捅，孔内乳化炸药露出水后，可以装铵油炸药，经过对装药方法加以改进后，大大减少了爆破后根坎的出现。如果炮孔有石头卡位，装药前可用钻杆通，确实通不开，但堵塞长度足够，可适当装药，如果不够就弃之不用，以免影响爆破安全。
    (3)堵塞
    堵塞对深孔控制爆破起着关键作用。堵塞的好坏直接影响爆破的效果的和对飞石、空气冲击波的控制。堵塞长度过大，爆破后岩石松散程度差，表面块度过大；堵塞过小，容易产生飞石和冲炮。所以在深孔控制爆破施工作业中，必须严格控制炮孔的堵塞长度，保证堵塞的质量，炮孔堵塞应使用岩碴或没有石块的土，如若有石块掉入，容易将导爆管碰断产生瞎炮。在安托山的深孔爆破中，无水孔堵塞比较容易，而有水孔堵塞比较困难，用岩碴或土堵塞后，从表面看炮孔已堵塞好，等过一会堵塞物才慢慢下沉，应继续堵塞直到真正堵满为止，如下图。
总之，在进行网路联结时，要对每一炮孔进行仔细检查，有无漏堵或孔口上有无石块，无堵塞或堵塞物下沉时应重新回填。孔口有石块应捡拾干净，如果有个别孔失误，就会产生飞石，造成不良后果。

  

    所以，深孔控制爆破，一是控制装药量，二是绝对保证堵塞长度，才能够保证爆破效果和控制飞石和振动及空气冲击波对周围环境的干扰。
    (4)起爆网路敷设与网路联结
    起爆网路敷设对爆破的成败起着关键作用。在安托山采石场爆破，一般采用导爆管起爆网路，深圳属于多雷雨地区，所以采用的是非电起爆法，进行毫秒爆破。深孔毫秒爆破有孔内和孔外延时两种。安托山的深孔控制爆破一般采用孔内延时，只有在排数较多毫秒非电雷管段别不足情况下，才进行孔外接力延时。这时，孔内应为高段雷管，孔外用低段毫秒雷管才能达到安全准爆的目的。但用非电雷管进行孔外延时也有其缺点，在爆破中有时产生个别飞石，将其网络砸断或拉断产生瞎爆现象，后来采用毫秒电雷管进行孔外延时，效果就好一些，没有出现过此现象。毫秒爆破实际上是相邻炮孔起爆间隔时间很短，先爆孔为相邻的后爆孔增加新的自由面，由于爆炸应力波在岩石中互相迭加作用和岩块之间相互碰撞，使爆破的岩体破碎质量提高，破碎较均匀并形成了较好的爆堆，可以降低大块率，降低炸药单耗，降低地震效应，减少后冲，提高施工效率等。采用台阶深孔毫秒控制爆破技术，目的是控制最大单响药量，限制最大的爆破振动速度。
    深孔爆破炮孔布置，一般有以下几种：排间布置、V型布置、梯形布置、斜线型和波浪型等5种形式。安托山爆破多采用梯形、V型2种。这也不是千篇一律的，也要根据现场的实际情况而定。如果自由面有一个，两边夹制作用大，且排数少，临空面狭窄时，则使用V型布置，爆破效果比较好。反之，使用梯型布置，则爆破后块度比较大。在多排孔自由面比较好，使用波浪型加“V”型布置，爆破效果比较好，通过多次爆破证明了这一点。
安托山背面一侧的台阶爆破，爆破参数为：孔径76 mm，孔深11.5～8.5 m，孔距2．5 m，排距2.2 m，共计270孔，使用炸药7.2 t，用1～15段非电雷管进行波浪型和梯型排列，如下图所示。

  

前9排为波浪型布置，10排以后为梯型布置，爆破抵抗线指向北环路方向，爆区与北环大道距离为190 m，爆破时由交警将北环路短时断交。爆破后效果比较理想，个别飞石仅为15 m左右，振动比较小，块度破碎较均匀，后排靠山体处拉开并有部分塌落到坡角，形成松散爆堆，达到了预期目标，有利于挖运和运输，现场施工人员都满意，如下图所示：

  
炮孔布置

  
薄片后形成的爆堆

网路联结对于爆破是否成功、爆破效果好坏等起关键作用，网路联结时应仔细检查：①非电导爆管是否有破损处，联结不能打死结，检查电雷管电阻值；②联结导爆管网路时是否有遗漏；③绑扎击发电雷管时要用胶布绑紧。过去非电导爆管网路时联结，一般15根为一组，用一发电雷管进行反向绑扎，几次爆破后都有个别瞎炮产生，通过分析，进行雷管爆炸试验，有的雷管质量有问题，虽用爆破电桥检测，表面是通的，实际不然，后来经过改进，每一组非电导爆管20根为一组，用双雷管进行反向绑扎后再用乳化炸药包上一层，这样起到了双保险的作用，经过历次爆破未出现过瞎炮现象，都达到了准爆的要求。

3．总    结
    安托山采石场采用台阶深孔毫秒控制爆破的目的，就是减少飞石、空气冲击波及振动对爆破区周围的影响。严格控制装药量，保证堵塞长度，提高爆破效果，降低大块率，才能够提高挖运及施工效率，降低综合成本。安托山爆破施工中，严格按施工要求和《爆破安全规程》进行操作，未出现过失误和不安全的隐患。这里向指导过本人的各位同志表示感谢，向冯叔瑜院士、王中黔教授对本人的关怀指导表示谢意，特别是：张志毅、史雅语、杨年华、邓志勇，他们在安托山爆破施工中给予了本人很大的帮助和指导，向他们表示感谢。这些是本人在安托山工作的一点体会，有不足之处请大家给予批评指导。