复杂环境下精准控制爆破技术的应用与研究

廖振刚　粟琼林　熊小军　苏安利　雷在政　唐睿哲　莫国兵

摘 要：露天爆破因存在爆破振动强度大，爆破飞石距离远，爆渣块径大等一系列问题，在周围环境复杂时，石方爆破一直是工程施工难点，南宁南过境线（吴圩机场至隆安段）高速公路（一分部）K18+320～K18+540王村后山路基石方爆破，距离民房最近点约50 m，采用了“复杂环境下精准控制爆破技术的应用与研究”，减小了对周围环境的扰动，确保施工安全，具有良好的社会经济效益。本文结合工程实例具体阐述其复杂环境下精准控制爆破技术的操作要点，对类似露天爆破石方开挖具有一定的借鉴价值。

关键词：复杂环境;控制爆破;应用;逐孔起爆

中图分类号：TU751.9 文献标识码：A

0 前言

国内外对露天爆破进行了大量的研究，我国在露天爆破技术上也取得了较好的成绩，但是因露天爆破一般工程量大、爆炸物品用量多、工程环境复杂等特点，产生的爆破危害效应难以控制，导致事故常有发生。因此，减少爆破施工对周围环境的影响，如何提高爆破施工效益，是目前露天爆破的一大难题。针对以上复杂环境下传统露天爆破存在的问题，结合南宁南过境线（吴圩机场至隆安段）高速公路（一分部）K18+320～K18+540王村后山路基石方爆破施工项目对如何降低爆破振动速度，控制爆破飞石距离等危险有害因素开展了一系列研究，主要从钻孔设备选择、爆破参数设计等方面进行优化改进，以达到控制爆破危险有害因素对周边环境的影响。

1 技术原理

本技术的工艺原理是在露天爆破的基础上，根据周围环境复杂程度，采用了数码雷管孔内毫秒微差延时技术，降低了一次爆破的药量，减小了冲击波的强度，其技术原理具体如下：

（1）应力波延续作用。通过爆破设计计算，将炮孔应力波作用进行延续，多组深孔的爆炸应力波相互延续叠加，加强了对岩石的拉应力，精准控制了爆炸应力场的做功能力。

（2）增加自由面的作用。采用数码雷管逐孔延时技术，先爆的深孔刚好形成了爆破漏斗，新形成的爆破漏斗侧边以及漏斗体外的细微裂隙对后爆的炮孔来说，相当于新增加的自由面。

（3）减少爆破振动作用。逐孔延时时间设置为40 ms，减小了单次爆破药量，降低了爆破冲击波的振动作用。

（4）采用开挖减震沟挡土墙，减震沟减少了爆破振动对周边民房的影响，有效的防止山顶滚石砸坏民房。

（5）采用最大自由面连接顺序起爆。从自由面开始，由前排首孔爆破至后排逐步起爆，前排起爆为后排爆破提供临空面，充分利用宽孔距、小抵抗线实现孔间毫秒延期，能使自由面增加，爆破方向交错，增多岩块碰撞机会，提高减振效果。

2 爆破参数设计

2.1 深孔爆破

（1）炮孔倾角，垂直钻孔;

（2）最小抵抗线：W=（25～40）d=（25～40）×0.09=（2.25～3.6）m，取W=3.0～3.5 m;

（3）炮孔间距：a=（1～1.5）W=（2.25～4.5）m，取a=3.0 m（第一排）;a=3.5 m（第二排及以后）;

（4）炮孔排距：b=（0.6-1.0）W=（1.8～3）m，取b=3.0 m;

（5）炮孔深度：H= 9～15 m;

（6）炮孔超深：1 m;

（7）单位炸药单耗：取炸药单耗q=0.4 kg/m3（根据爆破实验适当调整）;

（8）计算单孔装药量：

第一排：Q = qabH=0.4*3.0*3*10=36 kg，取36 kg，

第二排及以后：Q = qabH=0.4*3.5*3*10=42 kg，取42 kg;

（9）布孔方式：采用梅花形布孔;

（10）堵塞长度：h=（0.7～1）W=（2.1～3.5）m，堵塞长度3.5 m。

2.2 浅孔爆破

（1）孔径d：d=42 mm;

（2）开挖高度H：H=3.0 m;

（3）最小抵抗线W：W=（0.4～0.8）H=（1.2～2.4）m，取W= b =1 m;

（4）炮孔间距a：a=（0.5～1.5）W=（0.8～2.4）m，取a =1 m;排距：b=1 m;

（5）超深h：h=（0.10～0.15）H=（0.3～0.45）m ，取h=0.3 m;

（6）炮孔深度L：L=H+h=3+0.3=3.3 m;

（7）炸药单耗q：取q=0.35 kg/m3;

（8）延米装药量P：P=1.0 kg/m;

（9）单孔装药量Q：Q=qWaH=0.35×1.0×1.0×3.0=

1.05 kg，实际取1.5 kg;

（10）装药长度L2：L2=Q/P=1.5/1=1.5 m;

（11）填塞长度L1：L1=L-L2=3.3-1.84=1.5 m。

爆破振动安全验算爆破振动验算根据《爆破安全规程》的规定采用下式进行计算：式中：V—被保护物所在地质点振动速度（cm/s）;K—与介质性质爆破有关的系数。K=250;安全允许振速V=2.0 cm/s，K=200，α=1.6，Q—微差爆破最大一段药量（kg）;R—爆破振动安全允许距离（m）;取50 m;。计算得V=1.28 cm/s<2.0 cm/s，符合爆破要求，可确保民房安全。采用毫秒微差爆破导爆管，逐孔起爆，延时时间40 ms。详见图1、图2。

3 效益分析

（1）社会效益。分析复杂环境下精准控制爆破施工中数码电子雷管逐孔延时技术，减小了单次爆破药量，炮眼采用炮泥进行封堵，降低了爆破噪音对周围居民及环境的污染;通过合理布眼，确定适宜爆破方向，精准延时技术提高了炸药对围岩的粉碎效果，加快了出渣速度，减少了机械工作时间，减少了机械噪音对施工人员的影响时间，保护了施工人员的身体健康。

（2）经济效益分析。通过实际应用，复杂环境下岩石精准控制爆破施工技术有着极其显著地经济社会效益，相比于传统爆破，此延时爆破技术更加节能、安全，相比机械破碎，具体表现在节省成本、提高施工进度等方面。机械破碎石方平均每天100方，采用此技术爆破石方平均每天3 330方，为项目施工大大节约时间，提高效率。

4 应用效果

南宁南过境线（吴圩机场至隆安段）高速公路（一分部）K18+320～K18+540王村后山路基石方爆破距西南面村庄民房最近点约50 m，最远点约220 m。周围环境复杂，在石方爆破中采用了“复杂环境下精准控制爆破技术”，采用逐孔起爆，开挖减震沟挡土墙，有效的降低了爆破振动，减小对周围环境及居民的扰动，精准控制了飞石爆破渣块抛掷距离为 5 m以内，在50 m处的振动速度控制到 1.28 cm/s 以下，符合规范要求的 2.0 cm/s， 明显降低了对周边居民的影响，保护了周围建筑物及居民安全，加快了施工进度，具有良好的经济及社会效益。

参考文献：

[1]中华人民共和国.爆破安全规程：GB 6722—2014[S].

[2]中华人民共和国交通部.公路工程施工安全技术规范：JTG F90—2015[S].

[3]中华人民共和国国务院令.民用爆炸物品安全管理条例（第466号）.

[4]郑立兵，刘治兵.深孔台阶爆破在石料开采中的应用[J].煤矿爆破，2011（3）：34-36.

[5]楊小林.地下工程爆破[M].武汉理工大学出版社，2009.

[6]王德胜，龚敏.露天矿山台阶中深孔爆破开采技术[M]. 冶金工业出版社，2007.

作者简介：廖振刚（1986—），男，广西田东人，本科，工程师、爆破工程技术人员（初级/D），主要从事爆破安全管理及技术研究。