袁紹國，崔毛毛，杜保平，溫之法

復(fù)雜環(huán)境下溝槽控制爆破應(yīng)用

袁紹國，崔毛毛，杜保平，溫之法

(內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

溝槽爆破因臨空面少，夾制作用大，不僅影響爆破效果，而且會(huì)造成爆破震動(dòng)的加劇，使飛石產(chǎn)生的危險(xiǎn)性增大。因此，如何在復(fù)雜的環(huán)境下進(jìn)行溝槽爆破，既能抑制爆破的有害效應(yīng)，又能達(dá)到預(yù)期的爆破效果，這已成為此類爆破工程中關(guān)注的問題。介紹了溝槽控制爆破技術(shù)在城市管線建設(shè)中的應(yīng)用，論述了藥包布置、爆破參數(shù)選擇、起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)等技術(shù)問題。此工程經(jīng)驗(yàn)對(duì)類似工程有一定的借鑒價(jià)值。

溝槽爆破;控制爆破;安全防護(hù)

1 工程概況

某公司鋪設(shè)地下管線需要開挖管線溝槽，設(shè)計(jì)溝槽尺寸為底部寬度1.3 m，深度2 m，溝槽自然坡度1∶0.25，同時(shí)在工作區(qū)域內(nèi)距離溝槽邊界2 m處是一座在建框架結(jié)構(gòu)樓房，作業(yè)環(huán)境較為復(fù)雜。本場地根據(jù)鉆探揭露及地表調(diào)查，巖性主要為普?qǐng)?jiān)石。

根據(jù)工程周圍的特殊環(huán)境及溝槽開挖要求，該區(qū)域石方爆破必須滿足如下要求：保證施工現(xiàn)場周圍及人員和設(shè)備的安全。開挖溝槽周圍環(huán)境見圖1。

圖1 開挖溝槽周圍環(huán)境示意圖

2 爆破總體方案

根據(jù)本工程的特點(diǎn)，由于溝寬和溝深的限制，選擇便于循環(huán)作業(yè)的小直徑淺孔非電起爆毫秒微差爆破技術(shù)。由于距離施工溝槽邊界2 m處為某待建樓地基，為了保證施工后溝槽符合設(shè)計(jì)，同時(shí)降低爆破振動(dòng)，應(yīng)在溝槽主體爆破時(shí)采用預(yù)裂爆破技術(shù)。

3 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

3.1 布孔方式

從能量分布的觀點(diǎn)看，采用梅花形布孔最為理想，本次爆破采用比較典型的梅花形布孔方式。炮孔布置圖見圖2，圖3。

3.2 爆破參數(shù)

3.2.1 孔深和超深

由于溝槽爆破的夾制作用比較大，需要加大超深來達(dá)到工程要求深度，超深根據(jù)孔深變化一般為0.3 ～0.5 m，取0.5 m。炮孔深度利用炮孔深度經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

式中：

H—溝槽深度，m，取2。得：L=2.5 m

3.2.2 孔距和排距

由于爆破作業(yè)面和周圍環(huán)境的限制，采用手持式鉆機(jī)。鉆頭選用40 mm，炮孔直徑確定為d=42 mm，則孔距a=(15～30)d，即a=60～120 cm。排距b=(0.8 ～1.0)a，取 b=50 ～100 cm。

3.2.3 工程炸藥單耗

通過對(duì)爆破現(xiàn)場的勘察及爆破巖石性質(zhì)的分析，溝槽開挖爆破的巖石為普?qǐng)?jiān)石，開挖面積只有2～20 m2，周邊約束力很大。根據(jù)幾個(gè)工程歸納類比，取k=1 000 g/m3。

3.2.4 單孔裝藥量

每孔裝藥量由下式計(jì)算：

Q=kabL=1 000 ×0.8 ×0.6 ×0.25=120 g式中：

a—炮孔間距，m;

b—炮孔排距，m;

L—炮孔長度，m;

k—單位體積炸藥消耗量。

3.2.5 預(yù)裂爆破參數(shù)

根據(jù)本工程的具體需要和設(shè)備限制，溝槽主爆區(qū)炮孔采用垂直炮孔，炮孔傾角為90°，臨近預(yù)留面的2排預(yù)裂炮孔采用適當(dāng)?shù)膬A斜炮孔。根據(jù)巖石地質(zhì)情況并進(jìn)行工程類比，經(jīng)計(jì)算得線裝藥密度 q＇=90 g/m，超深0.4 m。

3.3 裝藥結(jié)構(gòu)

預(yù)裂孔采用不耦合裝藥。主爆孔采用耦合裝藥，對(duì)于部分孔深較深的孔采用分層裝藥。同時(shí)為了避免出現(xiàn)盲炮，每個(gè)炮孔均在不同孔深處安裝2個(gè)起爆藥包。見圖4。

圖4 裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

3.4 填塞設(shè)計(jì)

1)填塞長度(l2)，合理的堵塞長度和堵塞質(zhì)量，對(duì)改善爆破效果和提高炸藥能量利用率具有重要的作用。堵塞長度過長將會(huì)降低爆破量，增加鉆孔費(fèi)用，并造成上部巖石爆破效果不佳;堵塞長度過短，則容易出現(xiàn)沖天炮，將產(chǎn)生噪聲和個(gè)別飛石的危害，并影響炮孔下部巖石的破碎效果。根據(jù)爆破長度公式：

計(jì)算得：l2=1.0～1.2 m，周圍環(huán)境比較復(fù)雜時(shí)取大值。

2)堵塞質(zhì)量，采用鉆孔時(shí)吹出的巖粉進(jìn)行密實(shí)堵塞，土中不得夾有石塊，堵塞時(shí)應(yīng)邊填土邊輕輕搗實(shí)，防止卡孔，并注意保護(hù)好雷管線。

4 起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)

對(duì)于溝槽爆破，先爆孔為后起爆孔創(chuàng)造自由面，是爆破成功與否的關(guān)鍵。爆區(qū)使用不易受外界因素影響且安全性高的導(dǎo)爆管雷管起爆網(wǎng)路。為了達(dá)到較好的爆破效果，設(shè)計(jì)選擇合理的微差時(shí)間為25～50 ms，實(shí)際工作中選取較長的微差時(shí)間50 ms。起爆順序及連接方法見圖5。

圖5 溝槽爆破起爆網(wǎng)路示意圖

5 爆破安全技術(shù)

5.1 爆破振動(dòng)控制

采用分次爆破，最大單響起爆藥量120 g，根據(jù)薩道夫斯基公式，距離爆破點(diǎn)2 m處的質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)速度(參見爆破計(jì)算手冊(cè)P160)為：

式中：

V—爆破振速，cm/s;

k—與地震波傳播地段巖土特性等有關(guān)的系數(shù);

Q—最大一段起爆藥量，kg;

R—從建(構(gòu))筑物到爆破中心的最近距離，m;

σ—地震波衰減指數(shù)。

框架結(jié)構(gòu)建筑物的允許振動(dòng)速度為5 cm/s，可見爆破引起的震動(dòng)對(duì)周圍建筑物沒有任何影響。

5.2 爆破飛石的控制

因所爆巖石堅(jiān)硬，且采用加強(qiáng)松動(dòng)爆破，因此炸藥單耗大(q=1 000 g/m3)，不可避免會(huì)產(chǎn)生爆破飛石，飛石距離為：

根據(jù)爆破飛石計(jì)算公式：

式中：

L—爆破飛石距離，m;

q—單孔裝藥量，kg。

所以必須加強(qiáng)防護(hù)，防護(hù)材料就地取材，選取鋼板等強(qiáng)度高的材料在炮孔上及防護(hù)罩外進(jìn)行遮擋。

5.2.1 對(duì)爆破飛石的控制與防護(hù)

根據(jù)爆破飛石產(chǎn)生的原因，在進(jìn)行控制爆破時(shí)，可采取如下控制與防護(hù)措施。

1)摸清情況。

設(shè)計(jì)施工前應(yīng)摸清被爆介質(zhì)的情況，掌握有關(guān)資料，然后進(jìn)行精心設(shè)計(jì)和施工。

2)優(yōu)選爆破參數(shù)。

在能夠達(dá)到工程目的的前提下，采取炸藥單耗較低的爆破方式，并設(shè)法降低實(shí)際炸藥消耗量。最小抵抗線的大小及方向要認(rèn)真選取，盡量不要朝向民房和重要設(shè)備。

3)慎重選擇炮位。

避免將炮位選在軟弱夾層、裂隙、孔洞、破碎帶、混凝土接觸縫和磚縫等弱面處及其附近。

4)提高堵塞質(zhì)量。

應(yīng)選用摩擦系數(shù)大、密度大的材料作炮泥，炮泥中禁止夾雜碎石。應(yīng)保證有足夠的堵塞長度，以延長炮泥的阻滯時(shí)間。

5)加強(qiáng)防護(hù)。

采取上述措施雖可對(duì)爆破飛石起到一定的控制作用，但不能完全杜絕，因此，還必須加強(qiáng)防護(hù)。在防護(hù)中主要是采用覆蓋，其材料應(yīng)具有一定的強(qiáng)度和質(zhì)量、富有彈性和韌性以及透氣性和便于搬運(yùn)、聯(lián)接為好，如荊芭、竹芭、草袋、舊膠帶、舊車胎、金屬網(wǎng)、厚尼龍塑膠布等。

5.2.2 隔擋防護(hù)

由于距離爆區(qū)2 m處是一座在建的大樓，所以需要設(shè)置隔擋防護(hù)。對(duì)于施工區(qū)內(nèi)的臨時(shí)配電設(shè)施等重點(diǎn)危險(xiǎn)位置進(jìn)行近體防護(hù)，主要措施是在面向爆區(qū)方向搭設(shè)腳手架，然后固定竹排跳板，并在底部堆設(shè)沙袋形成保護(hù)體。見圖6。

圖6 防護(hù)示意圖

5.3 起爆警戒

裝藥作業(yè)時(shí)，所有與爆破無關(guān)人員撤離現(xiàn)場，待裝藥作業(yè)完畢檢查合格后，爆破人員撤離現(xiàn)場，警戒人員到位，警戒范圍為以爆區(qū)為中心，半徑200 m的范圍，確認(rèn)警戒區(qū)內(nèi)無人后，發(fā)出起爆指令，實(shí)施爆破。

6 結(jié)語

1)溝槽爆破由于自由面少，夾制力比較大，施工時(shí)需加大炮孔密度，并且適當(dāng)加大裝藥量。

2)為了避免爆破飛石與降低振動(dòng)，破碎巖石所需能量必須與炸藥的爆破相匹配。

3)由于爆破環(huán)境比較復(fù)雜必須采取柔性和剛性防護(hù)材料相結(jié)合。

4)裝藥前必須驗(yàn)孔，此工藝是按照炮孔容積大小控制炸藥量，因此，裝藥前驗(yàn)孔非常重要。

［1］ 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB6722—2003爆破安全規(guī)程［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

［2］ 楊文淵.工程爆破常用數(shù)據(jù)手冊(cè)［M］.北京：人民交通出版社.2002：140－145.

［3］ 袁紹國，張 飛，姬志勇，等.控制爆破理論與實(shí)踐［M］.天津：天津大學(xué)出版社，2007：41－44.

［4］ 李東陽.復(fù)雜環(huán)境下溝槽控制爆破技術(shù)［J］.爆破，2010(12)：59－62.

［5］ 李建科，蔣發(fā)雄，陳 東.油氣管溝槽爆破開挖［J］.爆破，2004(3)：19－20.

Application on Controlled Blasting with Ditch in Complicated Environment

Yuan Shao－guo，Cui Mao－mao，Du Bao－ping，Wen Zhi－fa

Due to the free face of ditch blasting is less，clamping action is large，not only affects the blast effect，and will result in the intensification of blasting vibration，so that the risk of flying stones have increased.Therefore，how in a complex environment with ditch blasting，not only can inhibit the harmful effects of blasting，and can achieve the desired effect of blasting，This has become such blasting engineering concern.An example of the application of the ditch blasting technique in city pipeline construction is introduced and the technologies of medicine package layout，the blasting parameters selection，detonating network design are mainly presented.Some experiences are useful for the similar projects.

Ditch blasting;Controlled blasting;Safety protection

TD235

A

1672－0652(2012)02－0039－03

2011－12－05

袁紹國(1961—)，男，內(nèi)蒙古包頭人，1987年畢業(yè)于北京科技大學(xué)，教授，主要從事巖石力學(xué)、控制爆破的研究(E －mail)cuimaomao2005@sina.com