李海洋 陳鵬 葉立安

浙江浙石油儲運(yùn)有限公司 浙江 杭州 310000

引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，爆破技術(shù)應(yīng)用場景越來越廣泛，包括城市樓房改建拆除爆破、礦山巖土爆破、場地平整巖石爆破及水下炸清礁爆破等。但隨之而來引發(fā)一系列安全問題，因?yàn)楸茖儆诟呶Ｐ袠I(yè)，從爆破器材到操作行為等各個方面都具備很強(qiáng)的危險(xiǎn)性及專業(yè)性，而且爆破過程中產(chǎn)生的爆破震動、飛石和沖擊波等有害效應(yīng)對周邊環(huán)境也會帶來一定的影響。本文通過工程案例，從設(shè)計(jì)和施工兩個方面入手，介紹了爆破實(shí)施過程中的具體安全管理技術(shù)措施。

1 工程概況

舟山魚山島魚山末站場平工程位于舟山市魚山島，該工程是黃澤山-魚山原油管道項(xiàng)目配套工程，場地平整爆破開挖后高程為7.9m，開挖前邊坡最高高程約為47.5m，最大開挖高度約39.6m。本項(xiàng)目總挖方量約為23.7萬方。

2 周邊環(huán)境狀況

項(xiàng)目附近分布有供水管線、自來水廠、電力設(shè)施、污水處理設(shè)施等；周邊交通路網(wǎng)發(fā)達(dá)，且附近有2條10kV高壓線經(jīng)過，總體環(huán)境十分復(fù)雜。周邊環(huán)境情況如圖1，具體如下：

①施工區(qū)東側(cè)：東側(cè)毗連海域，300m范圍內(nèi)無重要保護(hù)設(shè)施，但時(shí)常有施工船舶?？炕蚪?jīng)過，爆破時(shí)需同時(shí)做好海上安全警戒。②施工區(qū)南側(cè)：南側(cè)分布有自來水廠、沿海公路及管道設(shè)施。施工區(qū)距自來水廠最近距離240m；距沿海公路最近距離110m。③施工區(qū)西側(cè)：西側(cè)環(huán)境最為復(fù)雜，分布有石化基地污水處理廠、10kV高壓電線及簡易臨建房屋等。污水處理廠內(nèi)變配電間及廠房建（構(gòu)）筑物，與施工區(qū)最近距離55m；簡易房屋（后續(xù)需拆除）與施工區(qū)最近距離58m。高壓電力設(shè)施與施工區(qū)最近距離約60m。④施工區(qū)北側(cè)：北側(cè)為原始保留山體。

3 爆破施工方案

綜合考慮工程特點(diǎn)、周邊環(huán)境、爆破安全及工期等因素，根據(jù)爆區(qū)與保護(hù)對象不同距離，采用復(fù)雜環(huán)境深孔爆破及淺孔爆破，并結(jié)合機(jī)械破碎方式開采，對于不合格大塊石采用液壓破碎錘進(jìn)行二次解小。

3.1 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

3.1.1 復(fù)雜環(huán)境深孔爆破。參數(shù)要素包括底盤抵抗線、孔徑、孔深、孔距、排距和單耗等。

①孔徑d：參照類似工程經(jīng)驗(yàn)，選擇90mm。②布孔方式：常見的布孔方式有梅花形布孔、矩形布孔、方形布孔，根據(jù)類似工程施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本工程特點(diǎn)，綜合考慮起爆網(wǎng)路和爆破質(zhì)量，采用梅花形布孔。③鉆孔傾角β：考慮施工便捷性、操作性和施工安全要求，采用傾斜炮孔和垂直鉆孔相結(jié)合的方式，傾角β＝75～90°。④臺階高度H：按正常生產(chǎn)臺階8m設(shè)計(jì)，實(shí)際施工時(shí)按實(shí)際臺階高度細(xì)化。⑤超深h1及孔深L：參照類似工程經(jīng)驗(yàn)和巖石性質(zhì)，超深1m，實(shí)際施工過程中，根據(jù)爆破后的效果適時(shí)優(yōu)化調(diào)整?？咨頛=H/sinβ+h1=9～9.3m。⑥底盤抵抗線Wm：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：Wm=（25～45）d，不小于3.0m。⑦孔距a和排距b：根據(jù)類似工程經(jīng)驗(yàn)，孔距a取4m，排距b取2.5m。⑧填塞長度h0：一般h0=（20～30）d，本區(qū)域爆破堵塞長度取4.0m。⑨單位炸藥消耗量q：根據(jù)巖石性質(zhì)、爆破石料使用要求及工期要求，選取q=0.30kg/m3，后續(xù)將通過爆破試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐適時(shí)調(diào)整單位炸藥消耗量。⑩單孔最大裝藥量

Q∶Q=qabH=0.30×4×2.5×8=24kg。

3.1.2 光面一次成型爆破。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，二級及以上邊坡坡面采用1∶0.5坡度放坡。本工程邊坡主要采用光面爆破，形成完整、美觀的邊坡坡面。局部地質(zhì)條件較差或鉆孔難以實(shí)施采用機(jī)械輔助修坡。

3.1.2.1 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)。光面爆破主要參數(shù)有最小抵抗線、炮孔間距、炮孔直徑及線裝藥密度等。①炮孔直徑d：采用孔徑90mm，炸藥選用乳化炸藥直徑32mm。②光爆孔最小抵抗線：根據(jù)公式Wmin=（10～20）d，結(jié)合類似工程經(jīng)驗(yàn)，取1.5m。③炮孔間距a：根據(jù)公式a=（0.6～0.8）Wmin，結(jié)合類似工程經(jīng)驗(yàn)，取1.1m。④單位炸藥消耗量q：一般取0.15～0.25kg/m3，軟巖取小值，硬巖取大值。本工程取0.20kg/m3。⑤線裝藥密度Q線：根據(jù)公式Q線=qaWmin。經(jīng)計(jì)算Q線=0.33kg/m。⑥炮孔長度L：最終邊坡臺階坡面角約63.5°?？紤]超深0.5m，炮孔長度L=9.4m。⑦填塞長度L2：根據(jù)類似工程經(jīng)驗(yàn)，填塞長度取1.5m。

3.1.2.2 裝藥結(jié)構(gòu)。采用竹片、導(dǎo)爆索串聯(lián)間隔不耦合裝藥，將φ32mm（0.2kg、20cm）乳化炸藥用電工絕緣膠布綁在導(dǎo)爆索上，再與竹片連接，裝藥時(shí)放在孔的中間或竹片內(nèi)帖靠保留巖壁一側(cè)。

為克服孔底巖石夾制作用，炮孔分為底部加強(qiáng)裝藥段、正常裝藥段和上部減弱裝藥段，可將減弱裝藥段減少的藥量和孔口填塞段應(yīng)設(shè)計(jì)的藥量移至加強(qiáng)裝藥段，底部1.5～2.0m按線裝藥密度的4～5倍裝藥，減弱裝藥段長度宜為加強(qiáng)裝藥段長度的1～4倍。裝藥結(jié)構(gòu)示意圖如圖1。

圖1 裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

3.1.2.3 起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)。光面爆破起爆網(wǎng)路采用導(dǎo)爆索連接，組成同時(shí)起爆或多組接力分段起爆網(wǎng)路，孔外接力分段雷管可選用MS2。起爆網(wǎng)路如圖2所示。

圖2 起爆網(wǎng)路示意圖

3.2 爆破安全設(shè)計(jì)

爆破震動依據(jù)下面公式進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核：

式中：

R-爆源至保護(hù)物距離，m；

Q-炸藥量，齊發(fā)爆破為總藥量，采取分段延期爆破，表示最大單段裝藥量，kg；

V-保護(hù)對象的安全振速標(biāo)準(zhǔn)值，cm/s；

K，α-與爆破相關(guān)系數(shù)，結(jié)合巖性取值K=200，α=1.65。

本工程周邊分布的建（構(gòu)）筑物設(shè)施和保護(hù)對象主要為污水處理廠房、污水池等、配電間及10kV高壓輸電線路。參照《爆破安全規(guī)程》[1]，按照不同區(qū)域周邊的建構(gòu)筑物等級進(jìn)行分級和確定振動標(biāo)準(zhǔn)，再根據(jù)每次施工區(qū)域驗(yàn)算振動是否符合標(biāo)準(zhǔn)[2]，保護(hù)對象的安全振速標(biāo)準(zhǔn)值：

①自來水廠、污水處理廠建（構(gòu)）筑物：V=2cm/s。②參照工程經(jīng)驗(yàn)等資料分析，污水處理廠內(nèi)的配電間、變電所：V=1cm/s。③參照工程經(jīng)驗(yàn)等資料分析，10kV高壓線桿：V=3cm/s。

爆破實(shí)施過程中采取延期逐孔起爆，Q=24kg，爆破震動安全校核結(jié)果如表1所示。

表1 爆破震動安全校核表

3.3 爆破安全管理措施

3.3.1 爆破震動安全防護(hù)措施。

3.3.1.1 采用毫秒延期爆破，嚴(yán)格控制最大單段藥量：采用毫秒延期逐孔爆破技術(shù)，減少甚至避免爆炮孔間振動波的疊加，導(dǎo)致爆破產(chǎn)生的最大峰值減小。

3.3.1.2 使用工業(yè)電子雷管：工業(yè)電子雷管與傳統(tǒng)非電雷管相比具有更加精準(zhǔn)的延時(shí)性和更高的安全性、可靠性，可對爆破震動實(shí)現(xiàn)有效的干擾降震，對周邊環(huán)境的保護(hù)十分有利。

3.3.1.3 選擇不同施工方法：根據(jù)安全距離要求，采用不同的施工方法。綜合考慮爆區(qū)與保護(hù)對象的距離、保護(hù)對象的安全要求及工程地質(zhì)條件等因素，分別擇優(yōu)選擇復(fù)雜環(huán)境深孔爆破、淺孔爆破及機(jī)械處理等施工方法。

3.3.2 爆破飛石安全防護(hù)措施。依據(jù)相關(guān)規(guī)范，普通深孔爆破的安全警戒距離不小于200m，未形成臺階的深孔爆破和淺孔爆破警戒范圍為300m。本工程采取的安全防護(hù)措施有：①爆破實(shí)施過程中，應(yīng)觀察保護(hù)對象方位，調(diào)整爆破臨空面，不要正對保護(hù)對象。②當(dāng)存在破碎帶時(shí)，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整鉆孔及裝藥位置，通過填塞炮孔某區(qū)段越過破碎帶。③加強(qiáng)炮孔及爆區(qū)覆蓋。覆蓋材料一般選擇強(qiáng)度高、韌性好的材料。

3.3.3 爆破器材安全管控。爆破作業(yè)單位“一人三員”各司其職，做好爆破器材的流向監(jiān)管工作；爆破完成后，“一人三員”共同清點(diǎn)、核對、記錄剩余爆破器材，保管員及時(shí)確認(rèn)，存檔備查[3]。

3.3.4 爆破作業(yè)現(xiàn)場安全措施。

3.3.4.1 裝藥安全措施：清理孔位及檢查炮孔；裝起爆藥包，同時(shí)保護(hù)好起爆網(wǎng)路；應(yīng)使用木質(zhì)或竹制炮棍裝藥；卡孔時(shí)，若發(fā)生在導(dǎo)爆管和起爆藥包裝入之前，可用木桿處理，一旦起爆藥包裝入后，不可以野蠻處理，應(yīng)按處理盲炮有關(guān)規(guī)定處理。

3.3.4.2 填塞安全措施。采用巖粉進(jìn)行堵孔，堵孔人員應(yīng)進(jìn)行交底，明確堵孔長度，并不得堵入大塊，砸斷腳線，造成啞炮、盲炮。

3.3.4.3 爆破警戒安全措施。爆破作業(yè)時(shí)發(fā)出三種不同的爆破警報(bào)器等明顯的爆破信號。第一次信號，預(yù)警信號：代表警戒工作開始，警戒人員開始清理警戒范圍內(nèi)的人員設(shè)備；第二次信號，起爆信號：應(yīng)在確認(rèn)警戒區(qū)域內(nèi)所有人員設(shè)備已被清除，警戒人員到位，起爆時(shí)機(jī)成熟。爆破員應(yīng)在得到起爆信號后進(jìn)行起爆；第三次信號，解除信號：露天爆破等候15分鐘后，“一人三員”須正確佩戴防護(hù)用品后入爆區(qū)檢查，未接到安全指令后不得接觸警戒。

4 結(jié)束語

針對復(fù)雜環(huán)境爆破施工項(xiàng)目，前期應(yīng)充分進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，對周邊建筑物的狀況、保護(hù)對象的特征等詳細(xì)摸排，并提出針對性的保護(hù)方案，采取必要措施控制爆破有害效應(yīng)是爆破項(xiàng)成功的前提。爆破施工開始前要與周邊各方，包括居民或其他單位建立良好溝通機(jī)制，正式爆破前應(yīng)組織爆破作業(yè)人員進(jìn)行試爆，進(jìn)一步了解地質(zhì)及巖石狀況，并根據(jù)爆破有害效應(yīng)監(jiān)測情況及時(shí)優(yōu)化調(diào)整爆破方案，盡量減少最大單段藥量，避免不必要的民事糾紛。