大规模土石方爆破施工技术应用浅析

戈 志 胡开敏

(江苏省核工业二七二地质大队，江苏 南京 210000)

一、土石方爆破工程概况

以某住宅工程为例，其土石方爆破工程范围是2 平方千米，需要开挖的土石方总量为60 万m3。在地形上，土石方爆破工程区域属于山丘地带，具有较好的施工环境。在地质结构上，基岩主要成分是砂砾岩，完整度较好，质地坚硬，硬度系数范围在8-12 之间，不存在溶洞、含水层等不良地质问题，地质结构对爆破的影响较低。

二、大规模土石方爆破施工技术要点

(一)爆破孔孔径和钻机配置。在钻机与钻孔孔径计算过程中，需要结合总工程量和工期情况，确定合适的钻孔孔径，在本工程中孔径设计为140mm，然后在根据布孔孔网参数和平均日产量和高峰日工作量，计算出爆破工程钻孔的实际工作量，参照每台钻机的日钻进尺寸，本工程采用的是阿特拉斯液压潜孔钻机，来确定钻机数量。

(二)确定台阶的开挖高度。在施工机械设备确定的情况下，根据工程施工的进度要求，本爆破工程主体开挖区设计的台阶高度为12m 米。

(三)计算爆破的相关参数。爆破质量与爆破参数之间有着密切联系，参数设定的合理与否会对爆破质量和安全产生极大影响，爆破的相关参数包括:一是底盘抵抗线。抵抗线W 底大小的计算，需要结合基岩特点、炸药用量和特性以及炮孔直径等情况来确定。如果抵抗线过小，会导致炸药不能被有效利用，在抵抗线方向上的岩石未能充分破碎，降低爆破效果;如果抵抗线过大，会增大单位耗药量。通常而言，抵抗线是炮孔直径的20-50 倍，在本爆破工程中，取30 倍炮孔直径，其值为4.20m。二是孔距大小。其计算公式为a=m* w，其中，m 表示的是炮孔密集系数，取1.30 常数，计算可知a 等于5.46m，为方便施工，取5.5m。三是排距大小。为提高爆破效率，本工程采取的是多排爆破方式，计算公式为b (排距)=a (孔距)/ (m)炮孔密集系数，取值是4.20m。四是超深长度和填塞长度。在一般情况下，超深长度和填塞长度范围分别是8-12 倍d 和20-40 倍d，在本工程中，根据岩石成分和硬度性质，超深长度取9 倍炮孔直径，h=1.30m，填塞长度取30 倍直径，h1=4.20m。五是炸药单位耗用量。在炸药单耗量上，需要结合岩石硬度、结构、爆炸特性等情况，选择合适值，在本工程中，炸药单耗量q 取0.45kg/m3。六是单孔装药量。单孔装药量的计算公式为Q=q* a* b* H，代入相应数值，可得Q=125kg。同时，由于本工程采取的是多排爆破方式，在爆破过程中，后排孔会受到前排孔矿岩阻力的干扰，所以，为保证后排孔的爆破效果，应当适当增加后排孔单孔装药量，取基本单孔装药量的1.1 倍，即137.5kg。

(四)确定毫秒延期爆破间隔时间。在土石方的爆破过程中，前排孔硬岩爆破时，会发生爆岩前移现象，给后排孔爆破形成良好自由面。为保证后排孔爆破效果，且避免发生大量飞石以及上冲、后冲问题，需要对前后排爆破的延期时间进行有效控制。一般而言，合理延期爆破间隔时间为10-20 倍抵抗线，在本工程中，爆破间隔时间取45ms。

(五)选择土石方爆破区的范围。在土石方爆破工程中，通过加大爆破区规模，可以起到减少钻机以为时间、降低大块产生率的作用，对爆破效果有着重要影响。在土石方爆破实践中，台阶爆破大块的主要来源是首排炮孔，其次才是后排孔的后冲、爆区两侧带炮等，也就是说，相比于单排孔爆破方式，多排孔大块率更低。在本爆破工程中，爆破孔排数取为4 排，爆破区范围应保持长度＞50m，宽度在16-20m 之间。

(六)确定起爆网络和起爆顺序。本工程采取的是多排毫秒延期起爆方式，起爆网络连接方式为四通连接，借助塑料导爆管来实现连接，采取的是复式起爆网络。在起爆顺序上，本爆破工程采用排间奇偶顺序，从前往后起爆，利用毫秒延期来增加自由面，通过交错爆破方向，来增加岩块碰撞的概率，使岩块破碎更加均匀，并起到良好减震效果。

三、大规模土石方爆破施工安全控制

(一)爆破冲击安全控制。为避免爆破冲击过大，需要对单段最大装药量进行限制，将爆破冲击值控制在合理范围之内，有效预防爆破冲击对周边环境造成的不良影响。单段最大安全装药量计算公式为:Qmax=［R (v/k)1/α］3，其中，R 是保护体与爆区间的距离，取值300m，v 是允许的安全振动速度，取1.5cm/s，k 是爆破场地情况相关系数，取值230，α 是地质情况相关系数，取值1.60。将各数值代入公式中，爆破冲击安全范围的单段最大装药量为2153kg。

(二)爆破飞石安全控制。在爆破飞石安全的控制方面，需要从两个方面入手，一是做好装药检查工作，严格按照设计参数和方案对炮孔装药情况进行全面检查，及时发现与设计方案不符的情况并修正，起到控制飞石的效果。二是做好安全警戒工作，根据岩石性质、装药量等情况，制定合理安全范围，以防止飞石飞散较远给周边人员造成伤亡。一般而言，安全警戒范围需要以爆破点为中心，安全规程取300m。

(三)有毒炮烟安全控制。有毒炮烟主要是由于炸药本身和爆破过程两个方面引起的，对此，在有毒炮烟安全控制上，首先要加强对炸药的检查，确保炸药在使用安全期以内，没有发生潮湿等问题，炸药本身质量和堵塞质量符合要求。其次，在爆破过程中，需要结合爆区内风速、风向等情况，选择合适的位置，使人员处于上风方向，预防有毒炮烟的危害。

结语:

近些年来，随着社会经济的迅速发展，工程建设数量不断增加，大规模土石方爆破施工应用越来越加广泛，加强对大规模土石方爆破施工技术的研究有着十分重要的现实意义。在大规模土石方爆破施工中，为提高爆破效率，可以根据无限分段理论，通过排间奇偶顺序起爆的方式，来减少爆破次数，扩大爆破范围，提高爆破可靠性，并做好技术要点和安全控制，保证大规模土石方爆破技术的经济效益和社会效益。

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