复杂环境下百吨装药深孔爆破的成功实践

李尚海，张忠义，赵久德，石全增，王树明

（哈尔滨恒冠爆破工程有限公司， 黑龙江哈尔滨 150080）

复杂环境下百吨装药深孔爆破的成功实践

李尚海，张忠义，赵久德，石全增，王树明

（哈尔滨恒冠爆破工程有限公司， 黑龙江哈尔滨 150080）

介绍了大面积棚户区附近百吨炸药大爆破的成功实践，讨论了复杂环境下延期起爆的方法和改善中深孔爆破效果的措施。

中深孔爆破；孔网参数；延期时间；大块率

1 工程概况

南山地质环境综合治理改造工程位于大兴安岭地区加格达奇区西南部甘河南岸（如图1所示），该治理工程主要位于南山西侧和北侧，东侧和南侧环境较为复杂，南山东麓有30余栋民房及两处变压器等，最东端爆破点距公路仅有20m。

图1 南山工程全景

本工程山体所处地貌为侵蚀－剥蚀低山、丘陵地形，山体高度为20～50m。山坡较缓，山顶浑圆形，植被较发育，治理区域原为采石场，多为传统开采立面，坡度均在80°以上，最高点51m，最低点24 m，要求爆破成30°～35°的斜坡。岩性为灰色、灰黄色中风化花岗岩及辉绿岩，岩体呈坚硬致密状（如图2所示），岩石普氏系数f＝6～10，总爆破方量为85万m3。

图2 代表性地貌岩石照片

根据工期及现场实际情况，主体爆破分为3次进行。其中，第2次爆破施工时间为24d，总装药量为99t，爆破石方总量约33万m3；第3次爆破施工时间为49d，总装药量为120t，爆破石方总量约35万m3。

2 爆破技术方案

2.1 总体方案确定

该山体边坡治理工程环境较为复杂，山体陡峭，岩石结构复杂，且工期短、任务重，安全要求高，总体方案按照自上而下分层、分台阶爆破。根据复杂环境条件下石方爆破的实践经验，该山体爆破选用膏状乳化炸药，采用深孔台阶毫秒延期强松动控制爆破技术，一次点火多排延时起爆。

2.2 坡度形成

根据地形的高低变化情况和预保留坡度的变化情况，采取小台阶的爆破设计，在不同的部位设计不同的钻孔深度，孔底不断抬高，使爆破后的坡度能够满足设计要求（如图3所示）。

图3 钻孔深度示意

2.3 孔网参数选取与优化

2.3.1 最小抵抗线的确定

根据经验公式，最小抵抗线W为孔径的25～40倍，炮孔直径90mm时，最小抵抗线应取2.25～3.6m，孔径115mm时，最小抵抗线应取2.88～4.6m。结合现场不同区域岩石的坚硬系数和试爆结果，在山体表层和风化较重区域，Φ90mm孔取3.5m，Φ115mm孔取4m；在坚石和底部台阶，Φ90 mm孔取2.5m，Φ115mm孔取3m。

2.3.2 排距、孔距的确定

根据“小排距、大孔距”理论和矿岩爆破破碎机理，小抵抗线受到岩石抵抗力相对较小，有利于减弱岩石破碎过程中强烈的挤压状态，从而使先爆孔为后爆孔提供新的自由面，加强岩石的碰撞和挤压，提高了岩石的破碎质量。同时减少爆堆宽度，降低爆破地震效应，确保施工安全［4］。

最终确定Φ90mm钻孔区域排距取2.5m和3.5m，孔距分别取3m和4m；Φ115mm钻孔区域排距取3m和4m，孔距分别取4m和5m。

2.3.3 炸药单耗的确定

根据经验公式及试爆，确定Φ90mm孔的线装药密度为7kg／m，Φ115mm孔的线装药密度为12 kg／m，炸药单耗分别为0.3kg／m3、0.45kg／m3。

2.4 起爆网络和延期时间的确定

采用非电导爆管起爆系统，采取孔内延期和孔外延期相结合的形式。为确保准确起爆和顺利传爆，每孔均采用双雷管、双支路，利用四通连接成互联互通的网络，将每个支路连成一个畅通的网络，从而大大增加了网络的可靠性［5］，如图4所示。

图4 起爆网络联接示意

孔外延期是在预先连接好的各条支路间，用毫秒导爆管雷管簇连完成，通过试爆和两次大爆破证明了传爆的可靠性。

首次爆破99t炸药，采取5段毫秒孔外延期，分段较细，爆破时震感明显减小；第二次爆破120t炸药，在底层台阶采取5段毫秒孔外延期、在顶层台阶分别采取9段和13段毫秒孔外延期，分段较细，起爆从底层逐步传至顶层网络，爆破时震感较小，但有15条13段延期的支路被碎石砸断，造成传爆中断。

3 安全控制

根据国内外大量工程实践经验，该爆破工程应考虑的主要危害效应是：爆破飞石、塌落滚石和爆破地震波，只要控制得当，以上这些危害效应就不会对人员、建筑、设施等造成危害。

3.1 爆破地震波及最大一段（次）起爆药量的确定

此次爆破应考虑的重点保护目标是爆破作业面东侧居民房屋，并按照国标《爆破安全规程》（GB－6722－2003）确定的标准，取安全振动速度（质点垂直振速）Vc＝2cm／s应是合理、安全的，因爆破是瞬间作用，频率高、振幅小、持续时间短，故对地面建筑设施的影响较小。爆破地震波动速度可根据前苏联萨道夫斯基公式进行计算［1－3］。

由于爆区至民房距离不等，故爆破时，应按照不同的爆破部位与民房的距离确定最大一段装药量。按照距离R＝50m（南山东麓北侧第一户居民，简易房）、R＝80m（南山东麓北侧第一户居民二层楼）、R＝80m（南山东麓北侧第二户居民，住宅平房）、R＝100m（南山东麓北侧第二户居民，卫生院大平房）计算，最大一段（次）允许装药量依次为Q1max＝34.7kg；Q2max＝142.2kg；Q3max＝277.8kg。

3.2 爆破飞石

根据我公司多年应用的经验公式，台阶爆破产生的个别飞石的最大距离为：

本工程中，h最大为4m、最小为2.5m；n取0.7～1，计算得：R1max＝80m；R2max＝50m。

两次爆破实践证明，爆破飞石多在30m内，最远飞石距离在43m处，与计算基本相符。经录像分析，最大飞石产生原因为一处石崖边缘布孔抵抗线过小所造成的。

4 爆破效果

两次爆破效果良好，达到预期效果，爆破区域内山体边缘被推出，塌落后的爆渣形成30°～45°左右不等的缓坡，块度大小基本都能满足装车要求，个别石块离爆堆不超过50m，周围民房所有玻璃无一破碎，建筑物、水、电、气安然无恙，爆破效果比预期的理想。

实践证明，复杂环境下中深孔爆破的安全性是完全可控的。只要爆破参数设计合理、延期准确、科学施工，不管是地震波、冲击波、堆积范围和飞石都可以控制到预想状态。

5 结束语

（1）通过确定合适的爆破参数，可以大大减少大块率，从而减少二次破碎工作量，加快施工进度，产生较好的经济效益和社会效益。

（2）边缘孔角度设计一定要合理，避免出现“留大脚”现象，或飞石现象。

（3）中深孔爆破时，孔内装药应采取多点反向起爆。

（4）“四通”连接简化了网络，减小了工作量，提高起爆的可靠性。四通内的导爆管尽量切成小斜口，并且不能插得过深、过紧。

［1］冯叔瑜，吕 毅，杨杰昌，等.城市控制爆破［M］.北京：中国铁道出版社，1985.

［2］夏常青，李玉岭.爆破［M］.长沙：长沙工程兵学院，1988.

［3］齐世福，龙 源.军事爆破工程设计与应用［M］.南京：中国人民解放军理工大学，2002.

［4］魏连春.大孔距小排距的孔网参数在中深孔爆破中的应用［J］.天津冶金，2002（5）：69－71.

［5］耿贵刚，池恩安，刘凤钱.中深孔爆破大块产生的原因分析及降低大块率的技术措施［J］.矿业研究与开发，2011，31（4）.

2012－07－21）

李尚海（1969－），男，山东青岛人，高级工程师，主要从事采矿与控制爆破工程技术的研究及管理工作。