基于精确延期的深孔控制爆破技术

吴水锋

摘 要：根据基础开挖工程，探究复杂环境下深孔控制爆破技术的实施。对基础开挖逐孔精确延期爆破、控制技术与振动效应实施分析，结果显示，精确延期的深孔控制爆破技术能极大地降低爆破振动强度，将此技术与预裂爆破控制相结合，可增强降振效果。对延期时间进行优化，爆破地震波能够调整为分布均匀的高频低峰值波形，从而精确地控制有害效应与爆破破岩效果。

关键词：精确延期；深孔；爆破技术

前言

近年来，城市现代化建设进程日益加快，地铁兴建、道路拓宽、基础开挖等工程也不断增多，其中均需要实施众多石方爆破工程，因此，在建筑物密集的地区开展爆破作业时，应对安全问题予以高度重视。倘若实施传统的浅孔爆破，一方面无法达到施工工期的需求，另一方面由于爆破频率较高，振动次数较多，易产生严重的扰民问题，对工程实施进度也会造成不利影响。而深孔爆破，具有比浅孔爆破更大的规模[1]，能够更为严格地控制爆破地震波及其他具有危害性的效应。

1 新一代起爆技术

电子雷管在设置上具有较大的灵活性，同时能够实现延期发火的目的，属于新型电雷管，应用一个集成电路块取代一般电点火元件与化学延时为其本质。电子雷管除了能对延时精度进行控制之外，还能对通向雷管引火头的电源实施控制[2]，有效避免因引火头能量要求所致的误差。电子雷管有效地利用了集成电路技术，从而增强爆破技术的精细性，同时能够有效地控制爆破振动效应，创新了工程爆破设计。

2 基于精确延期的深孔控制爆破

（1）工程基本情况。某工程主要由3座联体房屋与地下车库等周边建筑物构成，总面积约为81400平方米，基础开挖设计长、宽分别为200米和40米。因场地面积较小，故需要进行一定程度地拓展，拓宽方向为东西两侧与北侧。挖开风化岩石后，对下部基础实施爆破施工，向下爆破开挖8米，东侧坡体完整，进行开挖时，难度系数较大，借助爆破，开挖深度平均为18米。楼房基础爆破开挖为4.2万立方米。此项工程所处的位置为丘陵地区，通过地质考察，明确强风化岩层分布于2米以上，中等风化位于2至5米处，弱风化岩石为处在5米以下。勘察结果显示，场区周围的环境较为复杂，在实施爆破开挖时，不可避免地要使用科学有效的防护对策和控制技术，从而保障周边设施、建筑物和人民财产安全。

（2）爆破方案。分析开挖环境，对工程设计信息、岩体性质以及附近的环境实施综合分析后，明确如下控制爆破方案。其一，实施深孔松动爆破，严格控制装药量以及炮孔堵塞的长度，同时控制爆破飞石的距离在5米内。其二，使用基于精确延期的深孔控制爆破技术，实现逐孔精确延期控制爆破，若炮孔的孔深超过10米，则进行孔内多段延期方案，并合理控制最大段药量，一方面应扩大爆破规模，又要对爆破振动予以严格控制，保障附近建（筑物的安全。其三，在分析地质环境前提下，按照多段精确延期爆破设置，对装药结构进行科学地选择[3]，适度提高孔底药量。在严格控制爆破振动、飞石的同时，提升爆破破岩效果。其四，通过预裂控制爆破技术，建立一条预裂缝于保留区和开挖区之间，一方面能够减震，另一方面有可避免超欠挖，以保障高陡边坡的稳定。

（3）深孔爆破参数（详见表1）。结合基础开挖深度与超深，将钻孔深度定为4至19米，钻孔设计应于一次爆破便实现预期设计高度；炮孔直径是95毫米；孔网参数则结合施工现场的地质情况进行确定，最小抵抗线定为3.5米；钻孔倾角为75度，排距为2.5米，孔距为3.0米，结合周边环境与岩石特点，堵塞长度应处在0.8至1.2W之间，实施分层装药时，层间堵塞1.5至2米，孔口堵塞3.5至4米；依照岩体爆破作用的特征以及能量守恒定理，深孔爆破装药量的计算公式为Q=KF（E，α）aWh，其中α是地形坡度，E是抛掷率， F（E，α）为药包性质指数，立足于该计算公式、岩体特征以及现场试爆，计算后明确各孔深主炮孔的药量（详见表1）；而预裂爆破参数方面：孔距确定为0.9至1.2米，线装药量是150至250g/m。

（4）逐孔精确延期起爆和振动特点。此项控制工程的关键在于对爆破振动、飞石实施控制。在常规雷管起爆误差的影响之下，爆破后产生的振动波形难以在时空与爆源间建立精确的关系，故在分析爆破振动特性及其效应方面仍存在较大困难。延期时间起爆技术能够对爆破振动造成的危害进行科学地分析与控制。

孔间干扰减震于上世纪80年代被提出，一般用于等间隔时差多孔干扰减震。诺兰达公司（加拿大）成功地完成了地下矿山卸压深孔爆破，在分析矿体环境的基础上，将孔间延期确定为20ms，排间延期定为100ms[4]。国内借助深孔控制爆破技术，达到精确延时起爆干扰减振爆破效果，同时开展了相关的实验。通过对两次爆破振动监测数据进行分析，发现爆破振动具备以下特性。其一，在同样的爆破环境下，受到雷管延期精度的干扰，导爆管雷管具有更大的峰值振速。如测点1与电子雷管爆源相距80米，振速为1.5cm·s-1，与普通雷管爆源相距70米，振速为3.45cm·s-1；测点2与电子雷管爆源相距60米，振速为2.5cm·s-1，与普通雷管爆源相距70米，振速为6.53cm·s-1；测点3与电子雷管爆源相距70米，振速为2.8cm·s-1，与普通雷管爆源相距100米，振速为6.63cm·s-1。其二，应用多段精确延期、孔内分层装药，能使爆破振动明显下降。其三，相对于普通雷管，电子雷管的主频更高，同时前者的频率范围更为丰富，优化延期时间之后，电子雷管爆破振动可实施相應的调整，从而实现高频低峰值波形均匀的目的，确保保护物的安全。

3 结束语

基于精确延期的深孔控制爆破技术将有可能科学控制炸药爆炸能量、爆破岩效应等，故将其与预裂控制爆破相结合，将获得更为显著的降振效果。由此可见，此项技术可有效改善保护物的安全性，并使爆破破岩效果得到提升。

参考文献

[1]史秀志，邱贤阳，聂军，等.超大断面竖井深孔爆破成井技术[J].工程爆破，2016（05）：7-11.

[2]张亚雄.深孔爆破技术在煤矿掘进的作用探讨[J].能源与节能，2016（07）：177-178.

[3]霍云龙.深孔爆破技术在露天采矿生产中的应用研究[J].中国高新技术企业，2016（17）：144-145.

[4]李龙生.综放工作面采用深孔爆破过陷落柱技术[J].煤矿现代化，2016（01）：68-69.