露天边坡锚固桩井爆破参数优化研究

吴卫强,叶 琼，刘成敏，张 鑫

(1.江西国泰五洲爆破工程有限公司， 江西 南昌 330038；2.江西省新干中学， 江西 吉安市 341000)

露天边坡锚固桩井爆破参数优化研究

吴卫强1,叶 琼2，刘成敏1，张 鑫1

(1.江西国泰五洲爆破工程有限公司， 江西 南昌 330038；2.江西省新干中学， 江西 吉安市 341000)

根据现场实际情况和爆破效果，对原锚固桩井爆破方案进行分析，指出爆破质量和爆破安全存在的不足之处，并对爆破参数进行优化。对比优化前后的爆破效果，发现优化后的方案，爆破效果得到了很大改善，表现为飞石数量减少、飞石威力降低、设备损害概率减少、爆堆集中、大块率低。在现场施工中，要具体分析实际地质条件，进而及时优化爆破参数。

锚固桩井爆破；参数优化；爆破效果

1 工程概况

铁路边坡锚固桩井爆破，先开挖桩井，然后浇灌混凝土，形成强度很大的混凝土锚固桩，从而加强边坡的稳定性。爆区西南方向100 m左右有一小学，其它方向虽有民宅但离得较远，由于锚固桩爆破的特性，对爆破警戒范围要求不高，因此人口密集的小学是爆破警戒的重点。

爆破区域属剥蚀丘陵及丘间谷地，表层为第四系更新统粉质粘土，可塑～硬塑，厚度2～4 m。下伏基岩分别有千枚岩、泥质砂岩、含砾砂岩、砂岩、页岩等。普氏系数f=6～8，岩石可爆性较好。

2 原方案的不足

(1) 钻孔过深，实际掘进量少。锚固桩桩井爆破只有一个自由面，钻孔过深时，孔底岩石夹制力很大，实际掘进长度不够，掘进量少，炮孔长度利用率低。爆破区域主要岩石成分是深色的石灰岩，普氏系数为8以上，钻孔深度为1.2 m，实际掘进深度只有0.8 m，爆破掘进效果不好。

(2) 钻孔数目少，单孔装药过多。岩石坚硬，钻孔难度大，不利于钻孔，便取巧采用了少钻孔多装药的方法，导致单孔装药过多，爆破效果不理想，具体表现为：岩石破碎不均匀，大块较多，飞石甚至冲破桩井的覆盖物，爆破飞石的数量和距离都偏大，大的飞石距离较近，但是会砸伤施工器械，而小的飞石距离较远，有一定的伤人风险。

(3) 孔网参数不适宜现场实际。现场岩石很坚硬，普氏系数很大，设计的空孔与掏槽孔之间的距离较远，没有发挥空孔创造自由面的特点，导致掏槽不理想，也使之后的周边孔爆破效果不佳[1￣3]。

3 爆破参数优化

锚固桩井爆破只有一个自由面，参数设计时应尽量考虑创造新的自由面，设计合适的空孔数量，合理搭配掏槽孔、辅助孔和周边孔的位置关系。控制单孔药量，采用微差爆破，以减少爆破飞石、爆破震动和冲击波[4￣6]。

(1) 炮孔直径。工作面范围小，采用手持式凿岩钻机钻孔，一般孔径为39～46 mm，选用40 mm。

(2) 炮孔深度。岩石硬度大，普氏系数偏高，炮孔深度利用率低，不宜采用过深炮孔，选取炮孔深度为1 m，其中掏槽眼深度比炮孔深度深10～20 cm左右。

(3) 炸药单耗。炸药单耗影响因素较多，与岩石坚固性、岩石结构构造、炸药威力有关，因为工作断面较小，炸药单耗与断面大小有很大关系，可按公式(1)进行计算：

(1)

式中，q为炸药单耗，kg/m3；f为岩石的坚固系数，取8；s为桩井断面面积，为4 m2。经计算，炸药单耗为2 kg/m3。

(4) 炮孔数目。根据单位炸药消耗量，炮孔数目可依据公式(2)估算：

(2)

式中，符号意义同前。

可得炮孔数约为17个左右。

(5) 炮孔间距。采用圆锥形掏槽孔，孔数为3个，断面中心布置一个空孔，掏槽孔与空孔的距离为0.4 m；辅助孔的距离与岩石性质、炸药做功能力和药卷等因素有关，取辅助孔的间距为0.5 m；采用普通爆破方法时，周边孔的参数可以参照辅助孔，选取为0.67 m。

(6) 炮孔布置。掏槽孔与工作面的夹角为70°～80°，周边孔往外倾斜3°～5°，空孔与辅助孔垂直于工作面。具体布置见图1。4个角落的周边孔的爆破顺序应在其它周边孔爆破之后，若同时爆破其抵抗线偏大[7￣8]。

图1 炮孔布置

通过上述爆破参数优化，可得到钻爆主要参数(见表1)。结合实际的岩石条件，严格控制单孔药量尤其是周边孔的药量，采用微差起爆，以改善爆破效果。

表1 钻爆参数

4 爆破效果对比分析

图2为原方案爆破效果图，由图2可知，爆破飞石现象非常明显，飞石散落各地，桩井覆盖铁网被飞石冲破，铁网发生了明显变形，而铁网上的木板、沙袋已不见踪影；爆破飞石数量很多，且块度相对较大；桩井旁边的设备被飞石高速冲撞，虽然初期撞击不一定直接毁坏设备，但是长期积累必会对设备产生损害。

图3为方案优化后爆破效果，从图3中可知，飞石现象不明显，飞石产生较少，几乎没有石头冲出桩井，岩石破碎地很均匀，爆堆主要集中桩内，爆破几乎没有对桩井旁的设备产生影响。

图2 原方案爆破效果

图3 优化方案爆破效果

5 结 论

根据锚固桩井现场实际和爆破效果，指出原方案的不足之处，并提出了改善爆破效果的优化方案，该方案能减少飞石的产生、降低大块率、减小飞石对防护设施与施工设备的损害和弱化飞石伤人的风险。此外，现场环境地质条件复杂多变，要及时根据现场实际地质条件优化爆破参数，以保证爆破施工安全和爆破施工质量。

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李书强(1990-)，男，山东济宁人，助理工程师，主要从事金属矿山开采研究，Email:zhsverse@163.com。

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