复杂环境爆破飞石产生原因及控制措施

唐小军 ,帅宝林

(1.遵义腾达爆破工程有限责任公司， 贵州 遵义市 563000; 2.武汉理工大学 资源与环境工程学院， 湖北 武汉 430070)

复杂环境爆破飞石产生原因及控制措施

唐小军1,帅宝林2

(1.遵义腾达爆破工程有限责任公司， 贵州 遵义市 563000; 2.武汉理工大学 资源与环境工程学院， 湖北 武汉 430070)

城镇岩土爆破工程中产生的飞石容易造成人身伤害或巨大的经济损失，为了降低爆破飞石，根据工作经验，对爆破飞石产生的多种因素进行了分析，主要包括地形地势因素和人为操作因素，并针对不同的情况提出了爆破飞石的控制措施，建议在爆破过程中根据自由面弱面情况合理调整爆破参数，以达到减少飞石的目的。

复杂环境爆破；冲炮；多因素；自由面；溶洞；爆破网络

0 引 言

在控制爆破中，需要对爆破可能产生的危害实行严格的控制措施；而在众多的爆破危害事故中，爆破飞石事故超过爆破事故总数的四分之一，是最值得重视的危害之一。因其产生原因较多也较为复杂，所以其控制技术往往也最为复杂。而城市控制爆破经常在人口密集，高楼林立，车流量大，紧靠建筑物的地方实施，任何事故都有可能造成人身伤害和巨大的经济损失，因此在城市控制爆破中，必须高度重视爆破施工中每一环节和细节，采取有效技术方法和手段避免飞石发生，减少飞石数量和降低飞石距离，最大限度保证爆破飞石在安全控制要求之内。

1 飞石产生的多因素原因分析

爆破飞石产生的原因是多因素的，根据工作经验笔者主要讨论了几点飞石产生的原因，一是地质地形因素，二是人为操作因素。

1.1 地质地形因素

1.1.1 自由面

最小抵抗线是影响爆破飞石主要的爆破参数之一，其是指药包中心到自由面最软弱结构面距离影响爆破飞石。所以在爆破装药过程中，应仔细观察自由面的形态、结构，根据自由面弱面情况调整装药结构，操作过程中适当调整方案参数，否则在自由面弱面影响的情况下，可能会造成不可预料的事故。根据现场遇到的各类自由面情况，归纳了部分需要爆破作业人员谨慎装药的情况，见图1。

1.1.2 地质过渡带及溶洞

控制爆破中会遇到各种地质地形条件，当在地质过渡带或有溶洞的区域下穿孔作业时，极有可能因疏忽大意造成飞石，例如，炮孔正好位于不同介质的过渡带上；炮孔位于泥夹石层中；炮孔边上可见溶洞；炮孔装药部有溶洞。

在爆破施工中，主爆区有泥槽，或有未揭露的溶洞、巷道，大多可以通过穿孔作业发现异常情况。若发生意外情况，穿孔作业人员应对异常情况进行标记或告之相关技术人员，装药过程中也应进行处理，可预防飞石。

1.2 人为操作因素

1.2.1 孔网参数不合理

参数设计中，炮孔排数和抵抗线方向设计不合理容易造成飞石的发生。由于岩石爆破的膨胀系数是1.5左右，炮孔排数过多，会造成中后排的炮孔补偿空间不足，而中后排的装药量一般会加大，补偿空间不足将增加冲炮机率。例如在爆破一山坡时(见图2)，斜坡一侧为道路，不远处为建筑物，为赶工期采用中深孔爆破，孔网参数均按设计方案施工，排数为8排，每排十几个孔，采用逐孔起爆网络；作业人员考虑到岩石抛掷方向不危害建筑物，采取从坡上向坡下传爆的网络，抵抗线方向背对建筑物，但起爆后发生了飞石事故。对飞石产生原因进行分析，一是抵抗线方向选择错误，因为穿孔严格按照设计统一施工，导致各排炮孔底部标高逐排降低，其装药中心随之逐排降低，从上往下传爆，炮孔底部装药部位的夹制力逐排增大；二是排数过多孔数过多，部分先爆孔因抵抗线原因或其它原因没能打开空间，后排孔补偿空间越来越小，导致最小抵抗线大小、方向均发生了改变。

图1需要谨慎处理的自由面状态

1.2.2 起爆网络设计不合理

在有较好临空面的条件下，若起爆网络设计不合理，先爆孔没有给后爆孔创造新的自由面或补偿空间太小，后爆炮孔夹制力增大，冲孔机率将增加。在台阶并段爆破施工中，多见冲炮飞石事件(见图3)，最后排主炮孔位于边坡脚下，炮孔装药部位一侧处于上一台阶岩体之下，该侧岩石的夹制力与别一侧相比，夹制力非常大，炮孔抵抗线方向只能是先爆孔创造的补偿空间或孔口上方，如果起爆网络不合理，坡脚下的炮孔最小抵抗线方向将向孔口处，造成炮孔冲炮，所以在靠近边坡体的爆破施工时，要设计好网络，让先爆孔为坡脚的炮孔创造良好的自由面。

图2 有斜坡的炮孔剖面图

图3 边坡体下的炮孔

2 控制措施

(1) 自由面有根坡的地方，需要补炮眼来解决前排主炮眼夹制力过大的问题；

(2) 设计抵抗线有变化的，一是需要爆破作业人员装药前多角度观察，二是在装药时探查好装药部与弱面的距离，掌握好最小抵抗线长度，对其采取弱装药或间隔装药的方法，比如在抵抗线薄弱的地方回填一定长度岩屑避开弱面，或不耦合装药或空气间隔缓冲爆破等；

(3) 遇到超挖严重、有软弱介质覆盖自由面而难以判断最小抵抗线时，可以选择不装药。总之，重视自由面弱面情况，根据弱面情况谨慎装药，是保证爆破安全重要措施之一。

对于难以观察到的地质情况和溶洞情况，首先需要钻机手做好钻孔数据台帐，把断层、软弱破碎带和溶洞情况如实记录下来并标记于孔口；熟练的钻机手可以根据穿孔情况，调整抵抗线重新布孔；最后是爆破作业人员根据穿孔记录和现场验孔情况调整装药结构；对可预见爆破气体冲出的位置，采取弱装药手段处理，同时加强覆盖防止气体夹带石块飞出；对溶洞围岩靠近地表的，吊装药包或间隔装药，甚至采取不装药处理。

3 结 论

爆破设计方案大多只是针对假设均质岩性而设计的孔网参数，但实际中的地质情况和施工方法是多变的，不结合实际盲目按照设计方案统一装药施工，可能会产生不可预计的后果。城镇爆破应重视爆破施工管理的每一个环节，准确掌握各种不利于爆破安全的因素，采用行之有效的控制措施防止爆破飞石产生，同时重视爆破总结，不断强化施工管理和技术手段，重视爆破警戒和应急预案，降低安全事故风险，有效减少爆破飞石。

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2017-05-23)

唐小军(1980-)，男，采矿工程师，硕士研究生，主要从事采矿工程方面的工作，Email：txj_whut@163.com。