深孔和浅孔联合控制爆破技术在路堑开挖中的应用

2019-07-11孙磊，郭磊

采矿技术 2019年3期

孙磊，郭磊

孙磊1，郭磊2

(1.北京矿冶科技集团有限公司，北京 100160；2.重庆市公安局巴南区分局，重庆 400055)

针对万家岭专线公路石灰岭袁家路段的双边路堑开挖工程，采用深孔和浅孔联合控制爆破技术进行松动爆破。通过合理设计爆破参数和毫秒微差起爆网路，不仅使爆破振动、飞石等有害效应得到有效控制，而且保证了爆破质量和工程进度；同时，在不具备边坡预裂爆破条件下采取沿路堑边坡线布置减振孔的措施，并且采用无超深弱松动爆破、辅以机械修坡的施工方案，保证了边坡稳定。

路堑开挖；松动爆破；毫秒微差；爆破有害效应

0 前言

万家岭专线公路位于江西省德安县境内，途经丰林、聂桥、磨溪3个乡镇，并连接小金山、扁担山、张古山、背溪街、老虎山等万家岭大捷战场遗址，兼顾循环路和旅游公路功能。道路设计标准为三级公路，路基宽8.5 m，混凝土路面宽7.5 m，双向2车道，全程24.953 km。

万家岭专线公路起点位于丰林镇石灰岭袁家，与已建迎宾大道相衔接，自万家岭专线公路沿线的村庄道路禁止工程车辆通行以后，石灰岭袁家路段成为工程物料运送的必经之路，所以急需爆破贯通以免影响工程施工进度。

在路堑开挖过程中，深孔和浅孔联合控制爆破技术得到了广泛应用[1−4]，这不仅可以减少爆破次数，提高爆破质量和效率，而且还有利于路堑边坡的成型及稳定。本文重点介绍了深孔和浅孔联合控制爆破技术在万家岭专线公路石灰岭袁家路段的应用。

1 爆破总体方案

万家岭专线公路工程石灰岭袁家路段出露岩石主要为灰岩，普氏硬度8左右，完整性较好，地表水不发育，无其他不良地质构造。该路段为双边路堑开挖工程，开挖深度为3~10 m，石方量约为5000 m3，最终形成的边坡坡度为1:0.5。

待爆区域南、北侧均为山丘地带，西侧为公路延伸方向，无其他重要建(构)筑物，正东方向有村庄民宅聚集，最近点距待爆区域约为150 m，并且主干道路(迎宾大道)穿过村庄，车流量较大，周围环境相对复杂。

根据工程施工安排和爆破区域周围环境、地质地形条件，确定采用深孔和浅孔联合控制爆破技术进行松动爆破。当炮孔深度大于5 m时，采用深孔爆破，一次爆破达到设计深度；当炮孔深度小于5 m时，采用浅孔爆破；对于个别孤石、爆破中可能出现的大块采用机械破碎。浅孔爆破时，严防爆破飞石给周围人员设备和村庄建筑物带来伤害，必要时采取一定的安全防护措施。为了控制爆破振动，同时改善爆破效果，采用毫秒延期微差爆破技术。

由于受现有爆破器材和施工工期限制，无法进行边坡预裂爆破，故沿两条路堑边坡线分别布置一排减振孔，并且临近边坡采用弱松动爆破，辅以机械修坡，保证路堑边坡稳定。

2 爆破参数及起爆网路

2.1 爆破参数设计

爆破参数主要包括：孔径、底盘抵抗线、孔深、超深、孔距、排距、堵塞长度、单位炸药消耗量和单孔装药量等。

(1) 孔径和钻孔形式。孔径主要取决于开挖深度、钻机选型等因素，设计采用液压潜孔钻机，孔径=90 mm。炮孔主要采用垂直钻孔，因为垂直钻孔操作技术简单，对各种岩性的适应性强，工作效率高；当开挖深度大于5 m时，沿设计边坡布置一排减振孔，减振孔采用倾斜钻孔，倾斜方向顺着路堑边坡线。典型横剖面的炮孔布置如图1所示。

(2) 底盘抵抗线。底盘抵抗线直接影响着是否产生根底、大块，以及爆破飞石的速度和数量，是爆破设计施工中的一个重要参数。根据底盘抵抗线经验公式=(20~38)，取=2.5 m。

图1 典型横剖面炮孔布置

(3) 孔深与超深。孔深由开挖深度、超深及钻孔角度确定。根据超深经验公式Δ=(8~12)，取Δ=1 m；对于垂直钻孔，孔深Δ，孔深随着开挖深度变化而变化。为了保护边坡不受破坏，临近路堑边坡的炮孔没有设计超深，并且预留0.3 m保护层。

(4) 孔距与排距。炮孔按矩形布置，孔距与排距的确定应考虑孔径、孔深、岩石性质、炸药特性等因素。根据孔距公式(为炮孔密集系数，一般为1～1.25)，取=2.5~3 m，深孔区域取大值，浅孔区域取小值；根据排距公式=(0.6~1)，取2~2.5 m，由于路基宽度一定，所以值的选择范围较小，位于路基范围内时值取2.5 m，临近边坡时可根据边坡宽度将值稍作调整。

(5) 堵塞长度。合理的堵塞长度不仅能降低爆炸气体能量损失，而且还能有效提高爆破质量，改善爆破效果。填塞长度通常取(0.7~1.0)，因本工程离村庄较近，对飞石控制要求较高，根据孔径及装药情况，浅孔取填塞长度≥2.5 m，深孔取填塞长度≥3.5 m。

(6) 单位炸药消耗量。影响单位炸药消耗量的主要因素有岩石的可爆性、炸药特性、爆破条件以及工程块度要求等。设计选用直径为70 mm的岩石乳化炸药，根据类似工程经验取深孔区域单位炸药消耗量= 0.3~0.35 kg/m3，浅孔区域及临近边坡弱松动区域单位炸药消耗量=0.2~0.25 kg/m3。

(7) 单孔装药量。单孔装药量的多少以岩石开裂、隆起而不飞散为原则。根据公式和计算，当其他参数一定时，单孔装药量随开挖深度的不同而不同。当孔深超过8 m时，为了改善爆破区域上部的爆破效果，可采用分段装药。典型横剖面的装药参数如表1所示。

表1 典型横剖面装药参数

2.2 起爆网路设计

为了减少爆破危害效应，改善爆破质量和效果，采用孔内和地表延期相结合的四通闭合毫秒微差起爆网路，如图2所示。孔内延期主要控制排间微差，首先起爆第3排炮孔，为其他各排炮孔的起爆创造自由面，然后由第3排向两边逐排起爆，排间延期时间为70~110 ms；地表延期主要控制孔间微差，由西向东每3列孔形成一组，各组延期时间均为25 ms，组内各孔用四通连接形成导爆管闭合网路，确保起爆的可靠性。