大片区孤石爆破控制起爆技术分析及应用

欧玉峰，陈培义，李友军，张远韬

(1.广东中人岩土工程有限公司，广州 510515；2.韶关宏大爆破工程有限公司，广东 韶关 512000；3.广东中人集团建设有限公司，广州 510000)

浅孔爆破是工程爆破中最先发展起来的一种爆破方法[1]。用浅孔法进行孤石爆破是最行之有效的施工方法之一。随着城镇建设的迅速发展，机械作业日益高效化，大面积土石方开挖、大片区爆破已成施工常态。

大片区的孤石浅孔爆破，具有爆破面积大，炮孔浅、数量多且分散，抵抗线各异、方向不一，单孔装药量少，爆破规模较大等特点。要确保数目庞大的炮孔实现一次性安全、可靠地起爆，选择合适的起爆方法直接关系到爆破的成败。本文介绍的基于韶关市保利中宇花园项目基坑开挖大片区孤石爆破过程，是以导爆管孔外延时起爆网路为基础，合理选择起爆延时时间，采用包裹式捆联法，对接点进行“双层柔性紧密防护法”处理的网路联接技术，成功实现一次性安全、可靠的起爆，取得了良好的爆破效果。

1 孔外接力控制起爆技术

导爆管雷管孔外接力控制起爆技术，主要包括起爆网路合理选择延时时间和起爆网路连接技术。

1.1 起爆网路设计

大片区孤石爆破的起爆网路，采用导爆管雷管进行孔外延时控制的多阶接力起爆网路。即炮孔内每孔装1发同型、同段的大延时(1/2 秒、秒、高段毫秒)导爆管雷管，炮孔内引出的导爆管，就近簇联成束(每束导爆管不超过20根)，每束导爆管捆联在2发同段的低段别毫秒导爆管传爆雷管上，再按实际需要的起爆顺序，逐阶将这些传爆导爆管雷管簇联，并串联成复式起爆网路(见图1)。

图1 导爆管雷管孔外控制接力起爆网路Fig.1 Initiation network of controlled outside hole relay nonel detonator

这种孔内采用单发雷管、各阶接力传爆为双发雷管，起爆网路传爆为双发雷管、双向传爆的非电接力簇联复式起爆网路突出的特点：一是每个导爆管雷管均有2个方向的爆轰波能使其引爆。忽略炸药质量、网路联接质量及外界因素的影响，根据概率论原理[5]，按文献[6]的计算与分析，这种复式交叉起爆网路本身的可靠性和炮孔的准爆性是极高的，其可靠度达到了0.953 7；二是爆破最大单响药量可通过限制每束导爆管的数量，来限制同阶、同段起爆炮孔数而得到相应控制，从而可满足爆破振动的安全要求。而且，整个网路呈开放型，纵向通过串联接力，横向通过并联增路，可以将网路无限扩展，使起爆的炮孔数量不受限制，实现扩大爆破规模的目的。

1.2 合理选择起爆延时时间

此处起爆延时时间指网路传爆雷管的延时时间和炮孔内雷管的延时时间。合理选择延时时间，既要考虑爆破振动安全对炮孔延时起爆的时间间隔要求，又要兼顾在爆破过程中的网路安全要求。

因此，网路传爆雷管的延时时间(tj)，应由网路控制的爆破延时起爆间隔时间(Δt)来确定，即可由式[1]tj=Δt=K′·W确定(W为最小抵抗线，m；K′为系数，ms/m，一般K′=3～6)。按照文献[2]并结合工程实践，一般取Δt= 25～75 ms。相应地，选用其对应的市场现有的合适导爆管雷管段别为MS2、MS3、MS4段。

对起爆网路的安全而言，炮孔内雷管的延时时间(Δty),至少应保证在某一炮孔爆破时，经网路导爆管传爆的爆轰波已点燃了相当距离炮孔中的导爆管雷管延期药包[3]，即确保地表未起爆雷管与已起爆药包之间的水平距离大于20 m[4]。显然，炮孔第一响炸响前，整个地表接力网路已完全传爆完毕，不再受后面炮孔爆破的影响，是最安全的。计算炮孔内雷管的延时时间Δty的公式如下：

(1)

式中：Δty为炮孔内雷管的延时时间，ms；t0为网路传爆完毕至炮孔第一响炸响的安全间歇时间，ms；实践通常取t0=1 000～2 000 ms；tc为爆轰波在地表传爆网路导爆管中的传爆时间，ms；tc可由tc=s/v计算得出，其中s为爆轰波在网路导爆管中的传播距离，m；v为导爆管爆轰波的传播速度，m/ms，约为2 m/ms；tj为网路传爆雷管的延时时间,ms；i为网路中接力传爆结点的阶数；n为网路中接力传爆结点最后一阶的阶数。

实践表明，炮孔内雷管的延时时间(Δty)按式(1)选取是合适的。

1.3 起爆网路连接技术

非电起爆网路由于存在不可检测性的缺陷，其网路的连接就更显重要。为了保证网路连接的可靠性，保证网路中导爆管免遭传爆雷管爆炸所产生的雷管破片的破坏，网路连接采用包裹式捆联法，并对接点运用“双层柔性紧密防护法”进行技术处理。

首先，将要簇联的导爆管均匀紧贴在传爆雷管的外壳周壁，并用绝缘防水电工胶布严密缠紧捆扎2～3层，形成扎头，作为接点的第1道柔性防护层(见图2)。

图2 第1道柔性层防护Fig.2 Protection with the first flexible layer

然后，用炸药包装箱硬纸壳，按需要的几何尺寸，预制成柔度合适的厚纸片，对扎头进行贴覆式包裹2～3层，并用绝缘防水电工胶布捆扎牢靠，形成接点的第2道柔性防护层(见图3)。

图3 第2道柔性层防护Fig.3 Protection with the second flexible layer

对接点采用这种双层柔性紧密防护，可有效约束传爆雷管爆轰产生的雷管破片的飞溅，从而保护网路中的导爆管免遭其破坏。

2 工程应用及效果

2.1 工程概况

位于韶关市武江区芙蓉新城的韶关市保利中宇花园项目，用地面积5.83×104m2。本项目在基础挖填施工过程中，面积1.5×104m2范围内遭遇孤石，需进行爆破开挖。

由于本工程地处城镇闹市区域，拟爆区的东面110 m处是韶关保利中兴花园，南面70 m有居民住宅，西面是规划道路及规划用地，北面40 m是市区百旺路、150 m处有中国联通公司，爆破环境十分复杂(见图4)。因此要求爆破作业不能频繁影响周边正常的交通、工作及生活秩序，爆破频次只允许1～2次，并且每次爆破应对爆破有害效应进行严格控制，不得给周边环境造成任何危害。

图4 爆区及爆前现场Fig.4 Environment before blasting

爆区内岩石为中风化呈孤立状的石灰石，厚度1.0～4.0 m不等，硬度普氏系数f=6～8。总爆破石方量约1.0×104m3。

爆破施工采用钻孔直径42 mm、孔深1.0～4.0 m，以“连续钻孔、集中爆破”的作业方式，分2次进行爆破。第1次爆破的孔数为1 200个，使用炸药720 kg，雷管1 400 发；第2次爆破的孔数为2 150个，使用炸药1 500 kg，雷管2 400 发。爆破飞石在保证炮孔填塞长度与良好质量[7]的基础上，采用“砂袋加压炮孔口+密目筛网分区覆盖爆区”的方法进行分区重点防护[8]。爆破振动采用炮孔毫秒延时起爆，并严格控制单响药量的措施[8]进行有效控制。

2.2 施工要点

针对开挖面积大、炮孔数目多、采用孔外接力控制起爆技术的爆破，施工除遵循捆联网路的一般施工技术外，还应采取如下操作：

1)网路连接遵循“收管成束—配置传爆雷管—联线—核对检查”的操作程序。

收管成束：按就近原则和每束导爆管数不超过20根的原则，收拢炮孔引出的导爆管。

配置传爆雷管：按收拢的导爆管数每束配置2发同型、同段的传爆雷管。

联线：按接力起爆顺序，纵向由近及远，由高阶向低阶逐阶连接；横向同阶传爆雷管，复式交叉连接。

核对检查：按起爆顺序及接力传爆逻辑，对整个网路进行核对并检查连接质量，保证网路连接正确，质量可靠。

2)联网捆扎时，应先确定传爆雷管的接力传爆逻辑准确无误后才施工，以期避免返工。

3)簇联捆扎时，应同时按“先第1道、后第2道”的工序，施之以“双层柔性紧密防护”的措施，对接头进行安全防护。

为了保证数目如此庞大的炮孔实现一次性安全、可靠起爆，并达到对爆破振动的有效控制，爆破采用导爆管雷管接力控制起爆技术。炮孔引出的导爆管收拢成束，按萨道夫斯基公式进行爆破振动安全校核验算，每束不超过10个孔，能满足爆破振动对单响药量的控制要求。2次爆破均采用如图1所示的起爆网路，每次起爆信息在网路导爆管中的传播距离均约350 m，接力最后阶数均为18，孔外延时接力控制采用MS3段导爆管雷管，按式(1)计算得出Δty=3 075 ms。根据工程环境要求，爆破声响需层次分明，入孔导爆管雷管选用了S6段。整个起爆网路分两支路接力联网，支路同阶接力之间联成交叉复式，两支路联成总并联的孔外接力控制起爆网路。每个连接点均采用“双层柔性紧密防护”的保护措施进行技术处理，最后连接导爆管激发针和母线，整个网路由专用起爆器充电起爆。

2.3 爆破效果

采用导爆管雷管孔外接力控制起爆技术，仅进行了2次爆破作业，就避免了频繁爆破导致的反复警戒，干扰交通及爆破扰民的后果。实施的2次爆破，经在爆区南面距离70 m的居民住宅楼基处测振可知，第1次爆破测得振动速度值0.63 cm/s，第2次爆破测得振动速度值0.57 cm/s，均未超出安全要求的环境控制值1.0 cm/s。成功取得一次性成功安全、可靠起爆，爆破无盲炮，爆破振动不明显的满意效果(见图5)。

图5 爆破效果Fig.5 Blasting effect

3 结语

根据导爆管雷管孔外接力控制起爆技术的方法，采用MS3段导爆管雷管孔外控制延时接力(接力最后阶数18)，入孔导爆管雷管为S6段，起爆总延时6 s的孔外接力控制起爆网路，以及网路连接技术，在韶关市保利中宇花园项目大片区孤石爆破工程中，仅实施了2次爆破便完成了爆破任务，成功避免了因频繁爆破给周边环境带来不利影响的局面，实现了工程预期目的。工程实践表明，这一导爆管雷管孔外接力控制起爆技术，既可按爆破振动安全要求控制单响药量，又能按照实际需要扩大爆破规模，运用灵活，操作简单，安全可靠，为类似工程的实践提供了有益借鉴。