大孔径浅孔爆破在工程中的实际应用及效益分析

刘轶伦

（江苏省矿业工程集团有限公司，江苏 徐州 221000）

目前，露天城镇爆破中广泛使用的两种爆破方法——深孔爆破和浅孔爆破。深孔爆破是指炮孔直径＞50mm并且深度＞5m的爆破作业，浅孔爆破是指炮孔直径≤50mm，炮孔深度≤5m的爆破作业。当炮孔直径＞50mm并且深度≤5m时，也属于浅孔爆破的作业范畴。查阅相关教材书籍等资料，目前对于小孔径浅孔爆破的研究较多，在经过长期的经验总结后已具有较高的可靠性和操作性，而对于大孔径浅孔爆破的研究很少。但是，在实际施工过程中，小孔径浅孔爆破暴露出效率低下、施工成本高等缺点，所以在保证安全的前提下，要想做到降本增效，势必要深入研究大孔径浅孔爆破技术，确定各项参数，并进行效益分析。

1 工程概况

连徐铁路DK178+605～DK179+005区间位于徐州市铜山区张集镇张楼村，该区间为双路堑石方开挖，长度400m，面积约10000m2，南侧为山体，200m内无建（构）筑物，北侧周边200m大部分区域为农田，仅东北侧有几个养殖大棚，距离约80m，爆破环境理想。结合地质勘查资料及经现场查勘，该区间内岩石硬度中等强度，经实测该区域待开挖的岩层厚度为3～4.5m，预计工程量为40000m3，合同工期限定1个月。爆破前现场照片如图1所示。

图1 爆破前现场照片

2 爆破施工方案选择

根据以往施工经验，在进行爆破设计时一般岩层厚度较小时，习惯采用小孔径浅孔爆破分层开挖。但该类型爆破在路堑石方开挖中效率低、劳动强度大、安全性差，要在1个月工期内采用小孔径浅孔爆破的方法显然无法满足要求。综合考虑岩层性质、周边环境等特点，最终决定在该项目中采用大孔径浅孔爆破技术。通过查阅相关资料及多次现场试验炮的方式，确定大孔径浅孔爆破技术的各项参数，并进行综合效益分析。

3 大孔径浅孔爆破参数设计

（1）台阶高度H：该工程大孔径浅孔爆破的应用范围在 3m≤H≤4.5m。

（2）钻孔直径D：采用90mm孔径。

（3）最小抵抗线W：采用Wd代替最小抵抗线，通常浅孔爆破Wd=（0.4～1.0）H，结合该工程为双壁路堑掏槽大孔径浅孔爆破的特点，同时参考小台阶浅孔爆破和台阶深孔爆破，确定W=（0.6～0.9）H[1]。为有效控制飞石，浅台阶选大值，高台阶选小值。

（4）炮孔深度L：梯段爆破时L=（1.1～1.15）H，即L=（1.2～1.9）W，浅台阶选小值，高台阶选大值[2]。

（5）填塞长度l：为有效避免飞石，大孔径浅孔爆破宜采用孔底集中耦合装药，一切情况下保证l≥1.2W。

（6）孔距a：a=mWd，其中m为密集系数，通常m=1～1.5[2]。在该工程中掏槽孔先起爆，底盘抵抗线过大，应选用较小的密集系数，以克服底盘的阻力，此时a1=Wd；掏槽孔起爆后，为后续的常规孔又提供了一个自由面，此时密集系数可适当增大，a2=1.2Wd[3]。

（7）排拒b：路堑开挖爆破有多排炮孔时，可以布置成矩形，其排拒b一般比孔间距a小一些。即b=（0.8～1.0）a[2]。故选定掏槽孔b1=0.8Wd，b2=Wd。

（8）炸药单耗q：小孔径浅孔爆破的炸药单位一般为0.4kg/m3，但该工程为大孔径浅孔爆破，每个炮孔负担的有效石方量较大，且钻孔深度大于小孔径浅孔爆破的深度，受底盘夹制作用也就更大。根据工程实际计算：掏槽孔单耗为0.6kg/m3、常规孔单耗为0.5kg/m3。

（9）单孔装药量Q：掏槽孔Q1=CqWaH[1]；常规孔Q2=CqabH。其中C为药量控制系数，C=0.2～0.5[1]。

（10）炸药的延米装药量ql：一般耦合装药的线装药量为5.0～5.5kg/m，故可以采用公式Q0=ql（L-1）计算出Q0。与对应的Q值进行对比，若不相符则需要修正相关孔网参数。

（11）布孔方式：因该工程路堑开挖宽度为20～30m，宽度较大，为保证掏槽效果，拟布置2排掏槽孔，采用双直线掏槽方式，矩形布孔，如图2所示。

（12）网络布置：该工程全部采用毫秒延期导爆管雷管，孔内装填MS15段，孔外用MS3段延期，掏槽孔先于常规孔起爆，网路布置如图3所示。

（13）选定爆破参数表。该工程选定爆破参数表如表1所示。

图2 双直线掏槽布孔示意图

图3 爆破网络起爆顺序示意图

表1 选定爆破参数表

4 爆破效果

该工程在采用大孔径浅孔爆破技术后，实现了钻孔、爆破、挖运一个循环作业即可开挖至设计标高，大大加快了施工速度。同时，通过不断优化相关的爆破设计，使爆破飞石、振动等有害效应得到了有效控制。爆破后现场如图4所示。

图4 爆破后现场照片

5 效益分析

以H=4.5m为例，大孔径浅孔爆破1个台阶即可完成，小孔径浅孔爆破则需要2个台阶。对比如表2所示。

表2 经济效益分析表

6 结论

由此可见，在该工程内大面积采用大孔径浅孔爆破，能做到1个台阶即可爆破至设计标高，通过减少循环作业次数的方式能有效降低石方钻孔的成本，实现一定的经济效益。经实践表明大孔径浅孔爆破的爆堆集中，无底跟，超挖控制也较好，同时因填塞长度一般较大，不易产生远距离飞石。