特色结构采矿工作面拆除爆破技术及安全管理

王 伟

（核工业南京建设集团有限公司，江苏 南京 210000）

近些年来，一大批复杂工作面爆破拆除的成功案例，为爆破行业赢得社会声誉的同时也获得了客观的经济效益。然而随着爆破行业的快速发展，由拆除爆破导致的安全事频频发生，这也影响了拆除爆破行业的健康发展，故而就需要加强对拆除爆破技术及安全管理的研究。

1 拆除爆破的概念

拆除爆破是利用炸药对采矿工作面结构主体进行爆破，而后进行拆除的工作，主要用在较为大型采矿工作面的拆除上。随着采矿行业的飞速发展，采矿工作面的类型与结构变得越来越复杂，面对拆除难度越来越大的工作面，我们就要重视对拆除爆技术的创新，做好拆除爆破工程的安全管理工作[1]。

2 拆除爆破技术的实际应用

2.1 工程概况

联峰钢铁（张家港）有限公司拟建的焦化项目选址位于张家港市南丰镇永联村，因项目需求现对原场地内部原有的采矿工作面进行拆除爆破。

2.2 拆除爆破前的准备工作

2.2.1 倒塌方向的确定

项目焦化场地层不规则扇形分布，筒仓整体朝向自北偏东370方向建设，由于项目西侧离煤气管道约41m，离管道输送约29m。因此，在进行拆除爆破时，要尽可能的保护好周围的建筑物，对筒仓进行逐排爆破，分三次完成，且倒塌方向为偏东370方向。

2.2.2 预处理的设计

项目场地筒仓的直径比约为2.3，为保障筒仓在爆破时能够定向倒塌，应保障爆破切口高度达到一定的高度要求。如果选择常规的拆除爆破方案对筒仓进行爆破，会使得爆破切口范围过大、布空偏多、从而导致爆破网路复杂，降低起爆可靠性。因此，需要在保证筒仓稳定性和安全性的前提下，对其进行有效的预处理。

首先，使用镐头机破除方法对筒仓的横墙、立柱、漏洞等进行预处理，确定漏斗板、圈梁及倒塌中心线预切缝位置；对筒仓顶部进行预处理时，要让筒仓顶部进行槽钢连接，用爆破来割断筒仓结构联系；在楼梯及电梯井的预处理上，为保障筒仓按照设定好的倾倒角度倾倒，在爆破前首先要用镐头机将第一层的电梯井、楼梯、内侧立柱进行破除，只保留后侧两根立柱；最后，在进行预切缝的施工时，需要在圈梁上方，沿着倒塌中心线位置，用长臂液压件进行竖向预切缝的设置，通常只设置三竖向预切缝，高度为30m，中间切割缝宽度为0.5m，两侧对称切割缝宽度约0.3m。

2.2.3 爆破切口的设计

爆破切口的形式，应根据需拆除爆破的筒仓的结构特点、工程环境等进行确定。依据上文提到的筒仓条件，应在筒仓上采用低位切口的切口形式，切口呈正梯形，保障切口高度为表高正负0以上50cm；确定好爆破切口的形式后，需要对爆破切口长度进行确定。

爆破切口长度的大小决定了切口形成后的筒仓在爆破中是否会出现偏心失稳，当切口长度过大时，会导致筒仓底部余留部分，不能够对倾倒的部分形成有效的支撑力，出现倒塌方向失控，严重的还会发生方向倒塌。而切口长度过小时，则会出现倾而不倒的问题。为此，拆除爆破人员要结合筒仓的主体结构情况和火药爆炸可能带来的破坏力，选择圆心角α为252°的切口，计算切口上下沿长度，其中筒仓切口下沿长度的计算公式为：Lp=（α/360°）2πR1=247×2×3.14×10.5/360，得出切口下沿长度为47m，并得出筒仓切口上沿长度位34m，倾斜角为59°。

最后，对爆破切口高度进行计算。为保障拆除爆破的顺利进行，筒仓的切口在形成后，应破坏筒仓切口内裸露竖向钢筋的稳定性，且保障筒仓在倾倒较大时，切口的上下沿可闭合相撞，避免筒仓倾倒方向发生偏移。筒仓倾倒过程中，切口的上下沿闭合相撞时，要确保筒仓的重心位置能够偏移到切口标高处的筒壁范围外。因此，根据以往的经验，切口高度的计算公式应为：HP≥（1/6～1/4）D，单位为m，其中HP代表切口高度，D为筒仓切口处的直径，由公式可以得出筒仓的最大切口高度为3.5m～5.3m，进而计算出切口总高度为10m[2]。

2.2.4 筒壁布孔与装药参数的设计

该拆除爆破工程的筒壁布孔区域，应位于倒塌中心线两侧立柱附近3.3m范围内，分上部爆破切口和下部爆破切口，且二者相距1m。其中，上部爆破切口需布置三排炮孔，炮孔高度约0.8m，下部爆破切口需布置五排炮孔，炮孔高度约1.6m。

由于筒仓是曲面体，在爆破的过程中，筒仓内侧受压，外侧受拉，导致内侧比外侧难破坏，所以装药中心必须偏向内侧，保障内外破坏程度一致。因此，孔深应为壁厚的0.67倍～0.70倍，具体孔深应根据后续的试炮情况确定。而单孔装药量应按照公式：Q=qabδ来计算，公式中的Q表示单孔装药量，q表示单位体积耗药量，计算单位为g/m3。根据筒仓爆破切口处位置的不同，下部爆破切口的五排炮孔装药量应为Q的1.5倍，上部爆破切口的三排炮孔装药量等于Q。

2.2.5 立柱布孔及装药参数的设计

爆破切口范围内的立柱必须在爆破过程中得到充分的破碎，抛离原位，形成连续的爆裂口。如果爆破切口范围内的立柱破碎不充分，容易形成支点，进而导致筒仓在爆破后出现爆后不倒的失败情况。因此，必须对炮孔方向和布置炮孔进行合理的确定，以保障除爆破效果达到预期要求。

炮孔布置基本要求是保证炮孔排列的科学、规则、整齐，从而使炮孔装入的火药能够均匀分布在筒仓中，保障筒仓在爆破后的充分。本文爆破项目的筒仓主体为配筋较密的钢筋混凝土，适用乳化炸药，通常采用2000g/m3～2500g/m3的装药参数炸药单耗，并依据试爆强度、爆破部位等确定装药参数炸药单耗[3]。

2.2.6 起爆网络的设计

由于拆除爆破项目所在场地的限制，需拆除爆破的23个筒仓必须全部向北偏东的方向倾倒，且为保障拆除爆破的效果和周围环境的安全，应分三次对这23个筒仓进行爆破施工。

在爆破时，每个轴面的筒仓都应由东向西依次延时爆破，相互间的起爆时差不得低于310ms，且为减少筒仓的爆破震动，每个筒仓还必须再分三段，进行一次延时起爆，A轴的筒仓应在孔内放置半秒3段非电导爆管雷管(1.0s)，B轴的筒仓应在轴孔内放置半秒4段非电导爆管雷管(1.5s)，C轴的筒仓应在轴孔内放置半秒5段非电导爆管雷管(2.0s)，且雷管需每10发构成一簇，在孔外使用2发毫秒3段（50ms）接力雷管；同筒仓分段间的孔外使用毫秒9段（310ms）接力雷管，确保延时起爆的顺利进行。

3 拆除爆破安全管理措施

3.1 预防拒爆

拒爆发生的主要原因是火工品和炸药质量的不达标、爆破人员操作技术不过关等，为此，拆除爆破单位应选用质量达标的火工品和炸药，要求售方提供相应的产品检测报告和质量检测报告，并在装药前对购买的火工品和炸药进行抽样检查。如雷管的起爆能力、炸药的起爆感度等，只有检测合格的火工品和炸药才能进行装药。

对那些操作技术不过关的爆破人员应对其进行岗位培训，并调离现有岗位，安排技术熟练的技术人员进行起爆网络的连接工作[4]。

3.2 做好必要的安全措施工作

加强对火工品和炸药的保管，建立严格的领用登记制度，安排专人对工品和炸药的领用和保管进行登记，确保领、用、余数量相符，做到有账可查、有源可溯。同时，加强对全体工作人员的安全教育工作，依照各环节和岗位的工作内容，建立责任到人的岗位责任制度，在爆破地点的各出入口设置醒目的提示牌，并在爆破开始前通知附近的居民和单位，做好相应的防范措施或人员转移；依据爆破位置、环境、规模以及人员活动等情况，确定好警戒范围和警戒点，并安排人员严格保守，严禁无关人员进入爆破作业现场。在正式进行爆破前，必须用哨音通知附近人员离开警戒区域，待警戒区域再无人流和车辆，才能点火起爆[2]。

3.3 应用计算机进行辅助设计

在筒仓的拆除爆破方案设计中，应合理应用计算机对其进行辅助设计，借助计算机软件技术在试爆破阶段，对工作面倒塌过程中的状态和倒塌后的影响范围开展力学分析，并将分析结果与工程实际要求进行对比调整，从而优化拆除爆破方案，提高拆除爆破水平。

3.4 积极引进高性能爆炸器材

为有效提高拆除爆破质量，应积极引进高性能的爆炸器材，如数码雷管等。相较于普通爆炸器材，数码雷管具有强大的编程功能，能够明显提高起爆时间的精准度，降低误差，减少杂散电力的干扰，这与当下的发展趋势不谋而合，高性能爆炸器材的不断涌现，为拆除爆破工作的有效开展提供了便利。

3.5 合理使用爆破监测设备

当前，一些拆除爆破企业会在大型的拆除爆破项目设计和施工中，应用三向测振仪和高速数码相机等爆破监测设备，这实现了对爆破过程的全时段动态监测，能够完整的将爆破中的振幅转变记录下来，为后续的拆除爆破工作提供有力的数据支撑。

4 结语

随着拆除爆破行业的发展，人们对拆除爆破技术及安全管理工作越来越重视，只有不断对拆除爆破技术进行革新，不断完善拆除爆破技安全管理制度，才能推动拆除爆破行业的更好发展。