斜线起爆网路与布孔方式应用探讨

丁汉堃，石磊

(北京中科力爆炸技术工程有限公司， 北京 101318)

0 引言

在爆破工程中，起爆网路选择与布孔方式确定是其中重要的工艺环节。二者匹配或一一对应是爆破工程的重要研究课题。起爆网路的作用是控制炸药能量集中或分散释放，体现在炮孔的爆炸顺序（形式）以及爆炸时刻。布孔方式是为炸药能量提供释放空间，控制着炮孔炸药能量对介质作用范围以及炮孔相互影响的空间位置，完成对岩体做功使其发生变形破碎，并引发对后爆炮孔和待爆工作面的影响。总之只有起爆网路和布孔方式搭配得当，才能取得最佳的爆破效果。

斜线起爆网路亦称对角线顺序起爆网路，从爆区侧翼开始，同时起爆的各排炮孔均与台阶坡顶线斜交，毫秒延期爆破为后爆炮孔相继创造了新的临空面。其主要优点是在同一排炮孔间实现了孔间延期，最后的一排炮孔也是逐孔起爆，因而减少了后冲，有利于下一爆区的穿爆工作。

1 布孔方式演变

爆区炮孔位置设计是在合理的孔网参数（孔距a和排距b）基础上，探究与起爆网路相适应的布孔方式，依此确定孔位。当前爆破施工中常用的布孔方式有三角形（梅花形）和方形（正方形或矩形）两种。笔者认为上述两种或多种布孔方式是由相邻两排炮孔中相近4个炮孔组成的单元四边形演变而成的，不同的是位移参数（即前后两排炮孔水平距离差aΔ）不同而已，如图1所示。

图1 布孔方式演变

2 等时线的选择

对网路等时线进行分析，不仅可准确判断爆破瞬间炮孔临空面形态、炮孔抛掷方向以及爆堆形状等，也可综合检验网路和布孔方式。

斜线网路的等时线，在起爆时将孔网参数（孔距a和排距b）转变成起爆参数a′和b′。组合不同位置的等时线，对起爆参数产生不同程度的变化，进而影响爆破效果。

斜线起爆网络设计公式见表1，工程实例设计参数见表2。

表1 斜线起爆网路设计公式

表2 工程实例设计数值

2.1 以长对角线为等时线的网路

以单元平行四边形长对角线为等时线的斜线网路如图2所示，其网路特点是起爆时将常规爆破转变成宽孔距爆破，充分发挥了该技术破碎效果良好的特点，是爆破设计中常用的一种斜线网路。

图2 长对角线为等时线的斜线网路

从表1和表2可知，长对角线网络布孔参数得到优化，a′＞a，b′＜b，m′＞m，起爆参数呈现出宽孔距、小抵抗线爆破的技术特征。这种网路适合在两面临空地形夹角≥90°，应用效果良好。

2.2 以短对角线为等时线的网路

以单元平行四边形短对角线为等时线的网路见图3。从表1和表2可以看出，短对角线布孔参数优化程度略小。因此所显现的爆破效果与常规爆破相差无几。遇到这种情况，要分区域或分段进行地形改造，将两面临空面夹角＜90°改造成≥90°的地形，按2.1节的方法爆破施工，见图4。

图3 短对角线为等时线的斜线网路

图4 分区域或分段地形改造

2.3 以边线为等时线的网路

以单元平行四边形边线为等时线的斜线网路如图5所示。从表1和表2可以看出，边线布孔参数a′＜a，b′＞b，m′＜m。起爆抵抗线b′比布孔网路b要大，致使爆破效果远不及常规爆破。特别关注，当采用梅花形（等腰三角形）布孔方式施工，进行连线操作时，要避免连接成边线起爆网路，造成不良爆破后果。

图5 边线为等时线的网路

3 应用要点

3.1 参数关系公式的应用

aΔ～m′计算公式见式（1）和式（2）。

式中，m′为起爆网路孔间密度系数。

式（1）是在2.1节条件下推导建立的，表示在孔网参数a和b一定时，宽孔距爆破技术特征参数m′与布孔位移参数aΔ的关系。

在实际操作时，以设计的m′值通过式（1）求得aΔ，进而确定间排距为a×b的布孔方式，致使起爆参数与布孔方式相匹配。

典型布孔方式aΔ～m′的计算公式与数据见表3。

表3 aΔ～m′关系计算公式

3.2 应用中的注意事项

逐孔起爆通常采用斜线起爆网路，在实施过程中不仅要关注前述内容，还要关注下述问题。

（1）逐孔爆破炮孔时间间隔选取遵守孔间微差3～8 ms/m，排间微差8～15 ms/m。选用高精度雷管或数码电子雷管等要避免出现重段或跳段现象。

（2）逐孔爆破的特点是任一炮孔在爆前已处于两面临空状态，孔内爆破能以两侧抵抗线比例进行分配，形成不同的爆破效果。因此只有在间距和排距相等或相近时，才能形成均匀的破碎效果。

4 应用实例

4.1 老爷仔山爆破工程

此山位于珠海机场旁，花岗岩坚硬，由于台阶爆破造成两面临空的爆区较多，为充分发挥临空面的拉伸破碎作用，本工程采用斜形同段起爆网路。初期采用梅花形布孔，爆后石料块度大，不适合装运，影响了工程进度。观察发现地形和连线位置不同，造成了如图3和图5所示的情况，在起爆时抵抗线并未减小，没有起到斜线起爆网路的优势作用，因此出现了爆后石料块度大且较多的问题。随后将两临空面夹角＜90°的地形改造成＞90°的地形，如图4所示，并在连线时谨慎分析长对角线和短对角线的炮孔位置，进行如图2所示的长对角线连接的斜线网路，爆破参数由a×b=3 m×2.5 m调整为a′×b′=4.3 m×1.7 m，抵抗线缩短，单耗值增大，破碎效果显著提高。

4.2 石塘山体爆破工程

石塘山体位于浙江温岭，以凝灰岩体为主，夹杂其他成分，该项工程特点是山顶存在有人居住的房屋，房屋多为石砌结构，距离爆区红线约为10 m，因此控制爆破振动成为工程施工的关键。针对控制振速v≤1 cm/s，以及每炮测振的严格技术要求，经研究改多孔同时起爆为逐孔起爆，改多排孔爆破为2～3排孔爆破，距离房屋近处的爆区炮孔采取孔内分段间隔装药。采用斜形逐孔起爆网路，如图2所示，抵抗线缩小，由3 m变为2.4 m，爆破作用指数增大，逐孔爆破中单孔爆破时已处于两面临空状态，能量分散，起到了综合降振作用。工程实践表明，采取以上措施后，工程施工始终满足民房处质点振动速度≤1 cm/s的要求。

5 结论

基于对斜线起爆网路和布孔方式的简要分析，揭示了宽孔距爆破技术在不同的布孔方式，不同的等时线状态下产生不同爆破效果的影响。为了探索网路与布孔的匹配，引入位移参数aΔ，并推导出aΔ～m′关系式，为爆破设计提供了计算工具。选定起爆参数m′计算aΔ得到最佳布孔方式，使二者对应，达到最佳爆破效果，本文研究内容可为采用斜线起爆网路的爆破工程提供参考。