ＳｅＪｕｒｉｎａｅｌＮ２ｏ０ １５２１８ 现 ꢀ 代 ꢀ 矿 ꢀ 业 ２０１２总年 第６５月１８第期 ６ 期 ＭＯＲＤＥＮ ＭＩＮＩＮＧ 控 制 爆 破 技 术 在 复 杂 环 境 下 山 体 开 挖 中 的 应 用 曹 国 林 ꢀ 陈 佩 富 ꢀ 胡 军 尚 马 钢 集 团 设 计 研 究 院 有 限 责 任 公 司 ） （ ꢀ ꢀ 摘 ꢀ 要 ꢀ 介 绍 了 在 十 分 复 杂 的 环 境 条 件 下 ， 采 用 中 深 孔 逐 孔 松 动 爆 破 、 缓 冲 爆 破 、 机 械 削 坡 和 适 当 的 安 全 防 护 措 施 相 结 合 的 控 制 爆 破 技 术 ， 综 合 运 用 连 续 装 药 、 间 隔 装 药 、 孔 底 气 垫 装 药 及 孔 内 、 孔 间 同 时 微 差 并 合 理 安 排 炮 孔 起 爆 顺 序 ， 有 效 地 控 制 了 爆 破 振 动 、 飞 石 、 滚 石 等 爆 破 有 害 效 应 对 周 围 环 境 的 影 响 ， 确 保 了 周 围 建 （ 构 ） 筑 物 的 安 全 ， 同 时 保 证 了 开 挖 后 高 大 边 坡 的 稳 定 ， 安 全 地 实 现 了 总 量 约 ９３ 万 ｍ３ 石 方 的 爆 破 开 挖 。 关 键 词 ꢀ 复 杂 环 境 ꢀ 石 方 开 挖 ꢀ 控 制 爆 破 ꢀ 装 药 结 构 ꢀ ꢀ 某 公 司 为 满 足 市 场 需 求 ， 拟 新 建 ２０ 万 ｔ 造 纸 项 目 ， 拟 建 场 地 位 于 现 有 厂 区 建 （ 构 ） 筑 物 东 侧 的 山 体 部 位 ， 需 要 爆 破 开 挖 。 开 挖 区 长 约 ３６８ ｍ， 宽 ４０ ～ ３ １ ５５ ｍ， 深 ６ ～ ５０ ｍ， 开 挖 爆 破 量 约 为 ９３ 万 ｍ 。 待 开 挖 山 体 紧 邻 厂 区 一 侧 是 以 前 工 程 形 成 的 坡 角 约 ６０°、 垂 高 ６ ～ ２５ ｍ 的 加 固 边 坡 ， 坡 脚 下 有 一 条 断 面 ８０ ｃｍ × ８０ ｃｍ 的 截 水 沟 ， 边 坡 上 部 山 体 地 形 自 然 坡 度 约 ２０°， 山 体 地 表 为 腐 殖 土 及 碎 石 土 ， 厚 ０ ５０ ～ １ １０ ｍ， 下 部 为 石 英 砂 岩 ， 裂 隙 较 发 育 ， 风 化 程 度 WWW.KY114.CN 为 中 风 化 ～ 微 风 化 ， 坚 固 系 数 ｆ ＝ ８ ～ １０。 １ ꢀ 爆 区 周 边 环 境 爆 区 周 围 环 境 复 杂 ， 如 图 １ 所 示 ， 其 南 侧 及 东 侧 为 保 留 山 体 ， 爆 后 将 形 成 最 大 垂 高 约 ５０ ｍ 的 永 久 边 坡 ； 西 侧 由 南 向 北 依 次 是 造 纸 五 车 间 主 厂 房 、 纸 管 车 间 厂 房 、 自 备 电 站 的 两 座 冷 却 塔 ， 与 爆 区 的 距 离 分 别 为 ３５、 ２２、 ８、 １２ ｍ； 西 北 及 东 北 侧 距 爆 区 约 ３５ ｍ 有 自 备 发 电 站 主 厂 房 及 正 常 运 行 的 发 电 设 备 ， 另 有 与 爆 区 平 均 距 离 约 １０ ｍ、 最 近 点 不 足 ８ ｍ 的 自 备 发 电 站 物 料 输 送 系 统 的 转 运 站 和 皮 带 通 廊 ； 另 外 ， 企 业 为 加 快 项 目 建 设 速 度 ， 采 取 爆 破 和 土 建 施 工 同 时 进 行 的 方 式 ， 因 此 ， 在 很 长 一 段 时 间 内 ， 爆 破 点 与 在 建 厂 房 脚 手 架 仅 隔 一 条 宽 约 ６ ｍ 的 道 路 和 宽 １ｍ 的 排 水 沟 ， 且 爆 破 施 工 在 高 陡 边 坡 上 进 行 ， 爆 破 作 业 难 度 极 大 。 图 １ꢀ 爆 破 区 域 周 围 环 境 之 爆 后 将 形 成 高 大 永 久 边 坡 ， 因 此 ， 爆 破 施 工 过 程 中 必 须 有 效 解 决 以 下 ３ 类 问 题 ： ① 爆 破 振 动 对 边 坡 、 已 有 和 新 建 建 （ 构 ） 筑 物 、 发 电 设 备 及 其 他 生 产 设 施 的 影 响 ； ②飞 石 对 人 员 、 建 （ 构 ） 筑 物 、 露 天 设 备 、 生 ③ ２ ꢀ 爆 破 方 案 与 参 数 设 计 由 于 爆 区 周 围 环 境 十 分 复 杂 ， 保 护 对 象 众 多 ， 同 产 设 施 的 影 响 ； 滚 石 对 自 备 电 站 两 座 冷 却 塔 、 转 运 时 爆 破 点 山 高 坡 陡 、 作 业 面 狭 小 、 极 易 产 生 滚 石 ， 加 站 、 皮 带 通 廊 和 新 建 建 （ 构 ） 筑 物 的 影 响 。 ２  １ꢀ 爆 破 方 案 的 选 择 针 对 工 程 特 点 ， 采 用 中 深 孔 逐 孔 松 动 爆 破 、 缓 冲 ꢀ ꢀ 曹 国 林 （ １９６５— ） ， 男 ， 副 所 长 ， 高 级 工 程 师 ， ２４３０００ 安 徽 省 马 鞍 爆 破 、 机 械 削 坡 和 适 当 的 安 全 防 护 措 施 相 结 合 的 控 山 市 太 白 大 道 ３ 号 。 １ ３８ ꢀ ꢀ 曹 国 林 ꢀ 陈 佩 富 等 ： 控 制 爆 破 技 术 在 复 杂 环 境 下 山 体 开 挖 中 的 应 用 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ２０１２ 年 ６ 月 第 ６ 期 制 爆 破 方 案 ， 采 取 孔 内 、 孔 间 同 时 微 差 并 合 理 安 排 炮 孔 起 爆 顺 序 的 起 爆 网 络 ， 尽 量 创 造 新 的 临 空 面 ， 以 便 调 整 和 控 制 最 小 抵 抗 线 方 向 等 技 术 ， 在 达 到 良 好 的 爆 破 效 果 的 同 时 ， 实 现 安 全 爆 破 。 ④最 小 抵 抗 线 （ Ｗ） ， 按 照 孔 径 的 倍 数 （ 通 常 取 ２５ ～ ３５ 倍 ） 来 确 定 ， 根 据 降 深 情 况 ， 山 坡 段 适 当 减 小 ； ⑤ 炮 孔 孔 距 （ ａ） ， 采 用 矩 形 或 梅 花 形 布 孔 ， 孔 距 一 般 取 （ １ ２ ～ １ ５） Ｗ 左 右 ， 山 坡 段 根 据 降 深 情 况 ， 适 当 减 小 ； ⑥炮 孔 排 距 （ ｂ） ， 排 距 一 般 取 （ ０ ８ ～ １ ０） Ｗ， 根 据 降 深 情 况 ， 山 坡 段 适 当 减 小 ； ⑦填 塞 长 度 （ Ｌ） ， 填 塞 长 度 要 保 证 不 小 于 １ ２ 倍 的 最 小 抵 抗 线 ； ⑧单 位 炸 药 消 耗 量 （ ｑ） ， 结 合 地 质 条 件 及 参 照 类 似 工 程 经 ２ ２  ２ꢀ 爆 破 参 数 设 计  ２ １ꢀ 中 深 孔 爆 破 参 数 ① 炮 孔 孔 径 （ Ｄ） ， 选 用 Ａｔｌａｓ ＣＭ３４１Ｈ 潜 孔 钻 机 ， 孔 径 依 据 钻 机 性 能 、 岩 石 性 质 、 台 阶 高 度 和 爆 破 部 位 确 定 。 山 坡 段 及 与 保 护 对 象 距 离 较 近 的 地 段 孔 径 为 ９０ ｍｍ， 其 他 地 段 孔 径 为 １１０ ｍｍ； ②台 阶 高 度 ３ 验 ， 炸 药 单 耗 取 ０ ４ ｋｇ ／ ｍ 左 右 ； ⑨ 单 孔 装 药 量 （ Ｑ） ， 第 一 排 孔 装 药 量 按 公 式 Ｑ ＝ ｑａＷＨ 计 算 ， 第 二 排 孔 及 以 后 各 排 孔 装 药 量 按 公 式 Ｑ ＝ ｋｑａｂＨ 计 算 ， 其 中 ｋ 为 装 药 系 数 ， 取 １ １ ～ １ ２。 （ Ｈ） ， 参 照 地 形 特 点 确 定 ， 山 坡 段 为 ４ ～ １０ ｍ， 台 阶 均 为 １０ ｍ； ③钻 孔 超 深 （ ｈ） ， 按 公 式 ｈ ＝ （ ０ １０ ～ ０  １５） Ｈ 计 算 ， 施 工 中 视 岩 石 坚 硬 程 度 作 适 当 调 整 ； 综 上 ， 中 深 孔 爆 破 参 数 见 表 １。 表 １ꢀ 中 深 孔 爆 破 参 数 孔 径 Ｄ ｍｍ 台 阶 高 度 Ｈ 最 小 抵 抗 线 Ｗ ／ ｍ 孔 距 ａ ／ ｍ 排 距 ｂ ／ ｍ 超 深 ｈ ／ ｍ 填 塞 长 度 Ｌ ／ ｍ 单 耗 ｑ 单 孔 药 量 Ｑ ／ ｋｇ ３ ／ ／ ｍ ４ ～ １０ １０ ／ ｋｇ／ ｍ ０ ４ ９ ０ ２ ０ ～ ２ ５ ３ ５ ２ ５ ～ ３ ０ ４ ５ ２ ０ ～ ２ ５ ３ ５ ０ ６ ～ １ ５ １ ５ ＞ １ ２Ｗ ＞ １ ２Ｗ ８ ０ ～ ３０ ０ ６３ ０ １１０ ０ ４ ꢀ ꢀ 注 ： 以 上 参 数 在 实 际 施 工 过 程 中 ， 结 合 试 验 结 果 和 爆 破 效 果 ， 进 行 适 当 调 整 。 ２  ２ ２ꢀ 缓 冲 爆 破 参 数 及 靠 近 永 久 边 坡 部 位 采 用 孔 底 气 垫 装 药 结 构 。 采 用 后 两 种 装 药 结 构 的 目 的 是 ： 台 阶 高 度 Ｈ ＝ １０ ｍ， 钻 孔 直 径 １１０ ｍｍ， 角 度 ０°， 采 用 轴 向 连 续 不 耦 合 装 药 （ 药 卷 直 径 ７０ ｍｍ） ， ８ （ １） 间 隔 装 药 结 构 。 减 小 最 大 一 段 起 爆 药 量 ， 既 提 !装 药 !度 ， 减 少 孔 口 不 装 药 部 分 的 长 度 ， 又 降 低 大 块 率 ， 改 善 爆 破 质 量 。 与 主 炮 孔 同 时 起 爆 。 （ １） 单 孔 装 药 量 计 算 。 ①超 深 ： △ｈ ＝ １ ５ ｍ； ② WWW.KY114.CN 钻 孔 深 度 ： Ｌ ＝ Ｈ／ ｓｉｎ８０° ＋ △ｈ ＝ １１ ７ ｍ； ③堵 塞 长 度 ： ｈ ＝ ３ ｍ； ④装 药 长 度 ： ｈ ＝ Ｌ － ｈ ＝ ８ ７ ｍ； ⑤线 （ ２） 孔 底 气 垫 装 药 结 构 ： ①可 以 发 挥 空 气 层 调 节 爆 炸 气 体 压 力 的 作 用 ， 延 长 其 作 用 时 间 ； ②使 药 柱 重 心 上 移 ， 改 善 炸 药 能 量 分 布 状 态 ， 达 到 均 匀 破 碎 岩 石 的 效 果 ； ③可 以 减 少 根 底 ， 缩 小 爆 堆 宽 度 ， 减 小 后 冲 距 离 ， 降 低 大 块 率 和 单 位 炸 药 消 耗 量 。 ０ １ ０ 装 药 密 度 ： Ｌ ＝ ５ ｋｇ ／ ｍ； ⑥每 孔 装 药 量 ： Ｑ ＝ Ｌ ｈ ＝ △ △ １ ４ ３ ５ ｋｇ。 （ ２） 孔 网 布 置 原 则 。 ①炮 孔 间 距 和 抵 抗 线 均 为 主 炮 孔 的 ０ ７ 倍 ； ②布 孔 时 ， 孔 位 距 边 坡 线 ２ ～ ３ ｍ， 以 便 形 成 边 坡 保 护 层 。 在 爆 后 清 碴 的 同 时 采 用 液 压 破 碎 锤 清 刷 靠 界 。 ２ ４ꢀ 起 爆 网 路 设 计 为 控 制 爆 破 震 动 ， 采 用 逐 孔 起 爆 技 术 。 根 据 现 场 环 境 和 爆 破 器 材 条 件 ， 采 用 普 通 毫 秒 非 电 雷 管 ， 第 １ 排 （ 前 排 ） 孔 内 采 用 ＭＳ１ 段 非 电 雷 管 ， 第 ２ 排 孔 内 采 用 ＭＳ３ 段 非 电 雷 管 ， 第 ３ 排 孔 内 采 用 ＭＳ５ 段 非 电 雷 管 ， 孔 外 采 用 ＭＳ４ 段 非 电 雷 管 接 力 起 爆 ， 起 爆 网 络 、 起 爆 顺 序 及 微 差 间 隔 时 间 如 图 ２ 所 示 。 ２  ３ꢀ 装 药 结 构 设 计 参 照 同 类 工 程 及 相 关 研 究 成 果 ， 对 于 一 般 部 位 及 山 坡 段 孔 深 为 ４ ～ ７ ｍ 的 炮 孔 ， 采 用 连 续 装 药 结 构 ； 其 他 部 位 炮 孔 采 用 间 隔 装 药 结 构 ； 最 下 一 个 台 阶 图 ２ꢀ 逐 孔 爆 破 单 复 式 起 爆 网 路 １ ３９ 总 第 ５１８ 期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 现 代 矿 业 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ２０１２ 年 ６ 月 第 ６ 期 ３ ꢀ 爆 破 安 全 设 计 （ ３） 合 理 安 排 炮 孔 起 爆 顺 序 ， 尽 可 能 创 造 新 的 临 空 面 以 改 变 爆 破 抛 掷 方 向 ， 从 而 避 免 飞 石 对 被 保 护 对 象 造 成 损 坏 。 ３ ３  １ꢀ 爆 破 安 全 参 数  １ １ꢀ 最 大 一 段 起 爆 药 量 为 保 护 爆 区 周 围 环 境 的 安 全 ， 可 以 通 过 控 制 一 （ ４） 为 了 防 止 个 别 飞 石 ， 对 爆 体 采 取 直 接 覆 盖 措 施 ， 对 被 保 护 对 象 采 取 防 护 措 施 ： ①直 接 防 护 ： 在 爆 破 网 路 形 成 前 ， 对 爆 体 本 身 采 用 草 袋 和 双 层 竹 笆 进 行 全 方 位 覆 盖 ， 并 用 铁 丝 捆 绑 牢 固 ， 形 成 整 体 ； ② 间 接 防 护 ： 在 门 窗 正 对 爆 区 的 或 墙 壁 材 料 为 非 砖 的 建 （ 构 ） 筑 物 及 生 产 设 备 附 近 ， 用 竹 笆 和 脚 手 架 钢 管 搭 设 防 护 墙 ， 防 护 墙 高 按 实 际 需 要 设 置 ； ③保 护 性 防 护 ： 由 现 场 安 全 技 术 人 员 对 爆 区 内 可 能 被 危 及 安 全 的 建 筑 物 窗 户 、 设 备 和 生 产 设 施 等 采 取 临 时 性 的 遮 挡 防 护 。 段 齐 爆 的 最 大 药 量 ， 使 爆 破 震 动 引 起 的 地 面 质 点 振 动 速 度 小 于 需 保 护 对 象 所 允 许 的 安 全 震 动 速 度 。 设 计 中 一 段 最 大 起 爆 药 量 按 下 式 计 算 ： ３ ／ α Ｑｍａｘ ＝ Ｒ３ Ｖ ， ( ) ＫＫ′ 式 中 ， Ｑｍａｘ 为 炸 药 量 ， 齐 发 爆 破 为 总 药 量 ， 延 时 爆 破 为 最 大 一 段 药 量 ， ｋｇ； Ｒ 为 爆 破 中 心 至 被 保 护 目 标 的 距 离 ， ｍ； Ｖ 为 保 护 对 象 所 在 地 质 点 振 动 安 全 允 许 速 度 ， 保 护 对 象 为 钢 筋 混 凝 土 结 构 ， 取 Ｖ ＝ ５ ｃｍ／ ｓ； Ｋ、 α 为 与 爆 破 点 至 计 算 保 护 对 象 间 的 地 形 、 地 质 条 件 有 关 的 系 数 和 衰 减 指 数 ， 本 地 质 条 件 下 取 ： Ｋ ＝ ８０、 α ＝ ３  ２ ３ꢀ 爆 破 滚 石 的 控 制 措 施 爆 破 滚 石 主 要 是 危 及 两 个 冷 却 塔 、 转 运 站 、 皮 带 １  ５； Ｋ′为 系 数 ， 因 爆 区 边 坡 下 有 一 深 约 ０ ８ ｍ 的 水 通 廊 及 新 建 建 （ 构 ） 筑 物 的 安 全 ， 对 滚 石 除 在 技 术 上 进 行 主 动 防 治 外 ， 还 应 采 取 如 下 被 动 防 治 措 施 ： ①对 已 有 排 水 沟 进 行 加 宽 、 加 深 ， 并 在 建 筑 物 一 侧 沿 水 沟 全 线 堆 砌 防 护 土 堤 ； ②在 冷 却 塔 、 转 运 站 、 皮 带 通 廊 及 新 建 建 （ 构 ） 筑 物 根 部 朝 向 爆 区 的 一 侧 ， 直 接 堆 砌 防 护 土 堤 。 沟 ， 而 拟 爆 炮 孔 装 药 中 心 均 高 于 保 护 对 象 地 坪 ０ ５ ｍ 以 上 ， 爆 震 可 以 得 到 进 一 步 衰 减 ， 取 Ｋ′ ＝ ０ ６。 距 保 护 对 象 不 同 距 离 处 一 段 最 大 起 爆 药 量 见 表 ２ 。 表 ２ꢀ 距 保 护 对 象 不 同 距 离 处 一 段 最 大 起 爆 药 量 Ｒ ／ ｍ ８ ０ １０ ０ １２ ０ １５ ０ ２０ ０ ２２ ０ ２５ ０ ３０ ０ ３５ ０ ４ ꢀ 结 ꢀ 语 Ｑｍａｘ ／ ｋｇ ５ ５ １０ ８ １８ ７ ３６ ６ ８６ ８ １１５ ５ １６９ ５ ２９２ ９ ４６５ １ WWW.KY４114.CN  １ꢀ 爆 破 效 果 ３  １ ２ꢀ 个 别 飞 石 安 全 距 离 经 过 ２５６ 次 爆 破 作 业 ， 共 穿 孔 １０ ６４１ 个 ， 计 ２ Ｒ ＝ ２０Ｎｎ Ｗ ， ８３ １１８ ７ ｍ。 使 用 乳 化 炸 药 ３３１ ２６７ ｔ， 非 电 毫 秒 导 ｍａｘ ３ 式 中 ， Ｒｍａｘ 为 飞 石 最 大 距 离 ， ｍ； Ｎ 为 与 地 形 地 质 气 候 及 药 包 埋 深 有 关 的 安 全 系 数 ， 取 ： Ｋ ＝ １ ３； ｎ 为 爆 破 作 用 指 数 ， 取 ｎ ＝ ０ ７。 爆 管 雷 管 ２８ ４８５ 发 ， 爆 挖 土 石 方 ９３ 万 ｍ 。 爆 后 岩 石 全 部 松 动 ， 基 本 无 飞 石 产 生 ， 爆 破 块 度 能 满 足 机 械 铲 装 要 求 ， 边 坡 坡 面 平 整 、 稳 定 ， 开 挖 标 高 控 制 恰 到 好 处 ， 符 合 相 关 规 范 要 求 。 另 外 ， 爆 破 初 期 ， 在 冷 却 塔 及 新 建 厂 房 处 各 发 生 一 次 滚 石 事 故 ， 由 于 防 护 措 施 得 当 ， 没 有 造 成 损 失 。 由 上 述 公 式 计 算 出 本 次 爆 破 飞 石 的 安 全 距 离 为 ： Ｒ ＝ ４４ ６ ｍ  ｍａｘ ３ ３  ２ꢀ 爆 破 安 全 措 施  ２ １ꢀ 爆 破 振 动 控 制 措 施 ４ ２ꢀ 体 ꢀ 会 （ １） 综 合 运 用 不 同 的 装 药 结 构 和 逐 孔 起 爆 技 ①逐 孔 爆 破 可 以 最 大 限 度 的 减 少 最 大 一 段 起 爆 药 量 ， 是 降 低 爆 破 振 动 最 简 单 有 效 的 技 术 措 施 ； ②靠 界 时 应 用 缓 冲 爆 破 技 术 ， 可 以 减 小 主 爆 炮 孔 的 后 冲 和 地 震 效 应 ， 控 制 超 爆 ， 保 护 边 坡 的 稳 定 ； ③采 用 孔 底 气 垫 装 药 ， 减 震 效 果 明 显 ， 并 能 获 得 较 好 的 场 地 平 整 度 ； ④机 械 刷 坡 与 预 裂 爆 破 相 比 ， 成 本 差 别 不 大 ， 但 施 工 工 艺 简 单 ， 同 时 可 以 缩 短 工 期 ； ⑤对 爆 破 体 的 直 接 覆 盖 防 护 ， 是 控 制 个 别 飞 石 的 重 要 措 施 ， 但 施 工 麻 烦 ， 增 加 爆 破 成 本 ； ⑥在 保 证 填 塞 长 度 的 情 况 下 ， 尽 量 提 高 装 药 高 度 ， 降 低 大 块 率 的 效 果 明 显 ； ⑦在 地 形 高 差 大 且 陡 峭 的 地 段 进 行 爆 破 ， 对 滚 石 的 防 护 必 须 给 予 高 度 重 视 。 （ 下 转 第 １５１ 页 ） 术 ， 减 小 最 大 一 段 起 爆 药 量 ， 并 使 炸 药 均 匀 分 布 于 每 一 个 炮 孔 ， 降 低 震 动 、 提 高 装 药 高 度 。 （ ２） 将 现 有 边 坡 下 的 排 水 沟 清 理 干 净 ， 并 加 深 、 加 宽 ， 作 为 减 震 沟 ， 进 一 步 减 弱 爆 破 震 动 对 周 围 的 影 响 。 ３  ２ ２ꢀ 爆 破 飞 石 控 制 措 施 （ １） 每 次 爆 破 时 对 炮 孔 的 岩 性 、 节 理 裂 隙 进 行 细 致 的 踏 勘 ， 对 孔 网 参 数 和 每 孔 的 装 药 量 及 单 耗 进 行 认 真 计 算 和 调 整 ， 以 达 到 控 制 飞 石 的 目 的 。 （ ２） 保 证 填 塞 长 度 Ｌ≥１ １Ｗ， 并 保 证 填 塞 质 量 ， 确 保 最 小 抵 抗 线 为 爆 破 的 抛 掷 方 向 ， 控 制 冲 炮 。 １ ４０