复杂环境露天深孔爆破技术研究

复杂环境露天深孔爆破技术研究

李安康1孙灿营2

1.新疆博乐市北京南路3号博州公安局833400；2.中国水利水电第四工程局有限公司青海西宁810001

摘要：本文结合ABH保护工程某混凝土拱坝左岸坝顶以上坝肩扩大开挖区域边坡爆破开挖施工，概括介绍了在复杂环境下露天深孔爆破技术在有体型要求的高边坡开挖工程中的应用，通过在ABH保护工程某拱坝边坡开挖过程实际应用，不断优化爆破参数，最终取得最优爆破参数，使得爆破对临近的上坝交通洞、35KV高压输电线路等建筑设施影响降到最低，并对预留边坡的破坏降到最低，正是因为这些优势使得这种爆破技术将会越来越多的被应用。

关键词：高边坡深孔开挖技术

1概述

ABH保护工程某混凝土拱坝为抛物线型双曲拱坝，坝顶高程880.5m，最低建基面高程713.0m，最大坝高167.5m，坝顶全长288.4m，由于坝肩下游侧岩体节理较发育，形成多条与坝肩边坡呈顺向坡节理裂隙及与坝肩开挖边坡呈垂直向的表层卸荷裂隙，为满足坝体两岸边坡岩体的稳定性，设计确定对高程880.5m以上边坡进行扩大开挖。

2工程地质条件

2.1工程地质条件

⑴地形地貌

坝轴线附近河谷为横向谷，两岸基岩裸露，边坡高陡。左岸自然坡度约65°，岸坡顶高程约930m，右岸自然坡度约70°，岸坡顶高程约949.17m。

⑵地层岩性

拱坝坝顶高程880.5m以上开挖范围内分布地层为石炭系中统东图津河群中亚群第四层（C2dnb-4)，岩性主要为中厚层夹薄层状灰岩。

⑶地质构造

工程区位于①号向斜北翼，属单斜构造。与本工程密切相关的构造为断层jef36、jef38及jef4。坝顶高程以上开挖范围内出露BL10～BL16等7条较大卸荷裂隙，属IV级构造；层间裂隙发育，多属V级结构面。

⑷风化卸荷

坝顶高程以上开挖范围内岩体由C2dnb-4中厚层夹薄层灰岩组成，岩体卸荷程度高，比风化厚度大；右岸比左岸风化厚度大；垂直方向比水平向风化深度大。

2.2边坡稳定性

两岸自然边坡陡峭，发育有长大卸荷裂隙，卸荷带内的岩体边坡稳定性差，破坏形式以崩塌或滑落为主。

3爆破区周围的环境情况

本工程石方明挖爆破区周围环境较复杂：

左岸坝顶EL880.5m高程以上坝肩石方开挖：本次爆破区域EL910m~EL895m，爆破开挖区正南方向350m处为发电引水隧洞进水塔及上游围堰；西南侧40m处下方为左岸上坝交通洞；东北方向200m处下方为下游围堰及导流洞出口；正北方向243m处为35kV输电线路；以上爆破区周围的建筑物均为该拱坝工程特别重要建筑物，具体布置图详见图3-1

图3-1爆破区周围环境示意图

4石方明挖爆破施工设计

4.1爆破方案

为确保开挖边坡平顺、整齐、稳定，应有效地控制爆破效应和确保周边建筑设施的安全，并能使爆破效果满足机械化开挖作业要求，确定开挖爆破方式为：根据设计体型台阶布置和阶段高度，采取多级台阶分段开挖，采用梯段爆破。EL910m~EL895m爆破区上下游方向长度约42m，左右岸方向宽度约11m，设计台阶高度为15m；规划本次爆破面积大约460㎡，爆破石方约6170m3，炸药使用量约2712kg。

㈠根据设计图纸要求以及现场实际地形条件，左岸坝顶以上坝肩扩大开挖区EL910~EL895采用预裂爆破一次性爆破完成，采用ZGYX-420履带式潜孔钻造孔进行深孔梯段爆破开挖。边坡采用预裂爆破法施工，主爆区采用毫秒延时爆破网络。

㈡炸药选择

结合本工程实际情况，工地炸药库存储φ32mm、φ60mm、φ80mm药卷乳化炸药，且本工程石方开挖量较大，因此本工程爆破开挖用炸药采用φ32mm、φ80mm药卷乳化炸药。φ32mm药卷乳化炸药用于预裂孔，φ80mm药卷乳化炸药用于主爆孔、缓冲爆破孔装药爆破。

㈢施工顺序为：

施工准备→布置炮孔→钻孔→装药→填塞→爆破网路连接→检测网路→警戒→起爆→炮后检查→下一台阶施工。

㈣爆破参数选择

4.2起爆方式和起爆网络设计

由于本工程对边坡平整度及超欠挖要求十分严格，要求爆破一次成功，根据以往爆破试验取得的最佳效果来看，决定采用梯段爆破。

4.2.1炮孔布置

根据设计图纸，左岸坝顶以上坝肩扩大开挖区采用周边预裂，大面采用毫秒延时爆破网络，主爆区与预裂孔之间布置一排缓冲孔。主爆孔、缓冲孔、预裂孔均使用ZGYX-420履带式潜孔钻造孔，孔径Φ90mm。

结合施工图纸要求和现场实际条件，左岸坝顶以上坝肩扩大开挖区EL910m～EL895m梯段爆破区域长度55m、宽度13.7m，共布置预裂孔51个，缓冲爆破孔22个，爆破孔44个。

⑴预裂孔

预裂孔孔向沿设计边坡线，孔距100cm，孔深16.7m，导爆索串联φ32mm乳化炸药药卷孔内间断装药，装药线密度0.25kg/m，堵塞长度100cm，单孔装药量5.7kg。

图4-1预裂孔装药结构示意图

⑵缓冲爆破孔

在预裂孔和爆破孔之间设一排缓冲孔，缓冲孔抵抗距2m，孔深16.7m，孔距200cm，采用孔底φ80mm药卷连续装药，中部预留空孔，孔口堵塞长度300cm，单孔装药量18～28kg，采用毫秒延时微差爆破网络，爆破网络中同主爆孔串联，位于相邻主爆孔末端。

图4-3主爆孔装药结构示意图

4.2.2起爆网络

本工程梯段爆破起爆网络采用非电毫秒延时起爆网络，电起爆。爆破设计爆破孔、缓冲孔均采用孔内MS15段非电雷管延时，孔外采用导爆索串联小段别非电毫秒延时雷管孔外延时，雷管段别及延时时间见爆破网络图，为增加爆破网络起爆质量，必要时孔内采用双发雷管，雷管脚线10～12m,爆破装药时，主炮孔采用连续装药，预裂孔采用导爆索并联Φ32乳化炸药间隔不耦合装药。

临近预裂面设置一排缓冲孔，缓冲孔间距2m，缓冲孔的药量应减少为相邻主爆孔1/2～1/3。必要时可增加复线以提高网络传爆安全系数，保证预裂爆孔先于相邻主爆孔至少100ms前响。

由于段数过多，为了避免可能出现的“串段”或“重段”现象，均采用孔内大段别非电雷管延时，排间及孔间小段别非电雷管连接，孔内用MS15段延时秒管起爆，排间采用MS5段非电雷管连接，孔间采用MS2段非电雷管连接。

图4-4爆破网络示意图

5爆破安全技术

5.1爆破振动安全距离计算

根据《爆破安全规程》，爆破振动安全距离，按照下式计算：

Rk—空气冲击波对掩体内人员的最小允许距离，（m）

Q—毫秒延时爆破为总药量，（kg）

根据爆破设计，Q=255kg，经计算得Rk=158.5m。

爆破人员避炮安全距离300m，大于爆破冲击波影响距离。

5.3个别飞散物安全允许距离

露天爆破一般飞散物计算公式为R=20Kfn2W

式中R为飞石安全距离

Kf为安全系数，一般取1~1.5，较大时取1.5~2，本工程取1.5

n2为爆破作用指数，加强松动爆破1＜n＜0.75，普通松动爆破n≤0.75，本工程取0.75.

W为最大一个药包的最小抵抗线，本工程取3

根据公式计算得出，R=50.63m

本次爆破个别飞散物主要保护对象为35KV输电线路，距离本次爆破区域243m，大于计算出的个别飞散物影响距离。

6结语

ABH保护工程某混凝土拱坝EL880.5以上扩大开挖区域边坡采用15m梯段一次预裂爆破的方式。露天深孔爆破时采用孔内孔外联合延时，以到达控制单响的目的。经过现场爆破参数的不断调整得知，通过控制最大单响和孔内装药结构，使得爆破质点震动速度、爆破冲击波及个别飞散物等主要危及建筑设施及人员的危险因素均控制在安全范围内，并且在施工过程中加大质量控制，开挖质量完全符合设计及规范要求，同时也提高了经济效益。

参考文献：

[1].汪旭光，郑炳旭.爆破安全规程.中国标准出版社，2014。

[2]汪旭光，于亚伦，刘殿中.爆破安全规程实施手册[M].北京：人民交通出版社，2004。

[3].张立.爆破器材性能与爆破效应测试[M].合肥：中国科学技术大学出版社，2006。

[4].纪云生，康世荣，陈东山.水利水电工程施工组织设计手册，1994。

[5].张立敏.中深孔爆破技术在小型露天采石场的应用[J]科技创新导报2011。