地铁矿山法竖井爆破施工方案

摘要：介绍了深圳市城市轨道交通9号线工程笔架山停车场出场线矿山法隧道竖井爆破工程的施工，阐述爆破参数的设计及爆破工程中进行分析，提出施工中的不安全因素及工程安全隐患及防范办法。

关键词：地铁、矿山法、竖井、爆破、防护

中图分类号：U231文献标识码： A

一、工程概况：

1.1 停车场出场线

（1）停车场出场线1#竖井

出场线1#竖井（图2-18）位于北环大道与林园东路交叉口的东北角，北侧6m处为笔架山约10m高边坡，南侧为北环大道，西侧为林园东路，

1#竖井净空长6.9m，宽5.9m，基坑深度约为41.6m。围护结构采用Ф800钻孔桩，间距 950mm共38根，钻孔桩进入微风化花岗岩层不少于1米，Ф600钻旋喷桩桩间旋喷止水共38根，旋喷桩桩底需穿透中风化层顶，布置5道环梁，第一道为1000×1200的冠梁，2~4道环梁尺寸为1000×1000，竖井下部为喷锚支护，喷混凝土：C25 早强混凝土，厚0.15m；钢筋网：纵向、环向用φ8 钢筋，构成0.15m×0.15m 网格，全环单层设置。钢筋网应与锚杆连接牢固；钢筋网喷混凝土保护层厚度不小于20mm；砂浆锚杆采用直径22的钢筋，钻孔直径为40mm。

图1-1 出场线1#竖井地质剖面图

出场线1#竖井地质剖面图如图1-1所示，竖井底板底以上有、微风化混合岩侵入，根据1#矿山法施工竖井围护结构》，、主要矿物成分为石英、长石，其次为云母，含少量风化次生矿物，中粒变晶结构，块状构造，部分条带状构造。岩体较完整，裂隙少量发育。岩芯呈短柱状，少量长柱状，金刚石钻进困难。该层岩石饱和单轴抗压强度平均值fr=82.70MPa，最大值fr=96.40MPa，属于坚硬岩。锤击声清脆，有回弹，难击碎，岩体较完整，岩体基本质量等级为II级。

为加快施工进度，需要采用爆破法挖除侵入结构的、11-4>微风化混合岩。出场线隧道底板标高-8.60～14.77m。区间岩芯呈短柱状，少量长柱状，金刚石钻进困难，属于坚硬岩，锤击声清脆，有回弹，难击碎，岩体较完整，矿山法施工区间段主要为Ⅱ、Ⅲ级围岩。

2 爆破施工

2.1 爆破方法施工工艺：

（1）炮孔布置：根据现场实际情况布置炮孔，具体见爆破布孔图。

（2）布孔：根据开挖断面，选择合理的孔网参数、爆破参数，布置好炮孔。

（3）钻孔：钻孔作业前必须认真清理作业面范围内的浮石、松石等，严格按孔位钻孔，以便在装药过程中减少堵孔现象，保证孔网参数符合设计要求，达到预期爆破效果。

（4）装药：严格按工程师要求控制每个孔的装药量，并在装药过程中检查装药高度和堵塞高度。装药过程中发生堵塞现象时，应停止装药并及时疏通，用木制长竿处理，严禁使用钻具、钢筋等处理。如已装入雷管或起爆药包，处理时要注意不许冲击雷管或起爆药包。装药过程中发现药量与装药高度不符时，应及时检查校核，找出问题，并采取相应措施。装药时要设警戒区，非爆破作业人员禁止入内。

（5）填塞：堵塞材料用黄泥、岩粉等，堵塞材料中不许夹有碎石块。根据炮棍上的刻度记号，控制堵塞长度，使其满足设计要求。不能捣固直接接触药包的堵塞材料或用堵塞材料直接冲击起爆药包。严禁堵塞不合格强行爆破。

（6）爆破网路铺设及起爆站。应将过长的联接线剪掉，以使网路清晰，便于检查。铺设起爆网路时，不得硬拉起爆药包。起爆站应设在100m外的确保安全的位置。

（7）警戒、起爆

根据本方案规定的爆破安全距离和现场工程师要求，确定爆破警戒范围和警戒点。每次爆破前30分钟准备进行警戒，警戒范围内的一切人员必须全部撤离。采取警示的方法，提醒司机前方有爆破施工，避免因爆破振动或噪音而发生交通事故，

（9）爆破后安全检查。爆破通风使空气达标后，再等15分钟后，爆破技术人员进入爆破现场，检查爆破效果。如果发现有盲炮、危石等现象应及时处理，未处理前要在现场设立危险警告标志。

（10）退库及登记。现场保管员应将剩余爆破器材仔细清点，如数及时退回临时炸药库，并做好爆破器材领用、使用及退库原始记录。爆破技术人员要对每次爆破过程进行记录，包括爆破参数、爆破效果、装药情况，爆破器材使用情况，以及爆破中出现的问题等。

（11）值得注意的是，每个竖井初次爆破时，应当进行试爆破，观察爆破效果，然后逐渐增加装药量直至计算值。

3 爆破方案选择和装药量计算

3.1 爆破方案选择

加强爆破对周边建（构）筑物的爆破震动监测，根据震动监测数据及时指导爆破作业。

（1）竖井爆破

表4-1竖井爆破参数

底盘抵抗线 W1=（0.4~1.0）H m

炮眼超深 h=0.3~0.5 m

炮眼深度 L=H+h m

填塞高度 l1=1.0~1.5 m

装药长度 l=L-l1 m

孔间距 a=（1~1.5）W1 m

排间距 b=（0.8~1.0）a m

单孔药量 Q=qabH kg

炸药单耗 q=1.0~1.5 kg/m3

按上述方法计算得到φ=40mm的爆破参数值列于表4-2。

表4-2竖井φ=40mm浅眼微差控制爆破参数表

H(m) W1(m) h(m) a(m) b(m) L(m) l(m) l1(m) Q(kg) Q前(kg)

1 0.8 0.3 0.8 0.7 1.3 0.3 1 0.3 0.2

1.5 1 0.3 1 0.8 1.8 0.6 1.2 0.6 0.5

2 1 0.4 1.2 1 2.4 1 1.4 1 0.8

注：Q前指前排炮眼装药量。

矿山法竖井、中间风井的爆破一般在岩层低洼处开切割槽形成自由面，深度进尺控制在１m左右，竖井多采用分次爆破，竖井为减少爆破震动，必须采用控制爆破的方法，通过减小爆破进尺、单孔单响控制爆破，减少使用光面爆破，竖井一般为开挖快进入井底岩层才进入微风化岩层，此时爆破采用楔形掏槽光面爆破的方法，但应控制爆破震动对周边建筑物的影响。

竖井爆破时进行加强覆盖防护，井口全封闭，切割槽开好后，适当加密炮孔，增加堵塞高度，减小单孔装药量，加强覆盖，以防飞石。

3.2 爆破布孔及装药量计算

（4）笔架山停车场出场线1#竖井爆破

爆破布孔形式如图4-1所示。竖井断面爆破设计参数如表4-2所示。

图4-1 停车场出场线1#竖井爆破炮孔布置示意图

为了达到减振降噪的目的，选用楔形+密排监控眼混合掏槽法，即充分利用楔形掏槽的易抛掷和减震作用与贯通掏槽的贯通临空面来最大限度地减轻爆破振动。

3.3起爆方法、起爆网路和起爆顺序

（1）起爆方法：竖井采用电雷管起爆系统，可能有雷雨的阴晴天采用电与非电混合起爆系统，孔外电雷管串联联接。隧道采用非电（导爆管雷管）起爆网路，用激发针起爆。

（2）起爆网路

竖井采用电起爆网路，采用1~11段毫秒电雷管引爆，电雷管串联联接。当爆破日可能有雷雨阴晴天气时，采用电与非电混合起爆网路：采用5~10m的1~11段微差导爆管雷管，每个炮孔内置一发雷管，两条联接线，孔外用同段毫秒电雷管或瞬发电雷管激发，大串联，即形成并串联起爆网路。

隧道采用非电（导爆管雷管）起爆网路，用激发针起爆。采用YJGN-500型起爆器起爆，由于每次起爆雷管数不超过60发，所以是完全可以安全起爆的。

（3）起爆顺序

起爆时以掏槽孔为自由面，从自由面开始，逐排向南起爆。

3.4 安全分析

根据《爆破安全规程》的规定爆破震动安全距离按式4-1计算：

K、α――是与地形、地质条件有关的系数和衰减指数。本处岩石为微风化、中风化的花岗岩和片麻花岗混合岩，根据GB6722-2003《爆破安全规程》，对微风化岩石取K=150，α=1.5；对中风化岩石取K=200，α=1.65。

R――爆破震动安全允许距离（m）；

Q――炸药量，延时爆破最大一段装药量（kg）；

v――保护对象所在地质点振动安全允许速度（cm/s）。

本工程保护对象为23m远的燃气管道，下穿北环大道、其它居民楼等，按照GB6722-2003《爆破安全规程》，对楼房取v=1.0cm/s，燃气管道取v=2.0cm/s，办公楼、天源田加油站取v=1.0cm/s，对北环大道取v=10.0cm/s。由此计算出各种安全距离下允许的爆破单响最大炸药量，如表4-3。

表4-3 爆破单响最大炸药量（kg）

由上表可以看出，距离钢筋砼楼房小于30m的地带不能采用明爆的方法进行爆破开挖，采用静力爆破的方法开挖。因此，在施工中一定要根据要保护建筑物的距离严格控制单段装药量。在施工中要根据震动监测的实测数据修正K、α值。

4.安全防护剂警戒

4.1控制飞石

竖井竖井爆破时，为控制飞石，可以在岩石表面覆盖沙包、竹笆、铁丝网、等防护，如图5-2所示。井口要加盖10层防坠网，网眼尺寸不得大于100mm×100mm，防坠网应牢固绑扎在冠梁上，设置防坠网的目的是防飞石飞出井口。

图5-2 覆盖防护示意图

竖井井口5m范围禁止爆破，石方采用人工配合机械凿除岩石，因而竖井井口要用覆盖物全封闭，以使无任何岩石飞出井口，覆盖物与竖井口应预留30~50cm排气，防止冲击波掀翻或破坏钢板造成飞石。因该竖井位于住宅小区考虑到噪音减震，特增加了防护网和减震橡胶带具体敷设如下图。

5. 建（构）筑物附近爆破时的振动监测

为确保爆破施工安全，爆破过程中应对爆破区域周边的重要建筑物及设施进行爆破振动监测，根据甲方要求，选择监测点进行振动监测。

为保证监测质量，委托市公安部门认可的爆破振动监测单位进行爆破振动监测。

6．结语

深圳地铁竖井爆破周边环境复杂，对爆破震动的控制要求严格，通过该竖井的地质情况、竖井爆破参数的设计和爆破安全防护做了阐述，在类似地质和周边环境相符情况下提供参考。

参考资料：《工程爆破理论与技术》《爆破工程施工与安全》