场平工程土石方开挖爆破与安全技术

摘要：在场地平整工程土石方开挖爆破中，采用中深孔台阶微差爆破技术，选用合理的参数，使岩石破碎块度满足要求，清运效率大大提高，缩短了施工工期，降低了施工成本。

关键词：场平 石方爆破 安全技术

1 工程概况

本工程为永和贤江村西侧地块平整工程当中的土石方开挖爆破工程，属于场地平整工程。该区域土层较厚，表层和中间均有部分大小不一的花岗岩孤石，下部为花岗岩基岩，硬度较大。

工地位于广州经济技术开发区永和贤江村西侧，施工场地范围北临永顺大道，东北角120米处有永星水厂（钢筋混凝土结构），西北角500米处是岭头村民房（钢筋混凝土结构），南临深圳新科安达后勤保障有限公司广州分公司，最近处7米，东南角及西侧都是空地。

2 爆破施工方案确定

2.1 爆破总体方案

根据以往类似工程的施工经验，本工程的主体爆破采用中深孔台阶微差爆破法进行石方开挖，少量需二次破碎的大块用手持式风钻打小直径炮孔爆破破碎或用液压炮机破碎。

2.2 施工方法

(1)采用液压挖掘机剥离表层覆盖土层，再用手风钻钻浅孔爆破整平台阶，为主爆区的爆破创造条件；(2)采用高风压潜孔钻机钻孔，用台阶中深孔微差爆破方法爆破主爆区；(3)采用控制爆破和保护层开挖相结合的方法，采用小孔径少药量浅孔爆破进行找平或破碎大孤石。

3 爆破参数设计

3.1 中深孔爆破

（1）孔径

炮孔孔径的选择充分考虑提高钻爆效率和钻爆效果。根据类似工程经验，拟采用孔径为76mm。

（2）起爆方式与起爆顺序

采用V形微差起爆。V形微差起爆的爆破顺序成V字形，先从爆区中间起爆，然后呈V形向两侧边扩延。这种起爆方式爆破振动小，爆堆集中，破碎质量好。 其网路图见图1。

图1 V形微差起爆

(3)孔网布置形式

采用矩形或梅花形布孔，为了保证抵抗线比较均匀，炮孔为垂直孔。见图2。

图2 台阶微差爆破钻孔示意图

（4）台阶高度

根据类似工程实际经验，结合本工程岩石情况即钻孔深度拟为6～15m，根据现场实际情况和业主的要求作适当调整。保持孔底在同一高程，以利于后续挖运施工。

（5）超钻及孔深

由于深孔孔底岩石夹持作用强，为避免根底出现石坎并充分破碎岩石，应根据岩石的坚硬程度增加一定超钻深度，取为0.5～1m。

（6）最小抵抗线

最小抵抗线对爆破效果和飞石距离有直接的影响，最小抵抗线可减小爆堆前缘大块率，但石料前推距离大，在高处开采时可能形成抛石。另一方面，前撑抵抗线过小，在斜坡上造孔困难，因此，限为0.8～1.5倍的排距。

（7）爆破器材

炸药:前期选用2号岩石乳化炸药60药卷，待大面积爆破施工时采用露天散装硝铵炸药。

雷管：使用1～10段非电毫秒导爆管雷管。

（8）炮孔间距，排距和孔数

炮孔间距、排距的大小，主要考虑爆破料的最大块度和岩体完整破碎情况等地质因素。在岩石较破碎部位，炮孔间、排距取值较大；岩石较完整部位，取值较小。另外，炮孔间、排距大小也受布孔方式和起爆方式的影响。为达到更好的破碎效果，采用排、间微差起爆，拟定孔距为3.0～4.0m，排距为2.5～3.5m。

（9）装药结构和药量控制

为保证爆破能量沿孔深分布适应岩石阻抗的变化，便于装药作业，设计采用连续装药。但在距民房最近区域，最大一次齐爆药量控制在120kg以内。

（10）台阶深孔爆破（钻孔直径76mm）参数见表2。

表2 台阶爆破参数表

参数 H=7.5m H=10m H=12m

孔间距m 3.0 3.2 3.5

孔排距m 2.5 3.0 3.2

孔深m 8.0 10.5 12.5

单耗kg/m3 0.4 0.4 0.4

单孔药量kg 22.5 38.4 53.8

装药结构 连续 连续 连续

3.2装药

根据本工程作业面较大，每次爆破量大的特点，主爆孔可采用散装炸药，浅孔爆破采用小药卷装药，装药过程：

（1）装药前将炮孔孔口附近的碎石清除，以免形成飞石。

（2）装药前检查炮孔，特别是炮孔成孔后如经雨水冲洗，孔内有积水，应用风机吹孔后才能装药，必要时采用乳化炸药。

（3）为提高装药密实度，应边填炸药边舂捣。

（4）当炸药接近堵孔高度时，应注意用炮棍上的装药深度标识来控制装药高度。

（5）装药过程中，严禁一切烟火，严禁使用手机等电子产品。

（6）装药前，注意听取天气预报和观测气象，若遇大雨天，不能进行装药施爆。

（7）每个炮孔装药完成后应按设计表格及时记录单孔装药量和堵塞长度，用于爆破效果的技术分析和以后爆破参数的调整。

（8）装药完成后，作一次全面的检查，是否有漏装孔和遗留在工作面内的剩余爆破器材。

3.3堵孔

炮孔堵塞工艺对爆破安全和爆破效果有直接的影响。

（1）爆破员对起爆雷管检查核实后才能堵孔。

（2）为防止堵孔时破坏起（传)爆器材，尽量减少炮泥中的石子等硬物，舂捣时应先轻后重，逐渐加密，堵孔人员应用手将导爆管扶向孔口侧壁，防止炮棍扎破导爆管。

3.4雷管安设及联网

雷管安设及联网是安全准爆的前提，必须精心操作。

（1）雷管由爆破员按段分发分放就位，在分发分放中注意各段段数不能混淆。

（2）深孔爆破每孔装两个雷管分设在孔底和中部，浅孔爆破每孔装一个雷管于孔底。在仔细核实雷管段数无误后才能安设炮头，确认与设计完全相符后才可下孔安设。

（3）在装药结束后，按设计起爆网络图进行网络连接，各网络经检查合格后再连接到主干线，在连接到主干线之前，所有人员应到撤离工作面，并在必要的地点设置警戒，以防无关人员进入爆区。

3.5施爆与安全警戒

（1）施爆前，所有人员和机械设备应尽快撤离到安全距离以外。

（2）起爆人员与警戒人员要有明确的联系信号。

（3）每茬炮要有明确的安全距离，警戒范围，警戒重点和警戒分工。

4 爆破安全设计和评估

4.1允许一次爆破的最大用药量计算

Qmax=R3(V/K)3/α

式中：Q为一次齐爆的最大药量；

R为爆破地震安全距离,R=450m

V为地震安全速度，对砖混结构房取V=1.5cm/s

K、α为与爆破点地形、地质有关的系数H和衰减数，取150，1.5；

代入上式算得：Qmax=9112kg＞＞200kg

本工程最大一段单响药量控制在200以内，因距爆破点最近的民房有400多米，计算允许一次爆破的最大用药量值远大于实际药量，所以对周围的民房是安全的。

下面按最大一次齐爆药量，反算对不同距离的建筑物造成震动影响的程度，按式：V=K(Q/R3)α/3计算结果见表3。

表3 距爆破点不同距离的最大震动速度表

距离（m) 100 150 200 250 300 350 400 450

震速（cm/s) 2.12 1.15 0.75 0.54 0.41 0.33 0.27 0.22

4.2爆破飞石的安全距离

按照国家标准《爆破安全规程》的规定，露天浅孔、深孔台阶爆破个别飞散物对人员的安全允许距离为不小于200m，本工程的警戒范围为爆区250m以外，故应该是安全的。

4.3控制爆破危害的几点措施

（1）限制一次爆破的最大起爆药量。

（2）保证堵塞质量，不但要保证堵塞长度，而且要保证堵塞密实。

（3）设计合理，施工质量验收合格，避免单位体积炸药消耗量失控是控制爆破飞石危害的基础工作。

（4）严格控制和测算最小抵抗线。

（5）采用孔间微差起爆网络，以减少一次齐爆药量。

（6）开挖工作面一定要避免冲向民房。

5 结语

中深孔爆破必须满足不同开挖工程的技术要求，既要全面改善爆破质量，又要改善爆破技术经济指标，降低工程的总成本。为了达到良好的爆破效果，必须合理地确定布孔方式、孔网参数、装药结构、装填长度、起爆方法、起爆顺序和单位炸药消耗量等参数。

参考文献：

[1]预毅成.工程爆破施工与安全.北京:冶金工业出版社,2004.

[2]刘殿中.工程爆破实用手册.北京:冶金工业出版社,1999.

[3]郭进平,聂兴信.新编爆破工程实用技术大全.北京:光明日报出版社,2002.

[4]程康,祝文化,王清华.岩土开挖工程爆破.武汉：武汉理工大学出版社,2008.

[5]何广沂,大量石方松动控制爆破新技术.北京:中国铁道出版社,1995.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。