复杂环境下沟槽控制爆破应用

袁绍国，崔毛毛，杜保平，温之法

复杂环境下沟槽控制爆破应用

袁绍国，崔毛毛，杜保平，温之法

(内蒙古科技大学矿业工程学院，内蒙古 包头 014010)

沟槽爆破因临空面少，夹制作用大，不仅影响爆破效果，而且会造成爆破震动的加剧，使飞石产生的危险性增大。因此，如何在复杂的环境下进行沟槽爆破，既能抑制爆破的有害效应，又能达到预期的爆破效果，这已成为此类爆破工程中关注的问题。介绍了沟槽控制爆破技术在城市管线建设中的应用，论述了药包布置、爆破参数选择、起爆网路设计等技术问题。此工程经验对类似工程有一定的借鉴价值。

沟槽爆破;控制爆破;安全防护

1 工程概况

某公司铺设地下管线需要开挖管线沟槽，设计沟槽尺寸为底部宽度1.3 m，深度2 m，沟槽自然坡度1∶0.25，同时在工作区域内距离沟槽边界2 m处是一座在建框架结构楼房，作业环境较为复杂。本场地根据钻探揭露及地表调查，岩性主要为普坚石。

根据工程周围的特殊环境及沟槽开挖要求，该区域石方爆破必须满足如下要求：保证施工现场周围及人员和设备的安全。开挖沟槽周围环境见图1。

图1 开挖沟槽周围环境示意图

2 爆破总体方案

根据本工程的特点，由于沟宽和沟深的限制，选择便于循环作业的小直径浅孔非电起爆毫秒微差爆破技术。由于距离施工沟槽边界2 m处为某待建楼地基，为了保证施工后沟槽符合设计，同时降低爆破振动，应在沟槽主体爆破时采用预裂爆破技术。

3 爆破参数设计

3.1 布孔方式

从能量分布的观点看，采用梅花形布孔最为理想，本次爆破采用比较典型的梅花形布孔方式。炮孔布置图见图2，图3。

3.2 爆破参数

3.2.1 孔深和超深

由于沟槽爆破的夹制作用比较大，需要加大超深来达到工程要求深度，超深根据孔深变化一般为0.3 ～0.5 m，取0.5 m。炮孔深度利用炮孔深度经验公式计算：

式中：

H—沟槽深度，m，取2。得：L=2.5 m

3.2.2 孔距和排距

由于爆破作业面和周围环境的限制，采用手持式钻机。钻头选用40 mm，炮孔直径确定为d=42 mm，则孔距a=(15～30)d，即a=60～120 cm。排距b=(0.8 ～1.0)a，取 b=50 ～100 cm。

3.2.3 工程炸药单耗

通过对爆破现场的勘察及爆破岩石性质的分析，沟槽开挖爆破的岩石为普坚石，开挖面积只有2～20 m2，周边约束力很大。根据几个工程归纳类比，取k=1 000 g/m3。

3.2.4 单孔装药量

每孔装药量由下式计算：

Q=kabL=1 000 ×0.8 ×0.6 ×0.25=120 g式中：

a—炮孔间距，m;

b—炮孔排距，m;

L—炮孔长度，m;

k—单位体积炸药消耗量。

3.2.5 预裂爆破参数

根据本工程的具体需要和设备限制，沟槽主爆区炮孔采用垂直炮孔，炮孔倾角为90°，临近预留面的2排预裂炮孔采用适当的倾斜炮孔。根据岩石地质情况并进行工程类比，经计算得线装药密度 q＇=90 g/m，超深0.4 m。

3.3 装药结构

预裂孔采用不耦合装药。主爆孔采用耦合装药，对于部分孔深较深的孔采用分层装药。同时为了避免出现盲炮，每个炮孔均在不同孔深处安装2个起爆药包。见图4。

图4 装药结构示意图

3.4 填塞设计

1)填塞长度(l2)，合理的堵塞长度和堵塞质量，对改善爆破效果和提高炸药能量利用率具有重要的作用。堵塞长度过长将会降低爆破量，增加钻孔费用，并造成上部岩石爆破效果不佳;堵塞长度过短，则容易出现冲天炮，将产生噪声和个别飞石的危害，并影响炮孔下部岩石的破碎效果。根据爆破长度公式：

计算得：l2=1.0～1.2 m，周围环境比较复杂时取大值。

2)堵塞质量，采用钻孔时吹出的岩粉进行密实堵塞，土中不得夹有石块，堵塞时应边填土边轻轻捣实，防止卡孔，并注意保护好雷管线。

4 起爆网路设计

对于沟槽爆破，先爆孔为后起爆孔创造自由面，是爆破成功与否的关键。爆区使用不易受外界因素影响且安全性高的导爆管雷管起爆网路。为了达到较好的爆破效果，设计选择合理的微差时间为25～50 ms，实际工作中选取较长的微差时间50 ms。起爆顺序及连接方法见图5。

图5 沟槽爆破起爆网路示意图

5 爆破安全技术

5.1 爆破振动控制

采用分次爆破，最大单响起爆药量120 g，根据萨道夫斯基公式，距离爆破点2 m处的质点震动速度(参见爆破计算手册P160)为：

式中：

V—爆破振速，cm/s;

k—与地震波传播地段岩土特性等有关的系数;

Q—最大一段起爆药量，kg;

R—从建(构)筑物到爆破中心的最近距离，m;

σ—地震波衰减指数。

框架结构建筑物的允许振动速度为5 cm/s，可见爆破引起的震动对周围建筑物没有任何影响。

5.2 爆破飞石的控制

因所爆岩石坚硬，且采用加强松动爆破，因此炸药单耗大(q=1 000 g/m3)，不可避免会产生爆破飞石，飞石距离为：

根据爆破飞石计算公式：

式中：

L—爆破飞石距离，m;

q—单孔装药量，kg。

所以必须加强防护，防护材料就地取材，选取钢板等强度高的材料在炮孔上及防护罩外进行遮挡。

5.2.1 对爆破飞石的控制与防护

根据爆破飞石产生的原因，在进行控制爆破时，可采取如下控制与防护措施。

1)摸清情况。

设计施工前应摸清被爆介质的情况，掌握有关资料，然后进行精心设计和施工。

2)优选爆破参数。

在能够达到工程目的的前提下，采取炸药单耗较低的爆破方式，并设法降低实际炸药消耗量。最小抵抗线的大小及方向要认真选取，尽量不要朝向民房和重要设备。

3)慎重选择炮位。

避免将炮位选在软弱夹层、裂隙、孔洞、破碎带、混凝土接触缝和砖缝等弱面处及其附近。

4)提高堵塞质量。

应选用摩擦系数大、密度大的材料作炮泥，炮泥中禁止夹杂碎石。应保证有足够的堵塞长度，以延长炮泥的阻滞时间。

5)加强防护。

采取上述措施虽可对爆破飞石起到一定的控制作用，但不能完全杜绝，因此，还必须加强防护。在防护中主要是采用覆盖，其材料应具有一定的强度和质量、富有弹性和韧性以及透气性和便于搬运、联接为好，如荆芭、竹芭、草袋、旧胶带、旧车胎、金属网、厚尼龙塑胶布等。

5.2.2 隔挡防护

由于距离爆区2 m处是一座在建的大楼，所以需要设置隔挡防护。对于施工区内的临时配电设施等重点危险位置进行近体防护，主要措施是在面向爆区方向搭设脚手架，然后固定竹排跳板，并在底部堆设沙袋形成保护体。见图6。

图6 防护示意图

5.3 起爆警戒

装药作业时，所有与爆破无关人员撤离现场，待装药作业完毕检查合格后，爆破人员撤离现场，警戒人员到位，警戒范围为以爆区为中心，半径200 m的范围，确认警戒区内无人后，发出起爆指令，实施爆破。

6 结语

1)沟槽爆破由于自由面少，夹制力比较大，施工时需加大炮孔密度，并且适当加大装药量。

2)为了避免爆破飞石与降低振动，破碎岩石所需能量必须与炸药的爆破相匹配。

3)由于爆破环境比较复杂必须采取柔性和刚性防护材料相结合。

4)装药前必须验孔，此工艺是按照炮孔容积大小控制炸药量，因此，装药前验孔非常重要。

［1］ 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB6722—2003爆破安全规程［S］.北京：中国标准出版社，2004.

［2］ 杨文渊.工程爆破常用数据手册［M］.北京：人民交通出版社.2002：140－145.

［3］ 袁绍国，张 飞，姬志勇，等.控制爆破理论与实践［M］.天津：天津大学出版社，2007：41－44.

［4］ 李东阳.复杂环境下沟槽控制爆破技术［J］.爆破，2010(12)：59－62.

［5］ 李建科，蒋发雄，陈 东.油气管沟槽爆破开挖［J］.爆破，2004(3)：19－20.

Application on Controlled Blasting with Ditch in Complicated Environment

Yuan Shao－guo，Cui Mao－mao，Du Bao－ping，Wen Zhi－fa

Due to the free face of ditch blasting is less，clamping action is large，not only affects the blast effect，and will result in the intensification of blasting vibration，so that the risk of flying stones have increased.Therefore，how in a complex environment with ditch blasting，not only can inhibit the harmful effects of blasting，and can achieve the desired effect of blasting，This has become such blasting engineering concern.An example of the application of the ditch blasting technique in city pipeline construction is introduced and the technologies of medicine package layout，the blasting parameters selection，detonating network design are mainly presented.Some experiences are useful for the similar projects.

Ditch blasting;Controlled blasting;Safety protection

TD235

A

1672－0652(2012)02－0039－03

2011－12－05

袁绍国(1961—)，男，内蒙古包头人，1987年毕业于北京科技大学，教授，主要从事岩石力学、控制爆破的研究(E －mail)cuimaomao2005@sina.com