城镇复杂环境下井巷掘进控制爆破

唐道权

(湖南省祁阳县永兴爆破服务有限公司， 湖南 祁阳县 426100)

1 工程简介

1.1 工程概况

祁阳县政府为了改善县城排水条件，对县城浯溪路提质改造，根据《祁阳县浯溪路提质改造项目工程岩土工程勘察报告》，在ZK44-ZK53勘察点之间约240 m区间的顶管埋设处有中风化灰岩，属于中风化硬岩，普氏坚固系数 f 值为 8 ～12，节理、层理、裂隙发育一般。按浯溪路提质改造规划设计要求，顶管埋设在公路路面地下8 m，顶管直径为2 m，需要在岩体中开挖一条长约240 m的水平平巷，需爆破岩石约1200 m3。另在3个工作井（竖井）开挖时出现了整块岩石，需要爆破岩石量约3000 m3（直径为9 m，井深10 m）。

1.2 周边环境

该工程地面上方为浯溪路，路面宽18～20 m，人行道宽为5 m左右，人行道外为以砖混结构和混凝土框架结构为主的民用建筑物，人行道地下3 m及上方布有电线、电缆、水管等市政设施，爆破点至路边需保护的设施最近距离在15 m左右，平巷掘进在地下8 m左右进行爆破，主要需要考虑爆破振动对保护对象的影响，工作井开挖爆破主要是要控制爆破振动、噪声以及个别爆破飞散物对周边人员及建筑物的影响，在 Z K44-ZK46勘察点之间的路边5 m处有需要重点保护的中石化祁阳县浯溪加油站，周围环境复杂。

2 方案选择

2.1 爆破环境分析

依据岩体的地质条件、工程进度、工程要求，采取城镇复杂环境控制爆破、精细爆破和水介质换能爆破技术进行开挖。平巷掘进断面为三心拱（拱高0.5 m，墙高1.8 m，平巷宽2.1 m），采用直孔桶型掏槽（双螺旋掏槽）、全断面爆破开挖方式施工。在竖井掘进爆破时，采取分部、分层、台阶式开挖方式，先采用混合掏槽（直孔掏槽结合倾斜孔锥型掏槽）开创自由面，然后向周边按一定的圈径布置炮孔，采用簇联接力导爆管起爆网路,实行逐孔或数孔分段延期起爆，根据试爆和震动监测结果进行爆破设计优化。

2.2 井巷爆破参数及起爆网络

炮孔直径Φ=40 mm。总孔数29个，其中不装药空孔6个，装药孔23个。炸药单耗根据岩石坚固性系数（f=8～10）和断面面积（4.02 m2），经查表并根据工程经验，确定取炸药单耗2.4 kg/m3。每循环总炸药量9.65 kg。每次循环爆破方量3.22 m3。

（1）掏槽孔：孔深1.1 m，孔数11个（其中空孔6个），孔距150 mm，单孔装药量0.45 kg。

（2）周边孔：孔深1 m，孔数9个，单孔装药量0.3 kg。

（3）辅助孔：孔深 1 m，孔数 9个，孔间距0.6 m，孔排拒0.55 m，单孔装药量0.3 kg。

（4）填塞：用水袋结合炮泥堵孔，装药后，首先填塞一段20～30 cm长的水袋，然后用粘土炮泥填实炮孔，堵塞时必须保护好导爆管。

（5）起爆网路：采用簇联接力起爆,实行逐孔或数孔分段延期起爆。首先起爆掏槽孔，再起爆辅助孔，最后起爆周边爆孔,确保每段起爆药量不大于1.3 kg。

2.3 竖井掘进爆破参数及起爆网络

炮孔直径Φ=40 mm。孔数153个，其中不装药空孔6个，装药孔147个。炸药单耗根据定额标准并根据工程经验确定，周边孔炸药单耗取0.3 kg/m3，辅助孔炸药单耗取 0.5 kg/m3， 掏槽孔平均装药系数取0.65。每循环总炸药量58.2 kg。每次循环爆破方量63.59 m3。

（1）掏槽孔：孔深1.3 m，孔数13个（其中空孔6个），孔距150 mm，单孔装药量0.6 kg。

（2）周边孔：孔深1.2 m，孔数60个，单孔装药量0.3 kg。

（3）辅助孔：孔深1.2 m，孔数80个，孔距0.9 m，排距0.85 m，单孔装药量0.45 kg。

（4）填塞：用水袋结合炮泥堵孔，禁止无堵塞起爆。

（5）起爆网路：采用毫秒延期导爆管起爆网路，孔内用MS15，孔外用MS5延期，实行逐孔或数孔分段延期起爆，确保每段起爆药量不大于1.0 kg。

3 安全技术措施

3.1 控制最大单响药量

根据本工程地形、地质条件，以及隧道工程实践，按照萨道夫斯基经验公式计算爆破振动，取K=100，a=1.5，保护对象质点振动速度取v=2 cm/s,井巷掘进爆破作业区距离保护对象最近一处距离为15 m，竖井掘进爆破作业区距离保护对象最近一处距离为14 m。分别计算得出最大单段起爆药量分别为1.35 kg和1.098 kg。因此,必须分别控制单响药量在1.3 kg和1 kg以内。

3.2 爆破监测

本工程需保护的对象为加油站及公路旁的各类民用建筑物，需控制爆破振动速度不大于2 cm/s。当爆破质点振动速度接近或大于2 cm/s时，必须进一步降低一次最大单响药量或采取在爆破区开挖面边沿钻密集减震孔进行降震，孔距为25～30 cm，钻孔深度超过主炮孔深度0.3 m。

3.3 爆破个别飞散物的控制防护

（1）采用水袋结合炮泥堵塞炮孔，保证炮孔堵塞长度不少于最小抵抗线或排距，并确保堵塞质量。

（2）采取立体防护措施。平巷掘进深度在10 m以内时，必须在平巷进口处堆砂袋或水袋，以削减空气冲击波，开始平巷掘进爆破时，必须对所有炮孔用柔性材料或炮被对炮孔进行覆盖，并确保质量。竖井井口覆盖方法是：用型钢制作竖井井盖，且刚度满足施工要求，井盖设置施工口；爆破时在井盖上布置一层钢丝网并在钢丝网上密铺 2～3层砂袋，每个沙袋不得少于 25 kg，沙袋上再覆盖密目尼龙网。同时对每个炮孔用柔性材料或炮被进行覆盖，柔性材料覆盖层厚度为30～50 cm，使用麻袋覆盖时，至少要覆盖3层以上的湿麻袋并连成一体，以防爆破时被抛出，然后在柔性材料或炮被覆盖物上压竹夹板，在竹夹板两头加重物（见图1）。

图1 竖井覆盖防护示意

4 爆破效果

爆破实施过程中，未造成任何扰民和民扰纠纷,使用水介质换能爆破、精细爆破、控制爆破后，炸药单耗减少20.5%，爆破烟尘减少40%以上，爆破振动降低25%以上，降低爆破作业成本20%以上，实现了爆破作业高效、安全、经济、环保的目标。

5 体 会

（1）城镇复杂环境条件下的爆破作业扰民和民扰问题突出，必须严格控制爆破有害效应，需要采取控制爆破、精细爆破及水介质换能爆破技术，采取立体防护措施，确保爆破振动小、噪声低、烟尘小、不产生飞石，尽量减少对民众生活的影响。

（2）在城镇复杂环境条件下采用水介质换能爆破技术能取得较好爆破效果，不仅能节省炸药、减少爆破烟尘，而且爆破振动小，爆破作业成本也有较大降低。

（3）加强爆破监测，当质点振动速度接近允许值时，必须进一步采取降振措施，确保爆破安全。