稳车设备基础松动爆破拆除

王 昭

（中国华冶科工集团有限公司安徽杜达分公司）

草楼铁矿措施井主要为设备、材料运输提升井，地表井口附近为原稳车基础，因规划设计和场地平整要求，需对本基础进行拆除。以往基础拆除多采用机械拆除方式，施工难度大、耗时耗力，且存在噪声、环境危害，对生产影响也较大。因此，提出采用微差松动爆破拆除方式，实现基础快速、安全拆除［1-5］。

1 爆破方案设计

1.1 工程概况

措施井稳车基础为现浇混凝土形式，基础规格为长9.6 m，宽8 m，高3.1 m（地表以下埋深2.6 m，地表以上高0.5 m），基础所使用混凝土强度标号为C30，初步估算拆除总方量为240 m3。

稳车基础位于井筒西侧10.4 m，周围存在建筑物和设备设施，主要构筑物有信号房、候罐室、更衣室、井架和办公室，最近距离信号房为4.5 m，如图1 所示。总体施工环境较为复杂，拆除过程中需要保护周围构筑物，并且要控制爆破飞石，减少对周围环境的影响。

1.2 总体方案

为确保周边建筑设施安全，减小爆破震动和飞石飞散距离，选择浅孔爆破拆除，采用微差松动爆破技术。为便于施工，炮孔采用垂直孔，采用多排孔逐排分段延时一次爆破，以便减少最大单响药量，避免爆破震动对周边构筑物的影响。

1.3 爆破参数

（1）孔深。基础拆除中深孔计算公式为

式中，K为经验系数；H为基础高度，m。

待拆除基础底部为土质垫层，则K取0.7，基础深度为3.1 m，故孔深L=2.17 m。

（2）最小抵抗线。在本次拆除爆破中，根据稳车基础结构、材质、形状、规模、孔径、要求破碎程度及松动爆破的特点，结合以往施工经验，最小抵抗线W一般取0.3～0.5 m，本次选取W=0.5 m。

（3）孔间距。炮孔间距a为1.0～1.5 倍抵抗线，这里取a=0.5 m。

（4）排间距。炮孔排距b为0.8～1.0 倍抵抗线，这里取a=0.5 m。

（5）第一排单孔装药量计算：

式中，Q1为单孔装药量，kg；q为单位炸药消耗量，因该基础为强度较高的混凝土，故q取0.3 kg/m3。因此，计算得Q1=0.24 kg。

（6）第二排及后排孔每孔装药量按下式计算。

式中，Q2为单孔装药量，kg；K1为较第一排装药系数，一般为1.1～1.2，本次取1.153 7。则第二排及后排孔装药量为0.27 kg，与以往工程施工经验值相符。

（7）炮孔设计。根据爆破参数，第一排距离自由面0.4 m。共设计18排，每排15个孔，呈三角形布置，炮孔总数为270个，如图2所示。

（8）炮孔堵塞长度L1为1.1～1.2 倍抵抗线，则堵塞长度选取0.6 m。

1.4 钻孔、装药及填塞

（1）钻孔。本次爆破依据钻机性能和地质条件，同时为了减小爆破振动和单孔装药量，选择采用φ42 mm炮孔。

（2）装药与填塞。本次爆破采用2#岩石乳化炸药，炸药密度ρ=1.1 g/cm3，爆速D≥3 200 m/s，药卷规格为φ32 mm×200 mm×150 g。本次爆破炮孔深度L=2.17 m＞2W，为达到破碎均匀、减少飞石的目的，采取分2层装药。为便于装药，下层装药量为单孔药量的2/3，上层装药量为1/3。上下分层使用竹节间隔，孔口用炮泥填塞，装药布置见图3。

（3）起爆网路设计。为了减少爆破产生的地震效应对周围环境的影响，提高爆破效果，本次爆破设计的原则：①尽可能的多创造临空面；②采用微差松动爆破技术；③控制最大段别起爆药量；④优化延期网路设计，确保前排爆破不会对后续炮孔和网路产生影响。

基于以上原则，本次爆破网络设计采用分区域爆破，共18 排，9 个区域。每2 排为一个区，每排分2组（8 或7 个孔为1 组），即1 个区域4 个组，每组之间采用毫秒雷管ms2～ms11 段延期（ms3 段不使用）。使用9 种段别雷管，原则每2 排用同一段别雷管，即第1～2 排孔内分别采用ms2 段（25 ms）；第3～4 排孔内使用ms4 段（75 ms），第5～6 排孔内使用ms5 段（110 ms），第7～8排孔内使用ms6段（150 ms），第9～10排孔内使用ms7 段（200 ms），第11～12 排孔内使用ms8 段（250 ms），第13～14 排孔内使用ms9 段（310 ms），第15～16 排孔内使用ms10 段（380 ms），第17～18 排孔内使用ms11 段（460 ms）。孔口采用网状导爆管传爆，利用孔内毫秒雷管延期。

2 爆破安全距离

2.1 爆破振动

针对本次爆破重点防护房屋建筑和井筒设施，根据《爆破安全规程》校核爆破质点的震动速度：

式中，R1为爆破振动安全允许距离，m；Q为炸药量，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大单段药量，kg；V为保护对象所在地安全允许质点振速，cm/s；K2、α分别为与爆破点至保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数，通常经过现场试验确定。

当爆破夹制作用小、有较好的临空条件时，K2取小值；反之取大值。当地形平坦，岩体完整、坚硬时，α取小值；反之取大值。待爆区相当于坚硬岩石条件，因此取K2=60，α=1.3，V=12 cm/s，Q取2.15 kg。得到R1为4.45 m，小于被爆体周边建筑物最近距离4.5 m，本次爆破振动不会对距离最近的建筑物造成损坏。

2.2 爆破飞石

个别飞石最远距离的计算公式：

式中，R2为爆破飞石距离，m；K3为安全系数，1.2；n为爆破作用指数，取1.0。计算得到R2=12 m。爆破时需要对此范围内设施做好防护工作。

3 安全防护

作业安全是此次施工的关键，为有效控制爆破产生的不安全因素，防止爆破振动、空气冲击波、飞石对周围设备设施产生危害，本次爆破采取主动防护和被动防护相结合的方式。主要有构筑物防护、近体防护和爆破体覆盖防护。

3.1 构筑物防护

稳车基础附近构筑物较多，对重点区域采用架空式的遮挡覆盖，使用木板作为遮挡。同时，为防止空气冲击波的超压作用，使炮烟便于排除，起爆时，打开周边构筑物的门窗。门窗需固定，使用竹笆防护（图4）。

3.2 近体防护

在稳车基础周围采用防护，使用工字钢做骨架，使其围绕爆破区域形成一圈挡排架，在排架上绑扎木板等防护材料，排架高度为4 m。同时，为减小爆破对周边设施的震动，在爆破区域周围开挖1 条宽1 m、深2 m 的减震沟。近体安全防护设计见图5 所示。

3.3 爆破体防护

为防止爆破飞石对构筑物、设备、设施和人员造成安全威胁，须将爆破飞石控制在爆破区域范围内，本次爆破设计在稳车基础上方采用覆盖防护。待装药连线完成后，在爆区上方覆盖1～2 层炮被，并用沙袋压实（图6）。

4 爆破效果

本次设备基础拆除爆破工程，爆破后基础松动破碎较好，未发生周围建筑物损毁和其他安全事故，达到了预期效果（图7）。

5 结论

（1）根据本次爆破周围环境特点，设计了减震沟，显著降低了爆破的震动影响。采用爆区覆盖和构筑物加强防护的方法，减少了飞石隐患，有效保护了周围构筑物。

（2）采用空气间隔装药模式，炮孔周围应力均匀，可以起到高压应力作用，有利于岩石破碎，块度分布均匀。

（3）采用小孔径延时爆破，爆破有害作用小，在施工进度、节约成本上起到了显著的作用，具有良好的借鉴意义。