高陡坡深孔爆破设计与施工

高陡坡深孔爆破设计与施工

杨顺林

西昌永盛实业有限责任公司四川西昌615000

摘要:一水泥厂需采石，有一高陡坡地形、岩体为石灰岩地质适合所需石料，前两次爆破因孔网参数布置不合理、孔内药量及填塞不合理、网路布置不合理，导至出现大量飞石及盲炮的发生。本人从已有的地形地质条件，将爆破参数从众多经验及理论中比较选取，装药从连续耦合装药结构考虑，合理的钻孔施工、网路分段设计，加强填塞的加强松动爆破出发，既保障了安全采矿又适当控制了岩石块度、有效地控制了采矿成本。

关键词:孔网参数；装药高度；飞散物；震动；安全距离。

一、工程概况：

四川省盐源金冠水泥有限公司需要一批辅料，会理益门镇下村一45°高陡坡地形的材质符合要求。石场爆破作业区为石灰岩，硬度系数f=4～8，节理、裂隙、风化、破碎带十分发育。紧临石场山坡下为已建好的水泥路，跨过4.5m公路为一400m2钢架煤棚，石场对面下110m处有村民在建砖混房屋及农田，房屋与采场间有一条10m宽4m深的河沟，要保证爆破振动和爆破飞石不能损坏水泥路、钢棚、房屋、农田等。水泥厂本次所需石料约15000m3，根据石场情况和生产需要，采用深孔爆破。

二、编制依据

（一）《爆破安全规程》GB6722-2014；[1]

（二）依据国家有关施工技术规程、规范；[2]

（三）根据我公司踏勘工地现场调查咨询资料的整理、分析及从事类似工程的施工经验。

爆破方案选择

本次爆破环境复杂，要求解决以下问题：边坡稳定，降低大块率；要严格控制爆破震动和爆破飞石，避免对周围环境造成损害。经比较决定采用以下爆破方案：

为按期完成生产任务，采用一次爆破方量较大的深孔爆破；

采用毫秒微差控制爆破技术，通过控制最大一段齐发药量以减少爆破震动；

采用加强松动爆破，严格控制装药量，确保堵塞质量和堵塞长度等措施来控制爆破飞石；

采用非电导爆管爆破网路，合理的分段，确保爆破安全；

采用梅花形布孔，单排起爆，让飞石方向避开距离较近的钢棚及房屋，同时通过合理的设计孔网参数降低大块率。

四、爆破设计

（一）爆破参数的选择[3][4]（根据爆破设计资料、以往的经验和现场情况决定：）

1.钻孔直径D=90mm

2.台阶高度H=16.5m

3.超钻深度h=1.5m

4.钻孔深度L=H+h=18m

5.底盘抵抗线W1=（20～50）D=1.8～4.5m，取W1=3.5m

6.孔距a=mW1=1.2*3.5=4.2m，此处密集系数m取1.2

排距b=0.866a=0.866*4.2=3.6372m，取b=3.5m

7.填塞长度l2=(20～40）D=1.8～3.6m，考虑斜坡地形因素，故取6m

8.单耗q=0.33kg/m3

（二）药量计算

1.坡中单孔药量Q前=qaW1H=0.33*4.2*3.5*16.5≈80kg，根据岩石节理、裂隙发育情况，

Q后=kqabH=1.1*0.33*4.2*3.5*16.5≈88kg

2.考虑坍塌因素，坡顶7个9m深孔，单孔药量Q取28kg

3.总药量Q总=∑Q=11*80+43*88+7*28=4860kg

（三）装药结构：如图1所示

（四）起爆网路

本次起爆主爆孔61个，最大用药量为4860kg。拟采用孔外对角线微差爆破（如图2所示），对角线间采用导爆管雷管ms3段50ms做接力雷管，孔内全部采用双发15段880ms导爆管雷管[5]。

对角线起爆，实际孔距变为a’=5.5m，排距变为b’=2.7m，这是增大密集系数的一种宽孔距、小抵抗线毫秒延期爆破技术，对改善爆破质量、提高块度均匀率、降低根底率、降低单耗、增大延米爆破量方面都取得了良好的效果。

（五）安全技术参数计算

1.地震波安全药量Q

对于钢架棚：爆破最大药量段距钢架棚60m,地震波安全振速很大，钢架棚在爆破山体下方，地震波传到山体斜下方会减弱，正常情况下地震波不会危及钢架棚。

对于居民房：爆破最大药量段距民房110m,对于砖混结构民房，地震波安全振速取v=2.5cm/s，按照GB6722－2014《爆破作业安全规程》中萨道夫斯基公式计算地震波安全用药量。被爆岩石为中低硬岩石，取岩性系数K＝250，α＝1.8，药量系数m＝1／3。则爆破地震单段最大装药量Q：

因民房在爆破山体斜下方且有一河沟相隔，地震波传到民房处还会减弱，而最大段药量5孔为432kg，故地震波不会危及民房。

2.冲击波安全距离Rk

目前国内关于冲击波危害的计算基本都是关于裸露爆破的经验公式，对于非裸露药包的爆破工程，只要保证了堵塞的长度和质量，本设计中空气冲击波对人员的安全距离应在50米以内，而本工程爆破时人员均在200米以外，可以不考虑空气冲击波造成的危害。

3.爆破飞石安全距离

瑞典德汤尼克研究基金会经验公式有

RFmax=kφD=(15∽16)*9=(135∽144)m

钢架棚和民房都在安全距离内，可能受到飞石的危及，而正常深孔爆破填塞长度为

l2=(20∽40)D=(20∽40)*0.09=(1.8∽3.6)m，现填塞为5m以上,即使扣除陡坡因素，填塞长度已大于3.6m，故不会产生飞石。

4.安全防护措施及安全防护设计[6]

前两次爆破都是从底部至上部一层（5孔）一排一排起爆，爆破方向正面面对钢棚及民房，为了减少爆破飞石的损害，本次爆破采用由远到近的对角线方式进行起爆，把最小抵抗线放在无危害方向，使最小抵抗线方向避开距离最近的钢棚及房屋、农田，从根本上解决问题。为了更好地确保安全，又采取了以下具体措施进行防护：

(1)因陡坡作业难度大，钻孔施工前，人员必须系好安全带才能作业。

(2)设计施工中，炮孔布置要注意避开岩石的软弱夹层，以免从这些薄弱面冲出飞石。

(3)炮孔填塞要密实、连续，填塞物中应避免夹杂碎石，要保证堵塞长度在5m以上。

（4）房屋较近，但填塞长度很大，警戒距离按规定不小于200m，以确保人员的安全。

（5）严格控制最大一段起爆药量，从而确保震动不会影响钢棚及房屋。

(6)孔内采用双发ms15段雷管，孔外用ms3段雷管接力，从网路上保证在第一个孔起爆前，最后一个孔内导爆管雷管已被点燃，防止了爆破飞石砸断或爆破岩体垮塌扯断传爆网路，从而大大降低了盲炮的发生率。

施工组织设计

爆破作业前做好各项准备工作。

（一）爆破施工组织及作业程序：如图3所示

图4爆破施工工艺及方法

1.钻孔作业

布孔的孔网参数如前述。D90mm深孔爆破钻孔采用支架式KQZ-90潜孔钻，钻机供风采用DACY-11.0/10空压机。布孔由技术人员来布孔，布孔的原则是：

先从安全角度来考虑孔边距的大小、岩石节理发育等。调整孔位，应保证调整前后的孔网面积不超过10%。当地形复杂时，布孔要注意炮孔的全部高度上的抵抗线变化，随着标高变化而调整炮孔深度，使下部成形与原坡形相当。

2.凿岩作业

凿岩作业应严格遵守设备使用维护规程，按标准化作业程序进行操作。

3.炮孔检查

炮孔检查是指检查孔深、角度、方向和孔距。

4.爆破技术作业

爆破是一项涉及面较广、影响范围较大、工作环节较多的作业。

(1)爆区的准备工作

爆区的准备工作是多方面的，从劳动组织、安全工作到技术准备都需要认真进行的。

(2)炸药的搬运

炸药的搬运应遵照爆破安全规程的有关规定。

(3)装药及堵塞

装药前应清理干净孔内岩渣、吹干孔内集水，核对孔深、炸药品种、数量，核对毫秒雷管段别。保证堵塞长度在5.0∽6.5m。

（4）网路连接

起爆网路连接如前述，采用塑料导爆管雷管爆破网络，起爆顺序采用排间顺序起爆，排间微差时间间隔50ms。连线时应注意防止拉断网络。

(5)起爆与爆后检查

爆破警戒和信号以及爆后检查应遵循爆破安全规程实施警戒工作。

（三）机具、人员安排

1.主要设备及机具（不含土石方清运机具）：见表1

2.爆破作业人员安排（不含土石方清运人员）

项目负责人兼技术负责人1人，钻机施工操作人员3人，爆破操作员2人，安全员1人，民用爆炸物品采管人员1名，共计7人。

（四）爆破施工组织及安全防护措施

1.组织机构的建立

成立爆破作业领导小组，负责组织、指挥爆破工程中的全部工作。项目经理任组长，设副组长一名，具体负责爆破作业的日常工作。

爆破作业领导小组主要职责：

组织、指挥爆破作业；监督、检查爆破安全工作，组织职工的安全、技术教育；领导、协调各职能组的工作；组织爆破作业及事故的善后处理工作。

领导小组下设三个职能组，其职能分别是：

（1）施工、技术组

计划、安排、调度日常的爆破工作；负责爆破的设计工作、施工中的技术指导；协助监督、检查安全工作；检查爆破效果，收集、整理技术资料，总结经验教训。负责钻孔、装药、填塞、联网、起爆、事故处理等各项具体工作。

（2）安全保卫组

负责整个爆破作业中的安全工作，监督、检查、教育职工按照爆破安全规则施工，制止违章作业；组织日常爆破时的警戒工作；爆破后负责爆破区的检查，并组织处理事故。

（3）材料及设备组

按设计购、运、储、发工程所需的爆破器材和其它材料、工具、机具、保养、维修等。

2.爆破安全技术及防护措施

严格按照安全防护设计和《爆破安全规程》（GB6722-2014）中的规定执行，如有调整需征得爆破工程技术人员同意。

参考文献

[1]爆破安全规程GB6722-2014[S].中国标准出版社，2015.

[2]民用爆炸物品安全管理条例[S].中国治制出版社，2006.

[3]汪旭光.爆破设计与施工[M].北京:冶金工业出版社，2011.

[4]邓飞，何锦龙，赖卫东.矿山工程爆破[M].北京：化学工业出版社，2013.

[5]刘天生，王凤英，张晋红.现代爆破理论与技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2016.

[6]徐建军.岩土工程爆破技术[M].北京：冶金工业出版社，2015.