浅论中深孔爆破综合控制技术

张春峰

（鞍钢建设集团有限公司机械化运输分公司，辽宁 鞍山 114034）

一、工程概述

鞍钢鲅鱼圈工程总占地面积约8.3平方公里（其中海域面积约为3.6平方公里）。场坪工程岩石总方量约5700万立方米，其中一期土石方量约为3200万立方米，二期土石方量约为2500万立方米。岩石表面呈风化状，且风化程度不等，地表砂砾土覆盖层厚度约为0.5～2m，深层岩石大多为花岗岩，呈灰白或米白色，质地较坚硬。

鲅鱼圈工程土石方开挖采用了中深孔爆破。中深孔爆破共使用炸药31000t，雷管300多万发。工程自2005年8月开工以来，以中深孔爆破方式先后完成了90高地、30高地、88高地、86高地、80高地，制氧、渣场、渣道等的场坪工程，以及烧结、炼铁、焦化、炼钢、宽厚板、1580热轧、白灰、制氧、外部铁路、中板等区域的基础开挖工程及各类管网开挖工程。通过几年数千次的爆破实践，中深孔爆破技术日趋成熟，中深孔爆破不但能够满足工期、质量的要求，还能保证了开挖基础、管网周围临近构（建）筑物的安全，将爆破震动、爆破飞石等危害控制在安全许可范围内，保证爆破安全，从而达到了较好的爆破效果。下文从几个方面对中深孔爆破技术进行全面的阐述.

二、钻孔控制技术

1 钻孔控制包括以下几个方面：（1）钻机选择，场平工程为了满足工期的需要，我们进行二班作业，每台钻机由一名操作手和一名力工进行作业。场坪工程一般选用CM351钻机，如果场地比较平整可选用ECM720钻机、Roc.D7钻机。基础开挖和处理根底一般选用R0C.D7和Ecm720钻机；对于大面积基础开挖，深度较浅时选用CM351钻机。（2）孔径选择，当爆破量较大，为了增加钻孔每一延米的爆破方量，尽量选用较大孔径Φ140、Φ127；当爆破工程量较小时采用较小的孔径Φ89。当环境复杂、爆区距建筑物设施较近时，由于受爆破振动的控制，不能采用大孔径，因为采用大孔径单孔装药量多，即便采用微差爆破技术逐孔起爆，也不能保证周围建筑物的安全。因此选择较小孔径（Φ89）。当环境较好时，可选取大孔径Φ140、Φ127。（3）钻孔深度，考虑到延米爆破方量、钻爆台班效率、钻爆石方成本等诸多因素的影响，为了实现钻、爆、运循环作业和连续的机械化作业，一般钻孔深度控制在10～15m。（4）钻孔误差控制，钻孔作业应尽可能按爆破设计的炮孔间距和排距进行，在实际钻孔中，由于受到地形、地质等因素影响，不能完全准确地按设计的位置钻孔。为了保证爆破效果，孔位误差±30cm，对于一些不能按设计钻孔的炮位，应适当地前后左右移动，不能轻易取消炮位，否则不仅爆破效果不好，还将留有炮根，对下一层作业十分不利。为了控制爆破飞石，改善爆破效果，有时设计斜孔，尤其在底盘抵抗线较大时，一般倾斜度75°～85°。对于倾斜的炮孔一般按设计角度钻孔，同一排炮孔倾斜度的误差不大于5°，深度误差不大于±30cm。对于个别的堵孔、卡孔现象，应做好处理工作，用炮棍捣通或用高压风管吹通，否则，应重新补孔。

2 钻孔技术包括以下几个方面：（1）无论是一次性爆破还是分层爆破，都要为钻机的作业创造有利条件。对于爆区的浮渣和活石一定要清理干净，运走。对于不能运走的大块，可按设计的孔网参数进行堆放。地形较陡的位置用液压镐按钻机的作业要求进行修路，修路的原则：岩根大的修路、岩根小的铲平，小于2.5米宽的小沟填平，保证钻机平稳作业。（2）钻孔质量标准，孔位、孔深、角度符合爆破设计的要求，误差在允许的范围内，孔口完整、孔壁光滑、孔身直顺。（3）钻孔技巧。操作手要掌握钻机的操作要领，熟悉和了解设备的性能、构造原理和使用注意事项，有熟练的操作技术，并掌握不同性质岩石的钻凿规律。

三、爆破效果的控制技术

1 选择合理的孔网参数

孔网参数过大，容易出现大块、炮根过多等现象，造成一次爆破不能炸到设计位置。孔网参数过小，造成钻孔和装药量的浪费，影响爆破速度和工期。因此要选择合理的孔网参数，既要保证爆破效果又能加快施工进度，我认为根据不同岩石和孔深进行孔网参数的选取。对于Φ140孔径钻机：a=4～5.5mb=3.5～5.0m。

对于Φ90孔径钻机：

a=3～3.5m，b=2.5～3m。

布孔的形式采用梅花形布孔方式具有更好的爆破效果，a=（1.15～1.25）.b

2 适当的超钻

无论一次性爆破还是分层梯断爆破，都必须保证足够的超钻深度，超钻太小，沿台阶底板水平的岩石就不能完全爆下来，从而留下根底；过大超钻，不但浪费炸药和凿岩的费用并且增加地震强度，而且给下一层台阶的凿岩带来困难，一般△h=（10～20）Φ，软岩取小值，硬岩取大值。

3 确定合理的炸药单耗

根据爆区岩石的软硬、风化程度不同采取不同的单耗，一般按经验初选，再根据试炮效果进行调整。

4 处理好水孔，防冲炮。对于有水的炮孔，为了便于施工，可采用综合处理的方法：

a.对于积水过多的炮孔，可采用井点抽水的方法，将孔内水抽走。

b.对于孔内水不太多的深孔，可采用乳化炸药进行装药，但孔深应小于10m，因为孔太深，乳化炸药可能无法下沉到孔底，为保证安全起爆，设两个起爆药包。堵塞段用细砂堵塞，不仅可以将堵塞段的水挤出，又增加了填塞段的密度。

c.对于浅孔，水少时可用竹竿绑棉纱将水提干；水多时可用高压风管将孔内水吹出后，立即进行装药和填塞工作。

5 采用合理的装药结构

为了提高爆岩的破碎度，减少大块率，同时又为了便于施工，一般采用连续装药和分层装药。台阶高度小于60d时，采用连续装药结构；当台阶高度大于60d时，采用分层间隔装药。实践证明，在两个长度大于20d的装药长度之间增加2.0～2.5m长的间隔堵塞，间隔堵塞周围的岩体在上下两个药包端部的作用也能获得良好的破碎。这样就可以节省了炸药的费用。

6 采用微差起爆技术

微差起爆能为后起爆的药包提供新的自由面，减少岩石的夹制力和阻力，爆渣有了一定的水平位移，因而爆渣的松散度就好，便于机械清运；微差爆破能使前后起爆药包的应力波叠加，使岩石进一步破碎；微差爆破能使爆渣在移动过程中相互碰撞，使已经产生微小裂隙的岩块进一步解体破碎。实际工作中，孔内采用高段别雷管（10段），孔外采用低段别雷管（3段）。

7 保证堵塞长度和填塞质量。

确定合理的填塞长度并保证其质量对改善爆破效果和提高炸药能量利用率有着重要作用。填塞长度过短将产生较强的冲击波、噪声和飞石危害；反之将会降低延米爆破量，增加钻孔费用，并使台阶上部岩石破碎不佳。实际工作中填塞长度28～32Φ，对于填塞大于30Φ的情况下，一般不会有飞石。Φ90孔径的钻机填塞长度在2.8～3.5之间；Φ140孔径的钻机填塞长度在4.5～5.0之间。对于无水段的填塞一般用岩粉或黄土，填塞料中不得夹有石块，填塞时边填边捣实，防止卡孔和悬空，并注意保护好雷管脚线；对于孔口填塞段有水的炮口，可先将水抽干再填充，或用细砂填充。

四、大块率的改良技术

大块率是衡量中深孔爆破效果的重要指标，大块的多少不仅影响装运速度，增加爆破成本和二次破碎量，同时带来安全隐患。影响中深孔大块率的因素很多，其中地质构造、爆破参数、布孔形式、钻孔质量、装药结构、起爆时间的选择、起爆顺序、炮孔的填塞是造成大块的主要因素。

大块往往是制约土方挖运速度的一个关键因素，因此在场坪工程中如何控制大块率就显得非常重要，通过几年的场坪工作，就该问题我们已找到了一些解决的方法：（1）可根据前排底盘抵抗线的大小对第一排孔减弱装药，第二排孔起分段装药，最后一排孔为防止过度后裂采用减弱装药。采用微差起爆方式。（2）保证填塞长度和填塞质量，对于上部堵塞段产生的大块，可采用堵塞段小药包技术。即在原连续装药1.0m左右药段装到间隔堵塞段上部，再进行封孔堵塞。药量按Q1=KW3计算，W上部装药中心至地表的距离。（3）减少根底控制大块。爆破前将根底打抬炮，并安排在第一响起爆。（4）保证钻孔的精度。如果精度失控，到孔底的间排距就会相差很大，实际的w、a、b均失控，必然造成大块多。（5）钻孔过程中应注意记录软弱夹层、裂隙及采空区、塌陷区的位置，在装药时对于相应位置进行回填堵塞。在采空区、裂隙位置，可采用编织带装少量土，用尼龙绳放至透孔位置，让土袋卡在穿透处吊紧，再放入一土袋，回填岩渣1m并测孔确认，再装药；对于软弱夹层，应在软硬岩交界面上下各堵1m。（6）增大底部装药量，改变装药方式。采用分段装药和不耦合装药结构，克服中部和填塞段的大块。（7）选择合理的起爆时间和顺序。采用梅花布孔（5～6排）V形起爆方式，实现后排孔逐孔起爆，减少对未爆岩石的破坏。

五、爆破振动的控制技术

随着鲅鱼圈工程随着鲅鱼圈工程全面的展开，基础开挖日益增多，为了确保建筑物和人员的安全，必须严格控制爆破危害，特别是在临近建筑物进行爆破时，必须考虑爆破振动的影响。为了降低爆破地震效应，我们采取以下技术措施可以降低爆破地震影响。

1 认真做好现场的调查研究工作。做好爆破方案设计，在厂区爆破时爆区周围的环境特别复杂，必须进行详细的现场勘察，力求取得尽可能多的信息如：爆区周围的环境、地上地下有无电缆、工程的具体要求、地形地质条件、爆区和临近设施的距离，结构物本身的情况，结构物的抗震等级等。然后根据现场实际情况制定相应的爆破方案。

2 控制药量。其控制方法：对于靠近建筑物的炮孔采用小孔径的钻机进行钻孔，尽量减少超深，减少布孔和钻孔的偏差，可以减弱地震效应。缩小孔距、排距、孔深、最小抵抗线等爆破参数。一般可取主爆区孔网参数的2/3，通过采用密布孔，小抵抗线，分层装药，毫秒延时爆破的爆破方法达到对孔网参数的控制,从而控制单孔药量。按爆破安全规程中规定的计算公式计算出不同距离允许的同时起爆最大药量Qmax，通过控制同时起爆最大药量，将爆破振动控制在安全范围内，必要时可逐孔起爆。

3 采用微差起爆网路。（1）用非电毫秒管组成孔内外微差起爆网络，网络中各不同距离的最大分组装药量均在允许起爆最大药量Qmax范围内。当相邻两组起爆微差间隔大于100ms时，爆破振动的峰值就不叠加，一般取间隔时间为150～310ms；（2）孔内延时爆破减振：在孔内采用多段装药结构，分段毫秒延时爆破，减少瞬间一次分段起爆的药量，孔内分段装药毫秒雷管的段数大于孔外连接起爆毫秒雷管的段数，以保证起爆线路的安全传爆。下段用大段雷管，上段用小段雷管，孔内各段的段差在1～2段，使上段先爆，下段后爆，先爆的上段装药为后爆的下段装药创造能量向上传爆的条件，以减少地震波能量在孔内作用的时间，改变其水平传播方向，减弱单段装药爆破产生的地震波强度；（3）孔外延时爆破减振：分段装药的孔外采用单孔串联毫秒延时爆破接力起爆方式或双孔串联的分组毫秒延时爆破接力起爆方式，孔外延时雷管大于等于100ms，孔内雷管用偶数，孔外连接管用奇数，反之则相反，在排与排之间设防迭加系数调整雷管段.

4 进行减振设计，开挖减振沟，钻减振孔。（1）采用小孔径钻孔，减少超深，第一排孔不超深，之后每增加一排超深孔增加0.5m。减少起爆排数，一般不超过五排孔；（2）采用合理的装药结构，将药量分段在孔内延时起爆，一般设2～3个装药段可满足需要，两段时，单孔药量按下段1/2～2/3，上段按1/2～1/3的药量分布，三段时，单孔药量按下2/5，中2/5，上1/5药量分布，分层填塞，分段填塞长度0.5～1.5m，上部填塞长度不小于最小抵抗线。两段装药时地震强度和作用范围比连续装药结构减少35%～50%，三段装药时可减少65%（3）起爆顺序：从爆破安全的整体来衡量，改变爆破方向将保护物置于侧向位置，更有利于爆破安全；（4）采用孔、沟减振。即在爆区和保护物之间钻单排或双排防振孔Φ40～70mm，孔间距小于30cm，降振率达30%～45%。

六、爆破飞石控制技术

设计合理精心施工的中深孔爆破不应该产生对人员和设备构成危害的飞石。飞石的产生，首先是由于设计不合理，其次是不合理的施工造成飞石，采取如下技术措施控制飞石：

（1）根据施工总结的经验，确定合理的爆破参数。装药前，校核各孔的最小抵抗线，如有变化，必须修正装药量；（2）施工中慎重对待断层、软弱带、张开裂隙、成组发育的节理裂隙、溶洞、采空区等地质构造，采取间隔堵塞、调整药量、避免过量装药等措施；（3）保证堵塞长度和质量，堵塞长度20～30Φ，堵塞料用钻孔岩屑或黄土，有水孔堵塞用细砂；（4）选择合理的起爆模式，防止因前排后冲，造成后排最小抵抗线大小和方向失控；（5）爆破最小抵抗线方向避开保护物，特别是前排临空面不平，最小抵抗线差异过大时，应在薄弱处进行堵塞。（6）现场管理者认真观察爆区岩性，合理确定孔位，认真检查钻孔装药、填塞等各个环节的质量，避免飞石的产生。

结论

鲅鱼圈工程我们进行了数以千次的中深孔爆破，取得了满意效果，有效地控制了爆破振动、飞石等爆破危害，我们体会到对于中深孔爆破必须做到精心设计、精心施工、分工明确、责任到人。从布孔、钻孔、处理孔内积水、计算药量、分药、装药、填塞、联线、防护等环节层层把关，指定专人负责，从爆破效果、爆破振动和飞石等主要环节对爆破过程进行严格控制，对孔网参数、单孔药量、起爆网络进行精心设计、反复研究，使整个施工过程完全按设计进行，才能保证爆破的成功。

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