某市低丘缓坡改造土石方平整爆破设计与施工

李忠水

(中核浙江衢州铀业有限公司， 浙江衢州市 324008)

低丘缓坡实际上就是低矮坡小的丘陵，低丘缓坡开发利用是指将其开发为农业和建设用地，走向可持续之路。某市计划对某低丘缓坡进行改造，平整后用作工业开发区用地。本文就该缓坡改造的爆破设计与施工进行阐述，为有类似地质条件的缓坡提供参考。

1 工程概况

某市为发展经济开发区，需对一低丘缓坡区进行爆破平整。爆破地段分为4个爆区。爆体山头高4～15m，其中1号爆区预计爆破方量300000m3，爆区南面210m处有高压电线经过;3号爆区预计爆破方量250000m3，爆区东面390m处有一村庄，南面350m处有几栋民房，东南面220m有电力线经过;4号爆区预计爆破方量50000m3，爆区北面205 m有几栋民房;2号爆区预计爆破方量200000m3，爆区周围环境简单无任何需保护的建筑物及建筑设施。爆破体均为红砂岩，f系数3～5。预计合计爆破方量800000m3左右，工期36个月。

2 爆破总体方案

根据爆区地形、地质情况，以及爆破块度的要求，确定如下爆破方案:爆破体相对设计平整后场地标高大于6m的爆破采用中深孔松动爆破开挖，小于6m的采用低台阶浅孔爆破。中深孔台阶高度6 m，浅孔台阶2.2m，作业自上而下开挖。

3 爆破设计

3.1 中深孔爆破设计

3.1.1 爆破参数与起爆网络设计

孔径90mm，设计台阶高度为6m，炮孔超深按h=(0.15～0.35)W底确定，其中W底为底盘抵抗线(m)，岩石松软时取小值，岩石坚硬时取大值。本工程设计超深为1.0m，并根据实际施工情况，及时予以调整。

底盘抵抗线W底按下式确定

式中:W底——底盘抵抗线

K——被爆岩石系数，一般为30～40，此取35;

d——钻孔直径，mm。

计算得出:W底=3.15m，取3.0m。

孔距a:a=m × W底=1.3 ×3.0=3.9 ，取4.0m。

排距b:b=0.8a=0.8 ×3.96=3.17 ，取3.0m。

根据岩石的可爆性，设计初选炸药单耗q为0.40kg/m3，在实际施工中，可根据实际爆破情况给予适当的调整。

前排孔装药量按Q=q×a×W底×H计算，其H 为台阶高度，H=6m，则 Q=28.8kg，取29kg。

后排孔装药量按Q=k×q×a×b×H计算，其中H为台阶高度，H=12m;k为考虑前面各排孔的岩体阻力作用的增加系数，一般取k=1.1～1.2，此取 1.15;则 Q=33.12，取 33kg。

表1 中深孔爆破参数

设计的中深孔爆破参数见表1。采用梅花型布孔形式，孔内采用柱状连续装药方法，每孔装两个起爆药包，分别置于药柱底部1/4和3/4处。

本工程在中深孔爆破中，设计单次爆破最大药量不超过570kg，起爆孔数小于20个，最大单响药量在198kg以内。

设计采用非电导爆管起爆网路，孔外延期起爆。采孔内全部装Ms－15段雷管，单响间用Ms－1段雷管接力，用Ms－1、Ms－3段雷管控制排间起爆顺序，起爆网路设计如图1所示。

图1 中深孔起爆网络示意

3.1.2 中深孔爆破安全计算

最大一次齐爆药量按下式确定:

式中，R 取205m，α 取1.8，v取2cm/s，k取250，计算得 Q=2756.7kg

根据实际设计最大一段药量取198kg，校验震速V=K×(/R)α=0.41cm/s

空气冲击波安全距离按下式确定:

式中，KK取2，Q 取570，计算得出:RK=47.75m。爆破飞石对人员的安全距离按RF=(15－16)D计算，求得RF为144m。

根据以上计算，本设计确定爆区周围200m半径为警戒范围线能够满足安全的要求。

3.2 浅孔爆破设计

3.2.1 爆破参数与起爆网络设计

台阶高度H一般为2.2m;钻孔深度L一般为2.5m;孔径D=38～42mm。钻孔超深h根据经验h=(0.1－0.35)×w计算，其中，w 为底盘抵抗线，本设计取20cm。底盘抵抗线W底=(30－5)×D，本设计取1.2m。炮孔间距 a=1.1 ×w=1.3m、排距 b=0.8 ×w=0.96m，取1.0m。

根据岩石性质，取炸药单耗量q为0.3kg/m3，在实际施工过程中，可根据设计爆破效果予以调整。单孔装药量Q采用体积公式按(松动爆破)计算:Q=K×q×a×b×H，其中前排孔取k=1，后排孔取k=1.1。设计的爆破参数见表2。

表2 小台阶浅孔炮孔爆破参数

初步设计单次爆破规模为3排，采用排间微差起爆方式，最多起爆24个炮孔，一次爆破总炸药量不超过19.76kg;单段最大装药量不超过6.8kg。孔内连续装药，用导爆管非电雷管起爆。

浅孔炮孔布置采用三角梅花布孔，采用孔内延时排间微差起爆网路。

浅孔爆破的起爆网路如图2所示。

图2 浅孔爆破起爆网路

空气冲击波安全距离:RK=KK×，KK取2，Q取19.75，RK=8.89m。爆破飞石对人员的安全距离计解:RF=(15－16)D，求得R=64m。

根据以上计算，本设计确定爆区周围300m半径为警戒范围线能够满足安全的要求。

3.3 爆破作业方式

(1)在作业时，采用浅眼松动爆破施工，先清除原岩上的覆盖层，将其放置一旁堆放。开始修建简易道路，简易道路分支应到达每个梯田层位，由上向下逐层爆破开挖。在布置炮孔位置时，要尽量利用临空面较多的地形。由于2号爆区南面120m处有民房，4号爆区南面70m处有民房，110m处有一根输电线路，3号爆区南面100m处有民房。在作业推进上由北向南推进，爆破最小抵抗线朝北，以确保民房的安全。同时在距民房较近时须采用浅孔低台阶爆破，减小一次爆破药量。

(2)及时清理爆破工作面岩渣，保持爆破自由面，每班保持两台钻机同时作业，预先对要爆破的岩石一次性凿完钻孔，并清理好孔口的碎石，用木塞堵住，集中放炮，集中出渣。

3.4 安全技术措施

(1)严格按《爆破安全规程》和《中华人民共和国民用爆炸物品安全管理条例》操作。

(2)本方案中深孔爆破确定的最小安全距离为200m，浅孔爆破在复杂地质条件下或未形成台阶工作面时确定的最小安全距离为300m，故对警戒线外的人员、设备应该说是安全。

(3)发现盲炮要及时处理，不能及时处理的要设置明显标志，并采取警戒措施，严禁无关人员进入，并告诉技术人员，由技术人员指导处理，如当班处理不完必须做好交接班手续，将盲炮情况、处理方法交代清楚，由下一班继续处理，具体处理方法如下:

当线路完好时可重新连线起爆，重新起爆时须检查抵抗线有无变化。如最小抵抗线有变化者，应验算安全距离，并加大警戒范围;

可在距盲炮孔口不少于10倍炮孔直径处另打平行孔装药起爆;

所用炸药为非抗水炸药，且孔壁完好时，可取出部分填塞物向孔内灌水使之失效，然后做进一步处理;

可用木、竹或其他不产生火花的材料制成的工具，轻轻掏出孔内填塞物，用药包诱爆。

严格控制爆区规模和最大一段齐爆药量，禁止超药量起爆;

严格按设计参数进行布孔和钻孔，装药前要认真对每个炮孔进行检查和验收，装药高度和填塞高度要符合设计要求;

应对警戒范围内设施签订爆破安全协议;

起爆前应将警戒范围内所用人员和设备撤到警戒范围外，确保人员和设备的安全;

在通往爆区的各交通要道口设置醒目警示牌，爆破时应设立岗哨，禁止一切人员、车辆进入警戒区;

起爆15min后，技术人员进现场勘查，确定无危险后，方可解除警戒。

4 爆破效果

(1)爆破经济效益。爆破后钻孔延米中深孔爆破方量在11m3左右，浅孔台阶爆破1.2m3;炸药单耗与设计比有所降低，实际综合单耗0.30kg/m3。工期提前6个月，综合成本得到大幅降低。

(2)爆破质量。爆破后破碎块度符合工程要求，大块率低;无根坎;爆堆集中，且有一定的松散度，能满足铲装设备高效率要求。

(3)爆破安全。经现场检测，爆破地震、冲击波、飞石和噪声的危害均达到爆破设计评估的安全要求。

5 结论

低丘缓坡改造今后是城市发展主要手段之一，同时也是工业用地模式的创新，具有一定战略意义和较好综合效益。在低丘缓坡改造过程中，只要充分利用低丘缓坡的地形地貌特点，合理进行爆破设计，采用中深孔和浅孔排炮相结合的形式进行爆破施工，精心组织，就能达到好效果。

［1］ 汪旭光.爆破设计与施工［M］.北京:冶金工业出版社，2011.

［2］ 郑炳旭，王永庆，李 萍.建设工程台阶爆破［M］.北京:冶金工业出版社，2004.

［3］ 《采矿手册》编委会.采矿手册(第4卷)［M］.北京:冶金工业出版社，1991.

［4］ GB6722－2011.爆破安全规程［S］.

［5］ 于亚伦.工程爆破理论与技术［M］.北京:冶金工业出版社，2004.