城区复杂环境213t炸药大区深孔爆破技术

张 中 雷，管 志 强，3，李 厚 龙，王 林 桂

（1.大昌建设集团有限公司，浙江 舟山316000；2.大昌建设集团与浙江海洋大学联合专家院士工作站，浙江 舟山316021；3.浙江海洋大学 传播与机电工程学院，浙江 舟山316021）

城区复杂环境213t炸药大区深孔爆破技术

张 中 雷1，2，管 志 强1，2，3，李 厚 龙1，2，王 林 桂1

（1.大昌建设集团有限公司，浙江 舟山316000；2.大昌建设集团与浙江海洋大学联合专家院士工作站，浙江 舟山316021；3.浙江海洋大学 传播与机电工程学院，浙江 舟山316021）

介绍了城区复杂环境大区露天深孔爆破技术在牛头山剩余山体爆破工程中的应用。工程采用复杂环境大区深孔毫秒延时、逐孔起爆的一次性爆破方案。爆区预处理技术创造了良好的自由面，优质的爆破器材、合理的毫秒延时时间及可靠的网路搭桥技术，精心的施工组织及充分的爆前准备确保了爆破效果及施工过程的高质量、高效率、安全有序。该项爆破技术具有对周边居民及有关单位生活、工作影响程度最低，施工周期短、综合效益好的优点，对类似工程具有借鉴意义。

复杂环境；大区深孔爆破；预装药；施工组织；爆破效果

1 工程概况

牛头山剩余山体爆破工程位于舟山市临城新区惠民桥地块，该地块为惠民公寓二期工程建设用地。开工后由于前期周边居民拆迁协调及纠纷等原因，工程进展缓慢最后直至被迫停工，工期严重滞后。至2015年11月底，剩余山体需爆破方量约42万m3。

本工程爆破开挖面积约3.3万m2，包括＋16 m平台以下山体及周边＋16 m平台以上剩余山体，如图1所示。

图1 爆区爆前状况Fig.1 The area condition before blasting

1.1 爆区周边环境

工程地处城区，爆区环境十分复杂﹝1﹞：

（1）爆区东南侧距沧海新村居民小区最近为180 m，在15～100 m范围零星分布着未达成拆迁协议的民房、祠堂等。

（2）南侧距城市主干道海天大道最近为60 m，距离中石油加油站137 m。

（3）爆区西侧距三大线最近为124 m，距浙江大学舟山校区大楼最近为204 m。

（4）爆区西北侧距惠民桥110 k V变电站最近为80 m，该变电站担负舟山市行政中心、舟山医院及舟山中学等一级用户的供电任务，是本工程重要的保护对象。

（5）爆区北侧距高压线铁塔（35 k V）最近为80 m。

爆区周边环境如图2所示。

图2 爆区周边环境Fig.2 The surrounding environment of blasting area

1.2 工程特点

（1）周边环境十分复杂，位于爆区北侧的惠民桥110 k V变电站及高压线对爆破振动控制要求高。

（2）一次爆破规模特别大，刷新了舟山长峙岛外长峙山体大区深孔毫秒延时爆破工程所创造的在爆破规模、分段数量方面的全国同类工程纪录。

（3）正值连续近2个月的阴雨天气，孔内几乎满水，预装药时间长，要求炸药及起爆器材具有较高的稳定性及抗水性。

（4）由于爆区最初是按7次爆破规划，7个爆区相接的位置不规则，且剩余山体前后高差大，一次爆破的网路设计及敷设搭桥工作复杂。

（5）爆区周边分布着数家待拆迁居民，存在居民阻拦施工的风险，南侧的海天大道是城市主干道。

（6）装药工作一旦开始必须连续进行，需要提前避开极端天气，选好装药作业的时间窗口。

2 爆破技术方案

2.1 主要爆破参数

该次大区爆破选取设计炸药单耗为0.4～0.5 kg/m3﹝2﹞，最终实际炸药单耗为0.53 kg/m3。考虑到前排炮孔与变电站距离太近，为了控制单响药量，将φ115 mm孔径调整为φ102 mm、φ105 mm。为了解决第1排部分炮孔底盘抵抗线过大的问题，前排布置部分倾斜炮孔（倾角80°～85°），其他炮孔为了便于控制钻孔质量，均采用垂直炮孔。由于排数多达55排，必然会出现爆区后部补偿空间不足的问题，影响爆破效果﹝3﹞，因此每间隔4排布置1排加密炮孔，从而增加装药量，加大对爆渣的挤压力度，为后排炮孔增加补偿空间。具体爆破参数见表1。

表1 深孔爆破参数汇总Table 1 Deep hole blasting parameters summary

2.2 装药结构

对不同类型的炮孔采用了不同的装药结构，对于不同深度、不同覆盖层厚度的炮孔，采用了不同的填塞长度，尤其是孔深超过20 m的炮孔，为了控制单响药量，采用了孔内分段装药。对起爆体的安装位置也作了详细规定。具体装药结构如图3所示。

图3 装药结构图Fig.3 The diagram of charging structure

2.3 爆破器材的选用

2.3.1 炸药的选用

由于炮孔内均有水，预装药工期较长，因此选择抗水性好的2#岩石乳化炸药。满水炮孔采用塑壳乳化炸药。为了解决乳化炸药长期浸泡在水中，起爆感度及起爆能可能降低的问题，起爆体采用抗水性更好的赛能迈锐包装乳化炸药，该品种乳化炸药在浸入水孔2周后仍可安全高效引爆。

2.3.2 雷管的选用

本次爆破规模大，分段数多，对于最大单响药量控制要求高，且有分段装药，需采用高精度的导爆管雷管，即采用了Exel高精度导爆管雷管起爆系统﹝4﹞，保证炮孔以设计确定的延时间隔按顺序依次逐孔起爆。

2.4 起爆网路

2.4.1 爆区开口位置

本次爆破的开口位置位于爆区中间，采用V型顺序起爆。开口位置的综合考虑了以下几个方面：

（1）自由面的条件

开口位置应该选择在自由面比较规整的位置，底盘抵抗线不应过大，不应有大的节理裂隙，前方无重要保护对象，有足够的爆渣抛散空间。

（2）网路连接方便、爆破持续时间短

开口位置的选择决定网路的总体传爆方向及爆破持续时间，也影响着爆破网路的设计及敷设难度。应尽量将开口位置布置于爆区中部，使两边的传爆时间趋于平衡，且缩短单排长度有利于减少延时误差的积累。

（3）开口处炮孔情况

开口处均为φ115 mm炮孔，炮孔内积水均可排干，保证炸药装填密实，单孔药量大，做功能力强，能最大限度的将爆渣推出为后响炮孔创造空间。

2.4.2 逐孔起爆网路

采用Exel高精度导爆管雷管起爆系统时，孔内根据孔深及装药结构装1～3发400 ms高精度毫秒延时雷管；孔间采用2发25 ms地表延时雷管，开口处左侧区域每排第一个炮孔采用2发17 ms地表延时雷管，排间采用2发65 ms地表延时雷管。对于间隔装药的炮孔，在上部雷管串接2发9 ms雷管。

为了确保网路准爆，采用网路排间搭桥技术。在爆区开口位置南侧1/3、2/3处及北侧中部分别布置排间搭桥。起爆网路如图4所示。

图4 起爆网路Fig.4 Initiation network

2.5 爆破振动控制

本次爆破需要重点控制的是爆破振动。爆区周边主要的爆破振动保护对象为：惠民桥110 k V变电站、舟山海洋教育投资有限公司，中石油加油站，沧海新村小区，其中110 k V变电站距离爆区最近仅80 m，对爆破振动控制要求更高。

（1）在前期爆破作业中，进行了多次爆破振动测试，测得最大爆破振动达到2.6 cm/s，变电站未出现任何异常情况。经过评估，本次爆破变电站的爆破振动强度不会超过该最大值。

（2）在靠近变电站100 m范围内采用φ102 mm、φ105 mm的炮孔，严格控制单孔药量。

（3）从减振和控制飞石两方面考虑，在起爆网路设计时调节开口位置，使变电站位于爆破最小抵抗线侧向﹝5﹞。

（4）通过爆前预处理，将靠近变电站附近炮孔的抵抗线适当减小，便于爆炸能量的释放，减小爆破地震波的强度。

（5）与有关电力部门协调制定应急预案，确认变电站内安全防护装置的可靠性，在爆破前调整有关设备的负荷并安排人员现场值守，一旦发生跳闸，立即采取措施恢复供电，减少损失。

3 爆破施工技术

3.1 爆前准备

3.1.1 爆区预处理

（1）在爆区南部尖部如图5中预处理1所示，预先进行了一次小规模爆破。拉开了主爆区与加油站及海天大道的距离，使南侧爆区长度减小，形状规则，便于网路设计与施工。

（2）在爆区北部前端延伸处如图5中预处理2所示，布置小规模爆破并清渣，减少北部总排数，改善了后排爆区的自由面条件，有利于爆破能量的快速释放，控制爆破振动强度。

（3）为了解决主爆区前部平台标高高于主爆区底部标高的问题，在主爆区前部坡底采用浅孔爆破拉槽如图5中预处理3所示，为炮孔底部创造补偿空间，防止底部岩体爆而不松或最终场地爬坡。

（4）前方自由面上采用液压破碎锤清除浮石及削坡处理如图5中预处理4所示，改善自由面条件。3.1.2 装药前的准备工作

（1）提前检查炮孔情况，发现填塞炮孔及时透孔、补孔。

（2）本次爆破有φ102 mm、φ105 mm、φ115 mm三种不同规格孔径且分布不规律，炸药规格也分为φ70 mm、φ90 mm两种规格，装药结构多种多样，为了便于区分不同类型的炮孔，分别用不同颜色标识物进行现场标识。

（3）一般岩屑填塞满水炮孔容易冲孔，在装药前提前灌制条形沙袋，在炮孔填塞时，先用沙袋填塞2 m，再用岩屑填塞，确保填塞质量。

（4）每隔两排炮孔，主线及网路搭桥位置分别拉三角串旗进行标记，便于网路敷设快速施工及检查。

图5 预处理情况示意图Fig.5 Schematic diagram of pretreatment condition

3.2 装药及网路连接

3.2.1 排水及装药

炮孔排水是本次爆破的一个难点问题。本次爆破共安排5个小组吹排孔内积水，每组配备一台高风压钻机、一名钻机操作工及4名吹水操作工。每个吹水组配备两个装药组，另外安排两个装药组根据进度灵活机动。

在吹水及装药过程中每个吹水组安排1名组长统筹指挥，防止吹水进度过于超前造成炮孔回水或滞后延误装药进度。

3.2.2 网路连接

爆破网路的连接必须严格按设计从临空面第一排逐排连接。为了确保网路的安全可靠，最后在起爆当天上午连接排间雷管及搭桥。连接搭桥雷管时应严格按爆破网路图进行，防止连错造成延时错乱。网路连接过程中，安排熟悉网路的爆破技术人员紧跟检查，发现错误立即纠正。

3.3 爆区的安全保卫

装药前沿剩余山体外围搭设防护排架封闭施工区域，安装监控视频对整个施工区域进行安全监控并利用无人机空中巡视。装药及联线期间对爆破作业现场实施24小时安全保卫。

4 爆破效果

本次剩余山体一次爆破方量约42万m3，装药共分12个组，历时4.5 d。网路连接及检查共分4个组，历时2 d。共布置炮孔55排，其中加密排8排，总炮孔数2 389个，总钻孔米数36 979 m。炸药实际消耗量213 096 kg，高精度导爆管雷管使用量9 507发，总延时时间4 687 ms（分2 439段）。

4.1 监测结果

本次爆破进行了爆破有害效应检测，在爆区周边布置10个振动监测点、5个空气冲击波监测点和2个粉尘监测点，监测结果见表2、表3。

表2 爆破振动及空气冲击波测试成果表Table 2 The test results of blasting vibration and air shock wave

表3 爆破粉尘浓度测试成果表Table 3 The test results of blasting dust concentration

惠民桥110 k V变电站的1#、2#振动监测点波形如图6～图7所示。

图6 1#测点爆破振动波形Fig.6 The oscillogram of 1#measuring point

图7 2#测点爆破振动波形Fig.7 The oscillogram of 2#measuring point

（1）沧海新村、浙大舟山校区、高压线铁塔等建筑物的爆破振动速度均低于《爆破安全规程》（GB 6722—2014）规定的安全允许振速及设计安全允许振速标准。

（2）爆破后，110 k V输变电设备均正常运行，经检查，未发现任何设备损坏。

（3）爆破空气冲击波峰压最大值为98.6 Pa，低于《爆破安全规程》（GB 6722—2014）规定的人员及建筑物安全允许值2 k Pa。

（4）爆破前后粉尘浓度变化不大，说明此次爆破粉尘控制较好。测点粉尘浓度在30 min内回落到爆前水平，对周围环境基本没有影响。

（5）离爆区最近的7#点废弃居民房测得竖直向振动速度达到5.63 cm/s，但房屋丝毫没有损坏迹象，在后续工程中对于类似建筑物的振动控制可以作为参考。

4.2 爆后效果

通过对爆后的山体现场检查、视频资料以及挖装过程中的爆堆粒径分析，所有炮孔全部安全准爆，基本无冲孔现象，爆区正向爆渣往前抛掷在30 m范围内，爆堆较均匀。惠民桥110 k V变电站正常运行，爆区周边保护对象均安然无恙（见图8）。

由于严格控制单响药量，钻孔、爆破器材等爆破直接成本增加约20%，但是该技术缩短了工程施工工期，能明显降低工程的综合成本。采用该技术将8个月工期缩短为2个月，不仅为业主节约1 800余万元安置租金，而且使近1 000户当地居民提前6个月搬进新房，取得了很好的经济及社会效益。

图8 爆破过程Fig.8 The blasting process

5 体会

（1）复杂环境大区深孔爆破技术，在严格控制爆破有害效应的前提下，提高单次爆破规模，减少爆破次数，提高了施工强度，明显缩短了施工工期。

（2）该项技术总体上减少了安全警戒次数，减少了扰民次数及协调工作量，占用公共资源少，便于业主、公安等有关部门协助实施爆破安全警戒。

（3）该项技术虽然增加了爆破直接成本，但大大缩短了施工工期，综合效益好。

（4）由于受普通乳化炸药在有水炮孔中的安全性、稳定性的制约，总的装药爆破时间宜控制在7 d以内，施工强度较高，对爆破作业单位的施工组织能力提出了更高的要求。

（5）爆区的预处理是否到位，装药及网路连接前的准备工作是否充分，直接影响爆破作业效率与安全及爆破效果。

（6）在爆破作业过程中及爆破时，采用全封闭视频监控、无人机航拍，对于爆破作业期间的安全保卫及爆破效果后评估具有积极意义。

（

）：

﹝1﹞中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.爆破安全规程GB 6722-2014［S］.北京：中国标准出版社，2014. General Administration of Quality Supervision，Inspection and Quarantine of the People，s Republic of China，Standardization Administration of the People，s Republic of China.Safety regulations for blasting GB 6722-2014［S］.Beijing：Standard Press of China，2014.

﹝2﹞管志强，张中雷，王林桂，等.复杂环境大区露天深孔台阶爆破技术在岙山油库区开挖中的应用［J］.爆破，2011，28（2）：63-67. GUAN Zhi-qiang，ZHANG Zhong-lei，WANG Lin-gui，et al.Application of large open deep hole bench blasting in aoshan oil reservoir excavation on complex environment［J］.Blasting，2011，28（2）：63-67.

﹝3﹞朱鑫.大区多排孔微差挤压爆破技术研究［D］.成都：西南交通大学，1999. ZHU Xin.Study on the technology of the large range multiple-line hole micro-difference extruding explosion［D］.Chengdu：Southwest Jiaotong University，1999.

﹝4﹞吕锐，陈真.高精度雷管爆破网路在峨口铁矿的实践与应用［C］//汪旭光.中国爆破新进展.北京：冶金工业出版社，2014：672-677. LV Rui，CHEN Zhen.High-precision detonator blasting network practice and application in ekou iron mine［C］// WANG Xu-guang.The new progress of blasting in China. Beijing：Metallurgical Industry Press，2014：672-677.

﹝5﹞汪旭光.爆破手册［M］.北京：冶金工业出版社，2010. WANG Xu-guang.Handbook of blasting［M］.Beijing：Metallurgical Industry Press，2010.

Blasting technique of 213 t dynamite large-scale deep-hole in complex environment of urban area

ZHPPC Zhong-Iei1，2，CUPP Zhi-qiang1，2，3，LI Hou-Iong1，2，WPPC Lin-gui1
（1.Darch Constrction Croup Co.，Ltd.，Zhoushan 316000，Zhejiang，China；2.The United Pcademician Workstation of BIasting Branch of Darch Constrction Croup Co.，Ltd.and Zhejiang Ocean U-niversity，Zhoushan 316021，Zhejiang，China；3.SchooI of PavaI Prchitecture and MechanicaI-eIectricaI Engineering，Zhejiang Ocean University，Zhoushan 316021，Zhejiang，China）

The large-scale deep-hole blasting with millisecond delay was introduced in urban area complex environment，it was carried out in the project of the remaining mountain of Niutoushan.The one-time blasting scheme of large-scale deep-hole blasting with millisecond delay and blasting hole by hole was applied in complex environment.The good free surface of blasting area was created by pretreatment technology.High-quality explosive material，reasonable millisecond time delay and reliable bypass technology，elaborative construction organization and adequate preparations before blasting，the blasting effect and the construction process high-grade，efficient，safe and orderly were ensured.The technique had lowest degree of influence to the surrounding residents and units，shortest construction period and good comprehensive benefits.The project could provide a reference for similar projects.

Complex environment；Large-scale deep-hole blasting；Pre-charge；Construction organization；Blastingeffect

TD235.33

A

10.3969/j.issn.1006-7051.2016.05.015

1006-7051（2016）05-0077-06

2016-05-03

张中雷（1962-），男，高级工程师，从事爆破工程设计施工及项目管理。E-mail：13506803886@163.com