复杂环境下土石方浅孔微差爆破技术应用与分析.pdf

第 “卷第期 “ “ 年月 爆破 “ , / 0 1 7 / 6 . 0 1 ; 6 / * , - . ; 1 6 , A 3 . - 0 , ; 3 “ 7 A 7 B C 83 “ “ 0， C 7 8 ） B 3 . 6 - , .D 9E F 8 G 28 / 6 1 3B E J ’ 7 B F B 7 , B E G 8 B F， F 7 B B C E 7 B ’ B 8 , ’ ’ F I ’ G 7 8 ，G C , N F ’ 9I ’ G 7 8 H G C , C ’ F，7 8 N F , M ’ G 收稿日期 “ “ - - P 作者简介 刘明全 （ P 0 -） ， 男； 四川 四川绵阳久安实业有限公司工 程师 引言 由于目前理论研究的不成熟和条件的不确定 性， 在采用微差爆破法开挖环境复杂的土石方时， 如 何合理选用微差爆破的起爆方式及间隔时间是一个 值得探讨的问题。为了探索适合于复杂环境下土石 方浅孔微差爆破的起爆方式及间隔时间， 笔者先后 在株六铁路复线Q 2 P R 0 “ R / “段边坡扩堑工 程 （以下简称 “Q 2 P工程” ） 及四川乐山犍为县孤峰 排险工程 （以下简称 “犍为孤峰工程” ） 中有针对性地 进行了相关技术的应用。以介绍两次实例为基础， 把相关设计与其合理性分析结合起来， 对复杂环境 下土石方浅孔微差爆破技术的应用进行了初步探 讨。 工程概况 Q 2 P工程和犍为孤峰工程属于不同类型的控 制性土石方开挖工程， 其中Q 2 P工程紧靠既有电 气化接触网 （水平距离 2 “E） ， 地势位置高， 平均开挖高度 / 2E， 最高处距轨面 0 E， 边坡 陡峭， 既有坡率 S “ ， 开挖工作面狭窄， 宽度 “ 2E， 基岩为石灰岩， 总方量约2“ “ “E 。犍为孤 峰工程系山体滑坡分离而成的倾斜柱状孤峰 该峰 高 “E， 长 0E， 宽0 E， 基岩为中硬砂岩， 峰顶覆土 “ 2 “E； 孤峰左侧及背后为2 “E 宽的平台， 右侧和前方均为陡坡； 由于地势下沉， 孤 峰斜度已达0 T， 且正以年平均约 “B E的水平偏转 速度继续向下倾斜， 严重威胁着坡下 “ “E开外的 / “家住户及一条运煤专线， 开挖总量约30 “ “E ，万方数据 具体环境如图示。 山体；“孤峰；陡坡；住户；运煤铁路专线 图犍为孤峰环境示意图 （单位 ） 浅孔微差爆破技术应用与分析 ’ 浅孔纵向台阶微差控爆起爆方式 对于 工程， 由于工作面狭窄且所处位置 高， 爆破后的碎石极易顺陡坡下滑或抛掷。为了控 制爆破危害， 必须设法使爆破碎石向平行于既有铁 路的方向抛掷或滑落。笔者在 工程纵向台阶 浅孔控爆施工中， 先后设计了如图“（*） 、（） 、（,） 所 示的三种微差起爆方式。经试爆和比较， 最后选取 了图“（,） 所示的起爆方式， 并使之与边坡边缘炮孔 （以下简称 “边眼” ） 的空气隙间隔装药有机结合， 取 得了安全、 高效的控爆效果。现就有关合理性分析 如下 图“（*） 所示的顺序起爆， 布置雷管段别和装 药都较方便， 却存在两个明显的不足 其一， 由于纵 向台阶先起爆的炮孔为同排同时起爆， 爆破碎石较 为集中， 碎石的彼此碰撞使其抛掷距离向后逐步呈 递减趋势， 势必会增加后排炮孔爆破夹制作用， 影响 爆破效果； 其二， 对台阶的大部边眼而言， 由于爆破 后的碎石顺台阶爆破方向前移受阻， 在只有两个临 空面 （既有坡面和台阶工作面） 的条件下， 受自身重 力和内侧孔的爆破侧向推力与爆破震动作用， 大部 分爆破碎石都顺坡塌落或抛掷， 这不仅会造成侧向 防护排架的变形， 也会对既有铁路构成威胁。 图“（） 所示的楔形起爆， 虽在一定程序上克服 了顺序起爆下后排炮孔爆破效果不理想的弊端， 却 依然不能阻止大部分边眼的爆破碎石顺坡下滑或抛 掷。其原因在于， 最内侧炮孔滞后于同排中间各孔 起爆， 在爆炸产生的侧向推力与震动作用下， 中间各 炮孔所产生的部分碎石向外发生位移而产生一个外 向的水平推力。受此力作用， 外侧边眼后起爆的大 部分爆破碎石被迫沿垂直于既有铁路的方向外移， 并最终在自身重力的作用下顺坡下滑或抛掷。 图“（,） 所示的 “-” 字形起爆， 则具有两方面的 优点， 一方面， 它保留了楔形起爆如楔子行进的起爆 顺序， 防止前面先起爆的炮孔产生碎石堆积而阻碍 后面炮孔新自由面的形成， 从而可以确保这些炮孔 具有良好的爆破效果； 另一方面， 它调整了所有边眼 的起爆时间， 使之滞后于同排所有内侧孔起爆， 不仅 可以保证这些边眼充分利用内侧孔先起爆所创造的 新自由面来改善爆破效果， 同时又可利用其滞后起 爆的 “隔墙” 效应和爆破内推力阻挡内侧孔的部分碎 石向外位移， 减少沿坡下滑或抛掷的碎石量。 （*） 顺序起爆 （） 楔形起爆 （,）“-” 字形起爆 图“ 工程纵向台阶起爆方式示意图 ’ “ 犍为孤峰工程微差起爆方式 爆破处于陡坡上且已经倾斜的孤峰， 其爆破碎 石不仅极易顺坡下滚， 而且飞石抛掷距离较平抛大。 为防止爆破时大量滚石及飞石危及坡下的住户和运 煤专线， 除了加筑必要的下游防护围堰外， 还采用了 浅孔台阶逐层剥离的控爆方案。并结合 工程 的经验， 对居住区一侧的药量加以控制， 使边缘炮孔 全部采用空气隙间隔装药， 在确保此侧只松动爆破 的基础上， 设计并采用了如图的 “辐射式” 微差起 爆方式。实际爆破效果表明， 该起爆方式设计是合 理的， 其合理性体现在如下几个方面 （） 从整体看， 工作面上的雷管段别从外至内依 次升高， 且大体呈环形布置。此分布便于操作， 工效 较高。 （“） 此起爆方式充分利用了孤峰周围的平台与 临空面， 确保了良好的爆破效果， 且使大部分的爆破 碎石抛向了较为安全的平台与空间， 留在峰顶的余 渣极少， 便于爆破后清理工作面。 （） 孤峰正对居住区一侧采用松动爆破， 抛掷的 碎石少， 滚石滚动距离短， 下游围堰可充分发挥作 用， 确保了住户及运煤专线的安全。 （） 从局部看， 孤峰外侧先于内侧起爆。这样可 以确保孤峰的重心不发生偏移， 利于孤峰在爆破中 始终处于稳定状态。 ’ 悬空危石微差起爆方式 工程. - /外有一天然冲沟， 沟旁有一 上半部与山体相连， 下半部呈悬空势， 有方量约 的悬空危石。危石横向与搭设的防护排架相接 触， 纵向冲沟底部有一小片洼地， 如图所示。由于 危石下半部悬空， 危及铁路安全， 再考虑到危石旁的 冲沟洼地可以用来容纳碎石， 笔者借鉴定向爆破的 设计经验， 设计了如图示的 “定向倒塌” 式浅孔微 0“ 爆破 “ / / 年月 万方数据 、“、临空面 （抛掷爆破方向） ； 临空面 （松动爆破方向） ； 边眼 （空气隙间隔装药） ；住户；’既有铁路 图孤峰 “辐射式” 起爆示意图 差起爆方式。从合理性分析看， 该起爆方式将倾斜 布孔与逐层削离的微差爆破技术相结合， 利用斜眼 对炮孔最小抵抗线方向的改变， 使整个危石的爆破 方向倾向于铁路的平行方向且指向冲沟洼地， 可起 到合理改变爆破碎石抛掷方向， 使其向更安全的方 向抛掷或滑落的作用； 同时， 其自上而下的逐层分段 起爆顺序， 可使危石在卸载的同时， 其重心在爆破中 逐步降低， 这对防止危石重心发生偏移极为有利。 防护排架；“山体；小裂缝； 悬空危石；洼地；铁路 图悬空危石环境及起爆示意图 危石一次起爆后， 除少量小块碎石飞向防护排 架， 造成其轻微晃动却无变形外， 大部分的碎石均抛 向了预定的冲沟洼地。理想的爆破效果也充分证明 了前述起爆方式设计的合理性。 微差爆破间隔时间的选取 选择合理的微差爆破间隔时间对改善微差爆破 的破碎效果和减少地震效应具有很重要的作用。由 于微差爆破的间隔时间与岩石性质、 孔网差数等因 素有关， 情况较为复杂， 相关的理论研究又不很成 熟， 使得该间隔时间的选取通常以经验确定为主。 为了确保爆破效果， 在寻求复杂环境下土石方 浅孔微差爆破的合理间隔时间过程中， 笔者以文献 ［、 ］ 的经验数据 （ ’ *） 为参考， 兼顾防止雷 管窜段和网路布置方便， 最终选取了间隔时间为 “ *的跳段起爆方式。经, -工程及犍为孤 峰工程近百次的爆破实践证明， 该间隔时间用于类 似复杂环境下的土石方浅孔微差爆破是基本合理 的， 它既确保了每次爆破都具有良好的效果， 同时也 少有飞石产生。 结语 （） 复杂环境下的土石方浅孔微差爆破， 其起爆 方式必须因地制宜， 综合考虑。 （“） 在复杂环境下的土石方浅孔微差爆破中， 为 确保爆破安全， 必要时可将靠近危险临空面一侧的 边缘炮孔装药结构特殊化。 参考文献 ［］ 刘祖亮， 陆明.爆破与爆炸技术 ［/］ .南京 江苏科 学技术出版社. ［“］ 刘明全.扩垫石方控爆中空气隙间隔装药结构的应用 ［0］ .爆破器材，“ “， （） “ “ 1 “ . ［］ 北京工程爆破学会.爆破作业人员安全技术知识问答 ［/］ .北京 冶金工业出版社. ［］ 郑和平.高边坡危岩体爆破处理 ［0］ .爆破，“ “， - （“） - 1 . ［］ 卿光全.电气化铁路复线控制爆破施工中的事故分析 ［0］ .爆破，“ ， ’ （） ’ ’ 1 ’ - . ’“ 第“ 卷第期刘明全复杂环境下土石方浅孔微差爆破技术应用与分析 万方数据