２０１３年第４期 （第４ｌ卷） 黑龙江水利科技 Ｎｏ．４．２０１３ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ （Ｔ０ｔａｌ Ｎｏ．４１） 文章编号：１００７—７５９６（２０１３）ｏ４—０２６０—０４ 深孔爆破技术在边坡光面爆破中的应用 史磊 《推广应用 ｌ叫 ］凹ｕ口［ 二］［ ｌ＿ｌｌ＿ｌ ¨ （南水北调中线干线工程建设管理局河南直管建管局平顶山项目部，河南鲁山４６７３００） 摘要：介绍中化泉州重油码头库区工程山体边坡光面爆破的设计与施工方法。被爆破陡峭 山体最高处约７０ ｎｌ，分４级台阶边坡，下部两级坡度为７Ｏ。，马道间垂高为２０ ｍ，上部两 级坡度为６０。，马道间垂高为１５ ｍ，边坡马道宽度均为２ ｍ。最终边坡面积约２万ｍ 。 采用中深孔进行光面爆破设计与施工，如炮孑Ｌ的布置、药量的计算、边坡的钻眼技术、 间隔装药技术与方法、边坡光面爆破各种参数的探索等。对类似工程边坡采用光面爆 破，减少对保留边坡的爆破震动破坏，使边坡平整稳定，利于边坡锚喷射网的施工有一 定的参考价值。 关键词：炮孔布置；钻眼技术；弧形边坡；光面爆破；间隔装药 中图分类号：ＴＶ５４２ 文献标识码：Ｂ ０ 引 言 深孔爆破是指钻孔直径＞７５ ｍｍ、孔深＞５ ｉｎ的 隧道全断面开挖光面爆破，是应用光面爆破技 术，对隧道实施全断面一次开挖的一种施Ｔ方法。 它与传统的爆破法相比，最显著的优点是能有效地 控制周边眼炸药的爆破作用，从而减少对围岩的扰 动，保持围岩的稳定，确保施工安全。 同时，又能减少超、欠挖，提高工程质量和进 度 ３ Ｊ。本文将结合丁程实际浅谈深孔爆破技术在边 坡光面爆破中的应用。 炮孔的爆破技术。深孔爆破具有单位钻孔量小和炸 药单位耗量低、生产效率高和便于采用综合机械化 施 进行爆破、挖装、运输作业等优点，广泛应用于 露天和地下开挖＿丁程…。 深孔爆破可与预裂爆破、光面爆破和毫秒爆破 等技术相结合，以获得开挖面平整、围岩稳定、提高 Ｔ程施＿Ｔ质量的效果。光面爆破是先爆除主体开挖 部位的岩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周 １工程概况 本工程为中化泉州重油码头库区＿Ｔ程山体爆破 边孑Ｌ药包，将光爆层炸除，形成一个平整的开挖面， 开挖。工程所在地处于湄洲湾湾内南岸的青兰山与 是通过正确选择爆破参数和合理的施Ｔ方法，达到 黄干岛之间水域。山体爆破开挖后，由于边坡陡，似 爆后壁面平整规则、轮廓线符合设计要求的一种控 悬崖陡壁、壁高约６０ Ｉｌｌ，最低也有４０ ｉｎ。 制爆破技术 Ｊ。 ［收稿日期］２０１２—１２—２７ ［作者简介］史磊（１９８０一），男，江苏溧阳人，工程师，从事南水北调建设管理工作。 －－－－——２６０－－－－—— 史磊：深孔爆破技术在边坡光面爆破中的应用 第４期 总开挖方量１５０万ｍ。左右，设计要求对３面陡壁采 择的钻孔直径：Ｄ＝１００ ｍｍ。 用光面爆破技术，分台阶对坡面进行锚喷护坡，护坡 ２．２．１．３超钻深度和钻孔深度的确定 面积约１．５万ｍ 。 １）超钻深度ｈ。：超钻是为了克服底板阻力，使爆 ２爆破工程设计 爆破工程设计必须认真，并应遵守以下原则： 后不留岩坎，在一般情况下，台阶高度越高、坡脚面 越小，底盘抵抗线越大。岩石越坚硬，则需要超钻深 度越大，相反则小。本工程钻孔超钻应随上述条件 １）爆破施工方案必须满足工程要求，并且技术 变化而定。一般参数值为ｈ ：＝０．３～０．５ ｍ。 可行、经济合理、安全可靠。 ２）对保留边坡面的岩体不允许产生破坏。 ３）爆破块度符合要求，爆堆有利于铲装。 ４）控制爆破振动、爆破冲击波、爆破飞石，防止 一切可能发生的爆破事故。 ２．１浅孔爆破法 采用一般常用的风动凿岩机，孔径ｄ为４０ ｍｍ， 孔深根据地形和作业面具体情况，但＜４ ｍ。该方法 主要用来改造深孔爆破作业面地形。 ２．１．１布孔方式 视具体作业面情况，可布置单排、多排，也可布 置垂直孑Ｌ、斜孑Ｌ和水平孑Ｌ。 ２．１．２爆破参数 １）最小抵抗线计算公式为： ＝（２５～３５）ｄ＝１～１．４ ｍ （１） ２）孔网参数计算公式为： 炮孑Ｌ间距０＝（１—２）１Ｖ＝１～１．６８ ＩＩ１ （２） ３）药包量计算公式为： Ｑ＝ａｂｈｑ （３） 式中：Ｑ为单孑Ｌ装药量；Ⅱ为孔距；ｂ为排距；ｈ为孔 深；ｑ为炸药单耗量。 ２．２中深孔爆破 中深孑Ｌ爆破，是本工程设计中主要钻孔爆破方 法。浅孔爆破是为中深孔爆破创造钻孔作业平台和 分层作业面。 ２．２．１爆破参数选择 ２．２．１．１ 台阶高度 的确定 台阶高度实际上是分层厚度，它对施丁安全、开 挖质量、钻孔爆破、铲装效率起着重要作用。本工程 决定用高台阶分层开挖，分层高１２～１５ ｍ。 ２．２．１．２钻孑Ｌ直径ｄ的确定 主要取决于工程要求来选用钻孔机械。这里选 ２）钻孔深度Ｌ计算公式为： 垂直钻孔Ｌ＝Ｈ＋ｈ （４） 倾斜钻孔计算公式为： Ｌ＝Ｈ＋ｓｉｎ １ （５） ２．２．１．４ 炮孔间距 的确定 中等坚硬岩石炮孔间距Ｏｔ的计算公式为： Ｏｇ＝ｍｌＦ：（０．６—１．４） （６） ２．２．１．５炮孔排距ｂ的确定 多排孑Ｌ布置原则应是各排孔排距相等，ｂ＝ ０．８７ 。 ２．２．２装药量设计计算 ２．２．２．１计算线装药密度 计算结果ｑ１＝４．２７ ｋｇ／ｍ。 ２．２．２．２确定单位炸药耗量 选择单位炸药消耗量ｑ应根据岩石性质、炸药 性质，钻孔直径，岩石块度的要求来确定。但是最好 的办法是试爆得出实际数据。 ２．２．２．３单孔装药量 计算公式为： Ｑ＝ｑ。（￡一ｈ。） （７） 经计算Ｑ＝４２．７ｋｇ ２．２．２．４选择孔距、排距比例 定出孑Ｌ距、排距，ｎ＝１．２５ Ｘ２．９８＝３．７２５ ｍ。 ２．２．２．５选择起爆微差时间和起爆顺序 微差问隔时间：Ｋ５０ ｍｓ。 以上设计数据，必须在实践中不断根据实践进 行调整，使之更加完善，更加准确。 调整项目包括：起爆顺序和微差时问，平均炸药 单耗，堵塞长度，超深，装药结构及钻孑Ｌ角度。 ２．２．３光面爆破 光面爆破包括以下４个方面： 一２６１— ２０１３年第４期 （第４ｌ卷） 黑龙江水利科技 Ｎｏ．４．２０１３ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ （Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．４１） ２．２．３．１光面爆破施丁概况 ３．２最大一段允许装药量 计算公式为： Ｑ＝Ｒ３ Ｘ ／ｋ 。 （９） 为保岩基的完整度及有利于喷锚护坡，在临近 开挖线时，最终边坡应采用预裂爆破和光面爆破。 光面爆破在隧道掘进中应用较多，露天中深孔土石 式中：Ｖ为被保护建筑物的安全震动速度，ｃｍ／ｓ，取 方施工中应用很少，其各项参数的计算和选择也少 有资料参考。 ：５ ｃｍ／ｓ计算。 经计算：Ｑ＝６５．７２ｋｇ 我们参照地下＿丁程巷道开挖光面爆破及预裂爆 ３．３爆破飞石计算 破中有关公式及数据在实践中摸索，不断改进，优化 计算公式为： 各项光面爆破参数。 ２．２．３．２光面爆破炮孑Ｌ排列 光面爆破的炮孔排列，其孔距。及排距ｂ的确 定，可根据下述原理考虑：光爆层的厚度与孔间距有 着密切的关系，可用两者的比值Ｋ＝Ｅ／Ｗ来表示，其 中Ｋ称为光爆孔的密集系数。在实际施＿丁中，由于 岩层风化程度和裂隙发育状况。往往有不同的孔距 排列。 经过多次试爆，我们采用的前面一排孔（缓冲 孔）孔距ａ＝２．５ ｍ，排距ｂ＝２．５ ｍ的孔网参数后，光 爆孔的孑Ｌ距选０．８ ｍ，排距（光爆孔至前排孔）为２ｍ。 这样的排列使爆破后，眼痕率＞８０％，爆面光洁、平 整度对坡面基岩破坏较小，取得较好效果。 ２．２．３．３光面爆破药量计算 光面爆破的药量计算采用光面爆破公式，线装 药密度经计算为３９３ ｇ／ｍ，实际取４５０ ｇ／ｍ。 ２．２．３．４光面爆破装药结构 在光面爆破中，孔内装药结构及方式非常重要。 其出发点，孔内采用不耦合装药结构，不耦合系数卵 ＝２～３。主要应使药量，做到在炮孔中均匀分布。 ３爆破安全技术计算 ３．１ 爆破地震安全距离计算 爆破地震安全距离计算公式为： Ｒ：（ｋ／Ｖ） “Ｑ （８） 设：ｋ＝１８０，Ｏ／＝１．５Ｖ＝５，Ｑ＝７０ｋｇ，则Ｒ＝４４ｍ。 式中：ｋ为与地形、地质有关的岩性系数，取ｋ＝１８０； 为与地质有关的爆破震动衰减系数，取 ＝１．５；Ｑ 为最大装药量，取７０ ｋｇ计算。 －－－——２６２．．．—— Ｒ＝２０ｎ ｗｋｆ＝１７２．８ ｎｌ （１Ｏ） 式中：／／，为爆破作业指数，取１．２； 为最小抵抗线，取 ４ Ｉｎ； 为安全系数，一般取１～１．５。 ４提高边坡光面爆破效果的技术措施 ４．１ 影响因素 ４．１．１ 地质因素 光爆区内岩石的种类硬度、风化程度、结构构 造、节理裂隙发育情况、层面及其走向、以及不良地 质现象（如断层、夹层、褶皱等），都会直接影响边坡 光面爆破的效果。 ４．１．２技术因素 ４．１．２．１爆破参数 边坡光面爆破参数包括：孑Ｌ径、台阶高度、钻孔 角度、炮孔间距、孔深、最小抵抗线、底盘抵抗线、线 装药密度、不耦合系数、堵塞长度等。在地质条件确 定的情况下，爆破参数选择的合理与否是影响边坡 光爆效果的关键因素。 ４．１．２．２装药结构 １）主炮孔一般情况下采用连续偶合装药结构， 缓冲孔有间隔不偶合装药和连续不偶合装药两种结 构，边坡光爆孔有小直径连续装药和间隔装药两种 不偶合结构。 ２）光爆孔建议最好采用小直径连续不偶合装药 结构，使主炮孔，缓冲孑Ｌ能为光爆孔提供良好的临空 面，且不会直接引起边坡的破坏，这样就为获得较好 的光爆效果创造了条件。 ３）主炮孔或缓冲装药结构选择的不合理，可能 在光爆孔起爆之前，主炮孔或缓冲孔就将边坡破坏。 史磊：深孔爆破技术在边坡光面爆破中的应用 第４期 光爆孔装药结构选择的不合理，会造成边坡局部破 地质构造，应取不同的光爆参数。 坏较大，超欠挖严重，使得平整度下降。 ４．１．２．３堵塞 ４．２．２精心施工、减少误差、是保证良好边坡光面 爆破效果的重要因素 １）用测量仪器进行光面孔定位、放线，布孔，确 在线装药量、装药结构、不偶合系数确定的情况 下，要有良好的堵塞，堵塞时要保证堵塞物不会下落 定光面孔的平面位置。至装药段，保证孔口段堵塞质量。否则，不偶合系数 将会改变，影响光爆效果。 ４．１．２．４起爆间隔时间 １）主炮孔和缓冲孔微差间隔时间一般为１００ ２）钻孔时，炮孔平面定位误差易控制，而角度误 差控制较难。对于十几米深的光爆孔，若角度相差 １。，则炮孔底部位移达２０ ｅｍ以上。因此要获得较好 的爆破效果，必须由专人严格控制钻孔角度误差。 ～１５０ Ｉｌｌｓ。 ２）缓冲孔和光爆孔微差间隔时间一般为７５ ～１１０ ｍｓ。 ４．１．３施工因素 １）炮孔定位误差和钻孔角度误差。一般要求炮 孔平面定位误差≤１０ ｅｍ，否则将直接影响边坡的平 整度；钻孔角度误差又分为边坡平面角度误差和炮 孔倾斜角度误差。边坡平面角度（即光爆孔的平行 度）误差会使光爆孔长度方向的间距不相等，过大或 过小将影响光爆效果。 ２）炮孔倾斜度误差是指钻孔角与边坡坡度不 符，即光爆孔不在同一平面上，其误差的大小直接反 映边坡超欠挖的大小，影响边坡的平整度。 ４．２提高边坡光爆质量的方法 ４．２．１确定合理的光爆参数是提高光爆质量的主 要因素 １）根据地质资料和现场实际地质情况，初步确 定边坡光面爆破的主要参数，通过几次爆破后，优选 最佳参数。 ２）理论结合实践，进行小规模光爆实验。根据 光爆实验效果，调整爆破参数，然后再进行较大规模 的光面爆破。 ３）针对实际情况，同一工程不同的岩石，不同的 ３）严格按设计的装药结构捆绑炸药卷，捆绑时 要将炸药卷，导爆索和毛竹片紧贴实，保证炸药 准爆。 ５结论与体会 １）采用中深孔，应用光面爆破边坡，我们抱着实 践第一的态度，不断摸索并取得较好效果，其参数可 供同行参考。 ２）在露天中深孑Ｌ光面爆破技术中，精心施工，根 据岩质、地质构造变化，随时更正各项参数实为重中 之重，这中间严格要求及管理是必须遵循的原则。 ３）根据在该工程实践取得的经验，我们认为在 高速公路边坡施工中，可大力推广光面爆破，以降低 投资及提高边坡的稳定性。 ４）露天中深孑Ｌ光面爆破技术中，如：孔网参数、 线装药密度、装药结构、不偶合系数、与前排孔的微 差间隔时间等，均需在实践中不断摸索提高。 参考文献： ［１］郅友成．光面爆破在高边坡路堑开挖中的应用［Ｊ］．１Ｔ程 爆破，１９９８（０２）：７０—７４． ［２］叶建廷，李林峰．浅谈永龙隧道光面爆破［Ｊ］．华东公路， ２０１０（０２）：９４—９６． ［３］方崇．基于燕尾突变理论光面爆破效果的综合评价［Ｊ］． 爆破，２０１０（０４）：４０—４２，４７． ．－－——２６３．．．——