逐孔爆破技术在复杂环境山体爆破工程中的应用

王培岩

摘要：复杂环境山体爆破工程中爆破对周边环境产生的影响与危害难以控制，逐孔爆破技术通过具体计算出爆破振动、飞石、冲击波安全允许距离等具体参数，确定爆破的影响范围，制定控制与安全防护措施，实现爆破方案的优化与爆破过程的可控性。基于此，本文结合案例分析逐孔爆破技术的具体应用，以供同类型工程爆破参考。

关键词：逐孔爆破技术；复杂环境；山体爆破工程

引言：近年来随着爆破技术水平的提升，爆破工程安全危害得到有效控制，但传统多排孔微差起爆技术仍因爆破裂隙大，向周围环境传递强大冲击波、地震波能量等因素具有较大危害。逐孔爆破技术基于对爆破能量、应力等多项参数的控制，可有效降低危害，实现对爆破技术的优化与升级。因此，探究逐孔爆破技术的具体应用具有重大现实意义。

1 工程概况

某爆破山体工程周围环境复杂，东侧距175m设有蒸汽与成品油运输管道、南侧距40m有输气管道、西侧距55m为市政道路、北侧距30m有蒸汽与高压燃气管道。据现场勘查结果显示，爆破区域为粗粒红砂岩山体，自下而上地质分别为第三系基岩四大类、第四系残积土层、海陆冲基层、人工填土层，最高峰距地68m、最低点距地5m，存在无区域性断裂，但对地质无任何影响。

2 逐孔爆破技术方案

考虑爆破山体周围环境复杂决定采用逐孔爆破技术。

2.1 逐孔参数

因本次工程采用穿孔钻孔机规格为φ102mm，确定钻孔直径为102mm；台阶高度为5-10m；超深取1.5m；孔深取12m；最小抵抗线取2.5m；排距及孔距分别取2.5m、3.0m；填塞长度为2.0m；装药采取不耦合装药法，长度为10m，线装药量为4.5kg/m、单孔药量为45kg。

2.2 起爆系统设计

系统由地表连接网络与孔内延期雷管两部分构成，其中地表连接网络为设计关键，需根据计算孔内雷管延期时间的具体数值进行具体设计。

孔内延期时间计算：可利用瑞典经验公式或前苏联公式计算出微差时间，经过反复的实践论证最佳延期时间在3-8ms范围内、最佳排间微差时间在8-15ms范围内。结合本次山体爆破工程的岩石力学性质，为确保地表爆破网络的可靠性，孔间微差时间最终确定为17ms、排间微差时间确定为25ms、42ms。

地表连接网络方案：V形或斜线地表起爆网络较为常用，本次工程中因爆破区域内存在两个自由面最终确定为斜线起爆网络，雷管选择高精度导爆管雷管，可将精度误差控制在±2ms范围内。

2.3 爆破危害计算

2.3.1 安全振动允许距离

参照爆破区域现场地质条件等因素，计算采用萨道夫斯基公式：

其中R表示爆破振动安全允许距离，单位：m；K表示为与爆破地点至保护对象间的地形、地质条件相关系数，α即为衰减指数；V表示保护对象所在地安全允许质点振速，根据国家有关规定，深孔爆破需控制在10-60Hz、振动速度控制在2.0-2.5cm/s，本次取2.0cm/s；Q表示逐孔爆破最大单段炸药量，经计算为62.5kg。

本次工程中K=30、α=1.9，计算结果R=60.0m，则表示安全振动允许距离在≥60.0m以上。

2.3.2 飞石安全允许距离

爆破作用指数与最小抵抗线是影响飞石距离的两项重要参数，计算采用公式：

其中 表示爆破飞石安全距离，单位：m； 表示为安全系数，本次取1.5；n表示爆破作用系数，标准取1；W表示最小抵抗线，取2.5m。

经计算 =75.0m，则表示飞石安全允许距离在≥75.0m以上。

2.3.3 冲击波安全允许距离

根据国家有关规定爆破作用指数未超过3时，对保护对象安全防护的重点为飞散物安全允许距离以及地震安全影响距离，在露天环境下进行抛掷爆破，冲击波对建筑物的安全允许距离计算采用公式：

其中 表示与爆破作用指数以及破坏状态相关系数，本次取5；Q表示逐孔爆破最大段装药量。

经计算 =39.6m，则表示冲击波安全允许距离在≥39.6m以上。

3 爆破安全防护方案

3.1 振动危害防护

施工前应对爆破工序进行系统分析，结合现场实际情况与施工方案，确保工序合理、科学，实现临近台阶之间的施工交替完成，避免爆破后出现新坡面影响山体稳定性，造成极大程度的振动；施工现场应采取压渣爆破技术；爆破前可在周围工业园区、居民区等区域间设置减震沟^[1]。

3.2 飞石危害防护

通过对最小抵抗线的控制，使现场选择合适临空面，使飞石主要方向避免为被保护对象所在区域方向；完成深孔爆破装药后，经技术人员检查堵塞情况，确保堵塞无质量问题，并将沙袋压在炮孔上，不得遗漏任何一个炮孔；针对孔口采取覆盖防护措施，盖一层沙包后铺设铁丝网，再将另一沙包压在铁丝网上；对于周围环境中存在的重点保护建筑物，需利用防护材料实施保护性防护，可采用木板、草袋、竹帘等，将建筑物表面覆盖，或利用防护排架阻挡飞石接近建筑物

^[2]。

3.3 冲击波危害防护

爆破过程中严禁出现裸露爆破操作，堵塞情况需经技术人员检查，确保长度与质量均到爆破方案要求，避免爆破后发生后冲问题；充分考虑现场地质异常，爆破前堵塞张开裂隙，采取间隔堵塞法；将隔离屏障设置在爆破区域保护对象之间，也可在建筑物外搭设排架阻挡冲击波^[3]。

4 爆破振动测试结果

爆破施工30天内采用工程振动检测仪进行爆破区域内4个监测点的连续24小时监测，通过对获取的关于振动速度量与主振频率的180组数据进行分析发现，振动速度均在2.0cm/s范围内，符合本次爆破方案设计要求，也达到国家相关文件中对此类山体结构设定的安全控制标准要求。

经萨道夫斯基经验公式进行质点振动速度计算，在振速最大的垂直方向，最大振速随着单段炸药量与爆源中心距离组合值的增加而增加，取得最优系数K为384.36、最后指数α为1.82。且安全距离与单段药量之间关系呈正相关，单响药量为22kg，安全允许距离为50m；单响药量为45kg，安全允许距离为64m；单响药量为172kg，安全允许距离为100m；单响药量为581kg，安全允许距离为150m；单响药量为1376kg，安全允许距离为200m。

结束语：

综上所述，本次爆破工程采用逐孔爆破技术，经过各项爆破参数、孔间微差时间等数据的计算，确定科学起爆方案、选择合适起爆网络，并采取针对性安全防护措施，有效改善爆破效果，控制振动、飞石、冲击波对周围环境的危害，实现良好的安全、经济、社会效益；且根据振动测试数据的总结与分析，可掌握爆破地震波的衰减变化规律，对于同类工程的施工具有重要指导意义。

参考文献：

[1]白旭峰.逐孔起爆微差爆破技术在露天煤矿的实践分析[J].山西化工,2019,39(04):117-118+125.

[2]王春华,彭乐平.逐孔爆破技术在复杂环境山体爆破工程中的应用[J].现代矿业,2019,35(02):104-107+124.

[3]相志斌,杨仕教,朱忠华,蒲成志,彭贯军,郑建礼,姜宝金,张紫晗,胡光球.复杂环境条件下的逐孔松动爆破技术试验研究[J].南华大学学报(自然科学版),2018,32(05):34-37+43.