毕节东站关于微差爆破技术研究

毕节东站关于微差爆破法技术研究
毕节东站李冰
摘要：本文以毕节东站为例，针对路基挖方时附近站房、轨道的土石方施工，提出了微差爆破法的施工方案，并就其技术设计、施工方法工艺、质量及安全控制措施作了介绍，有效确保了工程的施工进度和施工质量。

关键词：石方路基；施工质量；微差爆破
1.项目简介
织毕铁路毕节东站扩建工程投资约 1.43亿元，起讫里程叙毕铁路DK340+500.30（落脚河大桥台尾）～DK341+384.320=织毕铁路D3K320+000.00～D3K323+481.340（沙地梁大桥台尾），正线里程全长4365.36m，位于毕节市金海湖新区响水乡、竹园乡境内。

主要的施工内容有：桥涵工程、路基土石方工程、路基附属工程。

而在其中最主要的工程量就是石方爆破开挖，因本扩建工程施工受原毕节东站既有站房及轨道影响，爆破需采用控制爆破。

为了减少爆破有害效应，提高爆破岩石破碎的质量，提高装载效率，本工程主要采用微差爆破技术。

2.微差爆破法
微差起爆技术是群药包起爆时，以毫秒级时间间隔并严格按一定顺序先后起爆的爆破技术。

这项技术在提高石方破碎率及降低爆破振动影响等方面具有关键性的作用。

其作用原理大致可归纳为以下三点
2.1形成新的临空面
采用微差爆破法爆破时，第一排炮孔起爆后，此排孔的岩体破碎并向临空面移动，这样对随后起爆的第二排炮孔创造了新的临空面。

减轻了第二排炮孔的阻力，提高了爆破效果，之后的炮孔依次类推。

2.2应力波叠加
岩体内的药包起爆后，在岩体内形成一个应力波作用区，且向四周传播。

在选定的微差间隔时间内，第一排炮孔起爆，产生的应力波，除了使这一排范围内的岩体受到破坏外，还能给第一排和第二排炮孔之间的岩体以应力，此时微差间隔时间到了第二排炮孔起爆，残生的应力波传至上述岩体，形成了应力波的叠加，可以增强岩体破碎效果，减少药量。

2.3地震波的干扰
微差爆破中，由于相邻炮孔之间有一个短的时间间隔，使得地震波相互干扰，因而减弱爆破地震效应。

对大量的工程实践的观测，证明多段微差起爆是降低爆破地震效应的有效方法。

3、微差爆破的要点
3.1起爆间隔时间的选择
微差间隔时间是微差起爆技术的最重要的参数，直接影响到最后的爆破效果。

我国长沙矿研院研究认为，先爆破药包与后爆药包开创新的临空面，后爆药包应尽可能的利用先爆药包所造成的应力场和爆生气体能量促进介质的破碎。

根据经验公式，Δt=A·w(ms)计算
式中：A—系数 3-6ms/m，坚硬岩石取小值，松软岩取大值；
W—药包最小抵抗线
经计算本工程段间微差间隔不小于25ms。

3.2爆破地震效应
爆破地震效应是爆破作用所伴生的最主要的公害，爆破地震对周围建筑物危害主要是引发建筑物在水平和竖直方向的振动，而一旦爆破振动频率接近建筑物固有频率，引发共振，将会引起严重后果。

一般爆破地震，振动频率高，在10-300Hz之间，而民用建筑固有频率在4-12Hz之间，一般难以引起建筑物的共振，但是微差法爆破，由于地震波经多次叠加，故而应注意取值。

根据经验微差间隔时间不能小于50ms，避免引起震动叠加，增大爆破地震的危害。

3.3 起爆顺序
根据工程的实际情况和业主、监理工程师对岩石破碎的要求，满足汽车运输需要，主要采用V 型起爆顺序，增加岩石的破碎效果，提高爆破堆的集中程度，减小大块石率，从而加快铲装效率。

3.4 微差爆破实现方法
本工程主要采用1-15 段毫秒电雷管及毫秒导爆管实现微差爆破。

4、主要爆破参数
4.1 本工程作业要点：
4.1.1爆破参数控制选择。

4.1.2爆破安全防护对爆破飞石、爆破地震进行严格的控制，采取有效的安全防护措施，控制爆破震动、飞石、冲击波等方面的危害影响，确保附近建（构）筑物的安全。

4.2主要爆破参数
4.2.1 孔径D：用Y26 手持式风钻钻浅眼：D = 42 mm
用潜孔钻机钻深孔： D = 115mm
D = 90 mm
4.2.2 孔深L：浅眼爆破：L ＜
5.0 m
深孔爆破：L ≥ 5.0 m
4.2.3 底盘抵抗线W0：
根据W0=（25-40）d
Φ42mm： W0=1.20m
Φ90mm： W0=2.50m
Φ115mm： W0=3.00m
4.2.4 间距a：根据a=（0.8-1.2）W0
Ф42mm： a=1.2m
Ф90mm： a=2.5m
Ф115mm：a=3.0m
4.2.5 排距b：根据b=(0.8-1.0)a
Ф42mm： b=1.0m
Ф90mm： b=2.0m
Φ115mm：b=2.5m
4.2.6 堵塞长度L2：
根据L2=(1/2-1/3)L
当孔深为6m 时：Ф42mm：L2 =1.3m
Ф90mm：L2 =2.0m
Φ115mm：L2 =2.0m
4.2.7 单耗q：
根据施工现场岩石的硬度情况，q 取0.3-0.4kg/m3 4.2.8 装药量计算：（单孔药量）
根据体积公式：Q=qabH
H=3.0m Ф42 mm： Q=1.8kg
H=6.0m Ф90 mm： Q=37.8kg
H=6.0m Φ115 mm： Q=60.75kg
台阶爆破参数示意图台阶爆破布孔示意图
H-台阶高度； L-炮孔深度；
L-装药长度； h-超深；
W-最小抵抗线； W0-底盘抵抗线；
a-孔距； b-排距；
B-孔边距；
4.2.9 以上爆破参数确定后，在具体施工时，将进行小规模试爆，寻求工程的具体特点同参数之间的内在联系，优化各参数组合使之完全适合本工程的特点。

五、深孔台阶微差松动爆破施工工艺
工艺流程图如下：
施工准备钻孔作业装药堵塞敷设网路爆破防护警戒起
爆爆破检查、爆破总结
5.1 施工准备
首先对即将进行爆破作业的区域进行清理，采用反铲挖掘机或推土机，使其能满足钻孔设备作业的需要。

然后进行测量放线，确定钻孔作业的范围、深度。

5.2 钻孔作业
在爆破工程技术人员的指导下，严格按照爆破设计进行布孔、钻孔作业，布孔根据地形实际情况主要采用矩形布孔和梅花型布孔。

布孔时特别注意确定前排孔抵抗线，防止前排孔抵抗线偏大或过小，偏大，将影响爆破质量，使坡角产生根底，影响铲装，偏小，会造成炮孔抛掷，容易出现爆破事故。

在布孔时，还应特别注意孔边距不得小于2米，保障钻孔作业设备的安全。

在钻孔时，应该严格按照爆破设计中的孔位、孔径、钻孔深度、炮孔倾角进行钻孔。

对孔口周围的碎石、杂物进行清理，防止堵塞炮孔。

对于孔口周围破碎不稳固段，应进行维护，避免孔口形成喇叭状。

钻孔完成后，应对成孔进行验收检查，确定孔内有无积水、积水深度。

对不合格的应进行补孔、补钻、清孔，并将检查结果向爆破工程技术人员汇报，准备炸药计划。

5.3 装药
5.3.1爆破器材检查
装药前首先对运抵现场的爆破器材进行验收检查、数量是否正确，质量是否完好，雷管是否同厂、同批、同牌号的电雷管，各电雷管的电阻值差是否符合规定值(康铜桥丝：铁脚线0.3Ω，铜脚线0.25Ω；镍铬桥丝：铁脚线0.8Ω，铜脚线0.3Ω)，对不合格的爆破器材坚决不能使用。

5.3.2装药
装药作业应在爆破工程技术人员的指挥下，严格按照爆破设计进行，装药前应检查孔内是否有水，积水深度，有无堵塞等，检查合格后方能进行装药作业，并做好装药的原始记录，包括每孔装药量、出现的问题及处理措施。

装药应用木制长杆或竹制长杆进行，控制其装药高度，装药过程中如发现堵塞时应停止装药并及时处理，严禁用钻具处理装药堵塞的炮孔。

5.4 堵塞
堵塞材料采用钻孔的石渣、粘土、岩粉等进行堵塞，堵塞长度严格按照爆破设计进行，不得自行增加药量或改变堵塞长度，如需调整，应征得现场技术人员和监理工程师的同意并作好变更记录，堵塞时应防止堵塞悬空，保证堵塞材料的密实，不得将导线拉得过紧，防止被砸断、破损。

5.5 爆破网路敷设
装药、堵塞完成后，严格按照爆破设计进行网路连接，防止漏接、错接，并用绝缘胶布包好结头。

网路连好后，应检测总电阻，如总电阻与计算值相差8%以上，或阻值相差10Ω时，应查明原因，消除故障，并计算其电流量，达到设计要求时方能起爆。

5.6 爆破防护
网路连接完成并检查合格后，方能按照爆破设计中的防护范围、防护措施进行防护，防护时应注意不要破坏电爆网路，确认爆破防护到位后，作业人员撤离爆区。

5.7 设置警戒、起爆
严格按照爆破设计的警戒范围布置安全警戒，警戒时，警戒人员从爆区由里向外清场，所有与爆破无关的人员、设备撤离到安全地点并警戒。

确认人员设备全部撤离危险区，具备安全起爆条件时，爆破工作领导人才能发出起爆信号。

爆破员收到起爆信号后，才能进行爆破器充电并将主线接到起爆器上，充好电以后，进行起爆。

爆破后，严格按照规定的等待时间，检查人员进入爆区进行检查，确认安全后，方准发出解除警戒信号。

5.8 爆破检查、总结
每次爆破完成后，必须按照规定的等待时间进入爆破地点检查有无盲炮和其它不安全因素。

如果发
现有危石、盲炮等现象，应及时处理，未处理前应在现场设立危险警戒或标志。

未用完的爆炸物品进行仔细清点、退库。

爆破结束后，爆破员应认真填写爆破记录，爆破工程技术人员应进行爆破总结：设计合不合理，并进行爆破安全分析，提出施工中的不安全因素和隐患以及防范办法，提出改善施工工艺的措施；对照监测报告和爆后安全调查，分析各种有害效应的危害程度及保护物的安全状况，如实反映出现的事故，处理方法及处理结果，总结经验和教训，指导下一步施工。

爆破记录和爆破总结应整理归档。

6.塑料导爆管 V 型起爆网路
6.1塑料导爆管 V 型起爆网路的优点
用非电塑料导爆管构成孔外延时串、并联网路,再考虑降低大块率,使爆渣最大限度地满足回填粒径的要求,用2个单侧接力网路组成“V”型起爆网路。

当各排右侧的1号孔延时25ms后,各排的右侧 2 号和左侧的1号孔同时起爆 , 由于右侧1号孔先行起爆,自由面增加,使其两侧的爆堆指向爆区中心线(排间延时线),增加了块体二次碰撞和挤压作用,从而减小了块度,并使爆堆集高,块体抛距减小。

6.2塑料导爆管接力起爆系统
塑料导爆管 V 型起爆网路
根据炮孔量多规模较大 , 网路宜采用孔内延时( 高段位 15 段以上 ) 孔口接力 ( 接力雷管段低段位 2段 ) 排间延时的双侧网路进行逐排起爆 , 如图1,图中A→B→C→D表示排向起爆的方向 , 1→2→3→4表示孔间起爆的顺序。

6.2.1 系统组成
整个起爆系统由传爆元件H22型导爆管、传爆元件、起爆元件及激发元件组成。

6.2.1.1传爆元件
H 2 2 型塑料导爆管是该系统的主体。

它是由高压聚乙烯制成,外径 D = (3.0±0.1)mm,内径d=(1.4
±0.l)mm,抗拉强度[σ] =8.34×106Pa,导爆管内壁涂敷混合药粉,其主要成分是奥克托金,黑索金的混
合物,爆速1 900～2 000m/s一旦被引爆后(或激发)稳定的爆轰波将沿管内传播并引爆与其相接的传爆雷管。

网路中,为了达到孔外接力延期的目的,孔间一律用 2 个 MS2 非电毫秒雷管,排间一律用2个MS6非电毫秒雷管 ,作为传爆元件来引爆导爆管。

6.2.1.2起爆元件
导爆管起爆系统中的雷管 , 出厂时与一定长度的塑料导爆管相连 , 故称导爆雷管或组合雷管。

当2 个组合雷管置放于药包中, 雷管被导爆管传来的爆轰波引爆时 , 便将炸药起爆。

6.2.1.3激发元件
激发元件用来向塑料导爆管起始部提供激发能源 , 起爆导爆管产生稳定传爆的爆轰波。

网路采用8 号火雷管连接导火索 , 用电工胶布紧捆扎在导爆管上作为起爆源。

6.3 塑料导爆管 V 型起爆网路的优越性
6.3.1从根本上改善了网络的安全性 , 与火花起爆比遇火花不起爆 , 具有抗杂散电流和静电优点 , 克服了电力起爆中因杂散电流、雷雨季节的雷暴天气引起的早爆事故。

6.3.2操作简单。

该系统使用灵活,能随意组合,网路安全,起爆简单,检查方便 ,易于掌握。

6.3.3实现多段位接力起爆时爆震小，大规模降震效果明显。

6.3.4爆堆集中。

本V型起爆网路起爆时,使被爆岩石受到的挤压和碰撞作用强烈,大块产出率明显下降。

由于爆破抛堆方向指向爆区中心,克服了根底,抛距小,爆堆集中加快了装车速度
6.3.5减小爆破次数。

在严格控制爆震的环境中,采取此种起爆网路,实现多段位爆破,扩大了爆破规模,减少了设备人员避炮的时间,从而提高了有效工作时间和挖掘及穿孔设备的利用率,同时,使得爆破更加安全。

6.3.6爆破效果好,节约资金,爆破后粒径可满足回填的要求,减少了二次机械破碎产生的费用，给企业带来良好的效益,具有较高的应用价值，网路连线成本略高于电爆网路,但综合成本较低。

7.结语
在相对复杂的环境下进行石方爆破时，根据具体的工程施工状况采用先进的技术，对现场进行严格的管理，为爆破作业提供良好的施工环境更加快高效的完成石方爆破任务。

经过统筹安排、周密部署，面对石质坚硬、裂隙发育、爆破安全距离近等重重困难，采用控制爆破完成了施工任务，对站场内的房
屋和股道基本无影响，取得了良好的经济效益和社会效益。

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