预裂爆破在实际施工中的几大问题分析

预裂爆破在实际施工中的几大问题分析
摘要:通过十三陵和天荒坪抽水蓄能电站开挖中大量预裂爆破的工程实践，对预裂爆破的孔距选择、预裂面附近开挖区大块石集中且下部严重出现岩坎、预裂面平整度、预裂爆破后附近辅助孔成孔率低、预裂与爆破区爆破网络以及预裂孔角度变化等问题进行分析，提出了具体的解决方法。

关键词:预裂孔；裂隙；岩坎；平整度；辅助孔；爆破网络
1 预裂孔孔距的选择
预裂孔孔距的取值主要与岩石的抗压强度有关，岩石的抗压强度大，孔距取值较小；岩石较软，孔距取值则较大。

但由于岩石的地质结构不均匀，岩石中存在大量的破碎带和节理裂隙，当岩石较破碎时，孔距则取值较小。

同时，预裂孔孔距还与岩石的破碎程度及裂隙的走向有关，具体有以下3种情况。

(1)岩石裂隙走向与预裂面垂直。

①两预裂孔间只有一条垂直裂隙，裂隙不影响预裂效果；
②当两预裂孔间有两条或两条以上垂直裂隙时，裂隙将影响预裂效果，此时预裂孔孔距取较小值；
(2)岩石裂隙走向与预裂面有一夹角α(α≠90°)。

岩石裂隙走向与预裂面有一夹角α(α≠90°)时(见图1)，将形成折线预裂缝ABCD，预裂面将出现超欠情况。

当α角为45°时，h1、h2最大，且h1、h2随孔距增大而增大。

故在预裂区两侧的预裂孔孔距不宜过大；
(3)裂隙与预裂设计线平行。

裂隙与预裂设计线平行时：当裂隙至设计预裂线距离 h远大于预裂孔孔距a时，裂隙对预裂效果影响不大。

当其小于或接近a时，裂隙与预裂线之间的岩石将被破坏。

当开挖区石料挖走后，被破坏岩石将塌落。

2 关于预裂线附近开挖区大块石集中且其下部严重出现岩坎的问题
施工中预裂线附近开挖区常严重地产生大块石集中和底部岩石出现严重的岩坎现象。

其产生的原因与预裂线附近的钻孔布置及孔排距有关。

若在预裂线附近采用小孔径钻机打2～3排辅助孔，辅助孔以外再用大孔径钻机钻孔，爆破后将不会产生以上问题。

但在实际施工中，我们不采取打辅助孔的方法。

因为用小孔径钻机打辅助孔进度较慢，不能满足施工进度的要求，而且小孔易堵塞形成废孔，故在施工中，所有的开挖区均采用大孔径钻机钻孔，由此而产生大块石集中和底
部岩石出现严重的岩坎现象。

(1)解决预裂底部岩坎的措施。

预裂底部岩坎的产生主要与钻孔布置有关。

施工中往往忽视预裂附近爆破孔的具体布置，从而造成岩坎。

为预防产生岩坎，预裂孔底部附近必须布置一排爆破孔，爆破孔底部距预裂面为25～50 cm。

若预裂面为垂直面，则靠近预裂面的一排爆破孔应减小孔排距，形成一排密孔；
(2)解决靠近预裂顶部的开挖区大块石集中的措施。

预裂面附近(尤其是上部)出现大块石集中产生的原因为：一是预裂面附近爆破孔孔排距太大；二是装药时堵塞段太大。

相应的预防措施为：一是减小预裂面附近爆破孔的孔排距；二是控制预裂面附近的爆破孔装药堵塞长度，一般为1～1.5 m。

3 关于预裂面平整度问题
影响预裂面不平整的原因主要有以下几种：
(1)岩石自身地质构造的影响。

岩石的破碎程度及裂隙发育状况对预裂面不平整的影响，我们采用调整孔间距来减少其影响程度；
(2)人为主观的影响。

由于一些钻工技术不熟练或对工作不负责，开孔不在预裂线上，忽左忽右，或开孔虽然在预裂线上，但钻机机身不平行预裂设计线，虽然钻机角度调整也正确，但是钻孔孔身却偏离设计预裂面，从而造成爆破后预裂面凹凸不平。

故使用钻机打预裂孔时，机身一定要平行于预裂线；
(3)工作场地的影响。

工作场地高低不平对预裂面平整度影响很大。

由于工作场地高低不平，钻机机身很难调成同一水平。

当钻机机身高度太高，开孔在开挖区内，预裂后将产生欠挖；当钻机机身高度太低，开孔在开挖区内，预裂后将产生超挖。

故在施工中应将预裂工作场地尽量处理平整；
(4)钻机故障的影响。

钻机故障是影响预裂面平整度的主要因素之一。

打钻中，钻机的故障严重造成预裂孔角度的变化，其故障主要是指钻机的4个调平千斤卸油、调平水平泡移位。

故在施工中若发现调平千斤卸油时，应及时修理。

在水平器产生故障时，解决的方法为：①每打一孔，重新对钻机进行角度调整，但这样做将影响施工进度；
②经常保持平整清洁，不要让物件碰撞水平器，若发现水平泡松动，应及时粘牢；调节弹环生锈或已坏时应及时更换。

4 关于预裂后在预裂面附近钻辅助孔或爆破孔成孔率低的问题
实际施工时，在地质情况不佳的情况下，因各种情况需先爆破预裂，而后钻辅助孔、爆破孔，常出现预裂爆破后，在预裂面附近岩石被严重破坏，钻辅助孔或爆破孔成孔率低的情况。

造成该现象的原因主要与预裂装药的装药结构有关，如装药量过大和堵塞段过短，加之在上一层爆破时，对下层岩石已有不同程度的破坏。

预裂爆破后，预裂面附近岩石严重松动破碎，从而造成以后的钻孔成孔率低。

解决这一问题的措施主要是控制预裂装药量和堵塞段长度。

5 关于预裂与爆破区爆破连线的问题
目前，预裂药包的结构形式较多地采用间隔装药，导爆索引爆。

当预裂孔与开挖区爆破孔在一次放炮内起爆，为达到预裂效果，预裂应先响于开挖区。

预裂所用的导爆索爆速为6 000～7 000 m/s，是爆破区所用传爆管爆轰速度2 000 m/s 的3倍。

若预裂与爆破区相连雷管选用不当，预裂过早起爆所产生的飞石在爆破区内传爆管传爆之前将传爆管砸坏，将造成爆破区哑炮。

故预裂连结起爆雷管段位应早于相邻主爆孔段位100 s左右。

6 关于预裂孔角度变化的问题
影响预裂孔角度变化的因素除上述外，还存在一些不可避免的因素。

如：钻机冲击器外径大于钻杆外径，钻机花架上卡瓦内径与冲击器外径相符。

在预裂孔角度不等于90度时，钻机开孔沿钻杆轴向施加压力 F，分解为水平力F 水，垂直力F 垂。

在钻头接触地面时，水平方向阻力小，钻杆有向水平力F 水方向移动的趋势，钻杆受卡瓦约束。

因钻杆外径小于卡瓦内径，在F 水作用下，钻杆轴线偏离原来的轴线位置，使钻杆壁向F 水方向紧靠卡瓦内壁，从而使预裂孔角度在开孔时将变缓，新卡瓦开孔角度变缓约0.5度；而磨损严重卡瓦的开孔角度变缓可达1.5度。

由于上述原因，在调整钻机预裂角度时，应比设计角度调陡1～2度。

7 结语
在工程预裂爆破中，应对工程地质结构、机械设备和施工的熟练程度等因素进行仔细的分析，合理地选择预裂爆破参数，就可以在各种地质情况下取得较好的预裂效果。