浅孔梯段爆破飞石控制技术的研究与应用

浅孔梯段爆破飞石控制技术的研究与应用
摘要：西北岔水利枢纽工程小电站厂房在开挖过程中因其毗邻村庄，地势居高临下，如何控制爆破飞石对于保证施工安全至关重要。

本文从爆破开挖的梯段布置、钻具选择、药量控制及炮被覆盖形式等方面，对爆破飞石防护进行了论述。

关键词：浅孔梯段爆破飞石控制
浅孔梯段爆破，其爆破的震动以及破坏范围相对较小，如何保证爆破作业周边建筑及人员的安全关键是加强对飞石的控制。

近年来，随着国民经济的迅猛发展，各种针对爆破飞石控制的新技术、新方法不断涌现，它以保证爆破工点附近人和物的安全为首要任务，按照工程要求实施爆破，既能达到工程目的，又能有效的节约工程费用，具有安全性高和经济效益明显的特征。

1西北岔水利枢纽工程概况
白山市西北岔水利枢纽工程由大小两座发电厂房组成，大厂房位于西北岔河下游右岸一级阶地上，小电站位于大电站后山坡，小厂房建基高程617.4m，原地貌岩面最高处高程为634.2m，平均开挖深度15.4m左右。

在小厂房所处山坡前方为项目部营区及爱林村民房，地面高程581m～585m，距小厂房直线距离最短处不足300m。

开挖要求即在原有山坡上挖出一道宽15m，纵向长度20m的深槽。

因此工程的开挖爆破施工必须采用控制爆破，特别是要严格控制爆破飞石，
以确保周围居民及建筑物和大厂房前方高压线的安全。

2施工程序
小厂房石方开挖主要采用潜孔钻梯段爆破开挖方法。

石方开挖的原始地貌为缓坡状，原始地面高程632.9m~634.2m，开挖后的设计高程为617.4m，平均开挖深度15.4m，最大开挖深度16.8m。

为保证周边建筑物安全需合理设计炮向，施工过程中沿纵先向分层开挖先锋槽，两侧分4个梯段进行爆破开挖，每个梯段高度约3.5m。

这样在进行梯段开挖时，两侧爆破飞石均向先锋槽方向推出，有效地降低了对山坡下方的建筑物的威胁。

3爆破开挖及飞石控制技术方案
3.1先锋槽开挖
先锋槽原设计方案为潜孔钻开挖，掏槽爆破要达到预期效果，必须提高爆破单耗，但又容易产生飞石，危胁到周围建筑物的安全。

所以在实际施工中，采用了手风钻密孔分层开挖方案。

先锋槽开挖的布孔形式见图1。

先锋槽开挖爆破参数见表1。

3.2梯段爆破
3.2.1钻具的选择
在钻机的钻径选择过程中，首先考虑采用潜孔钻进行钻孔，可提高施工效率，减少爆破次数。

但是就现有的设备来讲，采用潜孔钻进行钻孔孔径和孔距较大，加之考虑对爆破飞石的控制，势必要增加炮孔堵塞长度或减少药量，这样一来将大大增加爆渣的大块率，进而增加了二次解小的费用。

同时，因为该部位的石方开挖量相对较小，降低开挖梯度并不会对施工进度造成太大影响，最终确定采用YT28型手风钻进行钻孔爆破。

3.2.2梯段爆破参数的选择
梯段爆破参数见表2。

按此参数进行控制爆破，炮孔堵塞长度均不小于1.2W，远大于规范要求的0.7~1.0W，是基于爆破飞石控制的要求。

同时，进行浅孔梯段爆破，炮孔布置的间排距较小，在降低药量或增加堵塞长度的同时并不会导致爆碴大块率的明显增加，根据现场的监测结果，一般大块率在10~20%。

3.3预裂爆破
小厂房开挖沿设计边坡采用预裂爆破技术。

开挖原始地貌为“U”形，左右两侧在施工前通过小型爆破开挖有3m宽施工平台，平台以下至设计建基高程坡面长度15m，采用手风钻随每个梯段进行预裂爆破，根据所选钻具的构造形式，应沿设计边坡开挖成台阶状，台阶宽度不小于15cm，以保证下一次预裂爆破的下钻角度。

预裂爆破钻径为42mm，预裂孔间距取孔径的8~10倍。

爆破采用小药卷间隔装药，导爆索起爆，线装药密度控制在250~350kg/m。

在爆破网络联结时，预裂孔与爆破孔的延期时间控制在70~100ms。

通过爆破实践，按上述爆破参数实施预裂爆破，效果较好。

3.5炮被
炮被是爆破飞石控制的最后一道防线，在炮被形式的选择上，也经过多次实践。

最初在梯段爆破时采用传送皮带覆盖炮区，上部用8#铁线连接旧轮胎配重。

爆破后发现，皮带多处被撕开，有较远距离的个别飞石产生。

分析原因，是由于皮带覆盖过于严密，透气性能差所致。

后来用成捆树条取代了传送皮带，树条捆直径约30cm，长约1.5m。

但因树条捆本身密度不均匀，在捆间搭接时易出现空隙而产生飞石。

最后采用了横纵密排两层树条捆，上部用8#铁线或钢丝绳将旧轮胎连结成整体覆盖。

所有爆破孔在装药堵塞后用2个砂袋封闭孔口。

实践证明防飞石效果较好。

在预裂孔爆破时，因受两侧岩体的夹制作用，容易冲孔产生飞石，
所以在采用上述形式炮被覆盖的基础上，在预裂孔孔口又增加了两个砂袋封孔，同时在轮胎上部加盖了一层3mm厚铁板进行防护。

先锋槽开挖施工时，中间拉槽孔药量较大，只有一个爆破临空面，为有效控制飞石，同样增加了铁板防护。

4产生个别飞石的原因分析
在进行小厂房开挖的爆破过程中，通过采取以上措施，爆破飞石控制效果良好，但仍有一次发现个别飞石超出安全警戒范围，侥幸未造成严重后果。

通过对几次爆破作业的分析得出，控制飞石关键在于首先创造良好的爆破临空面，合理布置炮孔。

在此基础上，相应调整炸药用量，最后按要求采用炮被防护。

爆破飞石控制应该是整个爆破作业的全过程控制，而不能单独强调某一道工序的重要作用。

5结语
白山市西北岔水利枢纽工程小厂房开挖工作历时一个月，虽然爆破规模及开挖量不大，但因其所处的位置特别导致对爆破飞石的控制要求极为严格。

在整个施工过程中，通过对各项技术手段的有效运用控制了爆破飞石的产生，确保了周围建筑物的安全。

这说明我们在施工中采用的工序控制标准、爆破参数和炮被防护形式是行之有效的，也为以后类似工程的施工积累的宝贵的经验。

参考文献：
[1] 张应立.工程爆破实用技术[M].北京：冶金工业出版社,2005.
[2] 顾毅成.工程爆破安全[M].合肥：中国科学技术大学出版社,2009.
[3] 韦爱勇.控制爆破技术[M].成都：电子科技大学出版社,2009.。