深孔台阶爆破施工工艺

深孔台阶爆破施工工艺

深孔台阶爆破亦称深孔梯段爆破，是一种工作面以台阶形式向前推进的爆破方法，施工中主要采用微差挤压爆破技术，达到有效控制岩体破碎效果和爆破振动的目的。一般情况下，深孔是指孔径大于75mm ，孔深大于5m 的钻孔。

1 工艺特点

提高机械化作业程度，安全可靠度高，能有效控制爆堆的塌散方向、范围、爆堆高度及破碎率，提高石方挖装效率，降低施工成本。

2 适用范围

随着钻孔机械的发展，深孔台阶爆破的应用范围越来越广泛，已经成为矿山、铁路、公路、水电工程、场地平整、港口等建设中的主要施工方法。

3 工艺原理

3.1 工艺原理

深孔台阶爆破一般是在台阶上或事先平整的场地上按爆破设计方案布置炮孔，实施钻孔作业，然后在深孔中装入延长药包，并运用微差爆破技术将炮孔按一定顺序联接，控制相邻炮孔或排间按照预定顺序和时间间隔起爆的爆破作业方式。

先爆的炮孔产生的压缩应力波，使自由面方向及孔与孔之间的岩石强烈变形和移动，随着裂隙的产生和爆炸气体的扩散，孔内空腔压力下降，作用力减弱。这时相邻药包起爆，后爆药包是在相邻先爆药包的应力尚未完全消失时起爆的，两组深孔的爆炸应力波相互叠加，加强了爆炸应力场的作功能力。如图1所示。

3.2 原理作用

3.2.1 增加自由面的作用

先起爆的炮孔为后起爆的炮孔提供了新的自由面，使后起爆的炮孔爆破时不仅有向上的自由面，而且又有了因前排炮孔爆破提供的侧向辅助自由面W h 。从而提高了后起爆炮孔的爆破效果。如图2所示。

3.2.2 岩块相互碰撞作用

起爆后，岩石解体，岩块开始进入弹道抛掷和塌落阶段，当第

一响炮孔起爆后，破碎岩块尚未回落到地表时，相邻第二响、第三响炮已经起爆，岩块在空中相遇，相互碰撞，产生了补充破碎的作用。 3.2.3 减少爆破地震作用

由于分段微差起爆减少了单响药量，因此无论在时间上，还是在空间分布上都减少了爆破振动的有害作用。

图 1

1、2----炮孔起爆顺序

1

2

1

图1 起爆顺序

h

w

h

w

h

w

h

w

图 2 自由面

图2 自由面

3.3 爆破设计要求

3.3.1 爆破设计书

凡是实施深孔台阶爆破的工程，都必须经过若干次的深孔台阶爆破才能实现，因此，对爆破工程对象，必须要做出全面规划，根据石方开挖轮廓，做出《爆破设计书》，并经当地公安部门和上级主管部门批准后实施。

3.3.1.1 台阶爆破要素

孔底盘抵抗线（W1）、钻孔深度（L）、装药长度（L1）、堵

塞长度（L2）、超钻深度（h）、台阶坡角（α）、炮孔排距（b）、

台阶上眉线至前排炮孔的距离（B）、最小抵抗线（W）、炮

孔孔距（a）等，如图3所示。为达到良好的爆破效果，必

须正确确定上述台阶要素，根据不同的岩性，选择合理的炸

药单位消耗量，并准确计算每一个炮孔的炸药用量，计划爆

破用药总量和起爆网络的设计等。

图3 台阶爆破要素

3.3.1.2 爆破参数计算的一般公式

爆破参数的一般计算公式见表1。

装药量根据单位炸药消耗量确定，炸药单耗是爆破每立方米岩石所需的炸药量，是深孔爆破最重要的参数之一。影响单耗的主要因素有岩石的可爆性、炸药种类、自由面条件、起爆方式和块度要求等。因此，合理的单耗要根据岩石的物理力学性质、结构和裂隙发育程度，结合生产试验进行选择、调整，由爆破效果、爆堆形状、爆破块度判断单耗是否合适。单耗初植可以按经验或参照同类工程来计算，以2号岩石铵梯炸药为标准见表2，列举部分岩石炸药单耗经验数值。

表2 单位炸药消耗量q 值

3.3.2 爆破设计

爆破设计是在《爆破设计书》的总体框架内，根据具体情况确定每一次的爆破设计，包括爆破范围、台阶高度、孔距、排距、孔深、单孔装药量、总装药量、爆破网络设计、堵塞长度，爆破施工组织和安全注意事项等。

每一次爆破，都要有针对性极强的爆破设计，有可操作性。按照设计、实施、总结、提高、再设计的循环，提高爆破工程质量。

4 工艺流程

深孔台阶爆破施工工艺流程见图4。

5 操作要点

5.1 施工准备

5.1.1 设计文件复核

首先对图纸进行认真复核，了解整个工程的设计意图，清楚设计要求，熟悉设计标准和相关施工规范；然后按照现场条件，对设计文件所提供的地形、地貌、地质条件，岩石结构、物理、力学性质等进行复核。 5.1.2 编制《爆破设计书》

根据设计文件，编制《爆破设计书》，上报当地公安部门和上级主管部门，办理《爆破物品使用许可证》等国家规定的一系列证件，待《爆破设计书》获得批准后，按照设计书的总体要求，做好每一次的爆破设计。 5.1.3 备料

按照《爆破设计书》安排的施工进度，提出爆破器材分年度、季度和月度计划，包

括主要内容有炸药、雷管、导火索、导爆索、非电导爆系统、起爆药和爆破剂等。现在在一些地方，

图4 施工工艺流程图

已实行爆炸物品的配送，即由公安机关指定或组织爆炸物品配送单位，爆破器材的使用单位凭证购买爆破器材后，由配送单位负责将爆破器材直接由爆炸物品储存库运送到使用地，并负责爆破器材的退库运输。因此，工程施工前，应根据进度计划，向当地配送单位报爆破器材使用年度和月度计划，以便早作储备。

5.2 施工工艺

5.2.1 开工准备

开工准备工作是多方面的，从劳动组织、安全工作到技术准备都是需要认真进行的。其中包括：（1）施工机具及道路的准备。

（2）劳动力的合理调配及使用。

（3）调查了解施工工地及周围环境情况。

（4）了解爆区周围的居民情况，会同当地相关部门做好施工的安民告示。

（5）办理相关证件，包括《爆炸物品使用许可证》、《爆炸物品购买许可证》等。

（6）根据场地条件，对施工场地进行规划，并根据场地规划要求开展施工现场清理和准备工作。

（7）爆破设计并进行安全技术交底。

5.2.2 测量放线

深孔台阶爆破测量主要是爆区的平面控制和高程控制。平面测量可根据施工场地条件，布设成方格网、导线网、三角网或三边网；高程控制网布设成闭合环线、符合路线或结点网形。

在爆破设计阶段，测量工作主要是为爆破设计提供必要和准确的技术图纸，如地形图、爆破区周围环境平面图等。

在爆破施工阶段，施工测量应贯穿于整个施工过程，主要是炮孔定位、孔位标高测量、钻孔精度测量、炮孔质量检查等。

爆破后，测量爆堆的堆积形态、范围、体积，作为衡量爆破效果的依据，并为爆破技术总结提供资料。

5.2.3 改造爆破场地

第一次进行深孔台阶爆破一般要对爆破场地进行改造，使爆破场地形成台阶，如：底板抵抗线过大的，要进行几次小型爆破，使第一排炮孔前面形成一个临空面，后排炮孔位置如果不能安放浅孔钻机，要用推土机进行平整，使其钻机能够正确就位。

5.2.4 钻机对位

（1）对位准。深孔孔位误差不应大于15cm。

（2）方向正。设计为倾斜炮孔时，其方位角偏差不应大于1°30′。

（3）角度精。钻孔倾角偏差不应大于1°30′。

5.2.5 钻孔

钻机操作工人根据炮孔位置进行钻孔。钻孔作业前必须认真清理炮孔周围浮石等，并了解炮孔钻凿深度、倾角。

前排钻孔的孔边距太小施钻不安全时，应向技术人员提出调整孔位和倾角。

对于孔口岩石破碎不稳固段，应在钻孔过程中采用泥浆进行护壁，一是避免孔口喇叭状容易影