工程爆破成效的关键影响因素探究

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摘要：影响工程爆破效果的技术因素主要有临空面的选择、布孔方式、孔斜、孔深、装药量、起爆药包的位置、不藕合系数、堵塞质量、网路连接等。本文对各因素的影响进行了分析，并提出了改善爆破效果的措施。

关键词：工程爆破

1.概述

在水利工程施工中,常常采用爆破技术开挖大坝基坑、开挖渠道、开采石料以及完成某些特定的施工任务。探索爆破机理，正确掌握各种爆破技术,提高爆破效果,对加快工程进度,保证工程质量,降低工程成本具有十分重要的意义。一次成功的工程爆破表现在3个方面:一是爆破破坏范围小,建基面或边坡的保留岩体完整,无超挖,且爆区底部炮根少。二是爆破石渣的块度能满足挖掘机械要求，过度粉碎的石渣少在石料场开采中,其块度和级配能满足特殊要求。三是爆破过程中,地震效应和空气冲击波小,飞石少,对周边建筑物无破坏影响。

2.临空面选取

临空面起到反射拉应力波和聚能作用。因此,临空面的大小和数目对爆破效果有着明显影响。当临空面只有1个时，爆破作用受到岩石夹制作用大爆破困难,单位岩石耗药量增大。因此，施工中临空面只有1个时,要人为创造临空面,以改善爆破效果。比如在深孔梯段爆破中,如临空面只有1个,可设计采用第1排为小孔距,并适当加大装药量,其后为正常孔距,采用微差爆破的方案。这样第1排孔爆破结束后就形成一个较大的爆破漏斗,增加了一个临空面。此法能使岩石得到充分破碎,而对保留岩体的破坏也最小,爆破效果非常理想。

当然,还可利用现场地形形成临空面，但要考虑爆破方法对抛掷方向、距离和堆积形状的影响,以确保爆破后的清方工作顺利进行。

但要注意,如果临空面太多也会影响爆破效果。这是因为当临空面超过 4个时,爆破能量分散,临空面反而起不到聚能作用,且缺少了岩石的夹制作用(当然这种夹制作用有时是有害的).导致大块率增多。比如工程施工中,有时需要对大块孤石进行爆破,但孤石爆破后往往被炸成大块,并非想象的那样出现大量碎石。

3.布孔方式

布孔方式一般为方形、矩形及三角形(或称梅花形)3种,从能量均匀分布的观点看，以等边三角形布孔最为理想。但随着毫秒塑料导爆管的采用,起爆技术不断发展,对方形和矩形也可通过改变起爆顺序和起爆时的炮孔密集系数,达到三角形布孔的效果。因此,布孔方式对爆破效果而言，影响不是太大,但必须注意,对于同一工作面,当设计孔深不等时,其布孔的孔距也应作相应调整,不能取同一孔排距。孔浅时取较小值,孔深时取较大值。如果孔深较浅,而孔排距较大,那么在保证装药量的情况下,堵塞长度不能保证。孔深大其孔排距也不能取值过大,必须在一个合理的范围内。过大的孔排距会造成炮根多,大块率高,后冲作用大。目前,宽孔距窄排距的布孔方式正在积极探索之中,采用这种布孔方式时必须注意临空面的选取和微差起爆联网的方式,否则会适得其反,产生较大块石。

4.钻孔形式

深孔爆破的钻孔形式一般分为垂直孔和倾斜孔两种。倾斜孔爆破后不易产生大块和残留根底,且爆破后形成的渣堆形状好彻底抛松,便于挖掘机挖运,对后一台阶面破坏小,后一台阶面稳固易保持,这对于后序钻孔施工非常有利。当然,其不足也应注意,比如,其钻孔速度较垂直孔慢，钻孔时易发生卡钻事故,装药过程中药卷易发生堵孔现象。此外,由于斜孔孔深较垂直孔的深度计算复杂,钻孔深度误差较大,很易发生超、欠挖现象。另外,如果整个工作面钻孔斜度不能保持一致,不仅钻孔深度误差大,还会导致孔排距在孔底部分大小不一，与工作面表面孔排距不一致,这样爆破后就会产生很多大块和炮根。可见倾斜孔钻孔技术比较复杂,施工要求较高。因此,倾斜孔适合对孔深精度要求不高的石料场开挖,而对大坝基坑,船闸、明渠等有结构设计要求的部位，在接近建基面的最后开挖时，最好采用垂直钻孔。

5.钻孔深度

理想的钻孔都保持在一个平面上起爆后不会出现炮根和炮坑,从而形成平整的工作面,有利于下一步施工。钻孔深度大于设计值时,将不仅造成钻孔和炸药的浪费,而且增大对下一个台阶顶盘的破坏，给下一次钻孔造成困难如果小于设计孔深,则产生炮根,影响装运工作。为避免产生炮根,往往采用钻孔适当加深的办法,其目的是克服台阶底盘岩石的央制作用。其超深值目前还没有较一致的计算公式,往往根据实践经验确定，超深值的确定要考虑的因素很多,者岩石松软时,其值取小,岩石坚硬时其值取大，采用高威力炸药时,其值可适当取小；孔排距较大时,要取较大的超深值:钻孔孔径较大时,其超深值就应偏小。若采用预留岩体保护层的开挖方法,其上部的梯段炮孔不可因为超深而穿入保护层。

6.装药量

装药量可根据炸药单耗和孔排距计算，炸药单耗的确定是非常复杂的，对于每一种岩石,在一定的炸药与爆破参数下,只有一个合理的单耗。实践表明,单纯的增加单耗对提高爆破效果是徒劳的,有时甚至是有害的,这样做只能是把能量消耗在岩石的过度粉碎和增加爆破的有害效应上。影响炸药单耗的因素很多，主要有岩石的可爆破性，炸药种类,临空面条件,起爆方式和块度要求等。选取合理的单耗往往根据实践经验或爆破实验来确定。

对单孔装药量也必须以保证必要的堵塞长度为前提,如装药量满足设计要求,而堵塞长度不够,很容易形成冲天炮,爆破效果不理想。

7.起爆药包的位置

当采用柱状装药时,起爆药包的位置决定着炸药起爆后爆炸应力波的传播方向和爆轰气体的作用时间,对爆破效果的影响不容忽视。根据起爆药包在炮孔中放置的位置不同,有3种不同的起爆方式;反向起爆,正向起爆,和中间{双向)起爆。

过去考虑施工操作方便,多用正向起爆,实践证明,反向起爆能提高炮孔利用率,减小岩石破碎块度,增大抛掷距离,降低炸药消耗量。这是因为反向起爆时,爆轰波的传播方向和岩石向临空面运动的方向一致,有利于在临空面形成反射拉伸应力波,从而提高了临空面附近岩石的爆破效果。药包距临空面较近，爆轰气体不会立即从孔口冲出因而爆体能量得到了充分利用,增大了孔眼底部爆炸作用能力和作用时间,避免了炮根的产生。当然,这种方法需要较长脚线,装药很不方便。因此装药过程中应注意炮孔外脚线不能拉得太紧，应使其始终处于松弛状态,避免雷管从药包脱落产生拒爆。

8.药包与孔壁的耦合

钻孔直径大于炸药包直径时,属于不藕合装药。不藕合将会使炸药在炮孔中爆炸时爆轰波能量受到一定的损失，在岩体中由它激发的爆体应力波的强度也会降低,从而使岩石的破碎效果大大降低,实际上也浪费了部分钻孔工作。

不耦合装药它有可利用的一面,此时药包爆炸时的爆轰波对孔壁的冲击效应减缓,孔壁上的最大切向应力急剧下降，有利于提高岩石破碎的均匀性。因此,在新鲜坚硬岩石中,可采用藕合装药；在松软,裂隙发育的岩石中,可采用不藕合装药；而在接近建基面的保护层开挖中,以及为保护边坡面采用的预裂爆破中,必须采用不藕合装药,这样可缓解炸药对炮孔底部及周壁岩石的破坏。

9.堵塞

封孔堵塞是容易被忽视的一个环节，爆破施工中,堵塞有时用炮孔边上的岩粉,块石随意填充,不考感堵塞长度是否满足,堵塞质量是否保证。特别是雨天施工时,炮孔边没有岩粉,作业人员贪图方便,仅用石块塞孔,这样爆破后就会产生较强的空气冲击波,噪声和大量飞石,炮孔下部岩石破碎效果很差,炮根很多,因此对堵塞的作用要有足够重视。

良好的堵塞可以保证在岩石爆破破碎之前,阻止高压的爆破气体过早地泄漏到空气中去,这样能延长高压爆炸气体对岩石的加压作用,提高爆炸能量的利用率。堵塞材料要采用内磨擦系数较大的砂和碎石以及砂与土按一定比例拌合的混合物。装药结束后，炮孔应用木棒捣实。

实践表明，如果堵察质量良好,只要无飞石产生,即使出现局部的联网错误,也可在一定程度上避免瞎炮。

10.网路联接

现在已广泛采用微差爆破技术，这种方法具有降低地震效应,改善爆破质

量,爆堆比较集中等优点。当然微差爆破对设计和施工的要求较高,某一处传爆器材或联接出现问题,必将影响后续爆破质量。因此,在网路设计时,必须考虑以下几个同题。

10.1控制单响药量。在已灌浆段附近、新浇混疑土附近、重要目标附近,必须对单响药量严格控制。采用先进的孔间微差顺序爆破,可最大限度降低对周边建筑物的爆破振动影响,具有显著的优越性。

10.2微差爆破间隔时间的确定。间隔时间的长短对爆破效果的影响极大。时间过短则后爆孔可能因先爆孔未形成新的临空面而起不到微差的目的,且易产生强烈的地震效应:而时间过长先爆孔飞石则可能将后爆孔的起爆网路破坏。间隔时间的确定主要依据岩石特性,布孔参数,岩石破碎要求等因素。

10.3分段数目

每次爆破,其分段越密,爆破振动越小,对周围建筑物的影响越小。但是如果分段数过多,整个爆破持续时间过长,那么先爆孔一旦产生飞石,便会在最后爆破孔起爆之前,将爆破网路砸断而产生瞎炮。因此当爆破范围大,分段多时,应适当压缩微差爆破间隔时间

10.4 导爆索的使用

导爆索起爆由于操作技术简单,不易发生错误,当前应用也较广泛。但根据实践经验分析,由于炮孔内的导爆索是自上面下传爆,因面起爆后极易在堵塞段事先形成泄气通道,造成高压气体过早冲出,其在孔内岩壁上作用时间减少,岩石破碎不理想。因此当钻孔直径较小时,如手风钻话孔时,应慎用导爆索起爆。

11.结束语