深圳市和利爆破技术工程有限公司
摘要：在城市地区进行石方深孔台阶爆破，对周边环境的有害影响主要有爆破振动、个别飞石，本文重点介绍个别飞石的控制技术。多年施工经验总结，爆破飞石的控制主要在于设计的精准，同时施工组织的精心安排。
关键词：深孔台阶爆破个别飞石控制技术
1引言
在城市地区进行石方爆破工程，施工环境条件越来越复杂，对爆破有害效应控制要求越来越严，根据《爆破安全规程》（GB6722-2014），深孔台阶爆破个别飞散物最小安全允许距离200m或按设计确定。特别是临近建构物爆破施工时，安全警戒距离不足，爆破产生的个别飞石需要严格控制，因而对爆破技术提出了更高要求。
一般根据周边环境条件，在爆破技术设计和施工中针对飞石产生的原因，提出相应的技术措施，既要保证石方爆破破碎效果，个别飞石又能得到有效控制，同时施工成本可以控制在合理范围。
2飞石产生原因
深孔台阶爆破中，要考虑两类岩石运动：一类是全体岩石介质以水平为主的向前运动，即岩石主体部分的抛掷；一类是由爆区侧向和上向两个临空面散射出去的岩石运动，即爆破时产生的个别飞石。对前一类岩石运动形态的控制是深孔爆破设计的主要内容，通过对孔网参数、装药参数和起爆网路的设计，将爆破时岩石的抛散方向、距离、破碎度、松散程度调整到合理范围之内；而后一类岩石运动即个别飞石的飞行距离往往较大，方向无法预计，尽管其数量极少，却是导致财产损失和人员伤亡事故发生的主要原因。
2.1爆区侧向临空面产生飞石
爆区侧向临空面产生的飞石原因有地形地质条件和施工组织两类。地形地质条件方面主要指临空面部位存在地质薄弱面，如软岩带、空隙或空洞、前次爆破产生的软弱带等，炮孔中的炸药爆炸时极易从这些部位冲出引起远距离的飞石。施工组织方面主要指由于布孔、前次爆破后冲、施工顺序等因素，造成临近临空面炮孔局部抵抗线过小而引起的飞石过远（图1）。
爆破山体中通常有多条断层带、软岩层等不均匀地质情况，在开挖初期应特别注意自由面上的地质薄弱面，其后山体中地质条件相对简单，侧向飞石主要在施工方面：①由于施工安排往往需要在前次爆破的爆堆尚未挖装完成后就进行钻孔作业，即布孔时该循环的临空面尚未挖开，造成临近临空面的炮孔抵抗线不准；②由于前次爆破后冲影响，造成炮孔上部区域做小抵抗线过小；③破碎部位或软弱部位挖装过度造成局部抵抗线过小，这些部位多发生在台阶下部。
图1 爆区侧向临空面飞石产生原因示意图
2.2 爆区上向临空面产生飞石
爆区上向临空面产生的原因有设计和施工方面。爆破设计方面主要有：抵抗线过小或过大；单位炸药消耗量不合理；起爆模式不当，炮孔爆破时夹制作用太大；炮孔间延迟时间过大或过小；填塞长度太小等。施工方面主要是填塞料不合适，填塞质量不好，雷管段别错误、装药量过大或过小等。
3深孔台阶爆破飞石控制
3.1 侧向飞石控制
侧向飞石的控制主要取决于第一排炮孔的装药、填塞控制。
在第一排炮孔的装药前，首先要校核炮孔位置和倾斜度，核实边孔各部位的抵抗线值。通常受爆破作用影响，临空面的表面岩石普遍存在破坏状况，而钻孔施工经常会在临空面开挖成型以前开始实施，钻孔位置不准，再加上钻孔过程的偏差，边孔的抵抗线与设计有较大误差。
当抵抗线小于设计值时，单位炸药消耗量明显太高，会导致大量飞石，并且飞石距离远，造成的危害往往比较严重。针对类似情况，应减少装药量，或采用间隔装药，在抵抗线过小的部位不装药，必要时可取消炮孔装药。
当抵抗线比设计值大，单位炸药消耗量过小，炮孔所装炸药无法破碎抵抗线方向的岩体，势必造成爆炸气体由孔口形成的漏斗冲出，产生个别飞石。针对类似情况，一般应应考虑补孔、增加装药密度等。
对于自由面上的有软弱夹层、空隙等，与坚固岩体相比，爆炸气体容易从软弱夹层泄出，也是飞石产生的原因。软弱带有自然生成的，也有前次爆破产生的。处理软弱带的方法是采取间隔装药，或软弱带不装药而用填料填塞。
3.2 上向飞石控制
在起爆网路合理的情况下，上向飞石主要由填塞质量控制。
炮孔填塞的作用在于封闭爆生气体，阻止爆轰气体的过早逸散，有效提高爆破作用。
上向飞石与炸药单耗和填塞长度有关。填塞长度一定，炸药单耗过大，会形成孔口漏斗，产生的个别飞石飞得散、远，数量往往比较多，危害严重；炸药单耗过小，炸药威力不足以破坏岩石，就可能从阻力较小的填塞段冲起，对垂直孔，其方向是向上的，只要填塞料中不含石块，造成的危害一般比较小，但爆破效果差。
设计炸药单耗确定，要控制上向飞石，其填塞长度应有一定范围，填塞长度过小，极易产生个别飞石且飞石距离远，填塞长度过大，装药量不足也易产生个别飞石且爆破效果不好。施工中通常以控制填塞长度来控制每个炮孔的装药量。对于边孔的装药，其填塞长度应保证炮孔内装药顶部处的抵抗线与设计值基本相等。表1为填塞长度经验值。
表1 深孔爆破填塞长度单位：m
（a）表面防护 （b）立面防护
图2 防护措施现场照片
爆破飞石的控制重点在于精确设计、精心组织施工，同时可以采取必要的防护措施，如爆区表面、立面主动防护措施，保护物被动防护措施。通常采用防护材料对爆区表面部分或全覆盖、爆区周边搭设防护排架，另外也可以对保护物进行防护。图2为现场施工照片。
4起爆网路对爆破飞石的影响
深孔台阶爆破通常采用毫秒微差起爆网路。微差爆破是利用各炮孔起爆次序与合理延时间隔的爆破技术。精确设计微差爆破，利用不同部位岩体之间爆破的先后次序和间隔时间的合理安排，可以降低爆破振动、空气冲击波强度和爆破飞石的飞散距离，有利于爆区周边建构筑物和人员财产的安全。
微差起爆网路设计的基本思路是使每个炮孔都具备有自由破碎的临空面条件，即除了向上的临空面外，每个炮孔应具有侧向临空面。孔间或排间要有一定的延迟时间，以保证后爆岩体具有侧向临空面。理想的延迟时间应该是在为被爆岩体向前移动准备足够的时间，以及留出接纳后爆岩体破碎的充足空间，同时先爆岩体可以对后爆岩体有一定的保护作用。延迟时间过短，后爆岩体无侧向膨胀的空间，势必会向上运动，出现上向飞石；延迟时间过长，因先爆岩体移动距离过大，造成它对后爆岩体保护作用消失，也会产生飞石，甚至造成后排炮孔错断产生拒爆，出现安全事故。
文献资料表明，合理延迟时间应该是在后爆炮孔起爆之前必须保证先爆岩体已经向前移动了三分之一的抵抗线距离，其延迟时间与先爆炮孔的底盘抵抗线成正比，即：
在进行起爆网路设计时，各段雷管延时设计值通常采用的是雷管的均值td（标称起爆时间），每发雷管的实际延时在其置信度区间内是随机分布的，即可能较td提前或推后，要使每个炮孔都具备有自由破碎的条件，在起爆网路布置时就应尽量减少每个炮孔爆破时的夹制作用，也就是说在布置起爆网路时要考虑雷管延迟时间偏差的影响。
图3 V形顺序起爆网路
（图中数字为起爆段别）
工程经验总结，在V形起爆网路设计中（见图2），由于雷管延迟时间偏差的影响，其第二排中央位置的炮孔（2段）有可能先于第一排中同段位炮孔起爆，此时，该炮孔将受到极大的夹制作用，其后果除了大块增加，出现根坎，振动强度加大，并可能影响后排炮孔的爆破效果，出现上向飞石的可能性加大。采用图3所示的V形顺序起爆模式，就可以避免图2 起爆网路的不足，它使所有炮孔的实际起爆延迟时间分离，同时通过改变起爆方式减少了排距，使夹制作用降低，可以改善爆区底部的破碎效果。
在实践中发现：多排深孔爆破中最后两排都布置同段雷管，经常发生后向飞石，而且飞石距离很远，说明后两排孔已非顺序起爆，出现了跳段，即后排孔先起爆的情况。因此，在设计起爆网路时应特别注意雷管的起爆误差，保证每个炮孔都具备有自由破碎的条件。在多排深孔台阶爆破中，除了必要时在前两排同时布置1段雷管外，其余区域在两排孔中布置同段雷管是不可取的。另外，在多排孔爆破中，排间延迟时间要大于孔间延迟时间。
5结语
多年施工经验总结，爆破飞石的控制主要在于设计的精准，同时施工组织的精心安排，获得理想爆破效果就是爆破破碎效果好、爆破振动控制在最小、爆破个别飞石产生少、飞散距离小。主要技术措施有：
⑴根据周边环境、地形地质条件等精心设计。
⑵起爆网路的布置技术性高，每次爆破起爆雷管的安排、发放由技术人员负责。网路布置时要保证每个炮孔都具备有自由破碎的条件，并充分考虑同段雷管的离散性和相邻炮孔的延迟时间差。
⑶边孔装药应由有经验的爆破员负责，技术人员现场重点指导边孔的装药。在临空面不规整和存在地质薄弱面的区域，台阶上、下均安排人员对炮孔各部位的抵抗线进行校核，确定装药结构和填塞长度。
⑷边孔以外各炮孔的装药由爆破员分组负责，每个炮孔的装药量由填塞长度决定，即装到规定的填塞长度就停止装药，但必须保证炸药装到孔底。填塞长度由技术人员根据设计、爆区环境条件等确定。遇有装药异常，出现超出设计装药量而装药高度无变化或装药到填塞位置时装药量明显低于设计量等情况应立即停止装药，并采取相应措施处理。每个炮孔装药完毕回填前，应用炮棍测量填塞长度。技术人员应随时注意各炮孔的填塞质量，包括填塞料、密实度。严禁填塞材料中有石块，填塞段中留空隙。
⑸炮孔内有水时，装药速度不能过快，严禁将炸药卷直接扔入孔内，要保证炸药装到孔底，防止中间药卷分离、堵孔。
⑹及时清理炮孔附近的松石，防止爆炸气体从孔口冲出时产生飞石。
⑺按设计要求做好必要的安全防护措施。
参考文献
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论文作者:刘刚,付天杰,邓志勇
论文发表刊物:《防护工程》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/18
标签：飞石论文; 炸药论文; 长度论文; 雷管论文; 网路论文; 药量论文; 台阶论文; 《防护工程》2018年第1期论文;