岩溶区邻近边坡岩体爆破技术研究

魏旭涛,   ,许校闻

杭州人防工程有限公司 310000

摘要：随着国家综合国力的不断提升，经济飞速增长，城建规模不断向郊外扩延，受耕地红线保护政策影响，城建扩展往往会首选无法耕作的山地或荒地，而山地或荒地地底往往存在大量的坚石。在城郊结合部石方区开挖市政道路路槽、管沟槽和房建基础一直是困扰施工单位的难点和重点，尤其是石方开挖采用爆破施工，对施工技术和安全防护措施控制具有较高的要求，工程极具研究意义。

关键词：岩溶;邻近边坡轮廓岩体;爆破技术

引言

岩溶是指可溶性岩石(碳酸盐岩、石膏、岩盐等)受到含有CO2的流水的化学溶蚀作用以及冲蚀、潜蚀和崩塌等机械作用而形成的特殊地貌，往往呈奇特形状，有洞穴、溶洞、峭壁、石沟等形态。在岩溶区邻近边坡岩体爆破开挖施工中，岩溶构造的存在不仅会降低爆炸能量的利用率，产生较多的大块及爆破根底，也会诱发严重的爆破飞石，不利于施工质量、进度、安全与成本控制。针对岩溶发育情况下的邻近边坡轮廓岩体爆破开挖进行科学研究，对保障岩溶区岩体爆破开挖工作安全、高效、经济的开展及提高边坡轮廓成型效果具有极为重要的意义。

1钻孔爆破技术概述

钻孔爆破技术主要是指在水下进行施工过程中，采用钻孔、装药、爆破、开挖岩石等一系列流程来进行爆破作业。在爆破作业过程中，施工方要明确爆破施工作业的具体目标和任务类型，施工人员应根据工程现场具体情况设定有效参数，正确应用勘测、爆破设备等，在特定的开挖面和土层合理的位置设置炮孔，选择合适炮孔的种类和爆破材料。

2岩溶区邻近边坡轮廓岩体爆破开挖问题

1)岩溶区钻孔工作中，当钻孔通过溶洞时，易造成偏帮溜眼，使钻孔倾斜，严重时会造成卡钻，导致钻杆、冲击器及钻头的脱落。2)改变抵抗线方向。当炮孔距溶洞的距离小于设计最小抵抗线时，爆生气体向邻近的溶洞内泄漏，改变了抵抗线方向，炮孔内压力迅速降低，从而导致其他方向的裂隙停止发展，爆破能量分布不均匀，降低了炸药能量利用率，产生较多的大块和飞石。3)诱发爆破飞石。当溶洞距离自由面较近，可能造成爆炸能量向此方向集中，诱发爆破飞石。4)导致拒爆。被裂缝或溶洞连通的相邻炮孔的装药产生殉爆时，如果采用导爆索微差起爆网络，爆轰波就会反向传递，改变原设计的起爆顺序，并可能导致成片拒爆。

3岩溶区邻近边坡岩体爆破技术

3.1爆破技术方案设计

由于爆破施工区域四周的环境情况极为复杂，爆破对它的影响尤为突出，爆破施工时须格外关注爆破振动、爆破个别飞溅石块、爆破扬尘等对四周环境的影响。爆破施工时采用由内向外、表面分片、层中分段，多个工作面循环施工，致使爆破后的岩石运动轨迹方向与旁边在建学校相切，加强填塞质量和填塞长度，同时对爆破体表面采取覆盖防护，钻机选用Y-20型手持式凿岩机，钻孔采用浅孔40mm直径钻头，炸药选择Φ32乳化炸药，雷管选择塑料导爆管雷管，起爆网络选择“V”型起爆网络，通过结合微差、挤压控制爆破，同步通过调整爆破开挖顺序和爆破方向，达到加强爆破效果。该方案工作面钻孔爆破效率高，同时能够有效地控制爆破飞石的产生以及爆破振动的质点峰值。

3.2爆破器材

成品乳化炸药水具有防水性能好，爆炸威力大，爆后毒气体少的优点。在使用中也存在以下缺点。（1）成品乳化炸药成本较高。（2）运输和储存安全管理风险高。中国的大部分重大爆炸都发生在运输或储存阶段。（3）存储所需空间大，5t以上存储仓库的处理需要经过公安部门的审批。标准更严格，办理手续困难，办理周期长。（4）成品乳化炸药需要较早地运达爆破现场，增加了危险产生的可能性。（5）需要多名工人进行装药，一旦发生危险可能会伤及多人。尽管存在上述缺点，但在我国成品乳化炸药早已用于爆破，这与我国加强对炸药生产和使用的控制机制有关。现在工程中广泛采用非电毫秒导爆管雷管，其优点是起爆时安全、抗静电能力强，缺点是无法检测网路是否导通。

3.3炮孔的布置

目前，工程开挖的方式以钻孔爆破法为主。根据用途的不同，炮孔孔可分为三大类型：掏槽孔、崩落孔以及周边孔。其中，掏槽孔的主要特点是能够形成新的临空面，强化爆破的效果；掏槽孔大多设置于开挖断面的中间位置；根据应用方式的不同分为斜孔掏槽和垂直掏槽。崩落炮孔的主要作用是对槽体体积进行二次扩大，提高爆破量，同时为周边炮眼创造有力的爆破条件；布置过程中能够有效解决间距问题和最小抵抗性问题，最小抵抗线约为炮孔间距的60%~80%，因此大部分崩落炮孔主要分布于掏槽的外围；设置崩落孔时必须要保证炮孔和工作面为垂直状态，且炮孔的深度应处在同一水平。

3.4装药结构优化

根据炮孔类型(主爆孔、缓冲孔与轮廓孔)及溶洞的位置和尺寸，选择合适的炮孔装药结构。对于未穿越溶洞的主爆孔、缓冲孔及轮廓孔，按照爆破设计常规装药。当炮孔穿越溶洞且溶洞尺寸较小(边长小于1m)，以溶洞为界将炮孔分为上段炮孔和下段炮孔，在上段炮孔中，自孔口至孔底依次为孔口堵塞段、溶洞上段炸药和上段封堵段;在下段炮孔中，自溶洞底部依次为溶洞下段封堵段与下段炸药;导爆索连通在上段炸药和下段炸药之间。实际施工中，首先根据溶洞的大小及分布信息，并结合炮孔参数，确定下段炸药长度、下段封堵段长度、上段封堵段长度、上段炸药长度及导爆索长度;然后把炸药和导爆索绑扎在竹片上，导爆索底端伸入至一节下段炸药的位置，待导爆索底端与下段炸药顶部连接后装入炮孔下部，完成溶洞下段装药，并在溶洞与下段炸药之间用岩屑填充，形成下段封堵段;接着利用支撑杆斜撑在溶洞中，在支撑杆的上方设置间隔袋，支撑杆与间隔袋形成支撑结构，实现上段炸药和下段炸药的分隔。

3.5起爆网路设计

连接形式：根据本爆破工程的实际情况和周围环境施工安全要求，采用塑料导爆管延时起爆网络。（1）连接方式采用孔内和孔外延迟相结合的起爆网路：炮孔内使用高阶塑料导爆管延迟雷管，炮孔外使用低阶塑料导爆管延迟雷管，各段按设计间隔时间先后起爆。本网路的优点：①操作简单，施工方便；②每次起爆总装药剂量多，放炮次数少；③爆破振动小，有利于减轻爆破对周围环境被保护物的破坏程度。本网路的缺点：①爆前无法测量起爆网路；②爆破区域周围环境复杂时，会造成防护材料的浪费；③采用单式传输导爆管，容易出现盲爆现象。

结束语

针对岩溶区邻近边坡轮廓岩体爆破开挖过程中存在的问题，提出了岩溶区邻近边坡轮廓岩体爆破技术，首先根据工程地质条件分析得到表层岩体溶腔分布和大小，并优化炮孔布置方案;然后利用研发的炮孔孔位校准装置严格控制钻进方位角，并根据钻杆钻进速度变化初步判断溶腔位置;接着利用研发的溶洞位置及尺寸测量装置复测溶洞的尺寸及炮孔溶洞位置，并依据测量结果优化炮孔装药结构;最后根据炮孔是否穿越溶洞，优化起爆网路，采用电子雷管起爆网路，严格控制起爆延时。将提出的爆破技术应用于广西麦贺支线岩溶区岩体爆破开挖施工，岩体破碎效果与轮廓面成型效果较好，爆破飞石得到有效控制，工程设计及结果可为同类爆破施工提供参考。

参考文献

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