一种高陡山体深孔集束药包爆破方法

技术领域

本发明涉及一种高陡山体深孔集束药包爆破方法，属于爆破技术领域。

背景技术

目前，随着大型钻孔机械和清挖运输施工机械的发展和普及，环境保护意识的提高，硐室爆破逐渐被深孔爆破取代，极少采用硐室爆破方法。

然而，针对四周陡峭、岩石坚硬、高度较高(相对高度可以达到几十米甚至上百米)的独立山体，大型钻机和挖掘机等清挖机械难以到达山顶，根本无法采用常规的深孔台阶爆破施工方法施工，按照传统的施工方法，比较适合采用硐室爆破施工，但如果采用硐室爆破，有时周边环境复杂，需要保护对象较多，存在爆破振动有害效应难以控制、安全爆破困难、不符合现在对环境保护的高要求等缺点。

发明内容

本发明针对四周陡峭、岩石坚硬、高度较高(相对高度可以达到几十米甚至上百米)的独立山体难以爆破的问题，提出了一种高陡山体深孔集束药包爆破方法，本发明先用硐室爆破思路布置药包，用等效替换原理将药量分散在多个彼此平行、距离很近的水平深孔中，即采用深孔集束药包爆破方法，通过合理的爆破参数设计，可以有效地控制爆破振动和飞石等危害效应，作业条件好、施工速度快、爆破效率高，可以避免产生硐室爆破的危害，又能达到硐室爆破的便捷和高效，保证施工的顺利进行。

一种高陡山体深孔集束药包爆破方法，具体步骤如下：

S1：炮孔布置参数确定

根据现场勘察情况，对高陡山体边坡进行炮孔布设，炮孔直径为d，根据待爆破的山体水平深度和岩体的爆破破碎难度确定炮孔深度L，再加上超深；炮孔水平布置或微倾斜布置；微倾斜布置包括向下微倾斜或向上微倾斜；

S2：炮孔布置

根据炮孔深度和爆破山体高度综合分析确定炮孔布置方式，炮孔布置方式为束状阵列布置，根据地形条件对钻孔设备安放的影响和爆破范围的规划，将束状阵列布置形态分为束间炮孔平行布置和束间炮孔扇形布置，其中，扇形布置具有凿岩工程量小，炮孔布置较灵活且凿岩设备移动次数少等优点；但是，由于扇形炮孔呈放射状布置、孔口间距小而孔底间距大，崩落岩体块度没有平行炮孔爆破均匀，炮孔利用率也较低；在岩体形状规则和对岩石破碎程度有要求的情况，可采用平行布置；束状阵列布置的药包为按束在炮孔内设置药包，一束炮孔药包中心到相邻一束炮孔药包中心的距离即束间距离为a

S3：装药结构

上部填塞长度L

S4：炮孔装药量

先采用集中药包原理分别计算每一束所有炮孔内前后层装药的总药量Q

S5：炮孔个数

根据前层药包药量计算每束炮孔的个数N

S6：起爆方法

使用数码电子雷管或导爆管雷管毫秒延期顺序起爆，同一孔内前层药包先响，后层药包后响。

所述炮孔深度L的确定根据钻孔设备的型号和需要爆破的山体水平深度和岩体破碎难度，再加上1.0～2.0m的超深，炮孔深度L要求大于8m。

优选的，所述炮孔直径d为90～120mm，炮孔深度不小于8m，超深为1.0～2.0m。

所述炮孔布置方式的确定依据爆破山体高度综合分析、一次爆破破岩量和钻孔自由面环境复杂情况将炮孔布置方式确定为束状阵列布置，其中束状阵列布置包括束间炮孔平行布置和束间炮孔扇形布置。

所述束状阵列布置的炮孔呈梅花形，束间距离a

所述上部填塞长度L

所述总药量Q

Q

W

Q

W

其中，K为岩体标准抛掷爆破的单位炸药消耗量，n为爆破作用指数，n为0.75～1.1，后层药包中n取值大于前层药包中n取值，W

所述每一束炮孔的个数N

N

N

其中Q

进一步地，步骤S6中，同一孔内前部药包先响，底部药包后响，根据中间填塞长度和岩石爆破的难易程度，延期时间取150～250毫秒；

对于连续布置的炮孔，一般是从需要控制爆破地震波的保护对象方向开始毫秒微差顺序起爆，可以逐孔起爆，也可以几个炮孔一段，根据爆破振动计算确定；段间(孔间)延期时间取15～60毫秒，延期时间小爆破威力大，但减振效果差，延期时间大则相反。

对于束状阵列布置的炮孔，束间延期时间取35～60毫秒；同一束内所有炮孔可以作为同一段起爆，也可以逐孔起爆或分段起爆，延期时间取15～50毫秒。根据爆破地震波计算确定，在能满足不会产生爆破振动危害要求的前提下，最好同一束内的炮孔、同一层装药同一段起爆。当山体顶部有倾斜或垂直炮孔时，顶部炮孔先响(可以预裂爆破，也可以正常深孔爆破)，然后底部水平炮孔顺序起爆。

本发明的有益效果是：

(1)本发明采用深孔集束药包爆破方法，通过合理的爆破参数设计，可以有效地控制爆破振动和飞石等危害效应，作业条件好、施工速度快、爆破效率高，可以避免产生硐室爆破的危害；

(2)本发明可用于垂直深孔台阶爆破无法或难以适用的施工环境，完全达到硐室爆破的便捷和高效，保证施工的顺利进行；

(3)本发明使用数码电子雷管或导爆管雷管毫秒微差延期起爆技术，能够有效控制爆破振动、飞石等有害效应，对环境影响较小；

(4)本发明采用一般爆破施工用的潜孔钻机钻孔，作业环境条件好(和硐室开挖相比)，钻孔速度快，成本低，同样的装药量，钻凿集束孔只需硐室开挖5％～10％的时间。

附图说明

图1为高陡山体深孔集束药包爆破方法的束状炮孔布置方式示意图；

图2为高陡山体深孔集束药包爆破方法的连续炮孔布置方式示意图；

图3为高陡山体深孔集束药包爆破方法的有上部炮孔布置方式(见(a))和无上部炮孔布置方式示意图(见(b))；

图4为高陡山体深孔集束药包爆破方法的炮孔装药结构示意图；

其中：1-下部炮孔、2-顶部炮孔、3-孔口填塞、4-前部装药、5-中间填塞、6-底部装药、7-数码电子雷管或导爆管雷管。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。

本发明一种高陡山体深孔集束药包爆破方法(见图1～4)，具体步骤如下：

S1：炮孔布置参数确定

根据现场勘察情况，对高陡山体边坡进行炮孔布设，炮孔直径为d，根据待爆破的山体水平深度和岩体的爆破破碎难度确定炮孔深度L，再加上超深；炮孔水平布置或微倾斜布置；微倾斜布置包括向下微倾斜或向上微倾斜；

炮孔深度L的确定根据钻孔设备的型号和需要爆破的山体水平深度和岩体破碎难度，选择简易式潜孔钻机可以轻易钻到30m深度，为了控制爆破危害效应，选择炮孔深度为20～24m；

优选的，炮孔直径d为90～120mm，炮孔深度不小于8m，超深为1～2m；

S2：炮孔布置

根据炮孔深度和爆破山体高度综合分析确定炮孔布置方式，炮孔布置方式包括束状阵列布置、连续布置、有上部炮孔布置和无上部炮孔布置，根据地形条件对钻孔设备安放的影响和爆破范围的规划，将束状阵列布置形态分为束间炮孔平行布置和束间炮孔扇形布置，其中，扇形布置具有凿岩工程量小，炮孔布置较灵活且凿岩设备移动次数少等优点；但是，由于扇形炮孔呈放射状布置、孔口间距小而孔底间距大，崩落岩体块度没有平行炮孔爆破均匀，炮孔利用率也较低。所以在岩体形状规则和对岩石破碎程度有要求的情况，可采用平行布置；束状阵列布置为按束在炮孔内设置药包，一束炮孔药包中心到相邻一束炮孔药包中心的距离即束间距离为a

炮孔布置方式的确定依据爆破山体高度综合分析、一次爆破破岩量和钻孔自由面环境复杂情况将炮孔布置方式分为束状阵列布置、连续布置、有上部炮孔布置和无上部炮孔布置；

束状阵列布置的炮孔呈梅花形，束间距离a

S3：装药结构

上部填塞长度L

上部填塞长度L

S4：炮孔装药量

先采用集中药包原理分别计算每一束所有炮孔内前后层装药的总药量Q

总药量Q

Q

W

Q

W

其中，K为岩体标准抛掷爆破的单位炸药消耗量，n为爆破作用指数，n为0.75～1.1，后层药包中n取值大于前层药包中n取值，W

S5：炮孔个数

根据前层药包药量计算每束炮孔的个数N

N

N

其中Q

S6：起爆方法

使用数码电子雷管或导爆管雷管毫秒延期顺序起爆，同一孔内前层药包先响，后层药包后响：

同一孔内前部药包先响，底部药包后响，根据中间填塞长度和岩石爆破的难易程度，延期时间取150～250毫秒；

对于连续布置的炮孔，一般是从需要控制爆破地震波的保护对象方向开始毫秒微差顺序起爆，可以逐孔起爆，也可以几个炮孔一段，根据爆破振动计算确定；段间(孔间)延期时间取15～60毫秒，延期时间小爆破威力大，但减振效果差，延期时间大则相反。

对于束状阵列布置的炮孔，束间延期时间取35～60毫秒；同一束内所有炮孔可以作为同一段起爆，也可以逐孔起爆或分段起爆，延期时间取15～50毫秒。根据爆破地震波计算确定，在能满足不会产生爆破振动危害要求的前提下，最好同一束内的炮孔、同一层装药同一段起爆。当山体顶部有倾斜或垂直炮孔时，顶部炮孔先响(可以预裂爆破，也可以正常深孔爆破)，然后底部水平炮孔顺序起爆。

实施例：以云南省文山州某高速公路立交桥施工工地为例，本工地有三座山体需要爆破，其中D匝道通过的山体高度90米，底部长宽约120米，距北面正常通行中的原有高速公路桥梁50米，上部山体地形坡面角在60度～90度之间，爆破工程量约40万立方米；C匝道通过的山体高度120米，底部长宽约90米，距最近的村庄房屋340米，山体地形坡面角在45度～90度之间，爆破工程量约35万立方米；两座山体都无法用常规爆破将施工便道修到山顶，从而让履带钻机和挖掘机开到山顶进行正常的深孔爆破开挖施工，而施工工期较紧，多组立交桥桩基只有等着两座山体爆破完工后才能开始施工；通过对现场实际情况分析，D匝山体通过3次深孔集束药包爆破把山体高度降到了50多米、坡面角变缓到了30度～50度，此时即可将挖掘机和履带式潜孔钻机开到山顶，从上往下进行垂直深孔台阶爆破；基于同样考虑，对C匝山体也实施了1次深孔集束药包爆破；钻孔爆破参数见表1；

表1钻孔爆破参数

由表1可知，四次爆破都达到了满意的爆破效果，本实施例先用硐室爆破思路布置药包，然后用等效替换原理将药量分散在多个彼此平行、距离很近的水平深孔中，即采用深孔集束药包爆破，通过合理的爆破参数设计，可以有效地控制爆破振动和飞石等危害效应，作业条件好、施工速度快、爆破效率高，可以避免产生硐室爆破的危害，又能达到硐室爆破的便捷和高效，保证施工的顺利进行。

以上对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。