近距离条件下的控制爆破技术应用

近距离条件下的控制爆破技术应用探索1工程概况xx修造船基地位于xx市xx岛，料场由1号料场和2号料场两部分组成，两料场均要求开挖至▽4.0m。本工程所在区域岩体整体性较差，覆盖层较薄，但植被完好；岩体为凝灰岩，岩石等级为Ⅷ～Ⅹ级。2号料场位于基地东侧，料场长390、宽90m、最大高程▽51m。料场采用台阶爆破，台阶高度10m，自上而下进行开挖，总爆破开挖工程量72万m3。2号料场周边环境十分复杂，距离最近保护对象xx船厂仅5m。如何保证2号料场在近距离条件和高复杂环境下，尤其是在确保xx船厂已建坞体、xx船厂设施及人员的安全方面，成为本工程实施控制爆破的难点。2控爆设计简介2.1爆破方案2号料场爆破危害控制点为：①爆破震动对xx船厂已建坞体、xx船厂设施、xx船厂永久边坡及xx船厂边坡的危害；②爆破飞石、爆破滚石影响xx船厂设施及人员的安全。根据上述危害控制点和爆破条件，通过在现场进行爆破试验和以往控制爆破经验，调整优化各爆破参数，确保工程质量和边坡稳定。爆破设计方案形成如下：采用永久边坡预裂成形、xx船厂围墙外预裂减震、自上而下分层分台阶、靠近xx船厂预留保护层、主爆孔小孔径、小孔网孔内外毫秒延期逐孔起爆、保护层手风枪浅孔逐孔起爆、斜坡设防护栅平台及坡底垒沙袋挡滚石、围墙外搭屏障防飞石和冲击波、一次多点小规模爆破的爆破方案。爆破开挖顺序见图1：2号料场开挖及防护示意图。2.2爆破参数2.2.1主爆孔爆破参数主爆孔选用液压钻机钻孔，其爆破参数详见表1。表1主爆孔爆破参数表孔径/㎜台阶高度/m孔深/m钻孔倾角/º最小抵抗线/mm孔距/m排距/m炸药单耗/(㎏/m3)堵塞长度/m90108～1175～852.5330.38～0..403.5～4.5布孔型式：梅花花形装药结构：分层层装药与连连续装药起爆方式：导爆爆管非电毫毫秒雷管起起爆系统2.2.2预裂孔爆破参数预裂孔选用液压钻机钻孔，其爆破参数详见表2。表2预裂孔爆破参数表孔径/㎜孔距/㎝药卷直径/㎜线装药密度/(gg/m)不偶合系数钻孔机具装药结构起爆方式9010032150～30002.37中风压钻机分层间隔导爆索加导爆管非非电雷管2.2.3缓冲孔爆破参数为保护预裂爆破岩面的完整性，预裂爆破孔前设置缓冲孔，孔径为90mm。孔距控制在2.0～2.5m，缓冲孔距后排的预裂爆破孔距离为1.5m，与前排孔平行布置,装药量为主爆孔的60%～70%左右。炮孔布置形式、装药结构详见：图2：炮孔布置平面示意图；图3：炮孔布置剖面示意图；图4：炮孔装药结构示意图。2.3爆破网路2.3.1爆破延时时间爆破网路微差时间的确定:本工程选择毫秒非电雷管段差延时为25～50ms。2.3.2爆破网路为提高网路的可靠性并减少延时误差，排与排之间再用ms-5段雷管进行连接；预裂孔5～8个孔一起先起爆，主炮孔后起爆；起爆网路从每一排中间开口、V型起爆、自中间向两边推进。详见起爆网路示意图，详见图5。3爆破安全校核与控制由于2号料场周边毗邻xx船厂设施、坞体，如何严格控制爆破所引起的各种危害，如地表震动速度、飞石及滚石等，成为本次控爆过程中的重中之重。3.1爆破震动安全控制根据爆破安全规程，根据当地其他船厂围堰爆破拆除的施工经验，坞体安全震速控制在10cm/s、花岗岩贴面5cm/s。3.1.1震动安全校核本设计采用的安全震速和最大单响药量计算公式：；。式中：Q为最大单响药量，kg；v为计算地震波速度，cm/s；[v]为安全允许震速，cm/s；R为控制点至爆源的距离，m；K、α为与爆区地形地形地质有关的系数和衰减系数。根据爆破安全规程及当地其他船厂围堰爆破拆除时对衰减规律的测试结果，本工程取k=240，α=1.9。2号料场钻孔直径90mm，最大单孔药量50kg。（1）对xx船厂船坞花岗岩贴面花岗岩贴面距爆区最近距离75m，最大震速为：＝＝0.78cm/s＜5cm/s安全（2）对xx船厂钢筋砼坞体钢筋砼坞体距爆区最近距离20m，最大震速为：＝＝9.6cm/s＜10cm/s安全上述计算结果表明，爆破震动速度均小于安全允许震速，爆破震动不会对xx船厂设施和坞体造成危害。3.1.2震动控制措施爆破震动安全校核表明，爆破震动不会对料场周围村庄及xx船厂设施造成危害，为确保本次控爆安全万无一失，仍需采取以下控制措施来降低爆破震动。（1）控制最大齐次起爆药量及爆破规模：料场开挖过程中爆破全部采用单孔起爆，严禁采用大爆破，在邻近xx船厂最后三排炮孔采用孔内间隔装药微差起爆。（2）采用预裂爆破：在进行爆破开挖前，在永久边坡及xx船厂围墙外3m处首先进行预裂爆破，在爆破区域与保护对象之间形成一条裂缝，将爆破区域与爆破对象分开。工程实践证明，采用预裂爆破爆破震动可降低50%。（3）创造良好临空面：爆破前临空面的堆碴全部清理完毕，爆破时有利于爆渣移动及爆破能量的施放，进而降低爆破震动。（4）进行爆破震动实时监测。3.2爆破飞石、滚石安全控制3.2.1飞石、滚石安全校核因属于露天深孔台阶爆破，2号料场个别爆破飞石采用下式进行校核：式中：r为露天深孔爆破飞石安全距离，m；K1为深孔密集程度系数，取0.25；K2为炸药爆能与抵抗线相关系数，取0.3；r为深孔半径，cm；w为第一排炮孔的最小抵抗线，m；经过计算得：R＝30m在进行2号料场开挖时，由于地形高差的影响，飞石落地后会弹跳一段距离，产生爆破滚石，爆破滚石有可能对xx船厂造成危害。爆破滚石按下式进行校核：X＝Kh[2cos2a(tga+tgβ)-1]式中：h为山坡高差，m，取45m；α为最小抗线与水平线交角，°，取60；β为山坡坡角，°，取75°；K为系数，一般取0.5～1。经过计算得：X＝55m。爆破飞石、滚石安全校核表明，爆破飞石及滚石均有可能对xx船厂造成危害，因此爆破时须采取措施对爆破飞石和滚石进行严格控制，确保爆破安全。3.2.2爆破飞石、滚石控制措施3.2.2.1爆破飞石控制措施（1）控制爆破方向。2号料场爆破方向始终为西侧，使xx船厂始终处在爆破方向的后方，在临空面上即使产生飞石，也是远离xx船厂方向。（2）控制堵塞质量及长度。一律采用不含石块的黄土堵塞，边堵塞边捣实，防止卡孔；装药完毕后，每个炮孔经过验收合格后才允许堵塞。（3）孔口压土袋。每次爆破最后两排炮孔孔口均用沙袋压实，避免发生冲炮，产生飞石。（4）搭设防护屏障。在xx船厂围墙外用毛竹、竹笆搭设防护屏障，屏障高10m，覆盖双层竹笆；为确保在台风时防护屏障不倒塌，屏障两侧均用铁丝拉紧，固定在地面和坡面上。3.2.2.2爆破滚石控制措施（1）预留保护层。2号料场台阶爆破每次都留保护层，其每次保护层厚度如2号料场开挖及防护示意图所示。以第一开挖平台为例：第一次中深孔爆破预留7.5m的保护层，不会破坏7.5m的保护层而生产滚石；第二次爆破在第一次爆破清渣结束后进行，中深孔爆破与手风枪浅孔间隔时间不小于110ms；这样第二次爆破最小抵抗线为2.5m，而保护层厚度变为5m，第二次中深孔爆破也不会破坏剩余保护层；三排手风枪浅孔同样采用逐孔起爆，排间延时不小于110ms，保护层厚度变为2m，5m深手风枪浅孔逐孔起爆也不会破坏2m厚的保护层生成滚石。（2）坡面上设防护栅。在每一道坡面中间用Φ25钢筋、毛竹及竹笆立一到防护栅，防护栅高1.2m。在搭防护栅位置事先用手风枪钻一深50cm竖孔、孔距2m，将Φ25钢筋插入孔中，钢筋中间及顶部各绑一根毛竹，毛竹上覆盖双层竹笆。防护栅能有效防护爆破震动及机械破碎产生滚石，还能有效降低滚石的滚落速度。防护栅能降低滚石速度，有助于平台防护墙对滚石的拦截。（3）平台及坡底堆垒防护墙。在各个坡道平台及坡底（即xx船厂围墙外）分别用土袋堆垒形成一道防护墙，高约1.5～3m,宽1～2m。防护墙