(1.中國人民武裝警察部隊(duì) 水電第三支隊(duì)，廣西 南寧 530222；2.貴州新聯(lián)爆破工程集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽 550002)

在應(yīng)急救援搶險(xiǎn)或大規(guī)模土石方開挖工程中，復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下進(jìn)行爆破施工在所難免。目前，控制爆破技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，在各類工程中創(chuàng)造了巨大價(jià)值?，F(xiàn)有的控制爆破施工方案通過研究巖石性質(zhì)確定孔網(wǎng)參數(shù)和爆破工藝，在對施工現(xiàn)場周邊情況作出分析的基礎(chǔ)上，制定防護(hù)方案，而對于如何減少爆破飛石并無太多闡述。因此，本文根據(jù)應(yīng)急救援任務(wù)的特點(diǎn)，結(jié)合某練兵工程實(shí)際，討論通過對鉆孔過程的嚴(yán)密控制以及爆破區(qū)域地質(zhì)情況的充分考察，掌握軟弱夾層的分布，并在裝藥時(shí)采取合理的措施，最大限度地減少爆破飛石的產(chǎn)生。

1 爆破飛石成因

某項(xiàng)目工期長達(dá)1 a，爆破施工共計(jì)1 000余次，通過分析每次爆破作業(yè)過程和結(jié)果，總結(jié)出爆破飛石產(chǎn)生的原因有：①不利的地質(zhì)條件，如泥層，軟弱層，溶洞等;②裝藥人員判斷失誤導(dǎo)致裝藥不正確。但主要原因還是由于裝藥人員無法準(zhǔn)確把握地質(zhì)情況。除人員操作不當(dāng)、技術(shù)原因等可控因素外，地質(zhì)條件的隱蔽性和不可控性也是產(chǎn)生爆破飛石的重要因素。其中，在軟弱夾層地質(zhì)條件下，產(chǎn)生爆破飛石的主要原因如下。

(1)炸藥裝填位置處于軟弱夾層內(nèi)。當(dāng)引爆炸藥后，爆炸沖擊波和爆炸高能氣體沿著軟弱夾層傾瀉而出，在巨大的爆破能量作用下，軟弱夾層附近的巖石碎塊、泥土等物質(zhì)沿著軟弱夾層方向噴薄而出，飛散距離遠(yuǎn)超預(yù)期，從而導(dǎo)致事故的發(fā)生。

(2)炸藥裝填位置距離軟弱夾層過近。當(dāng)裝藥位置與軟弱夾層的距離小于設(shè)計(jì)最小抵抗線時(shí)，最小抵抗線的方向?qū)l(fā)生改變，藥包鼓包不向臨空面發(fā)展，而是向結(jié)構(gòu)面方向擴(kuò)展；而且鼓包氣體產(chǎn)物很快泄入軟弱夾層，爆炸的能量率先從軟弱夾層的裂隙、斷層等最薄弱處沖開，炸藥的部分能量以“沖炮”或其他形式向臨空面、溶洞、薄弱面泄出[1]。

為最大限度減少爆破飛石的產(chǎn)生，必須從考察爆破區(qū)域地質(zhì)情況著手。只有對每個(gè)炮孔情況有清楚了解，施工人員才能準(zhǔn)確地制定裝藥方案，避免爆破飛石的產(chǎn)生。本文利用某工程實(shí)例對復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下的爆破施工技術(shù)進(jìn)行了探討。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

某工程是一項(xiàng)大型土石方開挖平基工程，開挖方量約400萬m3，同時(shí)也包括二號路的路基開挖工作。二號路路基爆破區(qū)域?qū)?0 m，長度約100 m，與平場高程相比，相對高程-1.5 m，鉆孔孔深2～4.5 m不等。進(jìn)行二號路路基開挖時(shí)，周邊已修建了大量的活動(dòng)板房，作為項(xiàng)目建設(shè)指揮部。板房面積大，內(nèi)設(shè)露天停車場、多個(gè)建設(shè)單位辦區(qū)，工程施工及周邊區(qū)域布局詳見圖1。為保證施工進(jìn)度，需要在2 d內(nèi)完成該區(qū)域爆破施工任務(wù)，同時(shí)也需要最大限度保證周邊區(qū)域安全。由于此區(qū)域周邊情況復(fù)雜，必須采取合理的安全防護(hù)措施；而因工期緊張，加上常規(guī)防護(hù)措施布置時(shí)間又十分有限，因此必須進(jìn)行合理設(shè)計(jì)、精心組織、精準(zhǔn)施工，從根源上控制爆破飛石的產(chǎn)生。通過組織相關(guān)人員論證后，決定從鉆孔工序著手，對每個(gè)炮孔的地質(zhì)情況進(jìn)行探測，從而控制爆破飛石的產(chǎn)生。

圖1 工程施工及其周邊區(qū)域布局

2.2 不利因素分析

(1)需在2 d內(nèi)完成二號路爆破施工任務(wù)，工期十分緊張。在對二號路表層泥土清挖完畢后發(fā)現(xiàn)，巖體局部嚴(yán)重風(fēng)化，并伴有大量泥槽，巖體極度不均勻，無法對泥槽和軟弱面走向進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，巖溶情況難以預(yù)知。由于無法得到準(zhǔn)確的地質(zhì)情況，若按照常規(guī)的作業(yè)流程，則無法準(zhǔn)確避開不利地質(zhì)，即使方案設(shè)計(jì)合理，也極易產(chǎn)生大量爆破飛石。

(2)爆破對象為非均質(zhì)巖體，因此本次爆破施工沒有固定的孔網(wǎng)參數(shù)。只能根據(jù)現(xiàn)場巖石情況確定孔位、傾角和孔深等參數(shù)，還要根據(jù)鉆孔情況判斷地質(zhì)情況，隨時(shí)調(diào)整各參數(shù)。

(3)提前準(zhǔn)備不足。采用φ90 mm潛孔液壓鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔作業(yè)，孔深2～4.5 m，單孔裝藥量1.2 ～12 kg，單孔裝藥量較大，也對爆破飛石的控制提出了更高要求。

(4)布置防護(hù)措施時(shí)間相當(dāng)有限。由于需要在2 d內(nèi)完成爆破作業(yè)，無法在此期間完成防護(hù)所需的前期準(zhǔn)備工作以及施工工作。

2.3 解決方案

(1)為爆破區(qū)域內(nèi)每臺(tái)鉆機(jī)配備1名技術(shù)人員和1名經(jīng)驗(yàn)豐富的爆破員，與每1臺(tái)鉆機(jī)操作手隨時(shí)保持溝通，并根據(jù)實(shí)時(shí)反饋的地質(zhì)和鉆孔情況調(diào)整鉆孔參數(shù)。

(2)在鉆機(jī)大臂上粘貼標(biāo)尺，以便隨時(shí)根據(jù)標(biāo)尺的指示確定當(dāng)前鉆孔深度。

(3)對炮孔進(jìn)行編號，根據(jù)大臂上的標(biāo)尺確定炮孔內(nèi)的泥層，軟弱層，溶洞等非正常因素的位置及深度，繪制炮孔情況簡圖并附說明。

(4)裝藥時(shí)，由兩名經(jīng)驗(yàn)豐富的爆破員以及1名技術(shù)人員，參照炮孔情況簡圖和實(shí)際地質(zhì)情況共同確定每個(gè)炮孔的裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)。

(5)采用合理的毫秒微差延時(shí)爆破網(wǎng)路，逐孔起爆，減小相鄰炮孔間的擠壓作用。

(6)對于風(fēng)化或泥夾石非常嚴(yán)重的重點(diǎn)區(qū)域采取局部覆蓋防護(hù)，防護(hù)設(shè)施盡量簡單可靠，以滿足工期要求。

經(jīng)過嚴(yán)密的控制鉆孔作業(yè)，基本掌握了爆破區(qū)域的地質(zhì)情況，對每一個(gè)炮孔的孔深、異常情況、起止深度等進(jìn)行了詳盡記錄，為后續(xù)裝藥作業(yè)提供了有力支持。

2.4 爆破施工作業(yè)

本次爆破共鉆孔216個(gè)，部分異常炮孔參數(shù)見表1。針對這些異常炮孔，采取了分段間隔裝藥措施，以避開軟弱夾層，裝藥示意見圖2。

表1 部分異常炮孔參數(shù)

圖2 裝藥示意

成排炮孔裝藥量計(jì)算公式為

Q=qabH

(1)

孤石爆破計(jì)算公式為

Q=qV

(2)

式中，Q為單孔裝藥量，kg；q為單位用藥量，kg/m3；a為外孔距，m；b為排距，m；H為裝藥長度，m；V為孤石體積, m3。根據(jù)項(xiàng)目其他區(qū)域爆破實(shí)際情況，單耗q取0.25 kg/ m3，孤石爆破單耗q取0.15 kg/ m3。

根據(jù)夾層位置適當(dāng)減少軟弱夾層周邊炮孔藥量。夾層位置在炮孔底部時(shí)，按照正常藥量裝藥；夾層位于炮孔中部時(shí)，底部裝藥，夾層位置上下50cm段使用鉆屑填塞間隔，上部繼續(xù)裝藥，并重新校核上部藥量；夾層位于填塞段時(shí)，則根據(jù)夾層厚度適當(dāng)減少藥量，由經(jīng)驗(yàn)豐富的現(xiàn)場技術(shù)人員及爆破員根據(jù)實(shí)際情況確定具體藥量。

本次爆破施工作業(yè)，采取了毫秒微差延時(shí)爆破網(wǎng)路?？變?nèi)孔外都選用較高段別的導(dǎo)爆管雷管，進(jìn)行逐孔起爆，孔內(nèi)采用MS15導(dǎo)爆管雷管，孔外連接采用MS7導(dǎo)爆管雷管。對爆破區(qū)域內(nèi)風(fēng)化或泥夾石非常嚴(yán)重的重點(diǎn)區(qū)域采取局部覆蓋防護(hù)。防護(hù)方式為單層膠皮網(wǎng)覆蓋后，上覆鐵絲網(wǎng)，并用沙袋間隔壓實(shí)。經(jīng)過細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏?zhǔn)備與施工，未產(chǎn)生爆破飛石，取得了良好的爆破效果。在復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境和諸多不利條件影響下順利完成了既定施工目標(biāo)，爆破施工取得了圓滿成功。

為驗(yàn)證該施工方法效果，在本項(xiàng)目選取周邊環(huán)境較好的泥夾石爆破區(qū)域進(jìn)行了同樣的試驗(yàn)。在未進(jìn)行任何防護(hù)措施的條件下，5次試驗(yàn)均未產(chǎn)生爆破飛石，證明了該施工方法對控制爆破飛石的產(chǎn)生有一定效果，可為其它爆破工程施工提供參考。

3 在應(yīng)急救援中的應(yīng)用

近年來,爆破技術(shù)已被廣泛應(yīng)用到應(yīng)急救援搶

險(xiǎn)中[2]，在應(yīng)急救援搶險(xiǎn)爆破作業(yè)過程中，較為常見的限制條件有：①爆破區(qū)域周邊需要保護(hù)設(shè)施以及設(shè)備的支持[3]。在進(jìn)行爆破施工時(shí)清場區(qū)域不宜過大，以免因機(jī)械設(shè)備撤離過遠(yuǎn)而耽誤寶貴的救援時(shí)間。②需要進(jìn)行爆破施工的區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜、道路不通，大型鉆爆作業(yè)機(jī)械無法到達(dá)[4-5]。③由于爆破施工工具及爆破器材等需要通過人工搬運(yùn)至爆破區(qū)域，必須提高炸藥的利用率和施工效率，加快應(yīng)急救援搶險(xiǎn)進(jìn)度。

由于以上限制條件，鉆孔控制很有必要。通過合理地確定鉆孔位置、孔深等參數(shù)，可以減少鉆孔數(shù)量，減少炸藥用量，從而也減少了作業(yè)人員的工作量，提高了爆破作業(yè)效果和效率。通過掌握鉆孔待爆體的結(jié)構(gòu)，能很好地控制爆破飛石的產(chǎn)生，降低對施工區(qū)域周邊的影響。由此，大大加快了爆破作業(yè)進(jìn)度，減小了對其他搶險(xiǎn)救援單位的干擾，對整體應(yīng)急救援搶險(xiǎn)工作有積極作用。

4 結(jié) 語

爆破飛石產(chǎn)生的主要原因在于爆破人員無法準(zhǔn)確把握爆破區(qū)域地質(zhì)情況。在充分掌握爆破區(qū)域的地質(zhì)情況后，對爆破鉆孔作業(yè)進(jìn)行嚴(yán)密控制，為后續(xù)裝藥作業(yè)和爆破作業(yè)提供了有力支持，從而極大地減少了爆破飛石的產(chǎn)生。通過合理選擇機(jī)械設(shè)備的撤離距離和停放地點(diǎn)，在進(jìn)度與安全、風(fēng)險(xiǎn)與成本之間找到一個(gè)合理的平衡點(diǎn)，對一些規(guī)模大、工期緊的土石方工程和應(yīng)急救援搶險(xiǎn)有著重要意義。