丁銀貴(宏大爆破有限公司， 廣東 廣州 510623)

1 前言

舟山綠色石化基地是國(guó)家石油化工“十三五”規(guī)劃重點(diǎn)項(xiàng)目，是中國(guó)(浙江舟山)自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)建設(shè)的引擎，是舟山江海聯(lián)運(yùn)服務(wù)中心發(fā)展的核心，位于浙江省舟山市岱山縣大小魚(yú)山島圍墾區(qū)，西鄰杭州灣，東鄰東海，北與上海國(guó)際航運(yùn)中心洋山港毗鄰，背靠上海、杭州、寧波、舟山等大中城市，地理位置優(yōu)越。

舟山綠色石化基地凝灰?guī)r露天礦山是石化基地建設(shè)的重要組成部分，為大小魚(yú)山島圍墾區(qū)建設(shè)提供建設(shè)石料和施工用地，在整個(gè)石化基地建設(shè)中處于龍頭地位。

礦區(qū)為發(fā)育單一的火山碎屑巖，巖性為流紋質(zhì)含角礫玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r。表層巖石風(fēng)化嚴(yán)重，約10～30m厚，呈黃褐色，節(jié)理裂隙發(fā)育，結(jié)構(gòu)松散，碎塊狀，物理力學(xué)性質(zhì)差；下層巖石弱風(fēng)化，呈青灰色，塑變結(jié)構(gòu)，假流動(dòng)構(gòu)造，有少量斷層，發(fā)育節(jié)理少，巖石總體較為完整，但局部存在楔形體，易發(fā)生巖塊崩落等不良工程地質(zhì)現(xiàn)象。巖石為普?qǐng)?jiān)石，堅(jiān)固性系數(shù)f=8～12。主要成份為塑變玻屑，其次為晶屑、角礫。

地下水主要有松散巖類孔隙潛水、基巖裂隙水兩種類型。區(qū)內(nèi)松散巖類鉛厚較小，巖性為含碎石粉質(zhì)黏土，透水性、富水性差，水量貧乏。節(jié)理雖較發(fā)育，但節(jié)理面平直、閉合，水的連通性差。地下水向下滲透的路徑不長(zhǎng)，徑流量較小，邊坡部位未見(jiàn)泉水露頭，僅見(jiàn)少量滲水，基巖裂隙水也較為貧乏。地下水主要由大氣降雨補(bǔ)給，沿基巖裂隙向低處徑流。

礦區(qū)位于北亞熱帶南緣季風(fēng)海洋型氣候區(qū)，常年溫和濕潤(rùn)，冬暖夏涼，光照充足。年平均氣溫16.1℃，最冷1月份平均溫度5.5℃，最熱8月份平均氣溫26.9℃；年平均降雨量1 200mm，主要集中在梅季和夏秋臺(tái)風(fēng)季節(jié)。日最大降水量246.3mm。年平均相對(duì)濕度80%。全年無(wú)霜期257天。全年盛行北風(fēng)和東南風(fēng)，其中，春夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)，冬季為偏北風(fēng)，年均風(fēng)速6.7m/s。

舟山綠色石化基地凝灰?guī)r露天礦山共設(shè)置7處靠幫邊坡，邊坡周邊均有生活辦公臨建設(shè)施、交通運(yùn)輸?shù)缆?、供電通訊設(shè)施、石化煉化裝置等，施工環(huán)境復(fù)雜?？繋瓦吰轮苓叚h(huán)境如圖1所示。

圖1 靠幫邊坡周邊環(huán)境圖

舟山綠色石化基地凝灰?guī)r露天礦山設(shè)置靠幫邊坡共7處，分為3～4個(gè)臺(tái)階，臺(tái)階高均為15m，馬道寬度為4～6m。最上層臺(tái)階風(fēng)化嚴(yán)重，節(jié)理裂隙發(fā)育，坡面角設(shè)置為1∶1.5(即坡面角為34°)；中間臺(tái)階風(fēng)化中等，坡面角為1∶1(即坡面角為45°)；最下層臺(tái)階巖石風(fēng)化較弱，坡面角設(shè)置為1∶0.75(即坡面角為53°)。

邊坡排水系統(tǒng)由截水溝、平臺(tái)排水溝、急流槽組成。截水溝設(shè)置于坡頂以外5m位置，梯形結(jié)構(gòu)，規(guī)格(凈尺寸)為50cm(底寬)×120cm(頂寬)×50cm(深)；平臺(tái)排水溝設(shè)置于平臺(tái)中間，矩形結(jié)構(gòu)，規(guī)格(凈尺寸)為：50cm(寬)×50cm(深)，平臺(tái)排水溝設(shè)置0.2%的排水坡度；急流槽設(shè)置于邊坡坡面上，矩形結(jié)構(gòu)，規(guī)格(凈尺寸)為：80cm(寬)×60cm(深)，坡度與邊坡坡面坡度一致。靠幫邊坡布置如圖2所示。

2 靠幫邊坡預(yù)留孔底保護(hù)層緩沖爆破

根據(jù)靠幫邊坡設(shè)置要求，最上層邊坡坡面角較小(34°)，鉆孔效率低，且成孔質(zhì)量較難控制，不宜采用光面(預(yù)裂)爆破。表層邊坡巖石風(fēng)化嚴(yán)重，節(jié)理裂隙發(fā)育，結(jié)構(gòu)松散，碎塊狀，物理力學(xué)性質(zhì)差，為有效保護(hù)邊坡巖體，減少施工對(duì)邊坡巖體的破壞，最上層邊坡采用預(yù)留孔底保護(hù)層緩沖爆破，輔以機(jī)械破碎。

2.1 爆破參數(shù)及裝藥結(jié)構(gòu)

1)爆破參數(shù)

(1)鉆孔直徑D。采用潛孔鉆機(jī)或液壓鉆機(jī)作業(yè)，孔徑D=115mm。

(2)臺(tái)階高度H?？繋瓦吰屡_(tái)階高度H=15m。

圖2 靠幫邊坡布置圖

(3)預(yù)留保護(hù)層厚度h和鉆孔深度L。炮孔分5排布置，鉆孔角度均為90°，孔底至邊坡坡面預(yù)留1.0～1.5m厚的保護(hù)層，鉆孔深度每一排均不相同。第一排沿臺(tái)階坡腳線布置，預(yù)留保護(hù)層厚度為1.5m，鉆孔深度為13.5m；第二排距第一排4.5m，預(yù)留保護(hù)層厚度1.5m，鉆孔深度為10.5m；第三排距第二排4.0m，預(yù)留保護(hù)層厚度為1.2m，鉆孔深度為8.2m；第四排距第三排3.5m，預(yù)留保護(hù)層厚度為1.0m，鉆孔深度為6.0m；第五排距第四排3.0m，距坡頂線7.5m，預(yù)留保護(hù)層厚度為1.0m，鉆孔深度為4.0m[1-2]。

圖3 預(yù)留孔底保護(hù)層緩沖爆破爆破參數(shù)及裝藥結(jié)構(gòu)

(4)孔間距a。同排炮孔間距相同，不同排炮孔間距不同，第一排孔間距a=5.0m，第二排孔間距a=4.5m，第三排孔間距a=4.0m，第四排孔間距a=3.5m，第五排孔間距a=3.0m。

(5)孔排距b。每?jī)膳排诳着啪嗑嗑幌嗤?，第一排、第二排間孔排距b=4.5m，第二排、第三排間孔排距b=4.0m，第三排、第四排間孔排距b=3.5m，第四排、第五排間孔排距b=3.0m。

(6)線裝藥密度Q線。耦合裝藥，線裝藥密度Q線=9.0kg/m。

(7)堵塞長(zhǎng)度L堵。同排炮孔堵塞長(zhǎng)度相同，不同排炮孔堵塞長(zhǎng)度不同，第一排炮孔堵塞長(zhǎng)度L堵=4.5m，第二排炮孔堵塞長(zhǎng)度L堵=4.0m，第三排炮孔堵塞長(zhǎng)度L堵=3.5m，第四排炮孔堵塞長(zhǎng)度L堵=3.0m，第五排炮孔堵塞長(zhǎng)度L堵=2.5m。

(8)藥卷直徑。采用藥卷直徑為90mm的成品乳化炸藥。

2)裝藥結(jié)構(gòu)

采用藥卷直徑為90mm的成品乳化炸藥連續(xù)、耦合裝藥，兩個(gè)起爆藥包同時(shí)起爆，藥包位置安裝在炮孔內(nèi)裝藥長(zhǎng)度的1/4處和3/4處。

預(yù)留孔底保護(hù)層緩沖爆破爆破參數(shù)及裝藥結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.2 起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)

靠幫邊坡預(yù)留孔底保護(hù)層緩沖爆破起爆網(wǎng)路采用逐孔起爆技術(shù)，孔內(nèi)使用2發(fā)10段380ms非電導(dǎo)爆雷管，排間采用5段110ms非電導(dǎo)爆管雷管錯(cuò)段，孔間采用3段50ms非電導(dǎo)爆管雷管錯(cuò)段，同排錯(cuò)段采用2段25ms非電導(dǎo)爆管雷管[3]。預(yù)留孔底保護(hù)層緩沖爆破起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖4 預(yù)留孔底保護(hù)層緩沖爆破起爆網(wǎng)路圖

2.3 爆破效果評(píng)價(jià)

爆破后邊坡眉線平直，未見(jiàn)明顯拉裂或爆破損傷，坡面上局部凸起的地方采用機(jī)械破碎二次處理，處理后符合設(shè)計(jì)要求；邊坡臺(tái)階高度、邊坡坡坡率、平臺(tái)馬道寬度等參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求；排水系統(tǒng)修筑按圖施工，現(xiàn)場(chǎng)規(guī)格參數(shù)與施工圖紙一致，滿足邊坡排水要求；邊坡坡面平整，坡面浮石清理較為干凈，邊坡整體穩(wěn)定，未對(duì)邊坡外生態(tài)造成破壞，符合設(shè)計(jì)和施工要求；施工中對(duì)邊坡巖體保護(hù)得當(dāng)，未發(fā)生邊坡變形、邊坡滑塌事件，局部地質(zhì)條件不好的地方需后期進(jìn)行邊坡防護(hù)。

預(yù)留孔底保護(hù)層緩沖爆破效果如圖5所示。本次爆破孔直徑為115mm，炮孔傾角53°，孔深約19.8m，孔距1.3m；乳化炸藥直徑32mm(0.2kg/節(jié)、20cm/節(jié))。

圖5 預(yù)留孔底保護(hù)層緩沖爆破效果圖

3 靠幫邊坡光面(預(yù)裂)爆破

根據(jù)靠幫邊坡設(shè)置要求，中下層邊坡坡面角不小于45°，成孔質(zhì)量有保證。巖石風(fēng)化較弱，發(fā)育節(jié)理少，巖石總體較為完整，為有效保護(hù)邊坡巖體，采用光面(預(yù)裂)爆破開(kāi)挖。

3.1 光面(預(yù)裂)孔爆破參數(shù)及裝藥結(jié)構(gòu)

1)光面(預(yù)裂)孔爆破參數(shù)

(1)鉆孔直徑D。采用潛孔鉆機(jī)或液壓鉆機(jī)作業(yè)，孔徑D=115mm。

(2)臺(tái)階高度H和超深h。靠幫邊坡臺(tái)階高度H=15m，超深h取1m。

(3)鉆孔深度L。本工程中下層邊坡坡率為1∶1和1∶0.75兩種，根據(jù)鉆孔深度L=(H+h)/sinα可知，當(dāng)邊坡坡率為1∶1時(shí)，鉆孔深度為22.6m；當(dāng)邊坡坡率為1∶0.75時(shí)，鉆孔深度為20.0m。

(4)孔間距a[4-5]。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，孔間距一般取孔徑的8～12倍，即a=(8～12)D=0.92～1.38m，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件和巖性情況，本工程取a=1.3m。

(5)線裝藥密度Q線。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告相關(guān)數(shù)據(jù)可知，邊坡中下層巖石抗壓強(qiáng)度σ壓平均值約為175MPa，Q線約為0.65kg/m。

(6)堵塞長(zhǎng)度L堵。一般取1.5～3.0m，本工程取2m。

(7)藥卷直徑。本工程采用藥卷直徑為32mm的2#巖石乳化炸藥(單節(jié)藥卷長(zhǎng)度0.2m，重量0.2kg)。

2)光面(預(yù)裂)孔裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

裝藥結(jié)構(gòu)采用竹片、導(dǎo)爆索串聯(lián)間隔不耦合裝藥，炮孔裝藥分為三段：底部加強(qiáng)段、中間正常段和頂部減弱段。

(1)底部加強(qiáng)段。炮孔底部加強(qiáng)段長(zhǎng)度約1～2m，線裝藥密度Q線底=(3～5)Q線=1.95～3.25kg/m，取Q線底=2.1kg/m。

(2)中間正常段。中間正常段裝藥密度0.65kg/m，間隔10cm。

(3)頂部減弱段。頂部減弱段為堵塞段以下3～4m，裝藥密度Q線頂=(2/3～1/2)Q線=0.43～0.33kg/m，取0.42kg/m，間隔25cm。

光面(預(yù)裂)爆破裝藥結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 光面(預(yù)裂)爆破裝藥結(jié)構(gòu)圖

3.2 主爆孔及緩沖孔孔網(wǎng)參數(shù)及裝藥結(jié)構(gòu)

1)主爆孔孔網(wǎng)參數(shù)及裝藥結(jié)構(gòu)

(1)孔網(wǎng)參數(shù)。主爆孔孔徑D=115mm，超深h=1.5m；鉆孔角度為80°，鉆孔深度L=16.8m；堵塞長(zhǎng)度L堵=5.0m，線裝藥密度Q線=9.5kg/m，單孔裝藥量Q=112.1kg；孔網(wǎng)參數(shù)(孔距×排距)為5.0m×4.0m。

圖7 主爆孔裝藥結(jié)構(gòu)

(2)裝藥結(jié)構(gòu)。根據(jù)自由面情況采用連續(xù)、不耦合(孔徑115mm，炸藥直徑90mm和直徑70mm)裝藥結(jié)構(gòu)；兩個(gè)起爆藥包位置一般安裝在炮孔內(nèi)裝藥長(zhǎng)度的1/4處和3/4處。當(dāng)?shù)谝慌趴鬃杂擅孀兓^大，最小抵抗線明顯有局部不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，采用間隔裝藥，避免產(chǎn)生飛散物，孔口以炮泥或巖粉堵塞密實(shí)，具體如圖7所示。

2)緩沖孔孔網(wǎng)參數(shù)及裝藥結(jié)構(gòu)

(1)孔網(wǎng)參數(shù)。緩沖孔孔徑D=115mm，超深h=1.5m；鉆孔角度為80°，鉆孔深度L=16.8m；堵塞長(zhǎng)度L堵=5.0m，線裝藥密度Q線=6.0kg/m，單孔裝藥量Q=112.1kg；孔距為4.0m，與主爆孔排距為4.0m，與光面(預(yù)裂)孔排距為3.0m。

(2)裝藥結(jié)構(gòu)。采用分段裝藥結(jié)構(gòu)，不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，裝藥主要分為三段，孔底加強(qiáng)段長(zhǎng)3.0m，采用耦合裝藥結(jié)構(gòu)；中間段長(zhǎng)4.4m，采用不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，炸藥直徑90mm吊裝；頂部減弱段長(zhǎng)4.4m，采用不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，炸藥直徑70mm吊裝。起爆藥包位置與主爆孔一致。

3.3 起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)

1)光面爆破

孔內(nèi)使用2發(fā)10段380ms非電導(dǎo)爆雷管，同排炮孔分組起爆，主爆孔每排4～5個(gè)炮孔為一組，緩沖孔每排5～6個(gè)炮孔為一組，光爆孔每排15～19個(gè)炮孔為一組，每排炮孔組間采用3段50ms非電導(dǎo)爆雷管錯(cuò)段。不同排炮孔排間錯(cuò)段起爆，雷管錯(cuò)段采用5段110ms。主爆孔緩沖孔內(nèi)裝不少于2發(fā)10段380ms非電導(dǎo)爆雷管，每排炮孔4～5個(gè)孔為一組，組間采用3段50ms非電導(dǎo)爆雷管錯(cuò)段，排間采用5段110ms雷管錯(cuò)段。起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)如圖8所示。

2)預(yù)裂爆破

預(yù)裂爆破孔在主爆區(qū)爆破之前沿設(shè)計(jì)輪廓線先爆出一條具有一定寬度的貫穿裂縫，以緩沖、反射開(kāi)挖爆破的振動(dòng)波，控制其對(duì)保留巖體的破壞影響，使之獲得較平整的開(kāi)挖輪廓。預(yù)裂爆破采用導(dǎo)爆索進(jìn)行孔外傳爆和孔內(nèi)起爆，根據(jù)爆破有害效應(yīng)控制要求進(jìn)行分組起爆，每組起爆35～40個(gè)炮孔，組間采用2段25ms延時(shí)雷管分段起爆[6]。起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)如圖9所示。

圖8 光面爆破起爆網(wǎng)路

圖9 預(yù)裂爆破起爆網(wǎng)路

3.4 爆破效果評(píng)價(jià)

爆破后邊坡眉線平直，未見(jiàn)明顯拉裂或爆破損傷，邊坡臺(tái)階高度、邊坡坡坡率、平臺(tái)馬道寬度等參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求；排水系統(tǒng)修筑按圖施工，現(xiàn)場(chǎng)規(guī)格參數(shù)與施工圖紙一致，滿足邊坡排水要求；施工中對(duì)邊坡巖體保護(hù)得當(dāng)，邊坡坡面平整，未發(fā)生邊坡變形、邊坡滑塌事件，未對(duì)邊坡外生態(tài)造成破壞，符合設(shè)計(jì)和施工要求。

光面(預(yù)裂)爆破區(qū)域巖石風(fēng)化中等，節(jié)理裂隙中等發(fā)育到不發(fā)育，巖石總體較為完整。節(jié)理裂隙中等發(fā)育時(shí)，開(kāi)挖壁面上的炮孔痕跡率者約70%～75%；節(jié)理裂隙不發(fā)育時(shí)，開(kāi)挖壁面上的炮孔痕跡率者約85%～90%；圍巖壁面沒(méi)有明顯的爆生裂隙，圍巖壁面不平整度在±10cm以內(nèi)。

4 結(jié)論

舟山綠色石化基地凝灰?guī)r露天礦山靠幫邊坡地質(zhì)變化大，風(fēng)化程度不一，節(jié)理裂隙發(fā)育程度不均，邊坡坡率變化大(1∶0.75～1∶1.5)，坡面角為34°～53°。為有效保護(hù)邊坡巖體，根據(jù)邊坡坡率、風(fēng)化程度、節(jié)理裂隙發(fā)育程度等采用預(yù)留孔底保護(hù)層緩沖爆破、光面(預(yù)裂)爆破。爆破后坡面平整，眉線滿足設(shè)計(jì)要求，未見(jiàn)明顯拉裂或爆破損傷，坡面沒(méi)有明顯的爆生裂隙，邊坡穩(wěn)定，未發(fā)生邊坡變形、邊坡滑塌事件，也未對(duì)邊坡外生態(tài)造成破壞，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，對(duì)以后類似邊坡的施工具有一定的指導(dǎo)意義。