王廣成陳能革江東平楊海濤李二寶

（1.安徽馬鋼礦業(yè)資源集團有限公司南山礦業(yè)有限公司；2.安徽馬鋼礦業(yè)資源集團有限公司；3.馬鞍山礦山研究院爆破工程有限責任公司）

在工程建設(shè)中，對廢棄防空洞的處理一直是施工過程中的潛在危險源。如徐州、西安、鄭州等城市都有類似的事故產(chǎn)生［1］。目前，對于防空洞的處理主要有崩落法和充填法2種，相較于充填法，崩落法具有經(jīng)濟、施工方便等優(yōu)點，但由于防空洞復雜的結(jié)構(gòu)形式，常規(guī)的爆破施工工藝中最小抵抗線往往難以控制，造成沖擊波泄漏傷人及爆破效果不理想等問題。前人針對防空洞處理進行了許多工程實踐，劉君城等［2］針對老城區(qū)基礎(chǔ)施工遇地下廢棄人防工程提出用沖擊鉆回填黃土，并配合鋼護筒成孔的辦法，取得了良好效果；羅長軍等［3］針對廢棄防空洞提出用鉆孔夯填法，結(jié)合灌漿法回填防空洞，經(jīng)檢測，加固處理效果顯著；韋延安等［4］針對富含地下水的防空洞，采用沖孔填充片石黏土擠密法，并通過優(yōu)化成孔泥漿材料和最佳泥漿配合比，解決了工程樁基遇承壓富水性廢棄防空洞這一技術(shù)難題；何小鵬等［5］通過采用回水注砂充填法，與以往的鉆孔注砂法相比起到了多快好省的效果。

相關(guān)研究中大多針對地基建設(shè)中防空洞的充填及加固處理，未見關(guān)于山體下防空洞處理方案，對于崩落法處理防空洞的方案也鮮有提及。因此，本研究以核桃山場地平整工程防空洞區(qū)域處理為例，提出了針對性的崩落處理方案，為類似防空洞處理提供一定的設(shè)計依據(jù)和工程經(jīng)驗。

1 工程概況

1.1 場地平整工程

核桃山場地平整工程位于馬鞍山市主城區(qū)西北方向一廠區(qū)內(nèi)，周邊環(huán)境復雜，平整區(qū)地形屬于高丘，選用露天臺階開挖、深孔松動爆破方案［6-8］。

基于核桃山防空洞現(xiàn)狀，結(jié)合場地平整方案的規(guī)劃設(shè)計，采用分臺階開挖，設(shè)置+61，+49，+37，+25和+13 m共5個臺階；工程范圍內(nèi)開挖工程量為700萬t，選用乳化炸藥，起爆材料為非電毫秒導爆管，炮孔采用連續(xù)柱狀裝藥，起爆藥包置于藥柱下部，頂部用巖粉和黏土填塞（剔除石塊）?？紤]礦山施工方便及安全，采用微差起爆方式，一次爆破，單孔單響。與正常爆區(qū)一同爆破。穿孔選用QYDZ-200型潛孔鉆機，孔徑為140 mm，采用大型液壓挖掘機（噸位≥45 t）進行采裝，通過試爆確定合理的炸藥單耗參數(shù)。

1.2 防空洞概況

核桃山山體內(nèi)防空洞始建于上個世紀60年代，山體南側(cè)1個洞口、東北側(cè)2個洞口，其中北出入口地勢高、南出入口地勢低，詳見圖1、圖2。

防空洞實測頂板標高為+14.21～+21.44 m，底板標高在+12.11～+18.33 m；總體南部高、北部低。防空洞合計長度約980 m，橫截面面積為10.8 m2，共有大小硐室26個，大部分硐室斷面與出入通道斷面一致，長度一般為7～9 m，寬度為3～6.5 m，其中有1個大硐室位于防空洞中部，長約10 m，寬6.5 m，北側(cè)有一環(huán)形通道。

2 風險因素識別及安全對策

2.1 防空洞風險因素識別

對核桃山工程場地防空洞進行現(xiàn)場踏勘，根據(jù)爆破工藝及工程特點，識別由防空洞存在而引起的風險因素如下。

（1）防空洞內(nèi)頂板和底部標高不明，位置不準確，穿孔過程中若與防空洞頂板距離過?。ú蛔? m），可能會發(fā)生防空洞垮塌，導致鉆機傾覆，砸傷人員。

（2）因防空洞的存在，改變底部的抵抗線方向和大小，若參數(shù)不合理或填塞質(zhì)量不佳，可能會導致爆破飛石事故［9-11］。

（3）防空洞揭露以后，若揭露位置未完全覆蓋或覆蓋厚度過小，可能會導致底部爆破飛石事故。

（4）防空洞頂部穿孔作業(yè)時，若鉆孔穿過防空洞或與防空洞底部留設(shè)距離不足時，可能會導致底部裝藥漏入防空洞內(nèi)，爆破效果差，且存在殘藥。

（5）防空洞上方崩落后，若巖石未完全充滿防空洞或巷道內(nèi)，可能導致爆堆突然陷落，有可能發(fā)生滾石傷人及設(shè)備事故。

2.2 處理對策

（1）在+30 m平臺（接近防空洞）施工前，應開展對防空洞進一步詳細測量，盡可能確定防空洞位置及頂、底板標高，為下一步現(xiàn)場施工提供基礎(chǔ)。

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（2）在場地平整開挖時，在+30 m平臺下方空洞附近位置，采用潛孔鉆機在防空洞一側(cè)邊緣10 m外施工防空洞探孔，并根據(jù)揭露防空洞位置再布置探孔（探孔間距為2～3 m），探明所有的防空洞和巷道位置，并在+30 m平臺設(shè)置警示標志和圍欄，防止人員和設(shè)備進入。

（3）鉆機在防空洞上部安全距離內(nèi)行走時，應盡量垂直穿過防空洞或巷道，避免沿巷道行走。

（4）鉆機不得長時間停留在防空洞或巷道上方區(qū)域，非操作人員不應在危險范圍內(nèi)停留。

（5）應由經(jīng)驗豐富的鉆機司機作業(yè)，時刻注意炮孔的傾角、深度，避免發(fā)生鉆頭穿過防空洞造成卡鉆。

（6）每次爆破作業(yè)時，應結(jié)合已有防空洞和巷道情況，調(diào)整炮孔的布置和裝藥參數(shù)，適當調(diào)整自由面的方向。

（7）防空洞處理鉆孔時應有專人查看地表有無裂紋或位移，發(fā)現(xiàn)地表有裂紋時，應在有裂紋區(qū)域停止作業(yè)，選擇在安全區(qū)域進行爆破作業(yè)。

（8）防空洞內(nèi)部分硐室采用磚墻封閉。

3 處理方案及結(jié)果分析

3.1 處理方案選擇

防空洞巖性為砂巖，穩(wěn)定性好，且防空洞寬度一般為3 m，高度約為3 m，均為巷道式硐室，單個硐室暴露面積小于50 m2，根據(jù)《現(xiàn)代采礦設(shè)計手冊》，從允許暴露面積上分析，本方案中的防空洞均較穩(wěn)定，因此防空洞處理方案為崩落圍巖充填防空洞。

具體處理思路：用崩落圍巖充填防空洞及巷道，或形成巖石保護墊層，一旦上部大量巖石突然冒落時，有效減少機械沖擊和空氣沖擊波危害，同時可以緩和應力集中，減少巖石的支撐壓力。設(shè)計防空洞放頂爆破設(shè)計炮孔平面布置圖和剖面圖如圖3所示。設(shè)計在防空洞上部中間位置布置一排炮孔，炮孔底部距離防空洞頂板約1.0 m；在防空洞兩側(cè)各布置一排炮孔，距離防空洞側(cè)壁約1 m。

3.2 爆破參數(shù)選取

采用QYDZ-200型潛孔鉆機鑿巖，主要標準爆破參數(shù)如表1所示?？紤]到崩落防空洞頂板自由面少，巖石夾制作用強，選取炸藥單耗q＝0.45 kg/m3，臺階高度為12 m，施工中應根據(jù)實際爆破效果調(diào)整。

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3.3 爆破飛石安全距離

對于飛石距離的估算［12-15］，我國常用經(jīng)驗公式

式中，Rf為爆破飛石安全距離，m；Kf為安全系數(shù)，取1.5；n為爆破作用指數(shù)，松動爆破時取0.65；W為最小抵抗線，最大取6 m。

估算爆破飛石飛散距離為76 m，為保證安全，本次設(shè)計確定爆破個別飛散物對人員的安全允許距離為200 m。施工過程中，應嚴格按照設(shè)計參數(shù)進行施工，同時鉆孔時應調(diào)查爆破自由面是否有結(jié)構(gòu)層或軟弱層。

3.4 爆破沖擊波安全距離

炸藥爆炸產(chǎn)生的高溫高壓氣體或直接壓縮周圍空氣，或通過巖體裂縫及藥室通道高速沖入大氣形成空氣沖擊波?？諝鉀_擊波超壓達到一定量值后，就會導致建筑物破壞和人體器官損傷。

一般情況下爆破作用指數(shù)n＜3時，爆破產(chǎn)生的空氣沖擊波的破壞范圍比爆破振動和個別飛散物破壞范圍小。因此，一般工程爆破的安全距離是由允許爆破振動強度及飛石距離來控制。

本次爆破設(shè)計采用減弱松動爆破，爆破作用指數(shù)n＜0.65，安全距離是由允許爆破振動強度及飛石距離控制。此外施工過程中，禁止裸露爆破，嚴格按設(shè)計抵抗線施工，按爆破設(shè)計要求留足填塞長度，保證填塞質(zhì)量以防止空氣沖擊波對環(huán)境的影響［16-17］。

3.5 爆破效果分析

爆破作業(yè)后對爆破效果參數(shù)進行統(tǒng)計分析。采用無人機對爆破沖擊波泄漏情況進行觀測，通過圖像分析法對大塊率進行統(tǒng)計，采用工具對爆破前沖、后沖、防空洞填充高度、填充長度進行現(xiàn)場測量，選取8個測點對防空洞平整度進行測量，各效果評價指標見表2。

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由表2可知，處理方案抵抗線布置合理，爆破能量大部分用來破碎巖體，形成合格的塊度及合理的前沖、后沖；防空洞填充高度、長度及平整度合理，符合施工要求。綜合判定本次防空洞爆破處理方案合理。

4 結(jié)語

針對山體露天臺階開采下防空洞及其結(jié)構(gòu)特點，提出了崩落上部圍巖處理方案，結(jié)合爆破作用規(guī)律，提出了爆破參數(shù)，并對爆破飛石、沖擊波安全距離進行了計算。最終取得了良好的防空洞處理效果。