土石方深孔扩壶爆破技术的应用 杨智旭李采华摘要通过深孔扩壶爆破在厦门造船厂场地平整爆破工程中的实际应用，阐述了深孔扩壶爆破在适当条件下，可显著降低土石方爆破工程的施工成本、加快工程进度、减少投资，获得良好的工程效益。关键词深孔爆破扩壶爆破土石方施工Application of the Technique ofPot Blasting in Deep HoleYangZhixu，LiCaihua Nanjing Engineering College（Nanjing，210007）ABSTRACTBy the technique of pot blasting in deep hole carried out suc cessfully in ground-leveled blasting in Xiamen Ship Yard，it was expounded in this paper that the technique under proper condition could bring goodproject prof itThe construction costs of soil and rock blasting engineering could greatly be cut down， the project schedule could be speeded up，and the investment could also be reducedKEY WORDS blasting in deep hole， pot blasting，soil and rock construction1工程概况厦门造船厂新厂区位于厦门市海昌管理区排头，与海天码头隔海相望。在厂区场地平整中，要求将总方量约75105m3的石鼓山爆破后挖运填海，并在10个月内完工。山体西面坡度为6065，东北面坡度为3045。爆体为多层次结构，表面植被丰富，山体表土厚度1m3m，系花岗岩风化残积土；表土以下依次为强风化、中风化及未风化花岗岩。爆破前，表层土及强风化岩石已先期挖运完毕。剩余需爆破部分方量约为5105m3。爆区西南30m处有4栋2层4层居民楼，居民已搬迁，后改为本工程临时用房；爆区以南50m处为正在建设中的船台；爆区以东250m处为海滩。根据工程实际情况，当地公安部门审查批准该工程只能实施中深孔爆破和浅孔爆破。2爆破方案设计及爆破效果21钻孔设备与钻孔能力该工程钻孔设备有：3台沈阳风动工具厂生产的TQ500型简易潜孔钻；3台无锡空压机厂生产的10m3空气压缩机。钻孔时选用 90mm钻头，如果3台钻机每天正常工作10h12h，可钻 90mm孔总量约100m。22深孔爆破方案及爆破效果221爆破方案根据现场地质及地形情况，取最小抵抗线W3m；排距b3m；孔间距a35m；孔深L8m12m；采用梅花形布孔。根据现场火工品供应情况，干孔选用2号岩石铵梯(袋装)炸药，水孔选用 70mm乳化炸药或下部选用乳化炸药、上部选用2号岩石铵梯炸药。分层装药用毫秒延期电雷管(排与排延期间隔为100ms左右)起爆。222爆破效果依据以上深孔爆破方案，爆后岩石破碎均匀，超过1m3的大块3%以内；底板较平整，利于下层钻孔爆破；爆堆高度适中，后续挖运作业方便；靠后排边坡基本没出现危坡和缓坡，利于后续土石方的钻孔作业。该爆破方案虽能获得良好的爆破效果，但每延米爆破方量只有10m3左右，3台钻机每天只能完成1000m3，与工程要求的每天确保2000m3的差距较大。而且，因空压机陈旧、技术性能差、耗油高，使每延米钻孔直接成本较高。为解决以上问题，一方面应提高日产量，满足工期要求；另一方面，应降低单方钻孔量，降低工程成本。为此，提出采用深孔扩壶爆破方案。23深孔扩壶爆破扩壶爆破因能形成复合型装药结构，使得爆炸能量更集中且有利于克服底板阻力，从而可扩大孔网参数，减少钻孔工作量。所以，在土石浅孔爆破中应用较多。将扩壶爆破技术用于深孔爆破，与浅孔扩壶爆破相比，孔网面积(孔间距乘排距)可扩大几倍至十几倍；台阶高由3m4m提高到7m8m甚至十几米。为此，地质因素影响明显，扩壶工艺要求高，提高成孔率的技术更为复杂；成为制约深孔扩壶爆破广泛应用的主要因素。在厦门船厂场地平整爆破工程中，为加快进度、降低成本，应用深孔扩壶爆破技术，取得了良好效果。231实验确定炸胀指数P根据经验公式1PQQ（1）式中Q扩大药壶需要的总药量，kg；Q设计要求的药壶装药量，kg。炸胀指数主要与岩石力学性质有关，在特定地质条件下的取值只能通过实验确定。如果将药壶粗略地当成球体，则药壶体积为球体体积，药壶装药量为 式中d用铁棍测量器测得的药壶最大直径，m；炸药密度，采用散装2号岩石铵梯时取900kg.m3。所以Q468d3P468d3Q（3）选用代表性地质工地作扩壶实验，其结果如表1。表1岩石炸胀指数实验结果 扩壶次数 扩壶药量Qkg 药量分配 药壶直径dm 炸胀指数P 2 60 24 051 1035 2 98 368 060 1032 3 150 258 068 981 3 200 3710 075 987 从表1可知，地质条件基本相同时，不同的扩壶次数下实验所得的炸胀指数P存在一定差异。本工程地质条件下的炸胀指数实验结果为：当扩壶次数为2次时，P1034；当扩壶次数为3次时，P984。232装药量集团药包药量Q按松动爆破确定2QeKW3（4）式中K松动爆破单耗，根据岩石性质经试爆确定，K06kg.m3；W集团装药最小抵抗线，m；e炸药量换算系数，使用2号岩石铵梯炸药时e1。则Q06W3（5）线性装药量为 式中Qx线性装药量，kg.m1；R药孔半径，取0045m；Lx线性装药长度，m；L孔深，(由台阶高度决定)，m；Lt上部填塞长度，m；其余同前。则Qx57Lx（7）233其它参数选择WLh（8）式中h埋深系数，取125170。排距为bW（9）间距为a（0812）W（10）布孔采用梅花形。234深孔扩壶爆破方案根据现场地形、地质结构及工程要求等，首先确定合适的孔深和孔网参数，然后对扩壶药量和装药量等进行计算，设计出多种爆破方案，现将典型方案列于表2。表2深孔扩壶爆破方案 项目 方案1 方案2 方案3 方案4 孔深Lm 12 10 8 6 最小抵抗线Wm 7 6 5 6 孔排距bm 7 6 5 台阶高10m 孔间距am 75 65 6 4 集团装药药量Qkg 2058 1296 750 1296 扩壶次数（炸胀指数) 3（984） 3（984） 2（1034） 3（984） 扩壶药量Qkg 209（21） 132（135） 73（75） 178（18） 扩壶药量分配 375105 2475 255 369 药壶实测直径dm 076 066 055 072 线性装药长度Lxm 2 15 10 0 线性装药药量Qxkg.m1 114 86 57 0 单孔总药量QQxkg 2172 1382 807 1296 注：方案13为垂孔扩壶，方案4为单排水平孔扩壶(单纯集团装药)；括弧外为计算值，括弧内为实际操作值。24深孔扩壶爆破施工工艺及技术要点241施工工艺钻孔前，对拟实施扩壶的口部的松软层或碎石层进行清理；钻孔过程中，对地质构造变化情况进行细致观察并做好记录；钻到明显夹层或出现其它不利扩壶的地质构造时，迅速调整孔位或调整孔网参数；钻孔完毕后，将底部石粉吹干净。扩壶前对孔深进行测量验收，将渗水吹干净，以确保设计孔深；装扩壶药时，用皮尺或绳子进行测量，以确保装药到达设计位置后用电雷管起爆；扩壶后，对干孔等待至少15min后才能进行下次扩壶或装药；按设计次数扩壶完成后，必须用铁棍测量器对药壶直径和高度进行验收。扩壶孔尺寸经验收合格并确认壶内温度低于40时，即开始装药；药壶装药过程中，应用炮棍不断捣实，以确保壶内装药量和装药密度；当药壶装药量到一半左右时装入电起爆体，然后继续装药到设计药量；集团药包装好后，开始填塞，填塞时连续测量孔深；填塞至线性装药孔深时，开始装药，并装入与集团药包同段的起爆体；线性装药完毕后，一边填塞，一边捣实，以确保填塞质量。242施工技术要点(1)扩壶过程中，应严格遵守爆破安全规程，采用电起爆；确保冷却时间；扩壶时，保持至少50m的安全距离。(2)完成设计扩壶次数后进行验收时，如药壶尺寸未达到设计要求(通常是因塌方造成)，而孔壁较完好时，应增加扩壶次数，直到达到设计要求；扩壶完毕后，可用小药量清理药壶中的残碴。(3)渗水孔在扩壶前应吹干净，否则，可能破坏孔壁。装药时，应使用防水炸药，先将药卷外包装用小刀划破，送入药壶后用炮棍捣实，以确保装药密度和装药量。(4)扩壶中孔被堵塞时，可采取下列措施：用炮棍疏通；用小药量爆破疏通；用钻杆疏通。(5)台炮扩壶孔装药时，只能使用外包装的药卷，先将药卷划破少许，再用炮棍推入药壶后捣实。(6)为确保完全起爆，起爆体应置于药壶底部或中部；为避免药壶中装药产生空隙，起爆药包不能太大，最好将长度控制在药壶最大直径的一半以下。25深孔扩壶爆破效果按表2所列方案实爆，爆后底板平整，较好消除了根底，利于下部继续爆破作业；底部药壶周围岩石破碎严重，上部出现部分大块，超过1m3的大块占总爆破方量的比例高于普通深孔爆破，方案13所产生的大块率约为58，方案4所产生的大块率约为10。爆破过程中基本未产生飞石；爆破爆堆高度适中，先对上部大块进行二次破碎后，挖运作业方便；靠后排边坡出现部分塌方，形成缓坡，但如果后排继续实施深孔扩壶爆破，因其允许出现较大底盘抵抗线，对后续作业基本无不利影响。如扩壶成功率高，最高日产量可达5000m3，钻孔设备好时，通常可达4000m3左右，能满足日产2000m3以上的工程要求。3讨论在厦门船厂场地平整土石方爆破工程中，通过对深孔爆破和深孔扩壶爆破的应用和对比进行以下讨论。31深孔扩壶爆破的特点(1)钻孔设备相同条件下，采用深孔扩壶爆破的日产量可由原深孔爆破方式的1000m3左右提高到4000m3左右，爆破效率提高了3倍左右；用深孔扩壶