CN110657723A - 一种复杂环境下逐孔起爆的光面爆破方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复杂环境下逐孔起爆的光面爆破方法，属于爆破技术领域。本发明通过预裂孔逐孔爆破形成可以保护预留岩体与减小爆破振动的边界裂缝，再依次通过中心孔、主爆孔、辅助主爆孔和辅助边缘孔的数码电子雷管控制精确延期逐排逐孔起爆，减小应力的叠加，降低爆破振动，为重要建筑物或构筑物周边复杂环境下提供稳定性好的光面爆破施工方法。

Description

一种复杂环境下逐孔起爆的光面爆破方法

技术领域

本发明涉及一种复杂环境下逐孔起爆的光面爆破方法，属于工程爆破技术领域。

背景技术

光面爆破作为一项较为先进的控制爆破技术。在隧道、边坡、水电站等建设中得到了广泛应用和大力发展。光面爆破就是控制爆破的作用范围和方向,使爆破后的岩面光滑平整,防止岩面开裂,以减少超挖、欠挖和支护的工程量,增加岩石的稳固性,减少爆破的震动作用,以便达到控制岩体开挖轮廓的一种技术。

在施工过程中，合理使用光面爆破，可以大大提高施工效率和施工安全性、提高工程进度，具体可表现在四个方面：第一，爆破之后产生的巷道表面的平整和光滑，能够基本达到了设计轮廓线的要求，并且保证四周的应力均匀，围岩的结构相对稳定。第二，井巷围岩的周边区域的炮震影响的面积比较小，且产生的炮震裂纹数量，可以避免在爆破过程中因为应力的集中而出现大面积的塌方现象。此时也不会出现落石和危险断面，放炮之后的排险时间相对较少，预防造成大范围的人员伤亡，这样能够加速工程的使用。特别是岩性不良的区域，其安全性非常高。第三，光爆的成型非常的规范，能够最大限度的增大使用面积，保证空间的合理使用。第四，大大的节约工程原材料，降低工程成本。与普通的爆破对比，光面爆破炸药的使用量相对较少，提高眼孔的利用率。

目前光面爆破采用同时起爆，但同时起爆，爆破振动大，在许多复杂环境为爆破区边缘200米内有文物古迹、城市重要建筑或乡村重要建筑的爆破区进行爆破作业中，需要保护周围岩体的完整性，控制其工作量，并且获得平整光滑的岩石壁面。所以同时起爆已经不能满足现在的工程需求。

发明内容

本发明针对在复杂环境下光面爆破中，需要保护城市重要建筑物、乡村重要建筑物或文物古迹，提出一种复杂环境下逐孔起爆的光面爆破方法，本方法可大幅降低爆破振动，在许多工程复杂环境下对周围民房、文物及其它周围建筑物振动小、破坏少，预留岩体扰动小、稳定性好、效果好等。

本发明设计轮廓线先进行预裂爆破，预裂孔应领先于主爆孔100ms以上起爆，在主爆孔与被保护岩体之间预先炸出一条裂缝，形成预裂缝后，再起爆主爆孔组和边缘辅助爆孔组，预裂缝能减小主爆孔组的爆破地震效应，对周围岩体的破坏比较轻微，保护岩体的完整性，降低工作量；边缘辅助爆孔组作用是当主爆孔距离超过炮孔直径的7-9倍但小于14-18倍时，会补一排减小药量的孔在保护预留岩体的前提下使得光面爆破的效果达到预期。

对数码电子雷管需提前设置好孔内雷管的延期时间，当进行逐排或逐孔精确短延时起爆时，通过时间差，改变了炮孔边缘的边缘应力分布，使得炮孔的应力集中，从而使得裂缝在炮孔连线方向得以扩展、贯通以减小振动。

本发明为解决其技术问题而采用的技术方案是：

一种复杂环境下逐孔起爆的光面爆破方法，具体步骤如下：

（1）在复杂环境下设计开挖基坑轮廓线上均匀布置预裂孔，预裂孔内设置轴向不耦合空气间隔装药装置；

（2）在基坑开挖面的主爆区中心轴对称布置两排平行的中心孔，中心孔的外侧开设若干排交错的主爆孔，主爆孔的排距相等，主爆孔的孔距相等，主爆孔与预裂孔之间开设一排辅助边缘孔，若开挖基坑轮廓线为直线，辅助边缘孔的连线与预裂孔的连线平行；若开挖基坑轮廓线为弧形线，辅助边缘孔的连线为弧线且弧度与开挖基坑轮廓线弧度相同，在辅助边缘孔与预裂孔之间设置一排或两排辅助主爆孔，辅助主爆孔的连线与开挖基坑弧形轮廓线的弧度相同，中心孔、主爆孔、辅助边缘孔、辅助主爆孔内均设置轴向不耦合空气间隔装药装置，预裂孔、中心孔、主爆孔、辅助边缘孔、辅助主爆孔的孔径相同；

（3）预裂孔内的轴向不耦合空气间隔装药装置通过数码电子雷管控制精确延期逐孔起爆形成边界裂缝，中心孔内的轴向不耦合空气间隔装药装置通过数码电子雷管控制精确延期逐排逐孔起爆，主爆孔内的轴向不耦合空气间隔装药装置通过数码电子雷管控制精确延期逐排逐孔起爆，辅助主爆孔的轴向不耦合空气间隔装药装置通过数码电子雷管控制精确延期逐孔起爆，辅助边缘孔的轴向不耦合空气间隔装药装置通过数码电子雷管控制精确延期逐孔起爆；

（4）预裂孔、中心孔、主爆孔、辅助主爆孔和辅助边缘孔依次起爆。

所述预裂孔的孔径为50~200mm，预裂孔的孔间距为孔直径的7~9倍，预裂孔的数码电子雷管的延期时间为6~12 ms。

所述辅助边缘孔的孔径为50~200mm，辅助边缘孔的孔距为孔直径的7~9倍，若开挖基坑轮廓线为直线，辅助边缘孔与主爆孔的间距为孔直径的7~9倍，辅助边缘孔与相邻排主爆孔的延期时间为6~12 ms；若开挖基坑轮廓线为弧线，辅助边缘孔与辅助主爆孔的间距为孔直径的7~ 9倍，辅助边缘孔与相邻排辅助主爆孔的延期时间为6~12 ms。

进一步的，所述辅助边缘孔的钻孔倾斜角相同且与水平面的夹角均为70~80°。

所述中心孔的孔间距为孔径的7~9倍，中心孔与相邻排主爆孔的排间距为孔间距的7~9 倍，每排主爆孔的孔间距为孔径的7~9倍，相邻排主爆孔的排间距为孔间距的7~9倍，主爆孔的数码电子雷管的孔间延期时间为7~9ms，主爆孔的数码电子雷管的排间延期时间为6~12 ms，每排辅助主爆孔的孔间距为孔径的7~9倍，相邻排辅助主爆孔的排间距为孔径的7~9倍，辅助主爆孔的连线与相邻主爆孔的间距为孔径的7~9倍 。

进一步地，所述中心孔、主爆孔、辅助主爆孔的钻孔倾斜角相同且与水平面的夹角均为60~70°。

所述预裂孔垂直于地平面。

所述复杂环境为爆破区边缘200米内有文物古迹、城市重要建筑或乡村重要建筑。

所述数码电子雷管为采用电子控制模块对起爆过程进行控制的电雷管，其中电子控制模块是指置于数码电子雷管内部，具备雷管起爆延期时间控制、起爆能量控制功能，内置雷管身份信息码和起爆密码，能对自身功能、性能以及雷管点火元件的电性能进行测试，并能和起爆控制器及其他外部控制设备进行通信的专用电路模块。

所述数码电子雷管为市售产品；

所述电子引爆器可选用强力起爆器MFB-50，CZQBQ-50、90、150、200型等。

优选的，轴向不藕合空气间隔装药采用文献“邓诗泉. 沪昆高铁黄连山隧道光面爆破技术研究与应用[D]: 昆明理工大学, 2014.”中的轴向不藕合空气间隔装药（见图4）；

所述主爆区的主爆孔孔间延期时间和主爆孔排间延期时间根据主爆区的岩石力学性质确定。

本发明的有益效果：

本发明通过对炮孔直径、孔距、排距、装药量等爆破参数设计优化，起爆系统的设计，选取延期时间，实现逐孔起爆，先形成预裂缝以隔离爆破区与建筑保护区；减小应力的叠加、降低爆破振动；预裂孔逐孔起爆可以有效地保护预留岩体，并减少后续的主爆区主爆孔的爆破振动；本发明使轮廓线在爆破后达到设计要求，且临空面平整，为重要建筑物或构筑物周边复杂环境下提供稳定性好的光面爆破施工方法。

附图说明

图1炮孔布置示意图；

图2炮孔布置俯视剖面示意图；

图3装药结构示意图；

图4周边孔起爆网路示意图；

图5起爆顺序示意图；

图中：1-炮泥、2-炸药药卷、3-药卷固定弧形板、4-引线、5-炮孔、6-轧带、7-数码电子雷管、8-电子引爆器。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1：如图1~5所示，一种复杂环境下逐孔起爆的光面爆破方法，具体步骤如下：

（1）在复杂环境下设计开挖基坑轮廓线上均匀布置预裂孔，预裂孔内设置轴向不耦合空气间隔装药装置；

（2）在基坑开挖面的主爆区中心轴对称布置两排平行的中心孔，中心孔的外侧开设若干排交错的主爆孔，主爆孔的排距相等，主爆孔的孔距相等，主爆孔与预裂孔之间开设一排辅助边缘孔，若开挖基坑轮廓线为直线，辅助边缘孔的连线与预裂孔的连线平行；若开挖基坑轮廓线为弧形线，辅助边缘孔的连线为弧线且弧度与开挖基坑轮廓线弧度相同，在辅助边缘孔与预裂孔之间设置一排或两排辅助主爆孔，辅助主爆孔的连线与开挖基坑弧形轮廓线的弧度相同，中心孔、主爆孔、辅助边缘孔、辅助主爆孔内均设置轴向不耦合空气间隔装药装置，预裂孔、中心孔、主爆孔、辅助边缘孔、辅助主爆孔的孔径相同；

（3）预裂孔内的轴向不耦合空气间隔装药装置通过数码电子雷管控制精确延期逐孔起爆形成边界裂缝，中心孔内的轴向不耦合空气间隔装药装置通过数码电子雷管控制精确延期逐排逐孔起爆，主爆孔内的轴向不耦合空气间隔装药装置通过数码电子雷管控制精确延期逐排逐孔起爆，辅助主爆孔的轴向不耦合空气间隔装药装置通过数码电子雷管控制精确延期逐孔起爆，辅助边缘孔的轴向不耦合空气间隔装药装置通过数码电子雷管控制精确延期逐孔起爆（见图4和5）；

（4）预裂孔、中心孔、主爆孔、辅助主爆孔和辅助边缘孔依次起爆（见图5）；

预裂孔的孔径为50~200mm，预裂孔的孔间距为孔直径的7~9倍，预裂孔的数码电子雷管的延期时间为6~12 ms；

辅助边缘孔的孔径为50~200mm，辅助边缘孔的孔距为孔直径的7~9倍，若开挖基坑轮廓线为直线，辅助边缘孔与主爆孔的间距为孔直径的7~9倍，辅助边缘孔与相邻排主爆孔的延期时间为6~12 ms；若开挖基坑轮廓线为弧线，辅助边缘孔与辅助主爆孔的间距为孔直径的7~ 9倍，辅助边缘孔与相邻排辅助主爆孔的延期时间为6~12 ms；

辅助边缘孔的钻孔倾斜角相同且与水平面的夹角均为70~80°；

中心孔的孔间距为孔径的7~9倍，中心孔与相邻排主爆孔的排间距为孔间距的7~9 倍，每排主爆孔的孔间距为孔径的7~9倍，相邻排主爆孔的排间距为孔间距的7~9倍，主爆孔的数码电子雷管的孔间延期时间为7~9ms，主爆孔的数码电子雷管的排间延期时间为6~12ms，每排辅助主爆孔的孔间距为孔径的7~9倍，相邻排辅助主爆孔的排间距为孔径的7~9倍，辅助主爆孔的连线与相邻主爆孔的间距为孔径的7~9倍；

中心孔、主爆孔、辅助主爆孔的钻孔倾斜角相同且与水平面的夹角均为60~70°；

预裂孔垂直于地平面；

所述复杂环境为爆破区边缘200米内有文物古迹、城市重要建筑或乡村重要建筑；

数码电子雷管为采用电子控制模块对起爆过程进行控制的电雷管，其中电子控制模块是指置于数码电子雷管内部，具备雷管起爆延期时间控制、起爆能量控制功能，内置雷管身份信息码和起爆密码，能对自身功能、性能以及雷管点火元件的电性能进行测试，并能和起爆控制器及其他外部控制设备进行通信的专用电路模块；

数码电子雷管为市售产品；

电子引爆器可选用强力起爆器MFB-50，CZQBQ-50、90、150、200型等；

轴向不藕合空气间隔装药采用文献“邓诗泉. 沪昆高铁黄连山隧道光面爆破技术研究与应用[D]: 昆明理工大学, 2014.”中的轴向不藕合空气间隔装药（见图3和4）：包括药卷固定弧形板3、炸药药卷2、导爆索、数码电子雷管7，炸药药卷2通过扎带6固定设置在药卷固定弧形板3上，导爆索依次连接炸药药卷2，数码电子雷管7设置在药卷固定弧形板3的端头且数码电子雷管7靠近炮孔5的底部，炮孔口填塞炮泥1，数码电子雷管7的引线4穿过炮泥1外接电子引爆器8；

炸药药卷2的装药不耦合系数为1.8~2.3；药卷固定弧形板3的顶端靠近炮孔5的孔口端，药卷固定弧形板3的1/3~2/5为底部，药卷固定弧形板3底部的装药距离为d1，药卷固定弧形板3的1/3~2/5为中部，药卷固定弧形板3中部的装药距离为d2，药卷固定弧形板3的1/3~1/5为顶部，药卷固定弧形板3顶部的装药距离为d3，3cm≤d1＜d2＜d3≤5cm；

主爆区的主爆孔孔间延期时间和主爆孔排间延期时间根据主爆区的岩石力学性质确定。

实施例2：本实施例复杂环境为爆破区边缘200米内有文物古迹；

复杂环境下逐孔起爆的光面爆破方法与实施例1基本一致，不同之处在于：预裂孔的孔径为 39 mm，预裂孔的孔间距为孔直径的8倍，预裂孔的数码电子雷管的延期时间为9ms；辅助边缘孔的孔径为 39mm，辅助边缘孔的孔距为孔直径的8倍，开挖基坑轮廓线为直线一侧，辅助边缘孔与主爆孔的间距为孔直径的8倍，辅助边缘孔与相邻排主爆孔的延期时间为9ms；开挖基坑轮廓线为弧线侧，弧线的弧度为80°，辅助边缘孔与辅助主爆孔的间距为孔直径的8倍，辅助边缘孔与相邻排辅助主爆孔的延期时间为12ms；辅助边缘孔的钻孔倾斜角相同且与水平面的夹角均为70°；中心孔的孔间距为孔径的8倍，中心孔与相邻排主爆孔的排间距为孔间距的2倍，每排主爆孔的孔间距为孔径的8倍，相邻排主爆孔的排间距为孔间距的2倍，主爆孔的数码电子雷管的孔间延期时间为 7ms，主爆孔的数码电子雷管的排间延期时间为12ms，每排辅助主爆孔的孔间距为孔径的8倍，相邻排辅助主爆孔的排间距为孔径的8倍，辅助主爆孔的连线与相邻主爆孔的间距为孔径的8倍；中心孔、主爆孔、辅助主爆孔的钻孔倾斜角相同且与水平面的夹角均为 70 °。

实施例3：本实施例复杂环境为爆破区边缘200米内有城市重要建筑或乡村重要建筑；

复杂环境下逐孔起爆的光面爆破方法与实施例1基本一致，不同之处在于：预裂孔的孔径为42mm，预裂孔的孔间距为孔直径的9倍，预裂孔的数码电子雷管的延期时间为 12ms；辅助边缘孔的孔径为42 mm，辅助边缘孔的孔距为孔直径的8倍，开挖基坑轮廓线为直线一侧，辅助边缘孔与主爆孔的间距为孔直径的8倍，辅助边缘孔与相邻排主爆孔的延期时间为12ms；开挖基坑轮廓线为弧线侧，弧线的弧度为60°，辅助边缘孔与辅助主爆孔的间距为孔直径的 9 倍，辅助边缘孔与相邻排辅助主爆孔的延期时间为12 ms；辅助边缘孔的钻孔倾斜角相同且与水平面的夹角均为70 °；中心孔的孔间距为孔径的9倍，中心孔与相邻排主爆孔的排间距为孔间距的2倍，每排主爆孔的孔间距为孔径的9倍，相邻排主爆孔的排间距为孔间距的 2 倍，主爆孔的数码电子雷管的孔间延期时间为12ms，主爆孔的数码电子雷管的排间延期时间为12ms，每排辅助主爆孔的孔间距为孔径的9倍，相邻排辅助主爆孔的排间距为孔径的9倍，辅助主爆孔的连线与相邻主爆孔的间距为孔径的9倍；中心孔、主爆孔、辅助主爆孔的钻孔倾斜角相同且与水平面的夹角均为 70 °。

上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种复杂环境下逐孔起爆的光面爆破方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）在复杂环境下设计开挖基坑轮廓线上均匀布置预裂孔，预裂孔内设置轴向不耦合空气间隔装药装置；

（2）在基坑开挖面的主爆区中心轴对称布置两排平行的中心孔，中心孔的外侧开设若干排交错的主爆孔，主爆孔的排距相等，主爆孔的孔距相等，主爆孔与预裂孔之间开设一排辅助边缘孔，若开挖基坑轮廓线为直线，辅助边缘孔的连线与预裂孔的连线平行；若开挖基坑轮廓线为弧形线，辅助边缘孔的连线为弧线且弧度与开挖基坑轮廓线弧度相同，在辅助边缘孔与预裂孔之间设置一排或两排辅助主爆孔，辅助主爆孔的连线与开挖基坑弧形轮廓线的弧度相同，中心孔、主爆孔、辅助边缘孔、辅助主爆孔内均设置轴向不耦合空气间隔装药装置，预裂孔、中心孔、主爆孔、辅助边缘孔、辅助主爆孔的孔径相同；

（3）预裂孔内的轴向不耦合空气间隔装药装置通过数码电子雷管控制精确延期逐孔起爆形成边界裂缝，中心孔内的轴向不耦合空气间隔装药装置通过数码电子雷管控制精确延期逐排逐孔起爆，主爆孔内的轴向不耦合空气间隔装药装置通过数码电子雷管控制精确延期逐排逐孔起爆，辅助主爆孔的轴向不耦合空气间隔装药装置通过数码电子雷管控制精确延期逐孔起爆，辅助边缘孔的轴向不耦合空气间隔装药装置通过数码电子雷管控制精确延期逐孔起爆；

（4）预裂孔、中心孔、主爆孔、辅助主爆孔和辅助边缘孔依次起爆。

2.根据权利要求1所述复杂环境下露天深孔台阶预裂孔逐孔起爆预裂爆破成缝的方法，其特征在于：预裂孔的孔径为50~200mm，预裂孔的孔间距为孔直径的7~ 9倍，预裂孔的数码电子雷管的延期时间为6~12 ms。

3.根据权利要求1所述复杂环境下露天深孔台阶预裂孔逐孔起爆预裂爆破成缝的方法，其特征在于：辅助边缘孔的孔径为50~200mm，辅助边缘孔的孔距为孔直径的7~9倍，若开挖基坑轮廓线为直线，辅助边缘孔与主爆孔的间距为孔直径的7~9倍，辅助边缘孔与相邻排主爆孔的延期时间为6~12 ms；若开挖基坑轮廓线为弧线，辅助边缘孔与辅助主爆孔的间距为孔直径的7~ 9倍，辅助边缘孔与相邻排辅助主爆孔的延期时间为6~12ms。

4.根据权利要求3所述复杂环境下露天深孔台阶预裂孔逐孔起爆预裂爆破成缝的方法，其特征在于：辅助边缘孔的钻孔倾斜角相同且与水平面的夹角均为70~80°。

5.根据权利要求1所述复杂环境下露天深孔台阶预裂孔逐孔起爆预裂爆破成缝的方法，其特征在于：中心孔的孔间距为孔径的7~ 9倍，中心孔与相邻排主爆孔的排间距为孔间距的7~9倍，每排主爆孔的孔间距为孔径的7~9倍，相邻排主爆孔的排间距为孔间距的7~9倍，主爆孔的数码电子雷管的孔间延期时间为7~9 ms，主爆孔的数码电子雷管的排间延期时间为6~12 ms，每排辅助主爆孔的孔间距为孔径的7~9倍，相邻排辅助主爆孔的排间距为孔径的7~9倍，辅助主爆孔的连线与相邻主爆孔的间距为孔径的7~9倍 。

6.根据权利要求5所述复杂环境下露天深孔台阶预裂孔逐孔起爆预裂爆破成缝的方法，其特征在于：中心孔、主爆孔、辅助主爆孔的钻孔倾斜角相同且与水平面的夹角均为60~70°。

7.根据权利要求1所述复杂环境下露天深孔台阶预裂孔逐孔起爆预裂爆破成缝的方法，其特征在于：预裂孔垂直于地平面。

8.根据权利要求1所述复杂环境下露天深孔台阶预裂孔逐孔起爆预裂爆破成缝的方法，其特征在于：所述复杂环境为爆破区边缘200米内有文物古迹、城市重要建筑或乡村重要建筑。

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