CN115235307B - 一种边坡交界面的逐孔起爆光面爆破方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种边坡交界面的逐孔起爆光面爆破方法，涉及边坡开挖爆破技术领域。该边坡交界面的逐孔起爆光面爆破方法，包括以下方法步骤：S1、爆破设计：根据爆区现场实测数据完成爆破设计，确定每个炮孔数码雷管延时参数、光面爆破孔切缝套管参数以及爆破器材加工消耗计划；S2、炮孔定位：按照爆破设计施工图纸，技术人员完成内业后，采用定位装置现场定位孔位并放样，并按照设计孔号逐孔标记，发放炮孔施工记录卡。通过改进光爆孔的装药结构，同时利用数码雷管精准延时实现露天台阶深孔逐孔爆破，减少微差爆破最大齐发装药量，精确控制炮孔的时差实现错相减震效应，弱化冲击波扰动，实现高效逐孔起爆与光面爆破效果。

Description

一种边坡交界面的逐孔起爆光面爆破方法

技术领域

本发明涉及边坡开挖爆破技术领域，具体为一种边坡交界面的逐孔起爆光面爆破方法。

背景技术

近年，在我国交通发展、水利水电、露天采矿等工程领域的施工过程中，需要涉及大量的岩质边坡开挖，通常是利用爆破技术手段来实现边坡开挖，为后续施工提供作业基础，在开挖的过程中，频繁爆破作业会产生爆破振动从而带来频繁的强扰动，导致保留边坡的岩体损伤，不利于边坡长期稳定，甚至边开挖过程就出现边坡病害，导致滑坡事故频发。

传统微差起爆的爆破开挖，受爆破器材及爆破技术的限制，导致爆破设计单段最大齐发药量偏大，爆破开挖产生强周期性爆破振动，特别是边坡交界面的光面爆破孔必须多孔同时起爆或者同排同时起爆，以实现光爆孔沿着连心线方向形成优势了裂缝来形成光爆面，导致了逐孔起爆与光面爆破效果无法兼顾的技术瓶颈。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种边坡交界面的逐孔起爆光面爆破方法，解决了当前采用普通微差爆破技术容易诱发强扰动，对边坡保留岩体形成损伤，导致边坡病变失稳或者垮塌事故，甚至危及工程安全及保护对象安全的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种边坡交界面的逐孔起爆光面爆破方法，包括以下方法步骤：

S1、爆破设计：根据爆区现场实测数据完成爆破设计，确定每个炮孔数码雷管延时参数、光面爆破孔切缝套管参数以及爆破器材加工消耗计划；

S2、炮孔定位：按照爆破设计施工图纸，技术人员完成内业后，采用定位装置现场定位孔位并放样，并按照设计孔号逐孔标记，发放炮孔施工记录卡；

S3、钻孔施工：钻孔操作人员核对炮孔参数，并按照施工图纸及技术交底施工完成钻孔，如实填写钻孔施工记录，验收技术人员严格完成验孔及验收记录；

S4、爆破装药：将按照设计的装药结构装填于主爆区和边坡交界面的光面炮孔内，并采用填塞物堵塞所述炮孔，形成爆破网路；

S5、网路连接：将爆破网路从起爆点顺着传爆方向依次连接，利用编码器设置数码雷管的延时，完成爆破网路连接，并检测网路连接质量；

S6、施爆作业：按照设计要求组织爆破警戒，确认爆破警戒到位，然后激发引爆所述爆破网路，完成爆破施工。

优选的，所述S3步骤中，依据不同生产能力及配套情况确定凿岩设备参数，钻机孔径范围控制在：

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优选的，所述S1步骤中，爆破孔的排距为b，孔距为a，其中，排距的间隔控制在：2.5m≤b≤3.5m，孔距的间隔控制在：3.5m≤a≤4.5m。

优选的，所述S4步骤中，设计所述爆破网路时采用逐孔微差延时起爆的方式，且同排相邻两孔间的延时时差控制在15ms≤Δt_{同排相邻两孔间的延时时差}≤35ms，排间控制爆破延时时差控制在20ms≤Δt_{排间控制爆破延时时差}≤50ms。

优选的，所述S2步骤中，所述定位装置包括RTK接收仪，并与远端基站通讯连接，测量技术人员通过RTK先完成现场地形数据采集，并在实测图上完成爆破设计，确定炮孔坐标参数，生成炮孔数据及爆破参数记录卡，利用RTK放样功能，从数据库中提取炮孔坐标数据进行精确放样，并标定位置。

优选的，所述S4步骤中，主爆区炮孔选择的连续装药结构，装药结构采用孔底反向起爆，边坡交界面的光面爆破孔选择非连续装药结构，装药结构采用孔底反向起爆，主爆区与边坡交界面的光面爆破孔的孔口段均采用岩粉填塞。

一种边坡交界面的逐孔起爆光面爆破装药结构，包括切缝管、导爆索和起爆件，应用于所述的一种边坡交界面的逐孔起爆光面爆破方法，所述切缝管的顶端设置有管顶盖，所述管顶盖上开设有预留孔，所述管顶盖的下侧设置有顶盖内丝，所述切缝管的底端设置有管底盖，所述管底盖的上侧设置有底盖内丝，所述切缝管的管壁上沿其轴向方向对称设置有两道切割缝。

优选的，所述切缝管的内部设置有若干个炸药药柱，所述炸药药柱之间装填有间隔柱，所述导爆索沿着所述切缝管轴向铺设，并紧贴炸药药柱，所述导爆索的一侧设置有导线，所述切缝管的内部下侧设置有起爆件。

优选的，所述间隔柱可为水柱或空气柱，所述切缝管的内壁设置有塑料袋。

(三)有益效果

本发明提供了一种边坡交界面的逐孔起爆光面爆破方法。具备以下有益效果：

1、本发明通过从设计到施工始终贯彻精细爆破理念，设计过程结合实测图完成炮孔精准延时设计以及爆破器材消耗的统计配额，施工过程分别采用RTK定位标定炮孔、炮孔记录卡记录施工过程情况，针对不同爆破目的炮孔采用多种装药结构，并充分利用数码雷管精确延时及编译的优点，解决了逐孔起爆与光面爆破效果无法兼顾的技术瓶颈。

2、本发明通过利用数码雷管精准延时实现了露天台阶深孔逐孔爆破，一方面可以有效控制露天台阶爆破最大齐发药量，即控制一次爆破最大齐发药量为单孔最大装药量，孔间延时控制在毫秒级，另一方面可以使爆破产生的冲击波形成相互叠加相互抵消的效果，从而可避免爆破产生冲击波幅过大而导致附近质点位移过大的产生的振动危害，使得爆破效果较好，适用于复杂爆破环境的控制爆破。

3、本发明通过改进光爆孔的装药结构，即采用切缝药包装药结构实现炮孔沿着预定的切缝方向形成射流侵彻破岩效应，解决了边坡交界面的光面爆破孔必须多孔同时起爆，或者同排同时起爆而影响爆破效果的问题，精确控制炮孔的时差实现错相减震效应，最大程度上弱化爆破冲击波的扰动，同时实现逐孔起爆与光面爆破的技术效果，以达到尽可能地减少对保留岩体损伤和实现高效控制爆破开挖的工程目的。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为边坡交界面开挖的三维示意图；

图3为图2所示的逐孔起爆的爆破网路示意图；

图4为图2所示的炮孔剖面图；

图5为爆破装药结构剖面图；

图6为爆破装药结构内部填充物示意图；

图7为管顶盖与管底盖结构示意图。

其中：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1和图2所示，本发明提供一种边坡交界面逐孔起爆光面爆破方法，本实施例为某露天采石场边坡工程，属于山坡露天矿，岩石类型为石灰岩，设计最终边坡高度123m，台阶高度为10m，矿区周边环境复杂，为了维护边坡长期稳定，保护保留岩体减少爆破扰动，最终边坡交界面需要光面爆破，矿区配套齐全，设置有基站，覆盖信号稳定；

首先根据爆区现场实测数据完成爆破设计，确定每个炮孔数码雷管延时参数、光面爆破孔切缝套管参数以及爆破器材加工等消耗计划，之后按照爆破设计施工图纸，技术人员完成内业后，爆破前采用RTK定位系统及时进行采区作业实测成图与精确定位，现场定位孔位并放样，并按照设计孔号逐孔标记，发放炮孔施工记录卡之后进入下一步的钻孔施工作业；

钻孔操作人员核对炮孔参数，并按照施工图纸及技术交底施工完成钻孔，如实填写钻孔施工记录，验收技术人员严格完成验孔及验收记录；

本次爆破作业选用的自行潜孔钻机，成孔孔径为110mm，主炮孔采用现场混装车装药，光爆破采用乳胶炸药，选用专业数码雷管，爆破设计参数为：

(1)主炮孔参数：炮孔直径为110mm，台阶高度10m，超深为2.0m，垂直孔长度为12m，前排控制炮孔为13m，孔距为4.0m，排距为3.0m，底盘抵抗线W1为3.0m至3.5m，前排孔填塞长度为3.0m，后排填塞长度为3.5m，采用连续装药结构，炸药单耗0.35kg/m3；

(2)光爆孔参数：孔距为4.0m，排距2.5m，超深2.0m，采用硬质PVC切缝套管，选取直径为90mm，轴向不耦合切缝药包装药结构，选用乳胶炸药规格为：直径为90mm×长度400mm×重量为2kg，装药线密度0.16kg/m，间隔水袋直径为90mm，长度400mm；

如图3所示，本实施例中采用简单易操作的矩形布孔形式，图片左侧和前面为台阶爆破的自由面，为后续炮孔爆破提供补偿孔间和岩石破碎岩移方向，蓝色标注主炮孔孔距为3.5m≤a≤4.5m，本例取a＝4.0m，排距为2.5m≤b≤3.5m，本例取b＝3.0m，红色光爆孔孔距为3.5m≤a≤4.5m，本例取a＝4.0m，排距为2.5m≤b≤3.5m，本例取b＝2.5m，光爆孔炮孔中心线的连线即为爆破高效开挖形成的边坡交界面，交界面右侧为保留岩体区，爆破网路采用逐孔毫秒延期起爆技术，实现爆破最大发齐装药量最小，在本实施案例即为单孔最大装药量，逐孔起爆延时设置优选同排相邻炮孔间延时为17ms，优选排间延时为25ms，以实现精细延时逐孔起爆技术，实现爆破冲击波相互叠加相消来实现降低爆破振动强度；

将按照设计的装药结构装填于主爆区和边坡交界面的光面炮孔内，并采用填塞物堵塞炮孔，形成爆破网路；

如图4所示，炮孔采用凿岩设备下向穿孔，炮孔深度根据台阶高度确定，为了消除开挖台阶底部根底，利用爆破漏斗效应作用原理，即炮孔超深处理，的垂直炮孔长度按公式A计算：

A：L＝H+h

式中，H为台阶高度，取H＝10m，h为炮孔超深长度，取h＝2m，本实施例中垂直炮孔深度为12m。

炮孔第一排控制炮孔长度为按公式B计算：

B：

主炮孔为连续装药结构，起爆件置于孔底装药的长度1/3处，采用雷管聚能穴朝上的孔底反向起爆方式，炮孔填塞长度一般为2.5m～3.5m，本实施例中取3.0m；

将爆破网路从起爆点顺着传爆方向依次连接，利用编码器设置数码雷管的延时，完成爆破网路连接，并检测网路连接质量；

按照设计要求组织爆破警戒，确认爆破警戒到位，然后激发引爆爆破网路，完成爆破施工；

经对比传统爆破方法，采用本发明的逐孔起爆光面爆破的施工方法，在工程量相同、施工条件大致相同的情况下，爆破振动强度减少75％左右，且光面爆破残留半孔率达95％。

如图6中切缝管42截面A-A所示，切缝管42管体上设置有过圆心的对称切割缝50，实现爆破爆轰后能量优先集中切缝方向，形成优势裂纹，爆破后形成射流定向侵彻岩壁破岩，实现光面爆破的效果，如切缝管截面B-B所示，切缝管42内部沿着中轴轴向设置多个间隔柱43，可以延长炸药孔内作用时间，为后续射流创造条件。

管顶盖41上设置有预留孔49，供导爆索47和导线46通过，管顶盖41的下侧设置有顶盖内丝51，管底盖48的上侧设置有底盖内丝53，通过开设丝纹，方便管顶盖41与管底盖48与切缝管42连接，形成基础的装药结构。

如图5-7所示，本发明提供一种边坡交界面的逐孔起爆光面爆破装药结构，包括切缝管42、导爆索47和起爆件44，为获得光面爆破效果，采用聚能切缝型管材，管体采用PVC管，切缝型管材中采用炸药药柱45与间隔柱43进行间隔充填，切缝管42上下两端分别设置有管顶盖41和管底盖48，切缝管42沿中轴轴向设置有导爆索47，导爆索47与炸药药柱45为捆绑关系，导爆索47通过起爆件44的激发，引爆切缝管内不连续炸药药柱45，实现炮孔起爆，切缝管42的顶端设置有管顶盖41，管顶盖41上开设有预留孔49，管顶盖41的下侧设置有顶盖内丝51，切缝管42的底端设置有管底盖48，管底盖48的上侧设置有底盖内丝53，切缝管42的管壁上沿其轴向方向对称设置有两道切割缝50。

切缝管42的内部设置有若干个炸药药柱45，炸药药柱45优选具有一定防水性能的乳胶炸药，炸药药柱45之间装填有间隔柱43，间隔柱43可为水柱或空气柱，炸药药柱45和间隔柱43沿着炮孔轴向交错间隔设置，通过在多个炸药药柱45之间设置间隔柱43，可以较大程度地延长炸药药柱45的爆破的作用时效，炸药药柱45所形成的冲击荷载可以对炮孔岩石的作用时间更长，使得爆破装药结构的爆破效果更好，并且对单位爆破点的耗能较低，节省炸药药柱45的使用量，成本更低，导爆索47沿着切缝管42轴向铺设，并紧贴炸药药柱45，导爆索47的一侧设置有导线46，切缝管的内部下侧设置有起爆件44，起爆件44为了更好引爆孔底药柱，可以采用高精度导爆管雷管、数码雷管等，为了实现精确延时本实施例优选数码雷管作为孔内起爆雷管，切缝管42的内壁设置有塑料袋52，塑料袋52的作用是为了紧密包裹炸药药柱45和间隔柱。

管顶盖41设置于切缝管42顶端，通过顶盖内丝63与切缝管拧合，导爆索、导线从顶盖预留孔62向外延伸。

切缝管42内设置多个间隔水柱43和多个炸药药柱45形成轴向不耦合装药结构，多个隔间隔水柱43和多个炸药药柱45通过到爆索47连接，引爆件用于在光爆孔26内引爆药包45，通过起爆件44可以引爆孔底炸药药柱45并经导爆索47引爆切缝管42内其余炸药药柱45。

本发明实施例提供的边坡交界面逐孔起爆光面爆破方法应用于边坡交界面的高效开挖，减少微差爆破最大齐发装药量，精确控制炮孔的时差实现错相减震效应，最大程度上弱化爆破冲击波的扰动，同时实现逐孔起爆与光面爆破的技术目的，以达到尽可能地减少对保留岩体损伤和实现高效控制爆破开挖的工程效果。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种边坡交界面的逐孔起爆光面爆破方法，其特征在于：包括以下方法步骤：

S1、爆破设计：根据爆区现场实测数据完成爆破设计，确定每个炮孔数码雷管延时参数、光面爆破孔切缝套管参数以及爆破器材加工消耗计划；

S2、炮孔定位：按照爆破设计施工图纸，技术人员完成内业后，采用定位装置现场定位孔位并放样，并按照设计孔号逐孔标记，发放炮孔施工记录卡；

S3、钻孔施工：钻孔操作人员核对炮孔参数，并按照施工图纸及技术交底施工完成钻孔，如实填写钻孔施工记录，验收技术人员严格完成验孔及验收记录；

S4、爆破装药：将按照设计的装药结构装填于主爆区和边坡交界面的光面炮孔内，并采用填塞物堵塞所述炮孔，形成爆破网路；

S5、网路连接：将爆破网路从起爆点顺着传爆方向依次连接，利用编码器设置数码雷管的延时，完成爆破网路连接，并检测网路连接质量；

S6、施爆作业：按照设计要求组织爆破警戒，确认爆破警戒到位，然后激发引爆所述爆破网路，完成爆破施工。

2.根据权利要求1所述的一种边坡交界面的逐孔起爆光面爆破方法，其特征在于：所述S3步骤中，依据不同生产能力及配套情况确定凿岩设备参数，钻机孔径范围控制在：

3.根据权利要求1所述的一种边坡交界面的逐孔起爆光面爆破方法，其特征在于：所述S1步骤中，爆破孔的排距为b，孔距为a，其中，排距的间隔控制在：2.5m≤b≤3.5m，孔距的间隔控制在：3.5m≤a≤4.5m。

4.根据权利要求1所述的一种边坡交界面的逐孔起爆光面爆破方法，其特征在于：所述S4步骤中，设计所述爆破网路时采用逐孔微差延时起爆的方式，且同排相邻两孔间的延时时差控制在15ms≤Δt_{同排相邻两孔间的延时时差}≤35ms，排间控制爆破延时时差控制在20ms≤Δt_{排间控制爆破延时时差}≤50ms。

5.根据权利要求1所述的一种边坡交界面的逐孔起爆光面爆破方法，其特征在于：所述S2步骤中，所述定位装置包括RTK接收仪，并与远端基站通讯连接，测量技术人员通过RTK先完成现场地形数据采集，并在实测图上完成爆破设计，确定炮孔坐标参数，生成炮孔数据及爆破参数记录卡，利用RTK放样功能，从数据库中提取炮孔坐标数据进行精确放样，并标定位置。

6.根据权利要求1所述的一种边坡交界面的逐孔起爆光面爆破方法，其特征在于：所述S4步骤中，主爆区炮孔选择连续装药结构，装药结构采用孔底反向起爆，边坡交界面的光面爆破孔选择非连续装药结构，装药结构采用孔底反向起爆，主爆区与边坡交界面的光面爆破孔的孔口段均采用岩粉填塞。

7.一种边坡交界面的逐孔起爆光面爆破装药结构，包括切缝管(42)、导爆索(47)和起爆件(44)，其特征在于：应用于权利要求1-6任一项所述的一种边坡交界面的逐孔起爆光面爆破方法，所述切缝管(42)的顶端设置有管顶盖(41)，所述管顶盖(41)上开设有预留孔(49)，所述管顶盖(41)的下侧设置有顶盖内丝(51)，所述切缝管(42)的底端设置有管底盖(48)，所述管底盖(48)的上侧设置有底盖内丝(53)，所述切缝管(42)的管壁上沿其轴向方向对称设置有两道切割缝(50)。

8.根据权利要求7所述的一种边坡交界面的逐孔起爆光面爆破装药结构，其特征在于：所述切缝管(42)的内部设置有若干个炸药药柱(45)，所述炸药药柱(45)之间装填有间隔柱(43)，所述导爆索(47)沿着所述切缝管(42)轴向铺设，并紧贴炸药药柱(45)，所述导爆索(47)的一侧设置有导线(46)，所述切缝管的内部下侧设置有起爆件(44)。

9.根据权利要求7或8所述的一种边坡交界面的逐孔起爆光面爆破装药结构，其特征在于：所述间隔柱(43)可为水柱或空气柱，所述切缝管(42)的内壁设置有塑料袋(52)。

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