2.1 石方工程

2.1.1 爆破的基本概念

爆破是利用炸药产生剧烈的化学反应,在极短的时间内释放出大量的高温、高压气体,冲击和压缩周围的介质,使其受到不同程度的破坏而达到施工的目的。爆破技术广泛应用于岩石、冻土的开挖,树根、顽石、混凝土块等障碍物的清除,旧建筑物或构筑物的拆除,以及人工挖孔桩孔内岩石的开挖和爆扩灌注桩的施工。

爆破时,最靠近药包处的介质受到的压力最大,对于塑性土质,便被压缩成孔腔;对于坚硬的岩石,便会被粉碎。我们把这个范围称为爆破的压缩圈或破碎圈。在压缩圈或破碎圈以外的介质受到的作用力虽然减弱了些,但足以使介质结构破坏,使其分裂成各种形状的碎块,这个范围称为破坏圈或松动圈。在破坏圈或松动圈以外的介质,因爆破的作用力已微弱到不能使之破坏,而只能产生震动现象,这个范围称为震动圈。以上爆破作用的范围,可以用一些同心圆表示,叫作爆破作用圈。在压缩圈和破坏圈内称为破坏范围,该范围的半径称为破坏半径或药包的爆破作用半径,以R表示。如果药包埋置深度大于爆破作用半径,爆破作用不能达到地表,称为内部爆破;如果药包埋置深度接近破坏圈或松动圈的外围,但爆破作用没有余力可以使破坏的碎块产生抛掷运动,只能引起介质的松动,而不能形成爆破坑,则称为松动爆破;如果药包埋置深度小于爆破作用半径,爆炸必然破坏地表,并将部分(或大部分)介质抛掷出去,这种爆破形式则称之为抛掷爆破。

在抛掷爆破中,部分(或大部分)介质抛掷出去后,在地面形成一个爆破坑,其形状如漏斗,称为爆破漏斗。形成爆破漏斗的大小主要取决于最小抵抗线(即药包埋置深度)、介质的性质以及炸药包的性质和大小。

炸药是指在外界能量作用下,能由其本身的能量发生爆炸的物质。常用炸药可分为起爆炸药和破坏炸药两类。起爆炸药是一种高敏感的烈性炸药,很容易爆炸,一般用于制作雷管、引爆索和起爆药包等。破坏炸药又称次发炸药,用作主炸药,它具有相当大的稳定性,只有在起爆炸药爆炸的激发下才能发生爆炸。

2.1.2 爆破材料

爆炸必须使用一定的材料,通常分为炸药和起爆材料。

2.1.2.1 炸药的基本性能

(1)爆速:炸药爆炸时的分解速度。炸药的爆速一般为2000~75000m/s。

(2)爆力:炸药爆炸时破坏一定量体积介质的能力。爆力大的炸药,破坏力大,破坏范围和体积大。

(3)猛度:炸药爆炸时对周围介质破坏的猛烈程度。猛度越大,介质被炸得越碎。猛度与爆速有关,爆速越高,猛度越大。

爆力和猛度统称为炸药的威力。

(4)氧平衡:炸药在爆炸分解时的氧化情况。如炸药本身的含氧量恰好等于其中可燃物完全氧化的需要量,炸药爆炸后,生成CO2和H2O,并放出大量热,这种情况叫零氧平衡。如含氧量不足,可燃物不能完全氧化,则产生有毒的CO气体,称为负氧平衡。如含氧量过多,将炸药中放出的氮氧化成有毒的NO2,称为正氧平衡。无论是正氧平衡,还是负氧平衡,都会带来两大害处,一是热量减少,炸药威力降低,影响爆破效果;二是生成有毒气体。

(5)敏感度:在外界能量作用下,炸药发生爆炸的难易程度称为炸药的敏感度。外界能量主要指撞击、火花、摩擦、热和爆轰。爆轰敏感度(起爆敏感度),是指炸药在另外的炸药爆炸时产生的爆轰能量作用下的敏感度。

(6)安定性:指炸药在长期贮存中,保持其化学物理性能不变的能力。它包括物理安定性和化学安定性两个方面。物理性质包括吸湿、结块、挥发、渗油、老化、冻结、耐水等。化学性质是指其原有化学成分及爆炸能力。

(7)殉爆:当一个药包爆炸时,能够引起距它一定距离的但是与它没有任何关联的另一个药包发生爆炸,两药包能互相引起爆炸的最大距离叫殉爆距离。殉爆距离的大小,取决于主动药包的重量,威力和密度,也决定于殉爆药包的爆轰敏感度。另外还与两药包间的介质有关。

2.1.2.2 工程炸药

1.单质猛炸药

单质猛炸药指化学成分为单一化合物的猛性炸药。多用于制作起爆材料或作为混合猛炸药的敏化材料,如梯恩梯、黑索金、泰安及硝化甘油等,最常用的单质猛炸药是梯恩梯和硝化甘油。

(1)梯恩梯(TNT)。化学名称为三硝基甲苯,是一种烈性炸药。呈淡黄色粉末或鱼鳞片状,难溶于水,可用于水下爆炸。但粉末状TNT浸水后不能爆炸。爆炸后呈负氧平衡,故不适用于地下工程爆破。

(2)硝化甘油。即丙三醇三硝酸脂。为无色或微黄色油状液体。不溶于水,在水中不失去其爆炸性能。硝化甘油有毒,应避免与皮肤直接接触。它爆炸威力大,机械敏感度较高,受撞击,震动容易引爆,因此很少单独使用,而作为胶质甘化油类炸药的主要成分。硝化甘油在13.2℃时凝固,冻结后稍有挤擦即发生爆炸,此时极为危险。

2.混合猛炸药

混合猛炸药是由爆炸性成分和非爆炸性成分(一般为可燃物)按一定配比混合而成的炸药,是爆破工程中用量最大、最基本的一类工程炸药。

(1)铵梯炸药。铵梯炸药的主要成份是硝酸铵,加少量的TNT(敏化剂),木粉或油类(可燃物)和沥青与石蜡(防潮剂)混合而成。调整各种成分的百分比,可制成不同性能的铵梯类炸药,见表2-1。铵梯炸药敏感度小,安全可靠,价格低廉,目前在国内工程中使用普遍。

表2-1 岩石硝铵炸药的组成

硝酸铵中加入一定配比的松香、沥青、石蜡和木粉,可制成铵松蜡和铵沥表蜡炸药。改善吸湿性和结块性,可用于潮湿化有少量水的地方。

硝酸铵中加入一定量的柴油和木粉混合制成性能良好的铵油炸药。当柴油掺量为2%(重量比)时,炸药敏感度最高;柴油掺5%~6%时,爆力最大,可用于中等坚硬岩石。掺量适当后,爆炸可呈零氧平衡,可用于地下爆破工程。普通铵油炸药配比为:硝酸铵94%、柴油6%;岩石铵油炸药配比为:硝酸铵92%、木粉4%、柴油4%。铵油炸药价格低兼加工方便,使用安全,但相对起爆困难,吸潮结块后易引起拒爆。

(2)胶质炸药(硝化甘油炸药)。胶质炸药是烈性炸药,其组成见表2-2。它威力大,抗水性强,可用于水下和地下爆破工程。

表2-2 国产胶质炸药的组成

(3)浆状炸药。浆状炸药具有抗水性强、密度高、成本低、安全等优点;主要缺点是存贮期短(2~3周),不能用8号雷管直接起爆。其组成成分见表2-3。近年来我国已研制成可以用雷管直接起爆的高敏感度小直径浆状炸药,能在深孔中顺利起爆。

水胶炸药是浆状炸药的第二代(如国产SHJ-K水胶炸药)具有抗水性能好,威力大;不同药径能用8号雷管直接引爆;本身具有可塑性,用塑料袋可加工成所需要的药径,使用安全等优点。主要成份是:硝酸铵和硝酸钠作氧化剂,通常以甲基胺硝酸盐(MMAN)作可燃剂,古尔为胶结剂。由于水胶炸药优点多,在工程中使用日益广泛,正逐步取代胶质炸药和浆状炸药。

表2-3 浆状炸药组成

(4)黑火药。黑火药是一种缓性炸药,组成为硝石60%~75%,硫磺10%~75%,木炭粉10%~25%,制作简单、成本低、易受潮、威力小,工程中主要用于做导火线。

图2-1 雷管构造图

1—聚能穴;2—副起爆药;3—正起爆药;4—缓燃剂;5—电气点火装置;6—雷管壳;7—密封胶;8—脚线;9—加强帽;10—帽孔

2.1.2.3 起爆器材

(1)雷管。雷管根据点火装置不同,分为电雷管和火雷管,如图2-1所示。火雷管按副起爆药的多少分十个序号,号数大的药量多,起爆能力大。工程中常用的有6号和8号雷管,电雷管有即发、延发和毫秒微差三种。国产的秒延发雷管分七段(每段延发间隔1s)和五段(每段延发间隔1.5s)两种,毫秒微差雷管一般延发时间为25~200ms,国产毫秒雷管共有20段。

(2)引火及传爆器材。

1)导火线:用于引爆火雷管或点燃黑火药。它由压缩的黑火药做药芯,以棉线、塑料布、沥青等材料卷成的外径为5.2~5.8mm的图形索。正常燃速应为1cm/s。导火线不得受潮、浸油、折断,燃烧过程中不得有断火、透火、外壳燃烧、速燃、缓燃、爆燃等现象发生。

2)传爆线:又称导爆索。以黑索金、泰安等单质猛炸药为药芯,用棉、麻、纤维等为被覆材料,能够传递爆轰的索状起爆器材。外涂红色或白红间色与导火线区别。传爆线难以点燃,必须用雷管或起爆枪引爆。传爆速度在6000~7000m/s,它能直接引爆其他药包。传爆距离不远时可认为是即发引爆。

3)传爆管:又称导爆管。它是一个外径为3mm、内径为1.4mm的塑料软管。内壁涂有薄层炸药,每米药量仅为20mg(国产导火线每米药量8g,传爆线每米药量为12~14g)。需用雷管或起爆枪起爆,爆轰坡速度2000m/s,塑料管并不破坏。它不能直接引爆药包,一般需通过雷管才使药包起爆。传爆管在爆破网络中仅用串联联接。

2.1.3 起爆方法

为了使用安全,一般使用敏感性较低的破坏炸药。使用时,要使炸药发生爆炸,必须用起爆炸药引爆。起爆方法有火花起爆、电力起爆和导爆索(或导爆管)起爆。

2.1.3.1 火花起爆

火花起爆是利用导火索在燃烧时的火花引爆雷管,先使药卷爆炸,从而使全部炸药发生爆炸。火花起爆器材有导火索、火雷管及起爆药卷。火花起爆同时点燃的导火索根数受到限制,因而同时爆破的药包也受到限制。

火雷管内装的都是烈性炸药,遇冲击、摩擦、加热、火花就会爆炸,因此在运输、保管和使用中要特别注意。制作起爆雷管时,根据所需要用的长度将导火索切下(不得小于lm),把插入雷管的一段切成直角,插到与雷管中的加强帽接触为止,不要转动也不要用力压。然后,用雷管钳将导火索夹紧于雷管壳上,夹紧部分为3~5mm,此时称为火线雷管。

起爆药制作时,解开药卷的一端,使包皮敞开,将药卷捏松,用木棍轻轻地在药卷中插一个孔,然后将火线雷管插入孔内,收拢包皮纸,用细麻绳绑扎。起爆药卷只能在即将装炸药前制作这次需用数量,不得先做成成品使用。

2.1.3.2 电力起爆

电力起爆是利用电雷管中的电力引火剂发热燃烧使雷管爆炸,从而引起药包爆炸。大规模爆破及同时爆较多炮眼时,多采用电力起爆。电力起爆器材有电雷管、电线、电源及测量仪器。电线用来连接电雷管组成电爆网络。通常用胶皮绝缘线,禁止使用不带绝缘包皮的电线。电源可用照明和动力电源、电池组或专供电力起爆用的各类放炮器。

2.1.2.3 导爆索起爆

导爆索的外线和导火索相似,但它的药芯由烈性炸药组成。皮线绕红色条以与导火索区别。导爆索起爆不需雷管,但本身必须用雷管引爆。这种方法成本较高,主要用于深孔爆破和大规模的药室爆破,不宜用于一般的炮眼法爆破。

2.1.4 爆破施工

2.1.4.1 爆破的种类

当药包埋设较浅,爆破后将炸成以药包中心为顶点的倒圆锥形爆破坑,称为爆破漏斗(图2-2)。爆炸漏斗的几何参数如下:

图2-2 爆破漏斗

W——最小抵抗线;药包中心到临空面的最短距离;

r——爆破漏斗半径,即漏斗在临空面上的半径;

R——破坏作用半径,药包中心到漏斗底边缘的距离;

hL——漏斗可见深度;

n——爆破作用指数,即n=r/W

根据n值,爆破可以分为以下几种(图2-3):

图2-3 各种爆破漏斗示意图

(1)标准抛掷爆破:n=1,r=W

(2)加强抛掷爆破:n>1,rW

(3)减弱抛掷爆破:0.75<n<1,rW

(4)松动爆破:0.33≤n≤0.75。

(5)隐藏或爆破:临空面不能被破坏,只是药包周围岩石被炸碎,如药壶爆破。

抛掷爆破多用于定向筑坝及沟槽开挖,松动爆破用于基坑,隧洞开挖及石料开采。

2.1.4.2 装药量计算

按形状不同有集中药包和延长药包两种。凡最长边不超过最短边4倍的药包,都属于集中药包,否则为延长药包。

1.集中药包的药量计算

通过试验得知,炸药的用量与其所炸碎的岩石体积成正比。

式中 Q——装药量,kg;

W——最小抵抗线,m;

n——爆破作用指数;

k——单位耗药量,kg/m3,见表2-4。

表2-4为2号岩石铵梯炸药的单位耗药量。如用其他炸药时应乘以换算系数ee值习惯上以爆力和猛度作为衡量标准。2号岩石铵梯炸药以爆力320cm3和猛度12mm为标准,e=1.0;如用其他炸药,可用爆力比或猛度比来求算e值。表2-4中所列药量就一个临空面而言的,如为两个临空面乘以0.83,三个临空面乘以0.67。

表2-4 单位耗药量k值 单位:kg/m3

2.延长药包包装药量计算

(1)与临空面垂直的延长药包(图2-4)药包长度一般为炮孔深度的1/3,其标准抛掷药包重量为:

(2)与临空面平行的延长药包(图2-5),其标准抛掷药包重量为

图2-4 与临空面垂直的延长药包

h—炮眼深度;L—药包长度;C—药包堵塞长度;W—最小抵抗线

图2-5 与临空面平行的延长药包

L—药包长度;W—最小抵抗线

2.1.4.3 爆破的基本方法

爆破的基本方法有浅孔法、深孔法、药壶法及洞室法等。

1.浅孔爆破法

炮孔深度小于5m,直径为35~75mm的炮孔称为浅孔。炮孔下部装药,上部堵塞。这种方法操作简单,爆破石块比较均匀,对基岩破坏较轻。常用于基坑、渠道、隧洞的开挖以及小型石料开采等。

图2-6 浅孔法阶梯开挖布置

1—堵塞物;2—药包;L1—装药深度;L2—堵塞深度;L—炮孔深度

(1)布置时须注意下列原则:

1)炮孔方向不要与最小抵抗线方向重合,以免产生冲天炮,降低爆破效果。

2)充分利用地形,尽量利用和创造临空面以减小爆破阻力。

3)炮孔应尽量垂直于岩石的层面、节理与裂隙,且不要穿过较宽的裂缝以免漏气。

浅孔法常采用阶梯开挖法,其炮孔布置参数如图2-6所示。

(2)炮孔深度。

在坚硬岩石中: L=(1.1~1.15)H

在中等岩石中; L=H

在松软岩石中: L=(0.85~0.95)H

式中 H——阶梯的高度。

(3)计算抵抗线长度Wp。指由药包底至地面的最小距离,为

Wp=(0.6~0.8)H

(4)炮孔间距a。炮孔间距应使一个炮孔的爆炸不致炸伤另一炮孔,且爆后两孔间不留残石埂。

用火花起爆时:

a=(1.0~1.5)Wp

用电气起爆时:

a=(1.2~2.0)Wp

(5)炮孔排距b

b=(0.8~1.2)Wp

当布置若干排炮孔时,炮孔应交错布置成梅花形,并依次爆破。

浅孔一般用于松动爆破,其药包重量可用前述公式Q=0.33kW3计算,计算时将W换为Wp

2.深孔爆破法

深孔的炮孔深度大于5m,直径大于75mm,常用直径为175~225mm。与浅孔法相比较,其优点是单位爆破体积的钻孔工作量少、炸药消耗量小、劳动生产率高,常用于大型采石场采石和深基坑开挖。其主要缺点是钻孔设备复杂。

深孔爆破法炮孔布置参数如图2-7所示。

图2-7 深孔爆破

(1)炮孔深度L

L=H+h

h=(0.12~0.3)Wp

式中 H——阶梯高度,一般取10~20m;

h——超钻长度,m。

(2)抵抗线长度Wp

Wp=HDηd/150

式中 D——岩石硬度系数,一般为0.46~0.56;

η——高度影响系数,参看表2-5;

d——炮孔直径,mm。

表2-5 高度影响系数表

(3)炮孔间距a

a=Wpm

m一般采用0.65~0.80。

(4)排距b

b=asin60°=0.87a

(5)药包重量Q

Q=0.33kHWpa

式中 k——单位岩石炸药用量,kg/m3

3.药壶爆破法

药壶爆破法系用少量炸药分几次将浅孔或深孔的底部扩成壶形,将炸药放置于壶内进行爆破(图2-8)。药壶法容纳炸药较多且集中,爆破的方量较大。但所爆岩石块度不均,需要进行二次爆破。它适用于缺乏大直径钻孔机械、造孔力量薄弱、爆破量大的中等坚硬岩石。

图2-8 药壶爆破法

1—药包;2—药壶

图2-9 洞室爆破布置形式

4.洞室爆破法

洞室爆破法(图2-9)通常也称为大爆破。它是先开挖导洞和药室,在药室中装入大量炸药组成的集中药包。一次可以爆破大量石方。洞室爆破法可以进行松动爆破或定向爆破。导洞有平洞及竖井两种形式,平洞的断面一般为1.0m×1.4m~1.2m×1.8m,竖井为1.0m×1.2m~1.5m×1.8m。平洞长度以不超过30m为宜,竖井以不超过20m为宜。平洞施工方便,利于通风、排水,应优先选用。药室的容积按装药量计算,一个导洞内往往有两个或三个药室,药室与药室间的距离为最小抵抗线的0.8~1.2倍。

洞室爆破的起爆一般采用混合联(即并串联或串并联)电气起爆,并另配以传爆线路,以保证起爆。起爆体是在方形木箱内装优质炸药10~25kg,炸药内设置雷管束,雷管束为若干电雷管用布带捆扎在一起。起爆体装在炸药中间,装好后立即用黄土和细石渣将导洞堵塞。

2.1.4.4 控制爆破

控制爆破就是控制爆破作用,使其达到某一预期目的爆破。

1.光面爆破

光面爆破是一种用于洞挖作业的控制爆破,如图2-10所示。即能使爆裂面光滑平顺,超、欠挖均很少,能近似形成设计轮廓要求的爆破。光面爆破的特点是孔径小、孔距密、装药少、同时起爆。由于孔距很密而且同时起爆,相邻孔互相起聚能作用,开挖面即沿炮孔间连线出现。因孔径小、装药少,因此可获得较平顺的开挖面。

图2-10 光面爆破洞挖炮孔布置图

1~12—炮孔孔段

光面爆破主要技术措施如下:

(1)炮孔直径宜在50mm以下。

(2)炮孔间距约等于16倍炮孔直径。

(3)孔距与最小抵抗线W之比宜为0.75~0.95(W指由边孔至周边保护岩层面的最小距离),W值应控制在0.8m内。

(4)边孔的装药量与装药密度应加以限制,比一般爆破用药量少1/2以上。实现其限制,有以下方法:

1)用小直径(φ=25mm)药卷。

2)采用空穴药包,即先在也底装一节0.25kg药卷,然后每隔10~20cm装0.1kg小药卷,药卷可以分段绑在竹片上。

3)使用低威力炸药(可在2号岩石铵梯炸药内掺15%锯木屑)。

(5)边孔是在正常装药的松动药包爆破以后才起爆的,边孔应该使用传爆线或即发雷管,保证同时起爆。

与普通爆破方法比较,光面爆破的钻孔长度和炸药用量都有所增加,但由于开挖面平顺,裂缝小,故临时支撑、灌浆和衬砌工程量将相应减少,并可省掉对超、欠挖部分进行的回填和二次爆破,对工程质量、工期和造价都是有利的。

2.预裂爆破

预裂爆破是一种常用于大劈坡和开挖深槽控制、设计边线的爆破,如图2-11所示。即沿设计的开挖边线,钻一排预裂炮孔,在开挖区未爆之前先行爆破,从而获得一条预裂缝。

图2-11 预裂爆破布置

1—预裂缝;2—爆破孔

预裂爆破孔的角度应与开挖坡度一致。为了防止爆破冲击波由预裂缝两端绕射至保留区,预裂缝还应向爆破区两端各伸出一定长度b

预裂爆破有以下特点:

(1)预裂缝能起到反射应力波的作用,因而可以大幅度地削减应力波作用于保留区岩体上的能量。预裂缝还可以截断开挖区的爆破裂隙和层面破坏,使它们不能延伸到保留区。

(2)预裂爆破后,边坡稳定性好,有利于施工期间的安全。

(3)开挖坡面平整,减少岩石超挖量,节省混凝土工程量。

(4)简化施工程序,扩大大口径深孔爆破的施工范围,有利于加快工程进度和降低工程造价。

预裂爆破主要技术措施如下:

1)炮孔直径一般为50~200mm,对深孔宜采用较大的孔径。

2)炮孔间距宜为孔径的8~12倍,坚硬岩石取小值。

3)不耦合系数(炮孔直径d与药卷直径d0的比值)建议取2~4,坚硬岩石取小值。

4)线装药密度一般取250~400g/m。

5)药包结构形式,目前较多的是将药卷分散绑孔在传爆线上(图2-12)。分散药卷的相邻间距不宜大于50cm和不大于药卷的殉爆距离。考虑到孔底的夹制作用较大,底部药包应加强,约为线装药密度的2~5倍。

图2-12 预裂爆破装药结构

1—雷管;2—传爆线;3—药包;4—底部加强药包

6)装药时距孔口1m左右的深度内不要装药,可用粗砂填塞,不必捣实。填塞段过短,容易形成漏斗,过长则不能出现裂缝。

2.1.4.5 爆破施工工艺

爆破施工的基本工艺过程有以下几个步骤:钻孔、药包现场加工、装药与起爆网络连接、堵塞、起爆。

(1)钻孔。钻孔常用的有人工打眼(仅适于浅孔)、风钻打眼(目前应用最多)和潜孔钻成孔(大型水利工程中广泛采用)三种方法。

(2)药包现场加工。在进行起爆药包现场加工前应对雷管进行检查,尤其是电雷管,除需进行外观检查外,还要用爆破电桥或小型欧姆表(输出电流不超过50mA)进行电阻及稳定性检查。一般情况下,在一条起爆网络上的各雷管的电阻差不应超过0.25Ω。

(3)装药与起爆网络连接。装药前要清除孔内岩粉和水分,并把炮孔底部架空,装药时炸药要用木棍分层压实。电爆网络的连接可采用串联、并联、并串联、串并联等方法。无论是采用哪种方法,均要求各分支电路的电阻基本相同,并保证通入每个电雷管的电流(直流电源不小于2A,交流电源不小于2.5A)大于其最小发火电流(一般为0.4~0.8A)。

(4)堵塞。装药后立即进行堵塞,一般可用1∶2的黏土粗砂堵塞并用棍分层压实,不漏气。堵塞过程中要注意不要将导火线折断或破坏导线绝缘层。

2.1.5 爆破施工安全技术与验收

2.1.5.1 爆破安全技术

爆破工程应有具有相应爆破资质和安全生产许可证的企业承担。爆破作业人员应取得有关部门颁发的资格证书,做到持证上岗。爆破工程作业现场应由具有相应资格的技术人员负责指导施工。

爆破材料应贮存在干燥、通风的仓库中,库内温度应保持在18~30℃之间,库房周围5m范围内要清除一切树木和杂草,库内应有消防设施。炸药和雷管应分别贮存,不同性质的炸药也应分别贮存。仓库与建筑物和构筑物应保持一定的安全距离。炸药和雷管、硝铵炸药和黑火药均要分别运送。要建立严格的保管、消防和领退制度。

爆破作业环境有下列情况时,严禁进行爆破作业。

爆破可能产生不稳定边坡、滑坡、崩塌的危险;爆破可能危及建(构)筑物、公共设施或人员的安全;恶劣天气条件下严禁进行爆破作业。

装药时只能用木棒把炸药轻轻压入炮孔,严禁冲捣和使用金属棒,装药现场严禁烟火或使用手机;炮眼深度超过4m时,须用两个雷管起爆,如深度超过10m,则不得用火花起爆;放炮前必须划出警戒范围,立好标志,设专人警戒。作业时,人及建筑物的安全距离:炮眼爆破、药壶爆破时不小于200m;裸露药包及洞室法爆破时不小于400m。必要时,爆破前还需事先计算地震、空气冲击波和飞石等的安全距离。

1.飞石对人员的安全距离(Rf

式中 n——最大药包的爆破作用指数;

W——最大药包的最小抵抗线,m;

Kf——安全系数,通常可取1.0~1.5;风大且顺风时,取1.5~2.0,或更大些;当抛掷方向正对最小抵抗线方向时,应取1.5;对于山谷或垭口地形,应取1.5~2.0。

飞石对于机械设备的安全距离,按上式的计算值减半。且实际采用的飞石安全距离不得小于下列数值:裸露药包300m;浅孔或深孔爆破200m;洞室爆破400m。

2.地震波对建筑物的影响

在爆破工程中,多应用振动速度来判定建筑物的安全程度。距药包中心一定距离处的振动速度v,可按下列经验公式计算:

式中 Q——同时起爆的总装药量,延期爆破时取最大一段装药量,kg;

R——药包中心到某一建筑物的距离,m;

k——与岩土性质、地形和爆破条件有关的系数,见表2-6;

a——地震波随距离衰减的系数,见表2-6。

大量观察结果表明,当v≥10~12cm/s时,一般砖木结构的建筑物便可能破坏。

表2-6 爆区不同岩性的ka

3.冲击波的危害半径(Rk

式中 Q——同时起爆的最大一次的总装药量,kg;

Kk——系数,对作业人员取25;对居民或其他人员取60;对建筑物、构筑物取70。

4.瞎炮处理

由于爆破材料的缺陷,操作技术上的错误,起爆电流不足或电压不稳,岩石内部有较大裂缝、空隙,炮眼内有渗水或防水处理不当使药包或雷管受潮失效等原因,都会产生瞎炮。起爆后,浅孔爆破至少5min(深孔爆破至少15min)后方可进入爆破区检查。瞎炮应查明原因后再做处理。在处理前必须查明拒爆原因,然后根据具体情况慎重处理。瞎炮处理方法一般有以下几种:

(1)重爆法。通过爆破线路的电桥测定,证明药包内的电雷管的电阻正常,或通过观察发现导火线确系燃烧中断,可以重新接线进行引爆。或将炮泥掏出,另装入起爆药包重新引爆。

(2)诱爆法。对于裸露药包或埋深较浅的浅孔药包,可以用另设的裸露药包进行诱爆。

(3)掏爆法。将炮泥掏出,再用细管子接低压水将散装炸药冲出。对于深孔和洞室的瞎爆处理,尽可能采用重爆法。当有未爆药包与坍下石渣混合时,应将未爆药包浸泡后再清除。确保安全处理瞎炮。

2.1.5.2 爆破工程监测与验收

1.爆破工程监测

爆破工程监测应由有资质的机构承担。进行爆破工程监测时,应先编制监测方案。监测方案应包含检测项目、监测目的、测点布置、监测仪器设备数量及性能、监测实施进度、预期成果等内容。

爆破工程监测项目一般有:质点振动监测、有害气体监测、冲击波及噪声测试、水击波、动水压力及涌浪监测等。

质点振动监测包括质点振动速度监测和质点振动加速度的监测。

地下爆破作业应进行有害气体监测。施工单位应建立有害气体的记录档案,定期检测作业场所有害气体浓度。

爆破冲击波及噪声测试宜采用专用的爆破冲击波和噪声测试仪器。首先应确定监测点,距周围障碍物应大于1.0m,然后把传感器固定在三脚架上,应高出地面1.5m。应按时填写监测记录表。

水下爆破时,应对爆区附近需要保护对象进行水击波及动水压力监测。

2.爆破工程验收

爆破工程验收资料应包括爆破工程设计、专项施工方案及评审报告、爆破工程监测方案、监测报告及监控记录,以及施工过程控制资料。其中,过程控制资料包括:施工日志、效果分析、技术经济指标及其他过程监测资料;监测报告应包括:监测时间、地点、部位、监测人员、监测目的与内容,监测数据含监测环境平面图、监测指标和爆破参数,结果分析与建议。

进行第三方监控时,监控单位应将监测结果在规定时间内报相关部门。依据监测频度的不同,以快报、日报、周报、旬报或者月报等形式发送报告。监测报表应按照《土方与爆破工程施工及验收规范》(GB 50201—2012)附录表的格式填写。