总３５４期 交通世界・运输车辆 ２０１５年第１２期（４月下） 高陡边坡露天深孔台阶爆破设计及监测 王亚会 （河北省交通建设监理咨询有限公司，河北邢台０５４００１） 摘要：根据张花高速岩质高陡边坡特性拟定露天深孔台阶爆破方案进行施工，对爆破工程参数如布孔方式、爆孔参 数、微差时间、装药填塞等进行设计，并通过分析监测数据以评价边坡效果。萨道夫斯基公式常应用于表述平坦地势 岩体波速衰减规律，因此考虑高陡岩质边坡的高程效应拟合成修正的台阶形岩体振动速率与衰减规律计算式。 关键词：深孔台阶爆破；参数设计；萨道夫斯基公式；监测分析；效果评价 中图分类号：ｕ４１６．１＋１３ 文献标识码：Ａ ０引言 在工程建设中不可避免需对岩体进行爆破开挖， 而爆破振动效应及其对岩体的损伤劣化可能引发次生灾 害，深孔爆破合理参数设计及监测分析方法对评估及控 制爆破安全具有一定的意义。露天深孔台阶爆破为一个 复杂的系统问题，包括深孔爆破振动效应Ⅲ、爆破效果 在潜孑Ｌ时多以斜孔为主。露天台阶倾斜深孔爆破具有抵 抗线较小且均匀、根底残留较少、对路堑岩体爆破扰动 影响较少、操作安全稳靠等优点，在采用多排爆破时， 相邻两排炮孔交错布设，以增大边坡效果。 ２．３．２爆破参数优化设计 ２．３．２．１孔径ｄ和孔深Ｌ 评价 ］、空气间隔装药法［３ 等方面。研究深孔爆破参数设 计及稳定性可为工程爆破实践提供参考。 （１）钻孔直径（ｄ）。钻孔直径的选取与钻机类型、岩石 类型、台阶高度、铲斗容积等有关，在本次爆破工程中 钻孔直径选用１００ｍｍ。 １工程简介 张花高速公路１ ８合同段主线全长２．７ｋｍ，设计主体 （２）孔深。对于垂直孔：Ｌ—Ｈ＋厶 对于倾斜孔： Ｈ＋厶 Ｌ墨— 。‘— － — （１） 工程爆破石方８０万方，路堑边坡采用单面坡开挖方式。 山体岩石类型为石灰岩，其坚固性系数为１０～１２，路堑 边坡高度为４０ｍ。深孔爆破技术可有效控制成型体，对 路堑边坡开挖具有较好的适用性，因此该高速公路段路 ｓｉｎｆｌ （２） （３）超钻Ｌ 。超钻深度常采用下式进行计算，在本工 程中Ｌ 取２ｍ。 Ｌ３＝（０．１５～０．３５）Ｗ１或Ｌ３＝（１０～１５）ｄ （３） 堑采用预裂光面爆破技术进行露天台阶法深孔爆破。 ２．３．２．２梯段高度Ｈ 依照张花高速公路地形地貌实际情况及路堑边坡 ２深孔爆破设计 ２．１爆破方案 边坡区孔深大于５ｍ及孔径大于７０ｍｍ时的钻孔爆破 设计图，分层分台阶逐步爆破开挖成型。台阶高度采用 ８～１２ｍ，该高度可利于施作，且成孔率较高。 ２．３．２．３底板抵抗线ｗ 称为深孔爆破。拉槽深孔爆破仅一个工作自由面，不利 于工程施作。而台阶深孔爆破临空面较多，便于路堑边 坡爆破，其爆破目的易于实现。结合工程实际及要求， 本工程采用台阶深孔爆破方案。 ２．２潜孔钻机 轻型潜孔钻应用于露天矿山、水电站机坑开挖、 露天深孔爆破底板抵抗线ｗ 炮孔中心线至台阶坡底 线的水平距离，在进行爆破参数优化设计时采用用底板 抵抗线进行表征为宜，底板抵抗线可用下式确定： Ｗ１＝ｋｄ （４） 式中，ｋ为国内公路建设：ｆ＝ｌ３，ｋ＝３０～３３；ｆ＝１０， ｋ＝３５～３７；ｆ＝８，ｋ＝３８～４０；ｆ＝６，ｋ＝４１～４３。ｄ为孔径， 建筑场地平整等爆破工程的各类岩层中钻凿炮孔。常 使用的ＱＺ．１ ００Ｋ轻便型潜孔钻主要技术性能为钻孔深 度２５～３０ｍ；钻孔倾角６０～９０。：耗风量１０～１２ｍ。／ ｍｉｎ；钻杆直径５０ｍｍ；钻杆长度１ ０００ｍｍ；工作风压 ０．５－０．７ＭＰａ。 ｍｍ。Ｗ 为般在２．５～３．５ｍ之间，本工程取２．８～３．０ｍ。 ２．３．２．４孔距ａ和排距ｂ （１）：ｆＬｇ￣（ａ）。孔距可按下式确定： ａ＝（１－１．２５）Ｗｌ （５） 机械清碴，孔距ａ在２．５～３．５ｍ；人工清碴，孔距在 ２～２．５ｍ。 ２．３爆破参数设计 ２．３．１布孔方式 露天深孔分别垂直深孔和倾斜深孔两种布孔方式， （２）排距（ｂ）。选择多排孔爆破时，两排深孔平面的垂 直间距称为排距。排距可按下式计算： 收稿日期：２０１５—３—１８ 作者简介：王亚会，男（１９８４～），工程师，主要从事路桥建设及管理方面的工作。 １２０ ｂ＝ａｓｉｎ６０。＝０．８６６ａ （６） 多排孔爆破的排距常为ｂ＝２～３ｍ 。在本工程取孔 （排）距均为２．５～２．８ｍ。 ２．３．２．５单位耗药量ｑ 单位耗药量ｑ为爆破单位体积岩石的炸药使用量。 在保证堵塞长度（１．５～２．０ｍ）的情况下，深孔爆破的ｑ值取 Ｏ．５５～０．５８ｋｇ／ｍ ，取ｑ＝０．５ｋｇ／ｍ 。 ２．３．３装药量计算 ２．３．３．Ｉ单深孔装药量 Ｑ＝ｑａＷＨ （７） 式中，Ｑ为炮孔装药量，ｋｇ；ｑ为单位炸药消耗量， ｋｇ／ｍ ；ａ为孔距，ｍ；Ｈ为台阶高度，ｍ；Ｗ 为底盘抵抗 线，ｍ。 ２－３－３．２多排孔装药量 采用多排孔爆破时，第一排孔的装药量计算式如式 （７）。之后排孔装药量考虑在爆破过程中的岩石阻力作用 而有所增加，其计算式如下： Ｑ，＝ＫｑａｂＨ （８） 式中，Ｋ为后排孔因岩石阻力系数，与爆破方式相 关，一般Ｋ＝Ｉ．１～１．２，取Ｋ＝Ｉ．１。 ２．３．３．３倾斜台阶装药量 Ｑ２＝ｑＷａＬ （９） 式中，Ｑ：为每个斜孔的装药量，ｋｇ；Ｌ为斜孔长 度，ｍ；Ｗ为最小抵抗线，ｍ。 在倾斜深孔爆破时，超钻部分的装药量由下式确 定： Ｌ３＝（０．３～０．５）Ｗ （１０） Ｑ＝ｐＬ （１１） 式中，Ｑ为超钻的药量，ｋｇ；ｐ为每米炮孔的容药 量，ｋｇ／ｍ。 ２．３．３．４起爆最大药量Ｑ 根据建筑物安全振动速度标准，允许的一段起爆最 大装药量Ｑ按下式公式计算： Ｑ Ｒ （Ｖｑ／ＫＡ） ／ＯＬ （１２） 式中，ｖ。为为质点垂直震动速度，ｃｍ／ｓ；Ｋ 为 ７Ｏ～１３５；仪为为爆破地震衰减指数，取１．５；ＲＣ为爆源 至鉴定点的距离，１１１＂。 ２．３．４爆破微差时间确定 采用电雷管或点火管与塑料导爆管起爆相结合。 每孔中装两发导爆管雷管，一般采用复式网络，以保证 可靠起爆。为便于操作采用电雷管激发导爆管雷管。在 爆破工程中多采用排间微差形式，本工程排间微差约 ５０ｍｓ ３爆破监测分析 在本次爆破测试中采用ＥＸＰ ３８５０仪器进行数据 搜集与分析，可知该台阶爆破振动监测振速最大值为 ５．９０７ｃｍ／ｓ，跟着岩体损伤振动速度安全标准可知爆破开 隧道工程 ＴｕＮＮＥＬ ＥＮＧｌＮＥＥＲｌＮＧ 挖对边坡的稳定性影响较小，同时根据巡查资料并未有 块石滚落的情形。 岩体爆破振动速率与衰减规律常用萨道夫斯基公式 描述 ］： Ｖ＝ Ｉ Ｑ／Ｒ Ｊ （１３） 式中，仅为地震波衰减系数。但该式适用于地势平 缓的情形，对于台阶形高边应考虑地震波传播的高程效 应，因此将萨道夫斯基公式改进为下式： （ ／Ｄ）。（ ／ ） （１４） 式中，Ｂ为高程影响系数。数据拟合可得到基于边 坡高程效应的爆破振动速度衰减式： ４ ４结论 本文以张花高速露天深孔爆破工程为依托研究其爆 破技术参数设计与监测分析，得到如下几点结论： （１）露天台阶深孔爆破设计参数主要有布孔方式、炮 孔参数、药量、爆破网络及合理微差时间、装药与堵塞 等，各参数应进行计算验证以达到爆破效果的最优化。 （２）对爆破工程进行监测，可有效地获取爆破效果数 据，经数据分析可知张花高速台阶深孔爆破满足边坡稳 定性要求。 （３）采用萨道夫斯基公式对台阶形深孔爆破不适用， 因此根据实测数据进行拟合得到基于高程效应的台阶深 孔爆破速度衰减规律公式。 参考文献： …赵明生．基于能量原理的中深孔台阶爆破振动效应研 究［Ｄ】．武汉理工大学，２０１１． ［２］周磊＿厶阶爆破效果评价及爆破参数优化研究［Ｄ］．武汉 理工大学，２０１２． ［３】魏兴．空气间隔装药在中深孔台阶爆破中的应用［Ｊ】．采 矿技术．２０１３，１３（２）：８１—８３． 『４张小强．４］深孔台阶爆破振动对岩质边坡稳定性影响研 究［Ｄ】．西安科技大学，２０１３． ［５］高鸿．露天台阶爆破块度分布预测模型研究及工程应 用［Ｄ］．安徽理工大学，２０１３． ［６】胡兵，徐颖．露天矿山深孔台阶爆破振动监测与分析 ［Ｊ］．安徽工程大学学报，２０１２，２７（２）：９２－９４． １２１
