复杂环境下数码电子雷管在土石方爆破工程中的应用.pdf

第36卷 第4期 2019年12月 爆 破 BLASTING Vol. 36 No. 4  Dec. 2019 doi10. 3963／ j. issn. 1001 －487X. 2019. 04. 011 复 杂 环 境 下 数 码 电 子 雷 管 在 土 石 方 爆 破 工 程 中 的 应 用 叶 春 雷 1， 郑 德 明2， 戴 春 阳2， 夏 曼 曼2， 李 仙 亮2 （1.合 肥 市 公 安 局 治 安 支 队 ， 合 肥230001；2.安 徽 天 明 爆 破 工 程 有 限 公 司 ， 滁 州239001） 摘 要 合 宁 高 速 改 扩 建 工 程 待 爆 区 域 紧 贴 高 速 公 路 ， 边 坡 高 度 高 ， 爆 堆 易 挤 向 高 速 公 路 ， 为 控 制 爆 堆 方 向 以 减 少 对 高 速 公 路 路 面 及 通 车 的 影 响 ， 爆 破 中 使 用 数 码 电 子 雷 管 精 确 控 制 爆 破 时 序 。待 爆 区 域 为3座 山 体 ， 根 据 爆 区 地 形 地 质 条 件 和 周 围 环 境 以 及 设 计 要 求 ， 决 定 采 用 排 间 延 时 松 动 爆 破 ， 采 用110 ms间 隔 由 两 边 向 中 间 对 称 逐 排 起 爆 。第1个 山 体 共29排 ， 延 期 时 间 为260 ～1800 ms； 第2个 山 体 共37排 ， 延 期 时 间 为150 ～ 2100 ms； 第3个 山 体 ， 因 体 量 大 采 取 了 中 间20排 的 每 排 前3个 孔 逐 孔 起 爆 ， 在 此 基 础 上 采 用110 ms间 隔 由 两 边 向 中 间 对 称 逐 排 起 爆 ， 共57排 ， 延 期 时 间 为150 ～6300 ms。为 节 省 爆 破 工 程 成 本 ， 本 次 爆 破 采 用 了 导 爆 索 和 数 码 电 子 雷 管 结 合 网 路 ， 对 于 设 置 为 同 一 延 期 时 间 起 爆 的 炮 孔 用 导 爆 索 串 接 代 替 数 码 电 子 雷 管 ， 节 约 数 码 电 子 雷 管 数 量 约800发 ， 实 际 数 码 电 子 雷 管 使 用 数 量 仅390发 。起 爆 后 ，3座 山 体 完 全 按 照 预 期 成 功 爆 破 ， 爆 堆 范 围 合 理 ， 飞 石 控 制 良 好 ， 完 全 达 到 了 爆 破 目 标 。 关 键 词 土 石 方 爆 破 ；数 码 电 子 雷 管 ；复 杂 环 境 ；混 合 网 路 中 图 分 类 号 TD235. 3 文 献 标 识 码 A 文 章 编 号 1001 －487X（2019）04 －0076 －04 Application of Digital Electronic Detonator in Soil-rock Blasting Engineering in Complex Situation YE Chun-lei1，ZHENG De-ming2，DAI Chun-yang2，XIA Man-man2，LI Xian-liang2 （1. Security Detachment of Hefei Public Security Bureau，Hefei 230001，China； 2. Anhui Tianming Blasting Engineering Co Ltd，Chuzhou 239001，China） Abstract The blasting area of Hening Highway reconstruction and extension project is close to the expressway， the slope is high and the muckpile is easy to sque-eze into the expressway. Digital electronic detonators were used to precisely control the blasting time sequence so that we can control the direction of the muckpile to reduce the impact on the highway pavement and traffic. The area to be exploded is three mountain bodies. According to the topographic and geological conditions of the blasting area，the surrounding environment and design requirements，row by row milli- second time delay loose blasting was used with 110 ms interval to initiate the blasting from both sides to the middle symmetrically. The first mountain had a total of 29 rows，the delay time was 260 ～1800 ms，the second mountain had 37 rows，the delay time was 150 ～ 2100 ms. In the third mountain，the first three holes of each row in the middle 20 rowswere taken to initiate hole by hole due to the large volume. The total rows were 57，and the delay time was 150 ～6300 ms. Because the cost of digital detonators was slightly higher，in order to save the cost of blasting engi- neering，combination network of detonating cord and digital electronic detonators was adopted. For the holes set to be detonated at the same time connected by detonating cord，in this way，the number of digital electronic detonators were reduced about 800 rounds，and the actual number of digital electronic detonators is only 390 rounds. After the initia- tion，the three mountain bodys were blasted successfully in accordance with the expectation. Key words soil-rock blasting；complex environment；digital electronic detonator；hybrid network 万方数据 收 稿 日 期 2019 －07 －25 作 者 简 介 叶 春 雷 （1970 －） ， 男 ， 副 高 职 称 ， 主 要 从 事 爆 破 安 全 技 术 与 管 理 工 作 ， （E-mail）924090242＠ qq. com。 通 讯 作 者 郑 德 明 （1964 －） ， 男 ， 高 级 工 程 师 、 本 科 ， 主 要 从 事 爆 破 设 计 施 工 ， （E-mail）zhengdeming＠163. com。 爆 破 工 程 因 其 成 本 低 、 效 率 高 而 被 广 泛 应 用 于 矿 山 开 采 、 道 路 施 工 、 拆 除 工 程 等 领 域 。随 着 爆 破 工 程 的 广 泛 应 用 ， 其 设 计 施 工 的 难 度 加 大 ， 如 爆 破 对 象 越 来 越 广 泛 以 及 更 复 杂 ， 对 施 工 中 的 安 全 、 环 保 要 求 更 高 ［1］。现 阶 段 普 遍 使 用 的 普 通 导 爆 管 雷 管 普 遍 存 在 延 期 时 间 固 定 、 延 期 精 度 不 高 等 问 题 ， 针 对 复 杂 环 境 下 的 爆 破 工 程 ， 已 不 能 满 足 使 用 要 求 。与 普 通 导 爆 管 雷 管 相 比 ， 数 码 电 子 雷 管 具 有 精 度 高 、 可 靠 性 好 、 抗 干 扰 能 力 强 的 优 点 ，推 动 了 爆 破 技 术 的 发 展 ［2-9］。吕 淑 然 等 人 将 数 码 电 子 雷 管 运 用 于 大 型 铁 矿 开 采 中 ， 不 仅 改 善 了 爆 破 效 果 而 且 还 降 低 了 爆 破 振 动 的 危 害 ， 提 高 了 铲 装 效 率 ［10］。程 贵 福 等 人 将 数 码 电 子 雷 管 应 用 于 高 边 坡 爆 破 开 挖 中 有 效 减 小 爆 破 振 动 和 降 低 大 块 率 ， 减 少 了 二 次 破 碎 的 工 作 量 ［11］。 贺 早 亮 等 人 利 用 数 码 雷 管 ， 通 过 设 计 合 理 的 爆 破 参 数 和 起 爆 网 路 成 功 地 实 现 大 规 模 单 孔 单 响 延 时 爆 破 ， 使 水 下 炸 礁 爆 破 取 得 良 好 的 爆 破 效 果 ［12］。 通 过 对 合 宁 高 速 改 扩 建 路 堑 开 挖 爆 破 工 程 中 采 用 数 码 电 子 雷 管 爆 破 的 成 功 案 例 的 研 究 ， 为 数 码 雷 管 在 精 细 化 爆 破 中 的 应 用 提 供 了 很 好 的 解 决 方 案 。 1 工 程 概 述 1. 1 工 程 概 况 爆 破 工 程 位 于 肥 东 县 包 公 镇 柏 龄 村 ， 爆 破 设 计 方 量 约 为91 220.5 m3， 该 工 程 爆 破 区 域 长 度 约400 m， 共 3个 山 体 ， 呈 波 浪 形 分 布 ， 往 合 肥 方 向 依 次 变 小 ， 最 大 开 挖 高 度 约30 m， 台 阶 高 度8 ～10 m， 台 阶 宽 度2 m， 坡 度 比 为1∶1和1∶1.5。爆 破 区 域 北 面 约160 m处 有 坟 墓 ， 北 面200多m处 有 一 处 废 弃 民 房 。待 爆 区 域 需 退 坡 开 挖 爆 破 ， 由 于 紧 贴 高 速 公 路 ， 边 坡 高 度 高 ， 爆 堆 易 挤 向 高 速 公 路 ， 施 工 难 度 较 大 。见 图1、 图2。 1. 2 工 程 地 质 根 据 安 徽 省 地 层 划 分 ， 路 线 经 过 区 在 地 层 区 划 上 以 城 江 断 裂 地 为 界 ， 西 部 属 于 华 北 地 层 区 鲁 西 分 区 的 长 丰 小 区 ， 东 部 为 扬 子 地 层 区 的 滁 州 地 层 小 区 ， 区 内 晚 更 新 世～全 新 世 地 层 分 布 广 泛 。根 据 本 次 地 质 调 查 ， 结 合 区 域 地 质 资 料 ， 该 爆 破 工 程 在K51 ＋ 800 ～ K578 ＋200， 属 于 下 元 古 界 ， 肥 东 群 浮 槎 山 组 灰 色 夹 灰 白 斑 点 状 ， 斜 长 角 闪 片 麻 岩 ， 遍 具 混 合 岩 化 ， 变 质 作 用 较 明 显 。见 图3。 图1 工 程 概 况 图 Fig. 1 Engineering Profile 图2 横 断 面 示 意 图 Fig. 2 Cross-sectional diagram 图3 边 坡 岩 体 Fig. 3 Slope rock mass 1. 3 技 术 难 点 待 爆 区 域 需 退 坡 开 挖 爆 破 ， 由 于 紧 贴 高 速 公 路 ， 边 坡 高 度 高 ， 爆 堆 易 挤 向 高 速 公 路 ， 本 项 目 的 技 术 难 点 在 于 山 体 两 边 掏 槽 时 间 控 制 和 临 近 边 孔 装 药 量 和 延 期 时 间 控 制 。为 了 实 现 这 一 目 的 ， 爆 破 中 使 用 数 码 电 子 雷 管 精 确 控 制 爆 破 时 序 。但 数 码 雷 管 成 本 略 高 ， 故 成 本 控 制 也 是 该 项 目 的 重 要 内 容 。 2 技 术 方 案 2. 1 爆 破 参 数 的 确 定 由 于 待 爆 破 山 体 临 近 高 速 公 路 ， 根 据 爆 区 地 形 77第36卷 第4期 叶 春 雷 ， 郑 德 明 ， 戴 春 阳 ， 等 复 杂 环 境 下 数 码 电 子 雷 管 在 土 石 方 爆 破 工 程 中 的 应 用 万方数据 地 质 条 件 和 周 围 环 境 以 及 设 计 要 求 ， 决 定 采 用 排 间 延 时 微 差 减 弱 松 动 爆 破 ， 三 个 山 体 由 小 到 大 分 三 次 进 行 起 爆 ， 以 便 为 优 化 爆 破 方 案 提 供 参 考 。沿 山 体 最 高 点 的 横 断 面 布 孔 ， 以 此 为 基 准 ， 纵 向 从 高 到 底 按 照 设 计 依 次 对 称 布 孔 。采 用 梅 花 形 布 孔 方 式 ， 炮 孔 倾 斜 角 度 为75 ～80（ 根 据 山 体 形 态 调 整 ） ， 路 基 段 超 深1 m， 台 阶 及 斜 坡 超 深0. 5 m， 具 体 孔 网 参 数 （ 不 含 超 深 ） 如 表1所 示 。 表1 爆 破 孔 网 参 数 Table 1 Blasting hole network parameters 孔 深 H／ m 孔 距 a／ m 排 距 b／ m 超 深 h／ m 单 耗q／ （kgm －3） 堵 塞 长 度 l／ m 23. 01. 5 34. 02. 0 44. 02. 0 54. 52. 0 64. 52. 01 ～1. 50. 3 ～0. 45 堵 塞 长 度 大 于 最 小 抵 抗 线 ， 取 值 范 围 为 2 ～6 m。 74. 52. 0 85. 02. 5 95. 02. 5 105. 02. 5 115. 52. 5 2. 2 装 药 结 构 装 药 采 用 柱 状 连 续 耦 合 装 药 ， 主 炮 孔 布 置2个 起 爆 药 包 （雷 管 ） ， 一 个 放 置 距 药 柱 底 部1／3处 ， 另 一 个 放 置 于 药 柱 顶 端1／4处 。 2. 3 炮 孔 布 置 具 体 的 炮 孔 布 置 见 图4。 图4 炮 孔 布 置 示 意 图 （ 剖 面 图 ） Fig. 4 Schematic diagram of the hole arrangement（profile） 2. 4 起 爆 网 路 根 据 工 程 地 形 地 质 情 况 以 及 设 计 要 求 ， 爆 破 网 路 采 用 数 码 电 子 雷 管 起 爆 网 路 ， 采 用 分 段 延 期 控 制 爆 破 方 式 爆 破 ， 并 根 据 爆 破 安 全 设 计 严 格 控 制 一 次 最 大 起 爆 药 量 。 采 用110 ms间 隔 由 两 边 向 中 间 对 称 逐 排 起 爆 。 第1个 山 体 共29排 ， 延 期 时 间 为260 ～1800 ms， 第 2个 山 体 共37排 ， 延 期 时 间 为150 ～ 2100 ms； 第3 个 山 体 ， 因 体 量 大 采 取 了 中 间20排 的 每 排 临 近 公 路 的 前3个 孔 逐 孔 起 爆 ， 逐 孔 起 爆 既 可 以 有 效 降 低 爆 破 振 动 ， 也 可 以 有 效 的 控 制 爆 堆 方 向 和 位 置 ， 减 少 对 路 面 的 影 响 。在 此 基 础 上 采 用110 ms间 隔 由 两 边 向 中 间 对 称 逐 排 起 爆 ， 共57排 ， 延 期 时 间 为150 ～ 6300 ms； 爆 破 网 路 示 意 图5、 图6所 示 。 图5 第1、2座 山 体 起 爆 网 路 示 意 图 Fig. 5 Schematic diagrams of the detonation network of the first and second mountain bodies 3 爆 破 安 全 校 核 3. 1 爆 破 振 动 校 核 首 先 根 据 爆 破 振 动 安 全 允 许 振 速 确 定 一 次 最 大 起 爆 药 量 ，根 据 国 家 标 准爆 破 安 全 规 程 （GB67222014） 的 规 定 ［13］， 爆 破 地 震 振 速 用 下 式 计 算 V ＝ K 3 √ Q R α 式 中 V为 地 面 质 点 峰 值 振 动 速 度 ，cm／ s；Q为 87爆 破 2019年12月 万方数据 最 大 一 次 起 爆 药 量 ，kg；R为 测 点 到 爆 源 的 距 离 ，m； K、α为 与 爆 破 点 地 形 、 地 质 等 条 件 有 关 的 系 数 和 衰 减 指 数 。 对 于 一 般 砖 房 建 筑 物 ，安 全 允 许 振 速V值 为 2 cm／ s。 现 场 的 岩 石 属 “ 中 硬 岩 石 ” ，K值 取150、α值 取1. 5， 实 际 使 用 中 每 排 使 用 药 量Q ＜ 450 kg， 现 取 Q ＝450 kg， 按R ＝200 m求V， 得V ＝1. 13 m／ s。 小 于 爆 破 安 全 规 程 （GB67222014）允 许 的 安 全 允 许 振 速 。 图6 第3座 山 体 起 爆 网 路 示 意 图 Fig. 6 Schematic diagram of the detonation network of the third mountain body 3. 2 飞 石 校 核 （1） 根 据 国 家 标 准 爆 破 安 全 规 程 的 规 定 ［13］， 参 照 硐 室 爆 破 经 验 公 式 ， 个 别 飞 散 物 安 全 允 许 距 离 用 下 式 计 算 Rf＝ 20n2wkf 式 中 Rf为 爆 破 飞 石 安 全 距 离 ，m；n为 爆 破 作 用 指 数 ， 本 工 程 取0. 75；w为 最 小 抵 抗 线 ， 本 工 程 取 3 m；kf为 安 全 系 数 ， 本 工 程 取1. 5。 经 计 算 爆 破 飞 石 安 全 距 离 为Rf＝50. 6 m。 （2） 参 照 露 天 台 阶 爆 破 经 验 公 式 ， 瑞 典 德 汤 尼 克 研 究 基 金 会 对 露 天 深 孔 台 阶 爆 破 的 飞 石 问 题 进 行 研 究 ， 并 提 出 了 相 应 的 经 验 公 式 ［14］， 如 下 Rf＝（15 ～ 16）d 式 中 Rf为 爆 破 飞 石 安 全 距 离 ，m；d为 深 孔 直 径 ，mm； 炮 孔 直 径 为90 mm， 经 计 算 得 爆 破 飞 石 安 全 距 离 为Rf＝14. 4m。 4 结 论 起 爆 后 山 体 完 全 按 照 预 期 成 功 爆 破 ， 爆 堆 范 围 合 理 ， 飞 石 控 制 良 好 ， 完 全 实 现 了 爆 破 意 图 。通 过 本 工 程 爆 破 的 成 功 实 践 ， 总 结 如 下 （1） 数 码 电 子 雷 管 与 导 爆 索 搭 配 使 用 。导 爆 索 的 使 用 有 效 降 低 数 码 雷 管 用 量 ， 同 时 ， 导 爆 索 的 高 爆 速 能 够 保 证 同 一 排 炮 孔 起 爆 的 同 步 性 ， 并 且 降 低 因 水 孔 、 装 药 间 断 等 原 因 导 致 的 拒 爆 现 象 ， 提 高 综 合 爆 破 效 果 ， 适 用 于 该 类 爆 破 工 程 的 施 工 。 （2） 两 边 同 时 对 称 起 爆 网 路 。通 过 两 边 先 掏 出 自 由 面 再 向 中 间 对 称 起 爆 的 方 式 ， 改 变 了 爆 堆 的 走 向 ， 对 紧 邻 的 道 路 起 到 了 有 效 的 保 护 作 用 ， 验 证 了 其 在 需 精 密 控 制 延 期 时 间 的 土 石 方 爆 破 中 使 用 数 码 电 子 雷 管 的 可 行 性 ， 数 码 电 子 雷 管 在 严 格 控 制 爆 破 延 期 时 间 及 起 爆 顺 序 上 扮 演 了 重 要 的 角 色 ， 相 比 普 通 毫 秒 导 爆 管 雷 管 来 讲 ， 起 爆 网 路 更 加 安 全 可 靠 ， 网 路 设 计 和 连 接 方 式 也 能 够 为 该 类 工 程 提 供 很 好 的 借 鉴 和 参 考 价 值 。 参 考 文 献 （References） ［1］ 李 杰 ， 余 红 兵 ， 张 亮 ， 等.高 精 度JR数 码 电 子 雷 管 在 露 天 矿 山 开 采 中 的 应 用 ［J］.化 工 矿 物 与 加 工 ， 2017，46（3） 49-52. ［1］ LI Jie，YU Hong-bing，ZHANG Liang，et al. 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