3.3　爆破作業(yè)

（1）鉆爆作業(yè)的一般要求。人工骨料料場的鉆爆作業(yè)是一項技術(shù)要求高，成本消耗大，對人工砂石料生產(chǎn)起制約作用的重要工作。人工骨料料場的鉆爆作業(yè)與一般開挖工程的鉆爆作業(yè)的主要區(qū)別在于對爆巖塊石的粒徑控制。

在人工骨料料場的鉆爆作業(yè)中，爆巖塊石的粒徑控制尤其關(guān)鍵。塊石粒徑小，超徑塊少，裝挖運輸效率高，破碎加工容易，二次解炮費用少，但鉆爆作業(yè)的成本高。塊石粒徑大，超徑塊多，雖然鉆爆作業(yè)費用少，但二次解炮費用高，裝挖運輸效率低，破碎加工也困難。

人工骨料料場一般采用最大塊石粒徑的指標(biāo)來控制其鉆爆作業(yè)的設(shè)計。最大塊石粒徑，就是可以允許直接進(jìn)入破碎加工工序的塊石的最大邊尺寸，它一般受挖掘設(shè)備的斗容，粗碎機(jī)的進(jìn)料口尺寸制約，其計算方法如下。

2）按粗碎機(jī)進(jìn)料口尺寸計算。為保證粗碎機(jī)正常工作，其最大邊尺寸應(yīng)小于粗碎機(jī)進(jìn)料口的85%。常用粗碎破碎機(jī)允許最大進(jìn)料粒徑見表3-4。

（2）爆破器材的選擇。

1）常用爆破器材的種類。常用爆破器材按其作用特點和作用范圍分為起爆藥、猛性炸藥和發(fā)射藥三類，工程爆破中主要使用起爆藥和猛性炸藥兩類爆破器材。

爆破工程中的任何藥包，都必須借助于起爆器材，并按照一定的起爆過程來提供足夠的起爆能量，才能根據(jù)工程需要的先后順序，準(zhǔn)確而可靠地爆破。

不同的起爆方法，采用不同的起爆器材，而起爆方法的發(fā)展又與爆破技術(shù)的進(jìn)步密切相關(guān)。例如，我國冶金礦山，20世紀(jì)50年代初，大都采用火雷管起爆法和導(dǎo)爆索起爆法，主要器材是火雷管、導(dǎo)火索和導(dǎo)爆索等；60年代，隨著大爆破、地下深孔爆破、露天臺階深孔爆破、光面爆破、微差爆破和預(yù)裂爆破等技術(shù)的發(fā)展，普遍推廣電起爆法，各種類型的電雷管相繼出現(xiàn)；70年代末、80年代初，隨著新型起爆器材導(dǎo)爆管的出現(xiàn)，非電導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)在全國各大礦山得到推廣使用，并相繼研制成功了一些相應(yīng)的器材。目前非電導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)在冶金礦山占據(jù)主導(dǎo)地位。

雷管是起爆器材中最重要的一種，根據(jù)其內(nèi)部裝藥結(jié)構(gòu)的不同，分為有起爆藥雷管和無起爆藥雷管兩大系列。兩大系列中，根據(jù)點火方式的不同，有火雷管、電雷管和非電雷管等品種；在電雷管和非電雷管中，都有秒延期、毫秒延期系列產(chǎn)品；毫秒雷管已向高精度、短間隔系列產(chǎn)品發(fā)展。國家爆破器材主管部門已淘汰了火雷管和普通電雷管，常用的主要有磁電雷管和非電雷管。

導(dǎo)火索是點燃火雷管的配套材料，它能以較穩(wěn)定的速度連續(xù)傳遞火焰，引爆火雷管。導(dǎo)火索以粉狀或粒狀黑火藥為芯藥，直徑為2.2mm左右。導(dǎo)火索的噴火強(qiáng)度和燃速，是保證火雷管起爆可靠、準(zhǔn)確和安全的主要條件。國產(chǎn)普通導(dǎo)火索的燃速為100～125m/s，它是一項重要的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。燃速發(fā)生變化的導(dǎo)火索不得使用。導(dǎo)火索在燃燒過程中，不得有斷火、透火、外殼燃燒或爆燃等現(xiàn)象發(fā)生。每盤導(dǎo)火索長度一般為250m。

導(dǎo)爆索的作用主要是傳遞爆轟，引爆炸藥，其爆速為6500～7000m/s。導(dǎo)爆索本身不易燃燒，相對地講是不敏感的，需用工業(yè)雷管才能引爆。其引爆其他炸藥的能力，在一定程度上決定于芯藥和每米導(dǎo)爆索的藥量。導(dǎo)爆索按包纏物的不同可分為線纏導(dǎo)爆索、塑料皮導(dǎo)爆索和鉛皮導(dǎo)爆索；按用途分有普通導(dǎo)爆索、震源導(dǎo)爆索、煤礦導(dǎo)爆索和油田導(dǎo)爆索；按能量分有高能導(dǎo)爆索和低能導(dǎo)爆索。普通導(dǎo)爆索是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用范圍廣的一個品種。

導(dǎo)爆管是一種新型傳爆器材，具有安全可靠、輕便、經(jīng)濟(jì)、不受雜散電流干擾和便于操作等優(yōu)點。它與擊發(fā)元件、起爆元件和連接元件等組合成起爆系統(tǒng)。因為，起爆不用電能，故稱為非電起爆系統(tǒng)。目前，在我國冶金礦山應(yīng)用廣泛。導(dǎo)爆管是用高壓聚乙烯熔擠拉出的空心管子，外徑為2.95mm±0.15mm，內(nèi)徑為1.4mm±0.1mm，管的內(nèi)壁涂有一層很薄且均勻的高能炸藥，藥量為16～20mg/m。

2）炸藥的選擇。常用的猛性炸藥主要有TNT、乳化炸藥、漿狀炸藥、銨油炸藥和銨銻炸藥等。

硝酸銨類炸藥：硝酸銨本身是一種爆炸材料，在適當(dāng)條件下可以產(chǎn)生爆炸。硝酸銨本身感度低、具有較強(qiáng)的吸濕性和結(jié)塊性，其常作為氧化劑與燃燒劑及其他成分組成混合猛性炸藥。這類炸藥通稱硝銨類炸藥。硝銨類炸藥可分為銨油炸藥、銨梯炸藥、露天銨梯炸藥、銨松蠟炸藥、含水炸藥等系列。

含水炸藥：為了克服硝銨類炸藥密度小和易結(jié)塊的缺點，將水添加到這類炸藥混合物中，使體系膠凝，制成密度較高的漿狀炸藥。這種炸藥在有水條件下爆破能獲得成功。在漿狀炸藥的啟示下，又陸續(xù)研究成功了水膠炸藥、乳化炸藥、重銨油炸藥等含水炸藥，從根本上解決了炸藥的防水問題。

專用炸藥：在一般工業(yè)炸藥很難完成或在特定的環(huán)境和條件下完成爆破時采用，如光爆炸藥、煤礦許用炸藥等。

（3）梯段爆破。梯段爆破（也稱臺階爆破）通常是在一個事先修好的臺階上進(jìn)行，每個臺階有水平和傾斜兩個自由面，爆破作業(yè)是在水平面上進(jìn)行。由于其作業(yè)空間不受限制，可以采用大型穿孔、采裝和運輸設(shè)備，其爆破效率較高，是目前工程爆破的主要方法之一。臺階爆破按孔徑、孔深的不同，分為深孔臺階爆破和淺孔臺階爆破。通常將鉆孔直徑大于50mm、鉆孔深度大于5m的稱為深孔，反之，則稱為淺孔。

1）臺階爆破的參數(shù)確定。露天深孔爆破參數(shù)包括：孔徑、孔深、超深、底盤抵抗線、孔距、排距、堵塞長度和單位炸藥消耗量等。

①孔徑。露天深孔爆破的孔徑主要取決于鉆機(jī)類型、臺階高度和巖石性質(zhì)。人工骨料料場常用的深孔直徑有76～80mm、100mm、150mm、170mm等幾種。

②孔深和超深。孔深由臺階高度和超深確定。目前，我國深孔爆破的臺階高度為10～15m。超深是指鉆孔超出臺階底盤標(biāo)高的那一段孔深，其作用是降低裝藥中心的位置，以便有效克服臺階底部阻力，避免或減少留根底，以形成平整的底部平盤。我國的礦山超深值一般為0.5～3.6m，后排孔的超深值一般比前排小0.5m。

③底盤抵抗線。底盤抵抗線與炮孔直徑、炸藥威力、巖石可爆性、臺階高度和坡面角等因素有關(guān)，一般情況下，底盤抵抗線Wd是臺階高度H的0.6～0.9倍。

④孔距和排距。相鄰炮孔之間的距離稱為孔距，相鄰兩排炮孔之間的距離稱為排距。確定孔距和排距，通常是以每個炮孔允許裝入的炸藥量為依據(jù)，再每個炮孔所負(fù)擔(dān)的爆破體積，最后得出排距，孔距用式（3-3）計算：

在多排孔微差爆破中，一般炮孔排距為底盤抵抗線的0.9～0.95倍。

⑤堵塞長度。炮孔堵塞長度是指裝藥后炮孔的剩余部分作為填塞物充填的長度。合理的堵塞長度對改善爆破效果和提高炸藥利用率具有重要作用。一般情況下，堵塞長度為鉆孔孔徑的20～30倍，或為抵抗線的0.7～1.0倍。

⑥每孔裝藥量。每孔裝藥量是以炮孔爆破一定體積巖石所需的炸藥量計算確定的，即：

多排孔爆破時，第一排炮孔裝藥量計算見式（3-4）。從第二排起，其裝藥量應(yīng)適當(dāng)加大：

其余符號意義同前。

單位體積炸藥消耗量q與巖石的可爆性、炸藥特性、自由面條件、起爆方式和塊度要求有關(guān)，可按表3-5取值。

2）裝藥結(jié)構(gòu)和起爆順序。裝藥結(jié)構(gòu)是指炸藥在裝填時的狀態(tài)。在露天深孔爆破中，分為連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)、分段裝藥結(jié)構(gòu)、孔底間隔裝藥結(jié)構(gòu)和混合裝藥結(jié)構(gòu)等。

起爆順序變化可以改變炮孔爆破方向，增大孔距，相應(yīng)減小起爆抵抗線或排距，增大炮孔密集系數(shù)，創(chuàng)造新的自由面，增加爆破后巖石碎塊之間的擠壓、碰撞幾率，實現(xiàn)再次破碎，以改善爆破效果，降低爆破地震效應(yīng)。同時，可減小毛料大塊率，增加經(jīng)濟(jì)效益。

深孔臺階爆破微差起爆順序有多種形式，常見的有矩形布孔排間微差起爆、矩形布孔對角微差起爆、矩形布孔V形微差起爆、矩形布孔橫向掏槽起爆、三角形布孔排間微差起爆、三角形布孔對角微差起爆和三角形布孔V形微差起爆等。

（4）預(yù)裂爆破和光面爆破。預(yù)裂爆破是在主爆區(qū)爆破之前，沿開挖邊界鉆一排密集炮孔，裝入小直徑藥卷，爆破后形成貫穿裂縫。主爆區(qū)爆破時預(yù)裂縫能在一定范圍內(nèi)減小主爆孔的爆破地震效應(yīng)，控制其對保留巖體的破壞影響，使之獲得平整的開挖壁面。

爆破參數(shù)的確定。預(yù)裂爆破的主要參數(shù)是不耦合系數(shù)、炸藥品種、線裝藥密度以及孔徑和孔間距等。影響爆破參數(shù)選擇的主要因素是巖石的物理力學(xué)性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造。

1）炮眼直徑。一般應(yīng)根據(jù)工程性質(zhì)及其對爆破質(zhì)量的要求和設(shè)備等條件進(jìn)行選擇。小直徑鉆孔對周圍巖石破壞范圍小，預(yù)裂面形狀容易控制，易于取得較好的效果，在采石場一般取60～120mm孔徑。

2）孔距。孔距越小則預(yù)裂帶壁面光滑平整效果越好。孔距一般采用孔徑的8～12倍，最高可為17倍。

3）預(yù)裂孔與緩沖孔的排距。預(yù)裂孔與緩沖孔的排距一般取孔距的1.2～1.5倍。

4）孔深和超深。正常情況下，預(yù)裂爆破形成的預(yù)裂面比孔底要超深0.5～1.0m。如果此超深對基巖的破壞為工程所不允許，則應(yīng)適當(dāng)提高孔底高程，或者孔底高程不變，在孔底0.5～1.0m處不裝炸藥，用柔性材料作墊層，或者充填巖粉。

5）不耦合系數(shù)。采用不耦合裝藥結(jié)構(gòu)主要是降低炸藥爆炸的初始壓力，使孔壁周圍的巖石不受破壞。不耦合系數(shù)將隨巖石極限抗壓強(qiáng)度的增加而下降，一般取2～4。

6）裝藥結(jié)構(gòu)和堵塞。人工石料場的邊坡控制爆破中，預(yù)裂孔一般采用間隔裝藥結(jié)構(gòu)形式，間隔控制在10～30cm范圍內(nèi)；孔口堵塞長度通常取炮孔直徑的12～20倍。

（5）超徑石的處理。

1）淺孔爆破。超徑大塊石常用的處理方法是淺孔爆破，一般按2m3/m布孔，孔徑32～50mm，爆破單耗在0.06kg/m3之內(nèi)。此方法簡單、快捷，易于操作。

2）充水爆破法。充水爆破也是和淺孔爆破一樣需在大塊石上鉆炮孔，經(jīng)過防水處理的炸藥和長約200～300mm的一段導(dǎo)爆索放入灌水的炮孔中。由于在水中爆炸的沖擊波壓力約為空氣中的200倍。因此，炸藥能量的利用率高，藥耗低，碎石的飛散少，不影響20～40m以外的其他工作。

3）破石錘。近年來，國內(nèi)外已廣泛采用風(fēng)動和液壓破石錘處理超徑大塊石，并取得良好效果如三峽水電站、小浪底水電站工程。液壓與風(fēng)動相比，具有輕巧、沖擊功大、低噪聲（不超過80～84dB）、少污染、安全等優(yōu)點。

隨著液壓挖掘機(jī)的迅速發(fā)展，液壓破石錘將具有更大的發(fā)展前途。液壓破石錘可安裝在液壓反鏟挖掘機(jī)的斗臂上，在料場各個梯段的作業(yè)面巡回破碎超徑大石，清理作業(yè)面，以保證挖掘連續(xù)作業(yè)；也可裝在特制的臂架上，布置在粗碎車間的受料倉附近，處理來料中的超徑石。根據(jù)國外資料，用破石錘破碎1.5～2.0m3的大塊石，費用約為鉆爆的20%～60%。

（6）爆破安全技術(shù)。

1）爆破個別飛散物控制。爆破個別飛散物（舊稱爆破飛石）是指爆破時個別或少量脫離爆堆飛得較遠(yuǎn)的碎石塊。爆破飛石往往會造成人員、設(shè)施的傷亡或損壞。造成飛石的原因主要是選擇爆破參數(shù)不合理、單耗過大、過量裝藥、抵抗線過小、起爆順序不合理、巖體有薄弱面、填塞長度不夠、填塞質(zhì)量不好等。控制爆破產(chǎn)生飛散物的主要措施有：

爆破設(shè)計合理，藥室、炮孔位置測量驗收嚴(yán)格，是控制飛散物事故的基礎(chǔ)；裝藥前應(yīng)認(rèn)真校核各藥包的最小抵抗線，如有變化，必須修正裝藥量，不準(zhǔn)超裝藥量。

避免藥包位于巖石軟弱夾層，以免從這些薄弱面沖出飛散物；慎重對待斷層、軟弱帶、張開裂隙、成組發(fā)育的節(jié)理、溶洞、采空區(qū)、覆蓋層等地質(zhì)構(gòu)造，采取間隔堵塞、調(diào)整藥量、避免過量裝藥等措施。

保證堵塞質(zhì)量，不但要保證堵塞長度，而且保證堵塞密實，堵塞物中避免夾雜碎石。

采用低爆速炸藥，不耦合裝藥、擠壓爆破和毫秒起爆等，可以起到控制飛散物的作用。多排爆破時要選擇合理的延期時間，防止因前排帶炮（后沖），造成后排最小抵抗線大小與方向失控。

有特殊要求，需嚴(yán)格控制飛散物時，應(yīng)對爆破體采取覆蓋或防護(hù)措施。

2）爆破振動的控制。爆破引起的振動，會造成周圍地面及地下建筑物和構(gòu)筑物的振動，這種現(xiàn)象稱為爆破地震效應(yīng)。達(dá)到一定強(qiáng)度的振動會造成建（構(gòu)）筑物的破壞，從而有必要對地震效應(yīng)的破壞規(guī)律以及確定爆破地震的安全距離進(jìn)行細(xì)致深入研究。

爆破地震和天然地震都是迅速釋放能量，以波的形式向外傳播的物理過程。但兩者也有很大區(qū)別，爆破震動震源淺，釋放能量小，振動頻率高，振動持續(xù)時間短，故其影響范圍和危害程度均比天然地震小得多，并且爆破地震是人為可控的。

控制爆破震動，可采取下列措施。

嚴(yán)格控制爆破規(guī)模，盡量增加分段，降低最大單響藥量。

合理設(shè)計微差時間間隔和起爆順序，盡量增加爆破自由面。實踐證明，間隔時間大于100ms時降震效果較明顯；間隔時間小于100ms時各段爆破產(chǎn)生的地震波還不能顯著分開。

合理選擇爆破參數(shù)和單位炸藥耗藥量。采用預(yù)裂爆破，減弱爆破對保留區(qū)巖體的擾動和破壞。在爆破體與保護(hù)對象間設(shè)置不裝藥的單排（雙排）防震孔，降震率達(dá)30%～50%；防震孔孔徑可取35～65mm，孔間距不大于25cm。采用預(yù)裂爆破比防震孔可減少鉆孔量，降震效果更好，但應(yīng)注意預(yù)裂爆破產(chǎn)生的振動效應(yīng)。

也可采取、挖減振溝等防護(hù)措施。

3）爆破安全距離。在露天巖土爆破中，除爆破個別飛散物對設(shè)備、建筑安全距離須由設(shè)計確定外，個別飛散物對人員的安全允許距離應(yīng)按照表3-6執(zhí)行。特別注意的是，沿山坡爆破時，下坡方向的飛石安全允許距離應(yīng)增大50%。露天爆破人員的安全距離見表3-7。