田爱军，马严辉，龚 兵

(1. 北京矿冶科技集团有限公司，北京 100160；2.北京北矿亿博科技有限责任公司，北京 100160；3.中国石油工程建设有限公司华北分公司，河北 任丘 062552)

1 工程概况

航天科工建设项目大断面竖井爆破开挖，该竖井断面呈近似椭圆型，长17.4 m，宽13.2 m，断面面积188.7 m2；爆破开挖设计深度43.5 m，爆破方量1.6万m3。地质勘查报告显示，竖井所处位置地质条件复杂，岩性以中风化白云岩为主，岩石节理、裂隙多，有较多纵向节理，可见薄层理、中厚层理，钻孔困难，岩石坚硬程度等级为较软岩，岩石坚固性系数f=3～8；岩体完整程度为破碎岩石，基本质量等级多为Ⅳ～Ⅴ等级。

本工程的重点、难点在于：1)地质条件复杂，软硬岩石不均匀分布，岩石破碎，钻孔、爆破施工难度大；2)爆破质量要求高，严格控制井壁超欠挖；3)工期紧，任务重，钻孔爆破、石渣吊运、锚喷支护三工序紧密衔接，循环进行并相互影响；4)要求严格控制爆破振动对井壁围岩、锚喷支护层的影响。

2 爆破施工方案

2.1 爆破方案设计

针对工程的重点和难点，爆破方案为“竖井中部掏槽采用深孔爆破，周边井壁采用浅孔光面爆破”。中部掏槽采用深孔爆破可提高爆破进尺，掏槽效率高，缩短工期，减少钻孔工程量，有利于各工序间施工配合。周边井壁采用浅孔光面爆破能降低爆破对围岩的扰动，控制井壁超欠挖精度，提高工程质量。

2.2 施工工序安排

钻孔爆破、石渣吊运、锚喷支护三道工序相互影响制约，1次施工循环包括1次中部深孔掏槽钻爆、2次周边井壁光面钻爆、2次清渣、2次锚喷支护。第一次钻爆施工是掏槽深孔与周边光面浅孔同时进行，第二次钻爆施工只有周边光面浅孔，利用上次深孔掏槽的爆破空间，可取得良好的爆破效果，相比中部采用浅孔掏槽爆破，钻孔工作量大幅降低，(一次循环采用深孔掏槽爆破，竖井中部钻孔延米为162 m，采用浅孔掏槽爆破，竖井中部钻孔延米数为560 m)缩短工期。工序流程具体见图1。

图1 工序流程图Fig.1 Process flow diagram

3 爆破设计

3.1 爆破参数[1]

爆破设计主要是中部深孔掏槽和周边井壁浅孔的参数设计，工程中随着岩性的变化不断调整参数的大小。深孔爆破主要考虑掏槽效果，控制单孔装药量。布孔从竖井中部向四周布置，中心炮孔为垂直孔，两侧炮孔向中心倾斜，钻孔角度80°，炮孔布置图。浅孔爆破设计主要是周边光面孔和光爆层的参数设计。为减少钻孔工作量、加快施工进度，光爆层在完整坚硬岩层中采用浅孔爆破，软弱破碎岩层中采用深孔爆破。具体钻孔布置如图2。钻孔机械分别采用支架式潜孔钻机和7655型风动凿岩机，炸药选用Φ80 mm和Φ32 mm的2号岩石乳化炸药。工程实践中我们总结出不同岩性中的爆破参数见表1。

图2 爆孔布置示意图Fig.2 Draning of brehle arrangement

表1 不同岩性中爆破参数表Table 1 The blasting parameters in different rock formations

3.2 爆破网路

爆破施工中采用非电毫秒导爆管起爆网路，起爆顺序从中部掏槽深孔开始，顺序向周边逐次起爆，如图3所示[2]。鉴于竖井断面周长较长，为防止周边光面孔导爆索联接网路被前排孔爆破引起的飞石砸断而发生拒爆。保证周边光面孔顺利起爆是爆破网路设计中的重点。具体爆破网路设计，在孔内除光面孔外均统一装填高段别MS12 毫秒延时导爆管雷管，孔外排间采用双发MS5段毫秒延时导爆管雷管传爆，排内2个或3个炮孔同时起爆，用双发MS3段毫秒延时导爆管雷管传爆；周边光面孔划分为四个区域并分别和前排用MS12 毫秒延时导爆管雷管联接，用土袋子覆盖保护[3-11]。

图3 起爆网路示意图Fig.3 Sketch of initiation network

4 结论

在复杂地质条件下竖井的爆破开挖根据岩层变化不断优化调整爆破参数。本工程中竖井断面面积较大，选择深孔爆破掏槽，充分发挥了深孔的爆破优势，降低了钻孔工程量，提高了掏槽效率，为周边光面爆破提供了良好的爆破条件。周边光面爆破在不同地质条件下通过合理的布孔降低光爆层钻爆工程量，节省了成本，加大了施工进度。采用合理的起爆网路有限控制了爆破振动对井壁围岩和锚喷质量的扰动。本工程中取得的爆破施工经验对于此类工程中地质条件复杂、大断面竖井的爆破开挖具有借鉴意义。