而上的起爆网路技术与爆破振动影响

爆破网路是一个关键工序，起爆网路有电爆网路、导爆管起爆网路、导爆索网路。其中导爆管起爆网路应用比较广泛。在起爆网路连接时应由有丰富施工经验的爆破员操作，要求网路连接人员必须了解整个爆破工程的设计意图、起爆顺序，并能够识别不同段别的起爆器材。

台阶爆破通常采用多排孔毫秒延期起爆，起爆顺序可分为排间、孔间和孔内延期等。多排孔毫秒延期起爆的原理是：①相邻孔的应力波相互叠加，增强岩石的破碎效果；②先爆孔为后爆孔创造新的自由面；③爆落岩石之间相互碰撞增强破碎；④减小单段药量控制爆破振动。

（1）起爆顺序。台阶爆破的多排孔布孔方式只有方形、矩形和三角形，但是它起爆顺序却千变万化，归纳起来有很多类型。

排间顺序起爆：排间顺序起爆也称为逐排起爆，炮孔布置以一个临空自由面的首排，依次按照爆破网路设计的起爆时差安排顺序爆破，该起爆顺序又分为排间全区顺序起爆和排间分区顺序起爆。其特点是设计、施工简便，爆破后爆堆分布比较均匀整齐。

爆破网路还有排间奇偶式顺序起爆、波浪式顺序起爆、V形顺序起爆、梯形顺序起爆、对角线顺序起爆等，在常用起爆网路形式中已作详细介绍。

为了控制单段起爆药量，减少爆破振动影响，水利水电工程中的深孔台阶爆破，常采用单孔毫秒延时或孔内毫秒延时，实施孔间有序微差爆破，既控制了单段起爆药量，同时也取得良好的爆破效果。

根据孔间顺序延时起爆的特点，在水利水电工程中有推广应用价值。适用于多种爆破型式：①大坝、厂房基础等部位的开挖，可减少预留保护层的厚度；②保护层一次爆除，常采用单孔连续爆破；③周围有重要建筑物部位的爆破，可以大大减少单段起爆药量，从而有效地降低地震强度，保证建筑物安全，如水工建筑物围堰拆除，坝体局部拆除等等；④用于高边坡部位的开挖，有利于保护边坡岩体的完整性和边坡的稳定性；⑤在地下厂房及洞群组成的地下工程开挖中，有利于保护洞与洞、洞与厂房之间岩体的完整性，对减少塌方有一定的作用。

某工程进行了4组台阶爆破试验，试验爆破参数及爆破效果参数见表4-7。主要试验结论如下。

1）爆堆与大块率。由表4-7中可看出，对于相同的炸药单耗值，爆堆形状没有太大变化。炸药单耗增大，爆堆高度与台阶高度比值（h/H）有少量减小。爆堆形状与爆破方式关系较小，齐发爆破的大块率明显偏大。

2）爆破振动影响。排间顺序起爆（排孔齐发爆破）采用5个段别分5排起爆，总延时约300ms，主振频率在32～80Hz之间，幅值较大。孔间有序微差爆破地震波的持续时间明显加长，约为1s。波幅较小，幅度变化不大，没有明显的突峰出现，形成一种平稳的随机振动。

3）炮孔底部破坏范围。两种爆破方式炮孔底部的破坏范围的观测，采用爆破前后声波速度变化做出判断。判定标准为爆后比爆前声波速度减少10%以上被视为破坏。孔间有序微差爆破的最大破坏深度为1.8m，大约是排间微差起爆的一半。

表4-7　试验爆破参数及爆破效果参数表

（2）毫秒延期间隔时间。确定合理的爆破毫秒延期间隔时间，是优化爆破效果的关键。毫秒延期间隔时间的选择主要与岩石性质、抵抗线、岩体移动速度，以及对破碎效果和减振的要求等因素有关。选择合理的毫秒延期间隔时间，应能得到良好的爆破破碎效果和最大限度地降低爆破振动效应，还应保证先爆孔不破坏后爆孔及其网路。毫秒延期时间的确定，大多采用经验方法。

1）考虑抵抗线、岩体性质及爆破破碎过程等因素，可按经验式（4-16）计算：

式中　Δt——合理时差，s；

　　　W——抵抗线长度，m；

　　　vp——岩体中弹性纵波速度，m/s；

　　　K1——系数，表示岩体受高压气体作用后在抵抗线方向裂缝发展的过程，一般可取2～3；(www.xing528.com)

　　　Cp——裂缝扩展速度，与岩石性质、炸药特性以及爆破方式等因素有关，坚硬岩石约为2000m/s，中硬岩石约为1000～1500m/s，软岩石约为1000m/s；

　　　S——破裂面移动距离，一般取0.1～0.3m；

　　　v——破裂体运动的平均速度，m/s，对于松动爆破而言，其值约为10～20m/s。

2）U.兰格福斯经验法，兰格福斯提出合理微差间隔时间采用式（4-17）计算：

式中　Δt——合理时差，ms；

　　　K——经验系数，一般为3～5ms/m，软岩取大值，硬岩取小值；

　　　W——底盘抵抗线长度，m。

3）考虑岩石性质和底盘抵抗线按式（4-18）计算：

式中　Δt——延期时间，ms；

　　　K1——岩石裂隙系数，对于裂隙少的岩石，取0.5；中等裂隙岩石取0.75；对于裂隙发育的岩石取0.9；

　　　W——底盘抵抗线长度，m；

　　　f——岩石坚固性系数。

一般深孔台阶爆破的排间间隔时间可适当增加，以保证岩石破碎质量、改善爆堆挖掘条件，以及减少飞石和后冲作用。同时随着一次起爆排数的增加，排间间隔时间依次加长。多排孔挤压台阶爆破排间间隔时间通常取50ms以上；孔间毫秒延期间隔时间宜为15～75ms（大多用25～50ms），孔内毫秒延期时间以10～15ms为宜；当使用威力较低的铵油炸药时，孔内毫秒延期间隔时间多选用10～25ms。

采用塑料导爆雷管或数码电子雷管等起爆技术，从理论上讲分段数量可以是无限的，毫秒延时时间也可以任意选择，段间的时差精度高，也可选为固定的时差。在规模较大的爆破中，根据设计意图，达到控制爆破影响、改善爆破效果的目的。

孔内毫秒延期爆破方式有自上而下延时起爆、自下而上延时起爆的两种方式。孔内毫秒延期起爆方式见图4-4，而两种起爆方式各有优缺点。

图4-4　孔内毫秒延期起爆方式图（单位：ms）

孔内自上而下延时起爆时，台阶上部的岩石首先爆破，上部岩石由于爆破后脱离下部岩体，向自由面（向前、向上）抛掷，同时，为下部起爆药包创造出新的自由面。该起爆方式的优点是爆破振动小、爆堆松散，缺点是爆堆下部松散较差。孔内自下而上延时起爆时，先爆段药柱的上方没有自由面，爆破时仅靠前方的自由面为其提供破碎空间，爆破能量在被爆岩体内充分释放，使岩石破碎较充分，松散度也较好。下部先起爆的药包为台阶上部的爆破创建了一个新的自由面，上部后起爆药包爆破时，共有三个自由面。采用这种方式起爆时，炮孔上部的堵塞长度可适当减少，自下而上的延时爆破方式将加强下段药柱对台阶底部的破坏作用，可使底板更平整，由此可适当减少炮孔超深，与自上而下的起爆方式相比，爆破振动偏大。炮孔中间的堵塞长度可适当增加。