提高水下钻孔爆破的若干理论与技术措施

□南宁航务工程处施展造

摘要：主要立足于炸药在岩石内部爆破的基本理论和某些水下钻孔爆破工程实践效果情况，提出如何准确选定水下爆破理论计算中的参数和提高水下钻孔爆破的技术措施。

关键词：计算参数技术措施

1前言

众所周知，水下钻孔爆破工程，由于其施工时，现场水面以下间隔一水层而无法直观岩石表面纹理、溶岩缝等构造情况和爆破效果，水域中急流、横流、漩流的不良流态以及岩面的淤泥、沙砾的覆盖等工况，从而导致水下钻孔爆破开挖工程的难度更显突出。

炸药的爆破，是一种高速的化学反应现象，其爆速一般民用炸药可达~m/s，并伴随着产生空气冲击波、水冲击波和地震波等主要应力。这些应力对爆点附近的人畜、船舶和建筑物的安全造成威胁与破坏的可能，必须引起足够的重视。

炸药在介质（岩石）内爆破时，主要的特性有二，其一是炸药在钻孔的岩石内爆炸时产生高温、高压、高速的爆力向爆点最小抵抗线的方向抛射出去的特性，这个特性是用药量计算和定向爆破的主要理论依据；其二是炸药在岩石内部爆破后，由内至外而产生压缩粉碎圈、抛掷破碎圈、松动破坏圈和龟裂震动圈等。这是炮孔用药量、炮孔的间距、排距计算的理论依据。

2水下钻孔炸礁工程中炮孔装药量计算有关几个参数的正确选定

自20世纪70年代，我国从国外引进潜孔钻机应用于水下钻孔炸礁以来，由于潜孔钻机的冲击器（冲击锤和钻头联体）始终都置于岩石表面和岩石内部，冲击能量的损失很小而冲击钻孔效果很高。因此，水下钻孔爆破已成为航道水下炸礁工程最主要和最高效的一种施工方法。

《水运工程技术规范》中，对炮孔的装药量的计算公式为：

首排炮孔装药量Q=0.9baH。

后排炮孔装药量Q=q。baH。

上式中：

Q----炮孔装药量（kg）；

a----炮孔间距（m）；

b----炮孔排距（m）；

H。----设计开挖岩层厚度，包括计算超深值的厚度（m）；

q。----水下炸礁单位炸药消耗量（kg/m3），系经验值，可参见《水运工程技术规范》表2.3.2选用。

上述炮孔装药量的计算式，主要是以炮孔爆破后包括计算超深的破碎石方量与石方单位炸药消耗量以及经验系数的乘积来确定，计算式结构简单明了，但要使炮孔装药量符合实际情况，不出现因炮孔装药量的原因而产生爆区残留石丁、石埂、爆后石方粗度过大而影响开挖清碴工效或石方过碎而过大加大炸药消耗成本，必须正确选定如下几个有关参数。

2.1炮孔装长度L。的参数

《规范》中，水下钻孔孔底标高，同排孔底应同一高程，装药长度应为孔深的2/3~4/5，软岩取较小值，硬岩取较大值，这里关键的问题是，所计算的炮孔装药量是否满足装药长度为炮孔深度的2/3~4/5的参数要求，在水下炸礁的施工实践中，往往由于炮孔直径过小或线装炸药直径与炮孔直径比值小于0.80以上时，炮孔装药长度往往大于炮孔的深度的2/3~4/5的要求，即炮孔装药后，炮孔已没有足够的堵塞长度的空间，甚至炮孔的深度无法装下所计算的装药量。出现这种炮孔装药长度过大的情况时，便往往出现爆区残留石丁、石埂等爆破不完全的现象，要改变和克服上述问题，主要是适当加大炮孔直径或改过炮孔装药药卷包装质量，适当减少药卷外加扎竹厚度，或采用硬塑管作药卷包装，以有效增加药包的直径的措施，使用药包的直径≥炮孔直径0.8参数的要求。

2.2炮孔超钻深度h的参数

炮孔超钻深是指除设计开挖岩石厚度，包括计算超深值（陆上钻孔0.2m，水下钻孔0.4m）的厚度以下的超钻深度值，是根据炮孔直径、间距、排距以及炮孔装药量的经验系数而形成设计爆破漏斗尺寸而确定。《规范》的超钻深度值h为1.0~1.5m的参数选取，这一参数既有理论依据，也含经验因素，但在施工实践中，当出现炮孔装药长度L。值大于炮孔直径2/3~4/5的参数时，一般爆破效果欠佳，为解决这一矛盾，曾有企图再增加超钻深度至2.0~2.2的，甚至超钻深度达3~4m，从而使炮孔装药盲目增大超钻深度的措施，实践证明，不但底层岩石过于粉碎，而面层岩石块过大而导致开挖清碴困难，甚至往往需二次爆破又导致水下炸礁的单位炸药消耗量与工程造价的大幅增加。

2.3水下炸礁单位炸药消耗量及炮孔间距、排距等参数的调整

由于水下岩石的硬度、层理、纹理、溶岩的裂隙、水深等地质、地形复杂因素，因此水下炸礁工程获得高效益的最可靠、最根本措施是：在大面积爆破开挖施工前或施工初期，经小面积（～平方）石层钻孔爆破和开挖清碴试验，及时检验爆破后的实际效果，如出现爆后石碴粗度过大，机挖清碴工效不高，残留石丁、石埂等爆破不完全，爆后石碴过于粉碎，单位炸药消耗量过大的不良情况时，根据实际情况适当调整炮孔的间距、排距、超钻深度和单位炸药消耗等参数，直至达到爆后效益良好为止。

3提高水下炸礁实际效果的几项技术措施

3.1钻孔定位

在设计的航道进行水下炸礁工程，准确布置每个炮孔位置，是防止漏炸或重炸的基本措施。根据经验，最好用1/~1/比例的航道地形图和全站仪进行定位布置钻孔，不宜使用水平仪或直接用皮尺丈量的距离法定位布置，以确保炮孔的位置与设计位置偏差值≤0.2m的规范要求。如炮孔的实际位置为溶沟等不良地质而无法钻孔时，也应在计划钻孔位置附近适当位置钻孔。

3.2尽可能减少爆破次数的措施

在大面积钻孔爆破工程中，每次钻孔爆破后的边界岩石爆破的裂缝，均有不同程度影响下次正常钻孔效率与清渣效率。如某码头两个各数十平方米的墩台基石钻孔爆破中，由于每次钻孔1~2炮孔进行小面积多次分层爆破的不当措施而导致钻孔、开挖效率极低，工期与造价比计划高出2倍以上。因此，加大装炮与接线爆破的措施，尽可能减少爆破次数的大面积爆破，是提高工效的有效措施。

3.3提高大面积爆破准爆率的措施

3.3.1为防止引爆雷管的定量及线路联结方面的问题，而引起炮孔包的瞎炮出现，放炮前除严格做好引爆雷管及输电导线定量检查外，实践证明，每个炮孔的药包间隔装入至少两个引爆的导爆管，是提高水下炸礁准爆率的有效措施之一。

3.3.2每次较大面积和多炮孔的爆破前，必须做爆破网路设计，网路设计中，所使用炮孔引爆雷管和导线材料，线路联结方法以至药包的防水性能等。必须进行爆破模拟试验，以及时优化网路设计。目前在多炮孔的网络引爆时，一般为使用多发塑料导爆管并联后分组用8#电雷管或击发起爆，由于多发塑料导爆管并联后等于电雷管绑扎引爆的可靠性难于确实全部准爆，为提高准爆率，可增加电雷管的数量或附加小药包做引爆外，重要的爆破网路最为直接采用导爆索等与多组炮孔并联或串联进行击发引爆的措施。

3.3.3在流态复杂的爆破区的水面上，把爆破网线置于若干浮标的水面上，以方便网络联接、检查，防止急流造成导线断开而拒爆。

3.4使用微差爆破技术的措施

炮孔装药用毫秒延期的微差爆破技术，除了尽可能减少最大一段（发）的齐爆炸药量，以有效降低地震波与水冲击对周边附近建筑物和船舶的安全威胁的作用外，而且在每次多孔较大面积，进行微差延期爆破时，每个炮孔的爆破产生的地震波错开而减少地震应力的叠加，有利于岩石的破碎与提高机械清碴效率。

4结束语

水下炸礁是一项工程巨大的特殊水运工程，在施工时，严格与准确执行《水运工程技术规范》是获得项目工程高质高效的重要保证。在具体应用《规范》中各项计算参数与技术措施对施工前经小规模试验，或者在施工实践中，根据各现场工程地质、水纹等不同条件，不断总结与修正，才能获得有真正价值的参数与技术措施。

通过西江大量和多年的水下炸礁工程实践表明：采用中风压的空气压缩机配套的潜孔钻机船；淘汰斗容1.0m3以下的抓扬式挖泥船和增加反铲式的挖泥船，是获得水下炸礁高质、高效的另一选择措施。■