无管爆破施工技术

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引言：

    本文根据石匠施工经验，对无管爆破的施工流程进行施工实验，初步论证其定向、造孔、装药、封孔的过程和方法。

 

 

  1、概述

    1.1 起源

    在川北的农村，修房造屋通常使用石板作房屋正面的主要装饰材料。十余年前，聪明的石匠在开采条石、石板的过程中，发明了这种技术，经过多年的施工改进，这种技术在工程施工中也得到越来越多的应用。
    1.2 特点
    无管爆破是一种不采用雷管起爆的弱控制爆破，利用火药或硝铵炸药按设定方向爆开爆破对象。爆破具有可控性好、成型精度高、基本不产生飞石、对周围建筑物无影响的特点。
    特别是开采石料板材，开采面平整光滑、线形平直。其与有管爆破相比较，主要是开采的石材面在炮孔处不容易大块掉碴，更容易控制成型精度，在爆破时基本不产生飞石，安全性好。
　　1.3 适用范围
　　无管爆破实际上是利用特殊起爆药包引燃黑火药或硝铵炸药，产生强气流撕裂爆破对象。所以要求爆破对象整体性好，没有一点漏气缝隙；岩石越脆硬爆破效果越好。
　　目前施工主要是应用于爆破体积小、建筑物密集处的施工，如开采石板材、条石、撤除建筑物附近的孤石等；也可用于混凝土工程。
　　目前施工的炮孔深度最大在4m左右，更大深度的施工尚须进一步试验论证。
　　2、爆破器材
　　2.1 黑火药
　　黑火药是由硝酸钾、硫磺、木炭组成的混合物，其配合比例为0.75:0.10:0.15，其化学反应原理是：2KNO3+3C+S→N2↑+3CO2↑+K2S。它对冲击和摩擦的敏感性高，易溶于水，受潮后即不能使用。
　　黑火药是一种缓性炸药，其猛度小，是最好的无管爆破材料。
　　2.2 炸药
　　使用2号岩石硝铵炸药或2号露天硝铵炸药。其性能参数见下表；　　

　　炸  药  性  能  表

 

　　炸 药 品 种

　　2号岩石硝铵炸药

　　2号露天硝铵炸药

　　  

　　  

　　性

　　

　　能

　　水分 （不大于1%）

　　0.3

　　0.5

　　密度 （g/cm3）

　　0.9 ~ 1.0

　　0.85 ~ 1.10

　　猛度 （不小于mm）

　　12

　　8

　　爆力 （不小于mL）

　　320

　　250

　　殉爆

　　（cm）

　　浸水前不小于

　　5

　　3

　　浸水后不小于

　　 

　　

　　爆速 （m/s）

　　3600

　　3525

 

　　2.3 起爆器材
　　起爆药包仅采用导火索制作而成，不用其它材料，导火索的技术指标见下表；

　　导 火 索 技 术 指 标

 

　　组    成

　　导火索由索壳和药芯构成，索壳一般由棉线、纸条、沥青绕成

　　外    径

　　5.2 ~ 5.8mm，药芯直径不小于2.2mm

　　燃    速

　　100~125s/m

　　延米燃烧时间差

　　同批每米燃烧时间差不大于15s

　　喷火长度

　　不小于50mm

　　浸    水

　　在1m深水中，浸泡4h后燃速与燃烧性能不变

 

　　3、施工工艺流程
　　无管爆破的施工流程是：

　　

　　3.1 定向
　　在造孔前先根据爆破目的确定爆破方向，爆破方向不受爆破对象纹理制约。按确定的爆破方向刻划方向线，也就是预先设定的爆破分裂线。如仅是为破碎爆破对象，则不需定向。
　　3.2 造孔
　　3.2.1 造孔机械及器具
　　造孔可采用潜孔钻、YT28手风钻和石工用的手锤钻子；设定方向采用扁钻开口，扁钻头部宽度比孔径宽5~6mm，两侧厚度为2mm~3mm
　　3.2.2 孔深及孔径确定
　　炮孔孔深根据爆破对象确定，一般单孔孔深为石料在炮孔轴线方向上的高度或长度的0.7~0.8倍，目前应用的炮孔最大深度在4m左右。多孔布置其爆破孔孔深与单孔孔深一样确定，隔离孔要穿透爆破对象。
　　根据施工的目标物大小、硬度及使用黑火药或硝铵炸药的不同，造孔孔径采用30~100mm不等，石头面积大、硬度小、使用黑火药，则孔径采用较大值。
　   3.2.3 炮孔布置
　　炮孔布置是根据爆破对象的大小和设计开口方向确定。不管单孔或多孔，有方向要求的，其炮孔均要布置于爆破方向线上，并且定向开口也位于方向线上。有方向要求的炮孔，其最小抵抗线要大于爆破方向上的长度，最好在3m范围内。
　　单孔布置：炮孔布置在设计方向线的中点，并且炮孔要位于设计开裂面上，单孔布置又有单孔单向和单孔双向，分别见下图01、图02所示。

　　

　　                              图01 单孔单向布置示意图

　　

　　                              图02   单孔双向布置示意图

    多孔布置：爆破对象较大时，爆破方向线长度大于6.0m以上时，采用多孔布置爆破，先把其分解为两部分后再进一步分解。其布置见图03，图中隔离孔要穿透爆破对象。

　　

　　                               图03  多孔布置示意图

    3.3 制作起爆药包
    由于起爆药包是用导火索制作而成，其防潮能力低，并且不方便保存；所以起爆药包都是在现场加工。
  取一段导火索，其长度L = 孔深H + 30~40cm。两端固定并在一端褪20cm左右的棉纱和沥青纸条，注意在褪的过程中不能松动药芯、不要损坏沥青纸条、不要扯断棉线。
  两手捏药芯的两端，按药芯绕线方向拧转至其快打结止，回折缠绕打结，并用力拉紧；用褪开的沥青纸包裹药芯结，再用棉线捆绑结实。并用工具轻轻把导火索击扁，以便封孔时不破坏导火索。
  多孔爆破要保证其爆破按顺序从一侧到另一侧，起爆药包在制作时，外露长度根据燃速依次增加。
　　3.4 装药
　　3.4.1 装药量
　　在实际施工中，爆破孔采用集中装药；其装药量根据爆破对象的硬度、大小及使用硝铵炸药或黑火药确定，以重量计。一般石头越硬、越小，使用的药量越少，使用硝铵炸药的量小于使用黑火药的量。由于硝铵炸药的威力远大于黑火药，对于很软的岩石及俗称“沙包石”的岩石，只能使用黑火药，而不能采用硝铵炸药，否则爆破后的成品不能成型。
    使用硝铵炸药一般装药量为（80~120g/m）×H（m）×孔径（mm）/25mm，使用黑火药则用量为硝铵炸药用量的2～4倍（按重量计）。
    3.4.2 装药方法
    炮孔清理完成无积水后，先装30%的用药量，用硬质光洁的小木棍轻轻捣筑两下；再放入起爆药包，让导火索垂直贴在孔壁上（但不能贴在开口槽内）；最后把剩余的炸药装进孔内，用硬质光洁的小木棍稍用力捣筑几下。

　　装药结构示意图如图4所示：

　　                 

　　   图4 多孔布置装药结构示意图

   3.5 堵塞封孔
    装药完成后，用干燥细米石堵塞剩余部分炮孔，边放细米石边用手锤击铁棍用力捣筑，直至完成。
    在堵塞过程中，注意导火索不能贴在开口槽内，要保持导火索垂直不弯折，并注意不捣筑导火索，以免导火索受力折断，造成盲炮。
　　3.6 引爆
    点燃导火索引爆；为保证安全，在点燃导火索后，施工人员撤离现场，待爆破后进入。对于多孔爆破布置，其爆破要从一侧到另一侧依次起爆，一般是从爆破对象外边缘开始的起爆顺序。
　　3.7 盲炮处理
　　如果爆破材料合格，爆破对象没有漏气空隙，在装药封孔时不出现导火索折断破裂，则都能够稳定传爆，爆破不会出现盲炮。
　　在实际施工中，由施工原因或对爆破对象有无裂缝判断失误，出现盲炮后，采用水淘方式进行处理，即加水洗并人工捣松，由于没使用雷管并且起爆药包仅是一段导火索，在处理的时候是很安全的。
　　如果是施工原因造成的盲炮，则按施工流程重新进行一遍即可，但如是由于有裂缝，则只有放弃，采用其它方式进行爆破。
　　4、爆破效果
    无管爆破主要是应用在开采条石、石板材、建筑物附近的石方爆破及其它不能采用雷管爆破的部位等，现在在公路、堤防、房建等工程开山取石过程中应用较多，其爆破无飞石、开采的条石整齐、开采面平整光洁，其效果可达到比光面爆破和预裂爆破效果还好的程度。
　　5、结束语
    在使用合格材料的前提下，无管爆破成败的关键是制作符合要求的起爆药包、爆破对象没有漏气缝隙和堵塞封孔要紧密不漏气。
   由于在农村条件有限，无管爆破施工基本上都是根据石匠施工经验进行，难以根据爆破对象的强度、硬度、体积大小等指标，确定施工爆破参数。本人水平有限，错误在所难免，请专家同仁指正。