水下岩塞爆破有害效应控制措施及效果分析

水下岩塞爆破有害效应控制措施及效果分析

陈剑涛

中国葛洲坝集团第一工程有限公司，湖北 ·宜昌 443004

【摘要】随着当前社会经济的快速发展，水工建设也逐渐增多，水下岩塞爆破技术的应用具有诸多优势。论文以此为基础对岩塞爆破技术应用的重要性进行了分析，并探讨了有害效应的控制措施，希望能够为相关工作提供一些帮助。

With the rapid development of the current social economy, hydraulic construction has also gradually increased, and the application of underwater rock plug blasting technology has many advantages. Based on this, the paper analyzes the importance of the application of rock plug blasting technology, and discusses the control measures of harmful effects, hoping to provide some help for related work.

【关键词】岩塞爆破；水下爆破；有害效应；控制措施

Keywords: rock plug blasting; underwater blasting; harmful effect; control measures

1 引言

随着在原有水库基础上的扩建、引水工程项目的增加，岩塞爆破技术应用越来越广泛。对于深水的水下岩塞进水口虽然有造价低、施工期受水文条件影响小等优点，但大型岩塞爆破对公众安全和工程成败影响重大，为确保爆破施工一次成功，必须综合考虑爆破设计与施工的诸多环节和因素，在一次安全爆通的基础上，做到爆压可控、爆渣分布可控、爆通后水流可控、进水口成型优良。

2 水下岩塞爆破有害效应分析

水下岩塞爆破作为一种行之有效的水下岩土开挖方式广泛应用于港口码头和海洋水利电力设施的兴建改造、海洋水利电力设施的修建、海下石油管道的铺设、现有航道的疏浚加深等工程。水下岩塞爆破危害效应主要有地震波、水中冲击波、爆破涌浪、飞石、噪音等。其中地震波的振幅大、频带宽、高频成分丰富，严重危及水工构筑物，及近岸建筑物，破坏性极大，是水下岩塞爆破危害效应中最需要关注的。水体、水底沉积层和水饱和岩体的影响使水下岩塞爆破与陆地上的岩石岩塞爆破的特性有很多不同，除了爆炸的物理现象不同以外，水下岩塞爆破对周围介质所产生的直接冲击、水中爆破冲击波对水底边界的冲击以及水波脉动对岸坡的振荡冲击都会产生地震波。其地震波的传播规律以及爆破造成的其他危害形式和程度都有很大的不同。随着广大工程技术人员和科研学者的研究，发展了许多有效的水下爆破环境振动监测技术和破坏效应评估方法，并取得了大量研究成果。但由于缺乏可靠的水下爆破水底振动监测设备和测试技术，当前的研究工作主要集中在爆破振动对陆地和岸边建筑的破坏效应的监测和评估上，对水下爆破引起水底振动的研究还是空白。

3 水下岩塞爆破有害效应控制措施及效果分析

3.1 做好地质预报

做好地质预报是控制爆破飞石的第1步，地质预报的目的在于通过勘测仪器对掌子面以后一定距离的围岩性质进行了解，针对进洞爆破露天施工的特点，重点对爆区露出的地层和岩性、覆盖层厚度、主要断层及破碎带的产状、规模、延伸情况进行预报，并将预报距离由10m扩大至30m，利于提前掌握掌子面前方地质情况，随时修改爆破参数，不仅可以控制爆破飞石的产生，还有利于提高爆破质量，更可以根据预报结果适时变更支护形式，确保施工安全。

3.2 采用全排孔爆破技术

受爆破器材和施工设备限制，以往的水下岩塞爆破大多采用硐室爆破的方法，后逐渐发展为在岩塞体中部用集中药包、周边扩大部分用岩塞爆破。由于硐室爆破振动影响大，不确定性因素多，如今多数工程不允许或放弃采用硐室爆破方式。相比之下，全排孔爆破有其独到的优点，在雷管延时精度逐渐提高以及钻孔施工质量明显进步的前提下，可以有效地控制单响药量，减小爆破振动力，减少爆破对保留岩体以及近区建筑物的影响，提高安全性^[2]。

3.3 三维设计

三维设计代表了最新的设计理念和先进的设计水平，是工程设计领域革命性的技术更新，是提高工程设计效率和质量，改善设计流程的有效方法。三维设计以数字化设计技术为基础、以设计对象的信息模型为核心、以协同工作为主要模式、以“建模”为主要设计行为开展设计过程，可大幅度提高设计的可视化程度，是保障设计质量的有力的技术手段。三维设计可以给出各药室、连通洞、炮孔的精确三维坐标和空间关系，为精确的爆破设计提供基础数据，同时可以指导精细化施工作业。在实施过程中，将实测的岩塞药室及炮孔坐标数据加入三维实体模型中，根据实际钻孔偏差，可精确调整钻孔布置、药量，弥补因施工偏差带来的影响，确保爆破方案的爆破效果。

3.4 炮孔检测

目前对长钻孔的迹线精确测量仍是个难题。如果钻孔弯曲量不超过钻孔直径，可用光学仪器对其进行跟踪检测。钻孔弯曲量大可采用用于飞行器导航的三维电子罗盘进行检测，方位角精度可达到0.3°～0.5°，俯仰角精度可达到0.1°。电子罗盘主要靠地磁进行方位角的测量，施工现场搭设的钢管脚手架相对电子罗盘就象一个大的铁矿区形成干扰磁场，对电子罗盘方位测量产生严重的不定向干扰。此种情况可采用不受磁场影响的高精度光纤陀螺，测俯仰角精度小于±0.1°，方位角精度达到±1°。光纤陀螺测斜仪采用自寻北设计，无需地面标定，自动寻北，不受磁干扰影响，采用高精度光纤陀螺传感器、加速度计等专业传感器，测量钻孔(井)斜角、方位角和工具面角等参数。仪器核心部分是光纤陀螺探管，由三轴加速度传感器和光纤陀螺传感器组成，内置嵌入式微处理器系统。光纤陀螺传感器用于测量地球自转的角速度分量，加速度传感器用于测量探管轴线与重力场的夹角及探管的高边角^[3]。

3.5 加强覆盖与遮挡

优化爆破参数可在理论上减小飞石危害，但在实际施工过程时，为防止意外发生，根据安全生产管理中“冗余安全度”的原则，在爆破过程中对爆区进行覆盖可以有效防止飞石飞散，在爆区周围树立铁丝网进行整体覆盖，由于铁丝网强度高、韧性好、重量大，且易于固定，配合帆布、毡垫等织物起到了很好的覆盖效果。对场区内不便撤离的大型设备，使用橡胶软垫、棉垫或者厚重树枝等起到缓冲作用的防护用品对其进行遮挡覆盖，用于减小飞石动能，并有效防护飞石弹射，可以有效降低设备损坏率。

4 结语

近年来，我国水下岩塞爆破技术有了长足的进步，在爆破设计理念和爆破设计理论、计算分析和试验、发明专利等方面填补了多项技术空白，使得水下岩塞爆破技术达到国际领先水平。随着社会经济的快速发展，论文主要结合岩塞爆破工作提出一些建议，希望能够促进日后各行业该技术的应用。

【参考文献】

[1]顾文彬,王振雄,刘建青,等.水下爆破振动测试技术研究与应用[J].兵器装备工程学报,2017,38(12):256-260.

[2]王振雄.水下岩塞爆破由水底及陆地振动测试及传播规律研究[D].南京:解放军理工大学,2017.

[3]梁向前.水下爆破技术[M].北京:化学工业出版社,2013:82-87.