無限分段起爆網路技術在土石方爆破中應用

楊 明

[摘要]結合案例,按照土石方工程爆破中無限分段理念,采用改進后的起爆網路,提高爆破網路傳爆的可靠性,較好地解決爆破施工中的難題。使爆破開挖工程擴大規模,相應地減少爆破次數,可以更合理地安排爆破作業時間,降低爆破安全風險。此項技術的應用,具有明顯的經濟效益及社會效益。

[關鍵詞]土石方爆破振動起爆網路無限分段

中圖分類號:TJ5文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1120106-01

一、工程概況——都江堰拉法基水泥有限公司礦山

三期擴建工程三期擴建生產線的石灰石資源與己投入使用的一、二期共用都江堰市虹口鄉大尖包石灰巖礦。新礦山位于己采礦山東采區的北側,西采區的東北側,距正開采的西采區平面距離約700m,整個礦區位于都江堰市虹口鄉,距都江堰市直線距離8.5km,距水泥工廠直距5km,現有317國道從礦石附近經過。有原有一、二期上山道路直達東西礦區。

本次三期礦山擴建工程的設計生產能力為1300t/h,喂料尺寸最大1000mm,出料尺寸95%<75mm。

礦區為一南西～北東向的中～低山地形,海拔標高1060～1606.9m,相對高差546.9m,山勢陡峻,溝谷發育,地勢以中部及東西部高,南側為鐵鋁質頁巖侵蝕成的溝谷,谷向為南東向,北側為石灰巖和砂頁巖侵蝕成的溝谷,谷向為北東向。

灰巖中溶洞和落水洞均有發育,溶溝發育。根據勘探結果,礦區地表共發現13個溶洞及落水洞,其中溶洞2個,落水洞11個,溶洞和落水洞內均未見地下水。部分溶洞在資源儲量估算范圍之內,部分在資源儲量估算之外。礦區內巖溶不發育,規模小,受巖性和高程控制。溶洞分布在南部P1q+m頂部1260m標高,說明古侵蝕基準面在該標高附近時,地下水活動劇烈。落水洞分布在礦區北部,可能為地表水沿節理裂隙與地層層面交匯處侵蝕所致,從平面分布來看:開采范圍內僅一個溶洞,六個落水洞,其規模不大,但對開采有一定影響。

巖溶率:按地表出口寬≥0.1m,深度≥0.3m,長度≥1m的原則計入巖溶,對地表長165m溶蝕裂隙地段進行統計,溶隙一般長1.0～2.10m,寬0.20～0.50m,裂隙均有表土充填,經用鋼釬探測,溶隙深一般0.60～1.50m。地表面巖溶率3.56%。深部22個鉆孔巖溶率統計結果為1.86%,礦區地表巖溶率大于深部巖溶率,地表與深部平均巖溶率2.71%,對開采影響小。

二、爆破施工方案選擇

由于該工程工期緊迫、任務重,鉆孔爆破必須與整體施工進度安排相匹配,同時還要保證保留邊坡的穩定與平順,因此在工程爆破施工中,路塹中間采用直徑115mm大孔徑深孔、兩側采用直徑90mm中孔徑深孔的爆破方案。

1.爆破振動難題。由于該爆破點距離既有線最近32m、離民房最近35m,而且部分民房年久失修,按照《爆破安全規程》(GB6722-2003)中規定:在主振頻10～50Hz時,土窯洞、土坯房、毛石房地面質點的安全振動速度為0.7～1.2cm/s;一般磚房、非抗震的大型砌塊建筑物為2.3～2.8cm/s。按照一般土巖爆破裝藥及網路連接方法施工,引起的爆破振動,必定會不同程度破壞民房,引起村民投訴,處理不好甚至會阻撓施工,影響整個工程進度。

2.無限分段非電爆破網路技術的研究。為了更好地控制爆破振動危害、保證建筑物安全、使施工順利進行,必須精心進行爆破設計、改進爆破網路、降低單段爆破藥量,達到控制爆破振動危害的目的。

3.確保安全振動一次齊發起爆藥量計算根據《爆破安全規程》規定,爆破振動安全允許藥量,可按式(1)計算:

Q=(v/K)3/αR3(1)

式中:Q為炸藥量,齊發爆破為總藥量,延時爆破為最大單段起爆藥量,kg;R為爆破振動安全允許距離,m;v為保護對象所在地質點振動安全允許速度,cm/s;K、α為與爆破點至計算保護對象間的地形、地質條件有關的系數和衰減指數,根據實際地質情況,借鑒相近地質數據,分別選取K=250、α=2。根據實際環境及房屋狀況,按《爆破安全規程》選取控制振動速度v為2.8cm/s,距離R為35m,則計算的最大藥量Q=50.8kg。根據本次鉆孔深度,該藥量僅滿足單個炮孔裝藥,而在爆破中要實現每個炮孔一個段別起爆,同時起爆方向避開被保護物,才能保證爆破振動對建筑物的危害降到最低,不會對民房造成損壞。

4.初步常規爆破網路設計。為了達到每一個炮孔一響、并且一次能起爆較大規模藥量的要求,只有采用非電導爆管爆破網路起爆并形成炮孔內外結合延時,才能達到該效果。由于非電起爆網路起爆前無法使用儀器設備檢查,為了保證起爆網路傳爆的準確性,孔外采用連側網路傳導,每排炮孔之間孔外連接一個4段雷管,延時75ms起爆后面網路;孔內采用不同高段別雷管延時起爆孔內炸藥。

各排炮孔起爆時間沒有重疊,依此可以推出以后的各排孔起爆也沒有時間重疊發生,達到了各孔之間單孔單響的效果。設計起爆網路的實際效果:采用此爆破起爆網路,達到了單孔單響起爆的目的,爆破振動引起的一系列問題都得到了有效的解決。但是由于網路準爆性較差,爆破施工中多次出現盲炮。當網路中距離起爆站近的孔外接力延時雷管中斷傳爆,其同一側后面的雷管全部拒爆,形成單側一條主網路傳爆。如果兩側都出現一個點中斷傳爆,后面的炮孔會形成盲炮。

5.爆破網路的改進。上面的爆破網路滿足了爆破振動的要求,但容易出現盲炮,因此我們在網路改進時,采用復式網路起爆;雖然改善了傳爆性能,但在實際作業中操作復雜程序繁瑣,而且加大了工程成本。通過研究試驗,形成最后的爆破網路。經過改進的爆破網路,不是采用接力雷管,而是通過四通傳導器把爆轟波傳導到支路中。即使一側孔外接力延時雷管拒爆、中斷傳爆,也可從另一側通過四通傳導器傳導爆轟波過來,激發該側傳爆網中下一發孔外延時雷管起爆,從而不影響后面接力延時雷管的傳爆。實踐證明,采用改進后的爆破網路,施工中很少出現盲炮。

三、工程實踐及實際效果

經過爆破網路設計及改進,某次土石方爆破施工參數如下:孔徑兩側為90mm、中間115mm,孔深8.0～9.5m,孔數196個,90mm炮孔填塞長度為3m,115mm炮孔填塞長度為3.5m,邊孔裝藥量控制在50kg以下,中間孔最大單孔裝藥量為60kg。總共裝藥量為10t,爆破土石方量約33000m3,該次爆破無一例盲炮出現。這次爆破距離保護建筑物45m,通過振動監測,最近民房最大振速為2.76cm/s,爆破振動僅使房屋內極少量抹灰掉落,沒有產生較大的損壞,村民未向施工單位及有關部門進行投訴。

參考文獻:

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