柏泉鐵礦粗碎車間及通廊基礎爆破開挖工程設計研究

霍飛彪（河北鋼鐵集團礦業公司龍煙礦山分公司，河北張家口　075200）

柏泉鐵礦粗碎車間及通廊基礎爆破開挖工程設計研究

霍飛彪
（河北鋼鐵集團礦業公司龍煙礦山分公司，河北張家口075200）

柏泉鐵礦粗碎車間及通廊基坑開挖工程采用穿孔爆破、鏟裝運輸施工方案。選取合理的鉆機類型和爆破參數，采用毫秒微差延期爆破法，較好的控制了爆破對工程區邊界及周邊的影響。總體工程分段施工、逐層降段開挖，坑壁及基底預留保護層，單獨處理，采用流水段施工作業，合理銜接工序，保證了工程施工工期。

穿孔爆破參數選取流水施工工期

1　前言

柏泉鐵礦粗碎車間及通廊基坑開挖工程總面積為4240m2，開挖深度25m。粗碎車間主廠房基坑頂部開口尺寸50m×42.5m，底部開口尺寸27m×19.5m，內部基坑坡比1：0.3，基坑分為兩層，上層深度為15m，下層深度為10m，中間預留寬度為4m的安全平臺，開挖方量為35000m3。通廊基坑長90m，頂部開口寬23.5m，底部開口寬8.5m，兩側坡比1：0.3，開挖深度從水平面逐漸降至25m，與主廠房基坑底部保持水平，開挖方量為21000m3，總計開挖方量56000m3。

工程區勘探深度未見地下水，巖石堅固性系數達到f=12以上。工程開挖區邊界距離礦山生活區約250m，要求確保生活區建筑物及人員的安全。

2　工程總體施工設計

工程采用穿孔、爆破，挖掘機開挖、自卸汽車運輸的施工方案。為保證工期，安排兩臺鉆機同時作業。

通廊基礎部位可作為主廠房開挖的運輸斜坡路。鉆機要首先安排在通廊基礎部位穿孔，先按照1：8的坡度作業形成預留運輸棧道。其次安排鉆機在主廠房開挖區進行穿孔作業，由于開挖深度較大，該區域需要分作三個階段逐層爆破開挖。第一階段區域開挖深度為8m，第二階段開挖深度為7m，第三階段開挖深度為10m。最后安排鉆機處理通廊基礎部位，沿設計區域放線一次性穿孔到位，挖掘機逐層回退開挖處理。

總體施工順序宜安排流水施工作業。開挖施工間隔段應以下一次穿孔爆破作業完畢為宜。總體施工工期為40天。

3　爆破技術方案

工程采用毫秒微差松動爆破形式。設計方案主要選用2#巖石膨化硝銨，20m塑料毫秒導爆管雷管、導爆索和起爆用塑料導爆管，起爆方法采用導爆索-導爆管聯合起爆法。鉆孔設備選用宣化英格索蘭CM351高風壓露天潛孔鉆機。

4　爆破參數選取

4.1鉆孔布置

采用橫向臺階法布置多排垂直鉆孔。方形布孔，具有相等的孔、排距。

4.2孔徑

根據鉆機的選型，孔徑d=90mm。

4.3階高及孔深

主廠房基坑取階高H1=8m，H2=7m，H3=10m。孔深L1=8.4m，L2=7.4m，L3=10.4m。沿開挖界線四周第一排鉆孔深度為3.3m，距離最終邊線1m，第二排以后鉆孔深度為8.4m。依次計算安排第二及第三階段的孔深。

通廊基坑最初作業時最大挖深階高H=10m，按照1：8的坡度預留斜坡路，取超鉆深度h=0.6m，孔深從1.6m逐漸增至10.6m。主廠房基坑開挖完畢后，通廊基坑要重新測量放線，找準基點。

4.4底盤抵抗線

根據w1=d（7.85△τh/mqH）1/2=2.5m。

4.5孔距及排距

孔距a=mw1=2.5m，方形布孔排距b=2.5m。

4.6單位炸藥消耗量

根據巖石堅固性系數f=12，單位炸藥消耗量q可取0.67kg/m3。

4.7單孔裝藥量

主廠房基坑第一階段單孔裝藥量，其中第一排孔Q=qw1aL=0.67 ×2.5×2.5×3.3=13.8kg，第二排以后孔Q=qw1aH1=0.67×2.5×2.5 ×8.0=33.5kg，依此計算第二及第三階段單孔裝藥量。

4.8裝藥長度

第一排孔Ly=4Q/πd2△=2.2m，第二排以后孔Ly=5.3m。

4.9填塞長度

第一排孔L1=1.1m，第二排以后孔L2=3.1m。

4.10爆區安排

為了最大限度的保證周邊待保護建筑物的安全，滿足安全校核計算結果，保證工期，同時滿足流水施工的需求及試爆的目的，考慮工人當天的勞動強度，可分為七個爆區。第一次安排爆破通廊基坑同時作為運輸斜坡路。主廠房區域第一階段爆破可安排為兩個爆區，可以保證鏟裝與穿孔作業的同步性，不至于窩工。第二階段作業參照第一階段同樣可分為兩個爆區，第三階段整體作為一個爆區，最后通廊基坑的形成作為一個爆區。

4.11起爆網路

本方案采用排間毫秒延期起爆方法。第一排為1段，第二排為2段，依次類推。每鉆孔內2發雷管，導爆管伸出孔外與導爆索聯結，構成混合起爆網路。

5　安全校核

5.1一次爆破振動速度

根據撒·道夫斯基公式V=K（Q1/3·1/R）α=100（6701/3·1/250）2.0=0.12cm/s

式中：V—地面質點峰值振速，cm/s；

Q—延遲爆破最大一段裝藥量，kg，取670kg；

R—計算點到爆源的距離，m， R取250m；

K，α—選取K為100，α為2.0。

參考《爆破安全規程》GB6722-2003爆破振動安全允許標準，保護對象磚混結構允許的質點振速可以控制到2.7-3.0cm/s，故而認為滿足允許的安全振速。

5.2爆破沖擊波

避免實施裸露爆破，不考慮沖擊波對建筑物及人員的傷害。

5.3個別飛石最大飛散距離

Rmax=KφD=15×9=135m

式中：Rmax—飛石的飛散距離，m；

Kφ—安全系數，取15-16；

D—鉆孔直徑，cm。

個別飛石的最大飛散距離小于作業區與生活區的距離，認為飛石不會落至生活區。

6　結語

從工程實踐看，通過精細化的穿孔、爆破作業現場管理，有效控制了工程區地形設計，達到了工程要求。采用流水段施工管理，合理銜接作業期，較好的滿足了總工期要求。實踐中，進一步優化工序環節，對于同類工程項目具有積極的指導意義和很大的應用推廣前景。

［1］汪旭光.爆破設計與施工.北京:冶金工業出版社，2011，P224-P234.

［2］國家質量監督檢驗檢疫總局.爆破安全規程GB6722-2003.2004，P43.

霍飛彪（1980—），男，河北宣化人，龍煙礦山分公司，采礦工程師，從事采礦技術工作。