无限分段起爆网路技术在土石方爆破中应用

杨 明

[摘要]结合案例,按照土石方工程爆破中无限分段理念,采用改进后的起爆网路,提高爆破网路传爆的可靠性,较好地解决爆破施工中的难题。使爆破开挖工程扩大规模,相应地减少爆破次数,可以更合理地安排爆破作业时间,降低爆破安全风险。此项技术的应用,具有明显的经济效益及社会效益。

[关键词]土石方爆破振动起爆网路无限分段

中图分类号:TJ5文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1120106-01

一、工程概况——都江堰拉法基水泥有限公司矿山

三期扩建工程三期扩建生产线的石灰石资源与己投入使用的一、二期共用都江堰市虹口乡大尖包石灰岩矿。新矿山位于己采矿山东采区的北侧,西采区的东北侧,距正开采的西采区平面距离约700m,整个矿区位于都江堰市虹口乡,距都江堰市直线距离8.5km,距水泥工厂直距5km,现有317国道从矿石附近经过。有原有一、二期上山道路直达东西矿区。

本次三期矿山扩建工程的设计生产能力为1300t/h,喂料尺寸最大1000mm,出料尺寸95%<75mm。

矿区为一南西～北东向的中～低山地形,海拔标高1060～1606.9m,相对高差546.9m,山势陡峻,沟谷发育,地势以中部及东西部高,南侧为铁铝质页岩侵蚀成的沟谷,谷向为南东向,北侧为石灰岩和砂页岩侵蚀成的沟谷,谷向为北东向。

灰岩中溶洞和落水洞均有发育,溶沟发育。根据勘探结果,矿区地表共发现13个溶洞及落水洞,其中溶洞2个,落水洞11个,溶洞和落水洞内均未见地下水。部分溶洞在资源储量估算范围之内,部分在资源储量估算之外。矿区内岩溶不发育,规模小,受岩性和高程控制。溶洞分布在南部P1q+m顶部1260m标高,说明古侵蚀基准面在该标高附近时,地下水活动剧烈。落水洞分布在矿区北部,可能为地表水沿节理裂隙与地层层面交汇处侵蚀所致,从平面分布来看:开采范围内仅一个溶洞,六个落水洞,其规模不大,但对开采有一定影响。

岩溶率:按地表出口宽≥0.1m,深度≥0.3m,长度≥1m的原则计入岩溶,对地表长165m溶蚀裂隙地段进行统计,溶隙一般长1.0～2.10m,宽0.20～0.50m,裂隙均有表土充填,经用钢钎探测,溶隙深一般0.60～1.50m。地表面岩溶率3.56%。深部22个钻孔岩溶率统计结果为1.86%,矿区地表岩溶率大于深部岩溶率,地表与深部平均岩溶率2.71%,对开采影响小。

二、爆破施工方案选择

由于该工程工期紧迫、任务重,钻孔爆破必须与整体施工进度安排相匹配,同时还要保证保留边坡的稳定与平顺,因此在工程爆破施工中,路堑中间采用直径115mm大孔径深孔、两侧采用直径90mm中孔径深孔的爆破方案。

1.爆破振动难题。由于该爆破点距离既有线最近32m、离民房最近35m,而且部分民房年久失修,按照《爆破安全规程》(GB6722-2003)中规定:在主振频10～50Hz时,土窑洞、土坯房、毛石房地面质点的安全振动速度为0.7～1.2cm/s;一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物为2.3～2.8cm/s。按照一般土岩爆破装药及网路连接方法施工,引起的爆破振动,必定会不同程度破坏民房,引起村民投诉,处理不好甚至会阻挠施工,影响整个工程进度。

2.无限分段非电爆破网路技术的研究。为了更好地控制爆破振动危害、保证建筑物安全、使施工顺利进行,必须精心进行爆破设计、改进爆破网路、降低单段爆破药量,达到控制爆破振动危害的目的。

3.确保安全振动一次齐发起爆药量计算根据《爆破安全规程》规定,爆破振动安全允许药量,可按式(1)计算:

Q=(v/K)3/αR3(1)

式中:Q为炸药量,齐发爆破为总药量,延时爆破为最大单段起爆药量,kg;R为爆破振动安全允许距离,m;v为保护对象所在地质点振动安全允许速度,cm/s;K、α为与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数,根据实际地质情况,借鉴相近地质数据,分别选取K=250、α=2。根据实际环境及房屋状况,按《爆破安全规程》选取控制振动速度v为2.8cm/s,距离R为35m,则计算的最大药量Q=50.8kg。根据本次钻孔深度,该药量仅满足单个炮孔装药,而在爆破中要实现每个炮孔一个段别起爆,同时起爆方向避开被保护物,才能保证爆破振动对建筑物的危害降到最低,不会对民房造成损坏。

4.初步常规爆破网路设计。为了达到每一个炮孔一响、并且一次能起爆较大规模药量的要求,只有采用非电导爆管爆破网路起爆并形成炮孔内外结合延时,才能达到该效果。由于非电起爆网路起爆前无法使用仪器设备检查,为了保证起爆网路传爆的准确性,孔外采用连侧网路传导,每排炮孔之间孔外连接一个4段雷管,延时75ms起爆后面网路;孔内采用不同高段别雷管延时起爆孔内炸药。

各排炮孔起爆时间没有重叠,依此可以推出以后的各排孔起爆也没有时间重叠发生,达到了各孔之间单孔单响的效果。设计起爆网路的实际效果:采用此爆破起爆网路,达到了单孔单响起爆的目的,爆破振动引起的一系列问题都得到了有效的解决。但是由于网路准爆性较差,爆破施工中多次出现盲炮。当网路中距离起爆站近的孔外接力延时雷管中断传爆,其同一侧后面的雷管全部拒爆,形成单侧一条主网路传爆。如果两侧都出现一个点中断传爆,后面的炮孔会形成盲炮。

5.爆破网路的改进。上面的爆破网路满足了爆破振动的要求,但容易出现盲炮,因此我们在网路改进时,采用复式网路起爆;虽然改善了传爆性能,但在实际作业中操作复杂程序繁琐,而且加大了工程成本。通过研究试验,形成最后的爆破网路。经过改进的爆破网路,不是采用接力雷管,而是通过四通传导器把爆轰波传导到支路中。即使一侧孔外接力延时雷管拒爆、中断传爆,也可从另一侧通过四通传导器传导爆轰波过来,激发该侧传爆网中下一发孔外延时雷管起爆,从而不影响后面接力延时雷管的传爆。实践证明,采用改进后的爆破网路,施工中很少出现盲炮。

三、工程实践及实际效果

经过爆破网路设计及改进,某次土石方爆破施工参数如下:孔径两侧为90mm、中间115mm,孔深8.0～9.5m,孔数196个,90mm炮孔填塞长度为3m,115mm炮孔填塞长度为3.5m,边孔装药量控制在50kg以下,中间孔最大单孔装药量为60kg。总共装药量为10t,爆破土石方量约33000m3,该次爆破无一例盲炮出现。这次爆破距离保护建筑物45m,通过振动监测,最近民房最大振速为2.76cm/s,爆破振动仅使房屋内极少量抹灰掉落,没有产生较大的损坏,村民未向施工单位及有关部门进行投诉。

参考文献:

[1]何广沂,大量石方松动控制爆破新技术[M].北京:中国铁道出版社,1999.

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[3]于亚伦,工程爆破理论与技术[M].北京:冶金工业出版社,2004.