山体爆破开挖.docx
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山体爆破开挖.docx
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山体爆破开挖
山体爆破开挖
4.2.1爆破方案的选择
根据该工程量、要求工期、综合厂区地形地貌、地质条件、爆破环境,施工要求,结合机具设备,进度与工期,安全技术,经济效益诸因素,决定采用深孔松动控制爆破,辅助以浅孔松动控制爆破的钻爆方案。
石方开挖施工工艺流程图见下页。
我处有多年成功的深孔松动控制爆破经验。
所谓深孔松动控制爆破,就是通过爆破参数设计方法,药量计算、起爆方法和施工工艺方面的修正、改进创新,使之更能满足实际施工需求,从而达到爆破的岩石松动破碎而不飞散,爆破的岩石块度符合设计要求,碴堆集中,有效地控制爆破的有害效应,保证边坡稳定,防止坍塌,控制爆破噪声,冲击波和飞石,既确保爆破安全,又满足堆料要求和机械施工,有利于改善和控制爆破质量,提高大型机械设备装运效率,提高经济效益,加快施工进度,降低工程成本。
钻爆作业施工步骤:
第一步:
根据《厂区总平面布置图》、《开挖边坡位置图》和《典型边坡开挖剖面图》等施工设计图测量放样确认爆破区。
第二步:
清除爆破区地面附着物,山体中原有不适宜回填用的树木、杂草等,清除干净,另行堆放。
第三步:
用推土机、装载机修筑爆破区施工便道,清除爆破区地表土、强风化的软石,同时用自卸汽车运至厂区回填。
第四步:
从爆破山体的坡顶至底,爆破高约96m,深孔爆破的梯段高度H=12m,从上向下分成8个梯段。
按照实测清除地表土后地面标高,对应厂区设计地面标高计算钻爆梯段高度,当开挖梯段高度为0~5m时,采用浅孔松动控制爆破的方案,当开挖梯段高度为5~12m时,采用深孔松动控制爆破方案。
爆破作业施工前,必须进行详细的爆破设计并进行试爆,通过试爆进一步修正爆破设计参数,改善爆破效果。
4.2.2爆破设计
根据爆破区实际情况,采用深孔松动控制爆破、辅助采用浅孔松动控制爆破,高边坡采用光面爆破或预裂爆破,采用关健技术确保设计塘碴粒径要求和爆破安全。
(一)深孔松动爆破设计
1、机具的选择
钻机首选宣化-英格索兰矿山工程机械有限公司生产的中风压露天CM341型潜孔钻,钻孔直径d为105~115mm,工作风压0.7~1.2MPa,钻孔倾角为75°,钻孔深度,水平30m,向下20m。
钻机选用宣化KQ150型潜孔钻,钻孔直径d为150、170mm,钻孔倾角为60、70、90°,钻孔深度,17.5m。
2、爆破参数的选择(见下图)
炮孔布置图
(1)、梯段高度H
H=8~12m
(2)、实际抵抗线W
W=(0.4~0.5)·H
(3)、炮孔间距a
a=W/sin60°=1.15W
(4)、炮孔排距b
b=(0.8-0.9)W
(5)、炮孔超钻h1
h1=(0.15-0.25)W
当爆破梯段底面为施工设计面时,根据施工设计技术要求钻爆施工。
(6)、炮孔深度L
L=H/sin75°+h1=1.03H+h1
(7)、堵塞长度h0
h0≥W
为了有效的控制飞石,关键在于要有足够的堵塞长度和堵塞质量。
(8)、炮孔装药量Qt
Qt=K·H·a·W·e或Qt=K·H·a·b·e
式中
K为深孔松动控制爆破单位耗药量,可根据地质情况、孔深、炮孔排数多次试爆选定,凝灰岩一般为:
K=0.35~0.60Kg/M3。
E为炸药换算系数。
成功的深孔松动控制爆破关键技术有三条,即合理选择爆破参数、起爆技术和堵塞长度。
布孔合理、装药量适中,既能控制飞石,又能使岩石松动破碎均匀。
药量过大,易出现飞石,且增大成本,过小则岩体爆破块大,挖装困难。
因此,在爆破施工中,不断总结分析经验教训,选择最佳爆破参数和起爆技术,确保炮孔堵塞长度和堵塞质量,以及施工工艺方面的修正、改进和创新,使之更能满足施工实际需要,既保障爆破安全又满足机械清运,达到爆破施工的高速度、高质量、高效益。
3、爆破网路的设计
采用塑料导爆管非电起爆网路。
该网路一是具有传递爆炸信号能力,有足够的能量可靠的引爆目前大量使用的各类型的单质炸药和混合炸药。
二是有可靠安全撤离现场时间,并能隔绝外界影响因素,避免过早激发引发爆破事故。
三是相邻炮之间或一个炮孔内上下部装药之间能按照需要依时延续起爆。
四是操作简单,成本低廉。
塑料导爆管起爆系统是近些年发展起来的新型起爆器材,以塑料导爆管为主要传爆器材组成的起爆网路布设简单,不受周围电场影响,安全可靠,塑料导爆管对摩擦、冲击、火花等有良好安全性,抗电性能好,同时抗防水,热熔封口在100米深水中浸泡48小时能正常传爆起爆,耐高低温在摄氏80℃和-40℃时仍能使用。
安全性好,当用明火烤灼时不爆。
能够方便自如实现毫秒微差控制爆破。
(1)网路设计
据资料介绍,为了有利于爆破岩体破碎均匀,有利于减弱爆破产生的振动效应,消除应力波叠加,深孔爆破排与排之间间隔时间为100-200ms。
因此,爆破网路设计采用孔内外结合微差起爆串并式网路(如下图)。
如上图所示,以第1排至第6排为例。
从第1排炮孔至第6排炮孔孔内分别采用3段(50ms)、6段(150ms)、5段(100ms)、7段(200ms)、8段(250ms)起爆雷管,炮孔外每2排为一组,相邻炮孔簇连用即发雷管(1段)串连成支路,最后用第6段(150ms)毫秒雷管依次将最后一组(本例第5排和第6排为第三组)至第1组联成复式起爆网路。
这样设计的爆破网路,每排炮爆破的时间间隔都是100ms。
经验证明,这种爆破网路操作简单,安全准爆。
(2)、导爆管非电起爆注意事项
导爆管起爆系统与火爆,电爆相比具有安全可靠,使用方便和易于推广等优点,但为了安全准爆,防止意外事放出现,防止出现瞎炮,需注意以下问题。
A、外观检查,凡导爆管破损,折断,管内药膜脱落的,压扁的不得使用,非电毫秒雷管段别标志不清的不得使用。
B、复式传爆雷管簇联导爆管根数可达20~30根,但导爆管要均匀绑扎,紧靠传爆雷管周围,簇联导爆管时雷管聚能穴应背向导爆管传爆方向,这样安置,雷管的聚能射流不会把从炮孔或药包中引出的导爆管过早炸断,保证导爆管正常传爆,导爆管连接在传爆雷管周围时,应留有10cm以上余长。
C、导爆管端头要密封,防止过度人为拉伸影响传爆性能。
D、当心孔外传爆雷管,由于采用了孔外传爆雷管,一旦因种种原因触响,后果不堪设想,因此要格外重视,待装药,堵塞,防护完毕,大部分人员撤离开始警戒后,以极少人员连接爆破网路,从起爆方向最终点倒着连线到起爆网路开始端,孔外连接好,雷管要有明显标志,检查网路时要认真仔细,防止错连,漏连出现瞎炮。
检查时要小心爆破网路,要抬头看,后迈步,无关人员禁止入内。
(二)浅孔松动控制爆破设计
浅孔松动控制爆破采用二种方式,当开挖台阶高为H=0~2.5m时,采用孔径
40mm的浅孔松动控制爆破,当开挖台阶为H=2.5m~5m时,采用
75mm的浅孔松动控制爆破。
1、炮孔布置
根据经验,采用等边三角形布设炮孔分布均匀、排列紧密,能较大限度利用爆炸能量,爆破效果好。
如下图
2、爆破参数选择
(1)最小抵抗线(m)
W=(0.5~0.9)H式中H为开挖台阶高度以米计
(2)孔深(m)
坚石:
L=(1.1~1.15)H
中坚石:
L=H
松软石:
L=(0.85~0.95)H
(3)孔距(m)
a=(0.8~2.0)W
(4)排距(m)
b=(0.8~1.2)W
(5)爆破单位用药系数(kg/m3)
Q=MW3=(0.4~0.6)W3e
式中e为炸药换算系数2号岩石炸药e=1
(6)炮孔堵塞(m)
h0=(1~1.2)W
上述爆破参数和用药系数要结合施工实际情况不断总结、创新、优化相关数据,从而获得更佳爆破效果。
3、爆破网路设计
采用孔内延期并串联起爆网络,如下图
如上图所示,从第1排炮至第4排炮炮孔内采用3段(50ms)、5段(100ms)、6段(150ms)、7段(200ms)非电毫秒雷管(直至N排炮孔),每排炮孔设计爆破间隔时间都为50毫秒,相邻炮孔就近并联成一束,从最后排炮孔并联成束开始,孔外采用1段非电毫秒雷管串联至第一排炮孔,直至引爆。
(三)高边坡采用光面爆破或预裂爆破
光面爆破是一种保护遗留岩体或围岩表面的特殊施工方法,比主爆孔推迟100ms以上时间起爆,目的是使爆破后能获得比较好的平坦的岩壁、光面的边线;预裂爆破又称预剪爆破,比主爆孔提前75~150ms起爆,其优点是可使需爆除的岩石和留下的岩壁具有明确的破裂线,保留岩体不受破坏,施工安全,预防超欠挖。
为确保挖方区边坡稳定,不产生超欠挖,不留稳患,施工时预留一定厚度采用光面爆破,节理或裂隙发育地段及某些特殊设计地段采用预裂爆破。
为获得良好的光面效果,宜采用低密度、低爆速威力炸药以减少炸药爆轰波的破碎作用和延长爆破气体的膨胀作用时间,使爆破作用呈准静态,边坡控制光面爆破拟采用2#岩石专用光爆炸药。
1、光面爆破参数
深孔密集系数m:
m=a/W≤0.8
式中:
m-深孔密集系数;a-光面爆破孔孔距(m);W-最小抵抵抗线(m)。
光面爆破孔孔距a1:
a1=16d(m)
本工程取炮孔直径d=100(mm),a1=1.6(m)
光面爆破最小抵抵抗线W:
W=1.33a1=2.15d(m)本工程W=2.1(m)
每米深孔装药量K:
K=36r2=9d2(kg/m)本工程K=0.9(kg/m)
2、预裂爆破参数
预裂爆破炮孔间距a2:
a2=(8~12)d
本工程取炮孔直径d=100(mm),a2=0.8~1.2(m)
每米深孔装药量K:
K=36r2=9d2(kg/m)本工程K=0.9(kg/m)
3、光面爆破和预裂爆破实施要点
(1)用导爆索将光爆孔或预裂孔连接炸药引爆,保证同时起爆或尽可能缩短时间差。
(2)按装药密度可连续或间断绑药于导爆索上,形成药串起爆。
(3)加强孔底装药,用管装或散装炸药0.3~0.5m长,保证充分炸开孔底部分岩石。
(4)固定药串在减弱爆破一边放木板或竹片。
孔口堵塞1.5~2.0m。
用毫秒雷管与主药包同时起爆,预裂爆破的时间间隔提前75~150ms,光面爆破的时间间隔则迟后75~150ms。
4、块度控制技术
设计要求爆破粒径15cm以下塘碴需不少于总方量的1/3。
因石方爆破后要用作厂区填方材料,为达到良好的块度要求,将采用以下关键技术:
(1)精心设计,合理选择最佳控制爆破参数
技术设计是控制爆破的核心部分,是一项非常细致的工作,直接关系到爆破的成功或失败,要慎重进行。
控制爆破的技术设计,应根据工程目的和施工要求、爆破对象以及周围的环境对爆破安全的具体要求等,综合分析,选择合理的最佳爆破参数。
目前采用的爆破参数和公式是我们多年施工经验的积累,实际运用中,也有一定局限性,只有正确地选择有关参数,才能获得良好的爆破效果和确保安全。
合理选择爆破参数,即合理选择梯段高H、孔深l,炮孔间距a、排距b、最小抵抗线W和确定单位用药量系数K。
关键在于根据试爆结果及时调整爆破参数。
(2)根据实地岩性情况,不断优化爆破炮孔参数
影响爆破效果因素很多,除H、l、a、b、W、K等参数互有影响外,爆破体材质、强度、匀质性、裂缝(缝隙)的数量和位置、临空面条件,综合考虑,不断优化爆破炮孔参数。
(3)采用非电微差控制爆破技术。
该项技术我部有着丰富的成功经验。
采用孔内外控制微差起爆破,致使每一个炮孔起爆受到一定时间间隔的控制,岩石在爆破作用瞬间相互碰撞、挤压,使被爆的岩石更破碎,保证边坡的稳定,也有效地控制了飞石、爆破地震波、冲击波产生的危害。
(4)采用等边三角梅花型布孔对角微差爆破
这种起爆方式岩石抛掷距离比排间微差减少30%左右,大块率可下降到0.9%以下,并可大幅度降低地震效应。
(5)保证炮孔堵塞长度和堵塞质量
为了有效控制爆破飞石,又确保爆破效果,首先强调炮孔堵塞质量,尤其是要有足够的炮孔堵塞长度h0,炮孔堵塞长度h0与最小抵抵抗线W的经验关系式为:
h0≥W。
对于钻孔直径为75mm<d<100mm的炮孔堵塞长度h0为3m~3.5m,对于有效控制爆破飞石,又确保爆破效果十分有效。
(四)零星孤石的破碎
对深孔爆破出现的个别大块孤石需要二次破碎的,采用炮眼法爆破破碎。
对分选出的大块孤石一般具有二个以上的临空面,临空面越多,爆破单位体积石块所消耗的炸药量就越少,爆破效果也越好。
对同样体积的岩石,每增加一个临空面,单位炸药消耗量可减少10%~20%。
因此,在实际施工中,尽可能增加需要爆破石块的临空面,如清除石块周围的堆积物,上次爆破为下次爆破创造临空面等。
大石改小爆破,药包中心(或多个炮孔的药包重心)接近石体中心,装药深度宜为炮孔深度的1/2左右;单个炮孔的药包重量可按下式计算:
式中:
—单个炮孔的药包装药量(
)
—大石体积(
)
—几个临空面的药量修正系数;当
时,可依序取
—正常松动药包单位炸药消耗量,
,
值可参考施工规范和类似地质施工经验选取,取
。
炮孔深度按岩块厚度确定,即:
式中:
炮孔深度
石块厚度
4.2.3爆破安全距离计算
爆破区附近有公路隧道、民房等建筑物,施工时要采取减弱震动爆破,尽量减少扰动,爆破时必须限制飞石的距离,对炸药量严格进行控制,其参数可选由最少量起,逐次微量增加,通过试爆合理选择爆破参数,且最小抵抗线方向必须避开保护对象。
爆破时,根据爆破区环境,业主要求,精心设计,严格按爆破设计施工,严格控制爆破区飞石的范围,飞散方向和距离,爆破产生的地震波和空气冲击波产生的效应,不致损坏爆破区附近的建筑物或其它设施,更不能危害爆破区附近人员身体健康。
1、个别飞石安全距离计算
个别飞石安全距离按下式计算:
Rf=20n2WKf
式中:
Rf——一般情况下个别飞石安全距离(m);
n——爆破作用指数,通过试验确定;
W——前排最小抵抗线(m);
Kf——安全系数,一般选用Kf=1~1.5。
2、爆破振动检算
爆破振动速度
用下式计算:
式中:
、
——与爆破点地形、地质条件等有关的系数和振动波衰减指数,开工试验时,根据经验取
,
,待经过振动仪器的多次监测,得出较为准确的
、
计算值;
——微差爆破中单段最大药量(
);
——爆破点至被保护建筑物的距离;
—被保护建筑物的允许振动速度,参照
《爆破安全规程》规定的允许值计算,每次爆破都进行计算,使爆破振动速度都小于允许值。
3、空气冲击波
(1)、对于深孔松动爆破只要按设计进行堵塞、回填,冲击波可忽略不计。
(2)、破大块裸露岩石爆破时,人员安全距离计算经验公式为:
Rk=25
式中:
Rk——空气冲击波对掩体内避炮人员的安全距离(m);
Q——一次爆破炸药量(kg),露天裸露爆破炸药量不得超过20kg。
为了防止个别飞石和爆破震动效应及冲击波产生的危害,控制爆破施工,须严格遵守爆破安全规程,按爆破设计施工,加强管理。
4、减震措施
(1)采用微差起爆。
多段微差起爆,分段越多,爆破振动越小。
采用“孔外大间隔等微差起爆”以及“同段位高段别起爆”新技术,是控制和减弱爆破振动效应的有力技术措施。
当每个药包(炮孔)或每组药包(炮孔),起爆间隔时间大于100ms时,爆破地震波不叠加,降振效果明显。
(2)进行预裂爆破或开挖隔振沟减少振动动。
(3)控制最大药包装药量或分段最大药量。
(4)控制传爆方向。
5、控制飞石的措施
飞石事故超过爆破事故总数的四分之一,在设计和施工中必须严格做到:
(1)设计合理,测量验收严格,避免单耗失控,是控制飞石危害的基础工作。
(2)慎重对待断层、软弱带、张开裂隙、成组发育的节理、溶洞、覆盖层等地质构造,调整药量,避免过量装药等措施。
(3)保证堵塞质量,不但要保证堵塞长度,而且要保证堵塞密实。
(4)多排爆破时要选择合理的延迟时间,防止因前排带炮(后冲),造成后排最小抵抗线大小与方向失控。
6、重要建筑物附近爆破的措施
对炮孔邻近高压线、隧道、民房等重点建筑物应做好必要的防护和应急措施,同时采用《城市控制爆破》方法反复试爆,郑重选择炮孔的孔距、排距、孔深、最小抵抗线方向,单位耗药量和一次起爆药量,确保安全爆破。
4.2.4爆破施工工艺
深孔爆破工艺包括钻孔、装药前的钻孔检查、装药、堵塞、敷设网路与起爆,整个工艺过程的施工质量将会直接影响爆破安全与效果,每一道工序必须遵守爆破安全规程与操作技术规程的有关规定。
1、钻孔
钻孔前应由专门的施工技术人员按设计的爆破参数进行现场布设,孔位打上桩、标明排孔编号、钻孔深度与方向,并在施工前给钻机工作人员进行技术交底。
钻孔时要根据先难后易、先边后中、先前后后的原则钻孔,避免钻机移动时压坏已钻好的孔眼。
钻机必须摆正位置,保证钻孔方向、钻孔角度、钻深度准确,必须按桩钻孔,困难地段对位误差不得超过0.2米。
钻孔达到设计深度后,要吹净残渣,作好记录,进行封口,以防异物落入孔内。
2、钻孔检查
装药前必须检查孔位、深度、倾角是否符合设计要求,孔内有无堵塞、孔壁是否有掉块以及孔内有无积水和积水的深度如何。
如发现孔位和深度不符合设计要求时,应及时处理,进行补孔。
孔口周围的碎石、杂物应清除干净,对于孔口岩石破碎不稳固段,钻孔时采用粘土护壁。
3、装药
如发现炮孔内因雨或少量渗水,应先以高压风吹净积水再装药。
如炮孔内因地下水丰富积水则必须装乳化炸药等防水炸药。
采用反向装药法,将起爆药卷倒置于炮孔底部,使雷管聚能穴口向上(朝炮口方向)这样更充分利用了集能效应,便炸药爆轰更为完全,从而收到更好的爆破效果。
必须严格控制每个炮孔的装药量,事先必须进行技术交底,分组进行,炮孔按排、孔编号,专人负责装药,并在装药过程中检查装药高度。
在装药过程中如发现堵塞时应停止装药并及时处理,在未装入雷管或起爆药包等敏感的爆破器材以前,可用木制长杆处理,严禁用钻具处理装药堵塞的钻孔。
4、堵塞
堵塞材料使用粘土或砂加粘土,严禁用石块堵塞,为保证堵塞质量每填入0.3米时,用木棍或竹竿捣鼓密实,堵塞长度必须满足设计要求,关系到爆破效果,影响爆破安全,因此,务必高度重视。
5、网路敷设与起爆
为了保证安全起爆,可以采用复式爆破网络。
网路敷设前应对所使用的起爆器材进行检验,网路敷设应按设计要求进行,并严格遵守《爆破安全规程》中有关起爆方法的规定,经检查确认起爆网路完好,具备安全起爆条件时方准起爆。
爆破指挥人员要在确认周围的安全警戒完成后,方可发出起爆命令。
爆破指挥人员严格执行预报、警戒和解除三种统一信号,并由爆破指挥人员统一发出。
防护、警戒人员按规定信号执行任务,不得擅离职守。
指定专人核对装炮、点炮。
起爆后由爆破作业人员检查结束,确认安全后,方可发出解除信号,撤除防护人员。
如发生瞎炮要设立防护标志,由原装炮人员当班处理。
特殊情况下如不可能时,装炮人员应在现场将装药情况、炮眼方向、装药数量交代给处理人员,在对瞎炮孔内的爆破线路、导爆管等检查完好,并检查了瞎炮的抵抗线情况,重新布置警戒后,才能重新起爆。
4.2.5瞎炮预防及处理
1、瞎炮预防
(1)、爆破材料必须购买大型正规厂家的合格产品,经试验合格后方能用于施工。
(2)、严格认真检查爆破材料的质量,先试验确认质量及性能,不合格的坚决报废,炸药受潮的不用。
(3)、在炮孔装药回填施工过程中,细致操作,防止损坏导爆管,防止导爆管和药包分离,并加强检查。
(4)、当炮孔有水或潮湿时,及时采取防潮防水措施。
(5)、爆破网路严格按照设计连接。
2、瞎炮处理
(1)、一旦出现瞎炮,要及时标志,及时报告,及时处理,必须按爆破工程师认可的处理方法处理。
(2)、用竹制或木制工具小心将炮眼上部堵塞物掏出后,如系硝铵炸药,可用水浸湿或冲洗出整个药包。
(3)、在确认不会危及安全情况下,当导爆管完好时可重新起爆,孔径
的浅孔,也可以在距瞎炮60cm处钻平行孔,然后装药起爆。
钻平行孔时,可将瞎炮堵塞物掏出,插入一木制炮棍作为钻孔导向标志,平行孔装药要严格控制。
钻平行孔要格外警惕钻孔方向,严防钻爆瞎炮引发事故。
(4)、处理瞎炮时,一定要按爆破安全规程办事,不准把带有雷管的药包从孔内拉出来。
4.2.6爆破作业安全技术措施
(一)、加强安全管理
1、建立、健全一个严格的指挥管理组织;
2、严格建立健全爆破安全规章制度,做好对爆破器材的运、存、用各项管理工作;
3、建立质量保证体系,制定质量保证大纲和各工序质保程序;
4、项目部要把爆破安全列为最重要管理内容,及时总结经验教训。
项目部每月、队每旬结合爆破安全规章制度进行检查评比,严格实行奖罚制度,对不称职人员及时撤换。
。
(二)、精心施工
1、设计人员参加施工并针对施工中出现的新情况及时调整、修改设计;
2、各级人员执证上岗,组成严格的管理体制;
3、制定各种安全制度、岗位责任、关键技术操作细则;
4、做好对钻爆工作的检查工作;
5、按规程要求做好爆破器材检验,包括炸药、雷管、连接器材、起爆器等;
6、确保装药、堵塞、连线三个关键工序的施工质量;
7、做好防护工作;
8、确定警戒范围,做好清退工作,严格岗哨制度;
9、做好爆后安全检查和处理,安检内容包括:
拒爆和半爆、爆破效果、事故隐患及已发生各类事故的处理。
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