人工开挖岩石爆破技术的布孔方式与爆破参数设计

人工开挖岩石爆破技术的布孔方式与爆破参数设计

1挖孔桩爆破技术的探讨随着我国经济的快速发展，基础设施建设规模不断扩大，土木工程-岩石基础工程也在迅速发展。工程爆破在国民经济建设中有着广泛的用途,在煤矿、金属矿、建材矿山等工业领域,爆破方法是破碎岩石的主要手段。人工开挖桩井具有机具设备简单、操作方便、占用场地面积小、施工质量可靠、工期短、造价低等优点,近几年在基础工程中得到了广泛应用。在穿越岩层的承压桩井开挖中,爆破法施工已得到了广泛应用,并取得了较好的工程效果和社会效益。桩井人工开挖岩石爆破,断面一般较小,夹持力大,有些桩井爆破作业距离居民住宅较近。因此,如何提高挖孔桩爆破效率,保证安全,是人工挖孔桩爆破技术中值得探索的课题。我们结合某山区公路工程中的桩基开挖,对挖孔桩爆破开挖的爆破单耗、起爆顺序、布孔方式和安全防护措施等进行了现场实验研究,对同类工程具有一定的借鉴意义。山区公路周围环境复杂,部分路段距离当地居民住宅很近,因此,桩井开挖对爆破的要求除质量外,还必须保证安全。设计桩孔直径主要有1.5m、1.8m等,其中直径为1.8m的桩井最多,岩石种类、分布也较复杂。本文主要选择直径为1.8m的微风化岩石桩井为例,对桩井开挖岩石爆破技术进行研究。2该项目的内部设计2.1整体布置的大型爆破结构本工程桩井断面较小,作业空间狭小,在单自由面爆破条件下,岩体的夹制力大,因此本工程亦采用常用的直径为40mm的小直径炮孔。炮孔布置采用易于人工操作的中心孔掏槽布孔方式,在桩孔断面内,由中央向周边分别布置掏槽孔和周边孔,掏槽孔设计为垂直孔,周边孔向外微倾斜5°～8°,起爆方法采用一次分段微差起爆方式,掏槽孔用1段雷管,周边孔用4段雷管,延时为75毫秒。断面中心布置的3个掏槽孔,深度比其他炮孔深12cm,其首先起爆,从而形成周边孔爆破的新自由面和体积补偿空间。直径为1.8m的桩井炮孔布置及起爆顺序如图1所示。2.2爆破参数确定桩井人工开挖爆破不同于隧洞和井巷的开挖爆破,但可参考矿山立井掘进,结合实际工程经验,由桩井开挖直径大小、岩石性质和风化程度以及所用炸药性能来确定爆破参数。(1)爆破单耗及用量炸药单位消耗量不仅影响岩石破碎块度、石块飞散距离和爆堆形状,而且影响炮眼利用率、井巷轮廓质量及围岩的稳定性等。合理确定单位炸药消耗量取决于多种因素,其中主要包括:炸药性质(密度、爆力、猛度、可塑性)、岩石性质、桩井爆破断面、装药直径和炮眼直径、炮眼深度等。本工程所用炸药多为二级煤矿许用乳化炸药,根据桩孔掘进爆破的炸药单耗计算公式:q=1.4fS−−√q=1.4fS式中,q为炸药单耗,kg/m3;f为岩石普氏系数;S为开挖断面积m2。并结合同类工程及现场实验,炸药单耗取q=3.5kg/m3左右。(2)孔间距设计周边眼及中心眼:桩径D=1800mm的,取间距a=470mm;桩径D=1500mm的,取间距a=440mm。(3)炮孔深度的确定炮孔深度在各爆破参数中居重要地位,它不仅影响每个掘进循环中各工序的工作量、流水作业的合理搭配和掘进速度,而且影响爆破效果和材料消耗。同样在人工挖孔桩岩石爆破中,炮孔深度也是一个很重要的参数,过深过浅均不合适。根据我们的实际经验炮孔深度一般取h=(0.7～1.2)D(D为挖孔桩直径)。直径为1.8m的桩共布11个孔,其中中心掏槽孔3个,孔深1.2m,单孔装药量为680g;周边孔8个,孔深1.0m,单孔装药量为490g。3控制爆破损失(1)施工时应准确控制炮孔间距,排距及孔深,严格按设计要求验孔、装药、堵塞和联网起爆。(2)施工中应严格控制段发药量及起爆总药量,控制爆破产生的震动和冲击波对周围环境及建筑物的影响,保证施工安全。(3)施工后应对爆破效果进行监控,仔细观察爆后对围岩及混凝土护壁影响情况,及时做出相应调整措施及处理方案。(4)对施工方案各项参数进行现场测试。根据试爆结果来调整各项参数,使之达到最好的爆破效果。4爆炸安全生产控制4.1导爆管雷管的注意事项受地质环境和桩井深度影响,某些桩井地下水有数米之深,如此高的地下水位为装药、堵塞和连线等爆破作业工序带来了诸多困难,也为爆破安全埋下了很大的隐患。针对此情况,经讨论研究和实验,我们发现雷管必须用导爆管雷管,每个桩井用一发或两发电雷管击发非电导爆管,装药过程中要对桩井内的地下水进行不间断抽水,保证装药和堵塞的顺利完成,堵塞不能用土,最好用沙子或钻屑碎渣,完成装药、堵塞和连线后应尽快起爆。这样,地下水丰富的桩井便能非常顺利的完成爆破作业,不但保证了安全,又保证了工程进度。4.2桩采用混凝土护岸,确保爆破质量桩井飞石安全的防护是个很重要的问题。由于某些桩井距离民房较近,必须严格控制飞石。除了调整炸药单耗和调整雷管段位外,还必须对防护覆盖有严格的要求。桩井上口须采用如图2所示的防护覆盖,在混凝土护壁上围绕桩井四周放置3～6个高为0.3m左右的垫块,留出较大的泄气通道,垫块上放一整块钢筋网格板,钢筋网格板上放铁板或木模板,其上再放多个沙袋。根据桩井大小、深度、装药量、雷管分段等确定沙袋重量,保证爆破时井口覆盖物仅被微微掀起,无碎石飞出,确保安全无事故。特别要注意桩井开挖不深(不超过20m左右)时,爆破冲击力很大,应多压沙袋。4.3爆破密度对比由于现场只有1.2m的钻杆,所以炮眼深度都为1.0m(周边孔)或1.2m(中心孔)。在此条件下通过正向起爆和底部反向起爆的现场对比实验发现,在相同的爆破条件下,直径为1.5m的桩井中反向起爆比正向起爆进尺大,炮眼利用率高;然而,在直径为1.8m的桩井中,正向起爆反而比反向起爆进尺较大,效果更好。因此,小断面桩井开挖岩石爆破作业应根据实际情况选择雷管起爆方向。4.4做好爆破质量的措施岩石爆破施工初期个别瞎炮,原因如下:①桩井内环境潮湿,电雷管脚线接头触地造成个别电雷管拒爆。②起爆器电量不足,充电难以较好完成。③可能个别电雷管确有质量问题。分别采取以下措施:①保证每个脚线接头均用电工专用绝缘胶带黏裹。②定期检查起爆器电量,及时更换电池,并保证工具袋内始终有备用电池。③及时联系该火工品生产单位做现场调查。该几项措施非常好地解决了个别瞎炮的问题,提高了施工质量,大大降低了安全隐患。综上所述,爆破后将风管放至井底进行强制通风,排除炮烟。