宽孔距爆破施工工法

宽孔距深孔微差控制爆破施工工法机械化公司徐建如宽孔距深孔爆破施工工艺，是在深孔爆破技术的基础上，采用加大布孔间距及钻孔深度，合理的装药构造(间隔分段装药)应用非电起爆系统，以非电导爆管的特点，只用23个段别，构成孔内、孔外延期起爆网路，一次可起爆多排甚至几十排的爆破工艺。该爆破工艺在沪宁高速公路及南京友情路路堑石方开挖推广应用中获得了较好的经济效益和社会效益，变化了过去在大型石方爆破中沿用的小孔距、浅孔小台阶爆破的作业办法。一、该工法与小孔距浅孔台阶爆破相比有以下特点和效益:1、钻孔凿岩时间减少,一次起爆量大(一次能起爆多排，甚至几十排炮孔)，爆堆集中且利于装运。2、工效明显提高，与小孔距浅眼小台阶爆破相比工效提高40%。3、大大改善了石方破碎效果，减少二次解小工作量约50%，确保了工程质量,减少成本约35%。4、控制了爆破飞石，确保了施工安全，减少某些不必要的安全防护工作。5、能在有杂散电流、静电、射频电或雷电干扰的爆区环境无法进行电爆起爆的状况下正常安全施爆，加紧了工程进度。6、采用非电导管爆管起爆系统网路，提高传爆可靠性，安全性好，瞎炮率大大减少。7、经测试微差爆破的地震效应比齐发爆破减少三分之一至三分之二，因而大大减少爆破副作用对周边环境的影响。二、宽孔距深孔爆破原理㈠基本规定我们普通将孔径在50mm以上及深度在5m以上的钻孔称为深孔，普通是在台阶上或事先平整的场地上进行钻孔作业，并在深孔中装入延长药包进行爆破。宽孔距深孔爆破必须满足不同开挖的工程技术规定，即能全方面改善爆破质量,又要改善爆破技术经济指标，减少工程成本基本上无不合格的大块，无根底，爆堆集中和含有一定松散度，能满足铲装设备高效率装载的规定，并且减少爆破的有害效应，减少后冲、后裂和侧裂，减少爆破地震、噪声、冲击波和飞石的危害。改善爆破技术经济指标(指提高延米爆破减少炸药单耗)，并在改善破碎质量的前提下，使钻孔、装载运输和机械破碎等后续工序发挥高效率，使其工程综合成本达成最低，采用宽孔距深孔微差爆破工艺能确保上述施工规定的同时，使其工程的综合成本达成最低。㈡原理从布孔方式看，多排布孔普通有方形、矩形及三角形(即梅花形)三种布孔方式，从能量均匀分布的观点看，以等边三角形布孔最为抱负，为了改善爆破质量并且能够增大爆破规模以满足大规模开挖的需要，现在多采用为了增加一次爆破量广泛推广大区多排孔微差爆破技术。采用宽孔距深孔布孔，与过去沿用的小孔距、浅孔小台阶爆破工艺相比，由于合理的加大孔间距(根据公式a=mw1，a孔距，m密集系数，w1底盘抵抗线)一次起爆相似的工程量，大大的减少了钻孔工作量，并且减少重复超深钻孔和造成根底岩石得不到有效的破碎，从而提高了工效，使其工程的综合成本达成最低，但要注意:过大的底盘抵抗线会造成根底多，大块率高，后冲作用大；过小则不仅浪费炸药，增大钻孔工作量并且岩块易抛散和产生飞石危害。因此，在考虑上述因素的同时，特别是大区多排孔微差爆破，第一排孔往往由于底盘抵抗线过大，应选用较小的密集系数，以克服底盘的岩石阻力。合理的孔深在确保堵塞质量的前提下，对改善爆破效果和提高炸药量运用率含有重要作用，过去沿用的小孔距浅孔小台阶爆破，钻孔的有效运用率(减去堵塞长度)只占1/3～2/3，堵塞长度过长将会减少延米爆破量，增加钻孔费用，并且炸药集中在底部，因而造成中部和上部的岩石得不到有效的破碎，大块率高且易产生飞石。合理的堵塞长度能减少爆炸气体能量损失和尽量增加钻孔装药量。合理的装药构造是改善和提高爆破破碎的有效途径，特别是多排孔微差爆破和宽孔距效果更加好，当孔深不不不大于18米时，采用分段间隔装药(普通23段为宜)，中间用空气或炮泥隔开。以避免炸药过于集中在深孔下部，从而使炮孔中部和上部岩石获得良好的破碎效果，减少由于塌落而形成的大块，深孔最下一段装药量可占总装药量的50%～70%。由于宽孔距深孔微差爆破工艺，发明性的开发应用，并以四通为联接件的环形起爆网路，楔形微差爆破网路等以非电导爆管雷管起爆系统，通过合理的孔内和孔外微差设计，延期间隔时间是十几毫秒到几十毫秒，由于前后相邻药包爆炸起爆时间间隔极短，致使各药包造成的能量互相发生影响而产生一系列良好的效果:①加强了入射波(压缩波和反射拉伸波)在自由面方向的破碎岩石的作用)。使爆破能量充足运用破碎岩石，从而减少二次解小工作量，提高工效40%。②后起爆的岩体朝向新形成的补充自由面飞散产生互相碰撞，充足运用动能产生补充破碎效果，减少工程成本35%，并可使爆堆比较集中而不产生飞散较远的碎块，从而避免了飞石，确保爆破安全，提高了装铲能力。③由此产生的震波能量是分散的，经测试微差爆破比齐发爆破的地震效应可减少1/3～2/3，因而大大减少爆破副作用对周边环境的影响，有助于生态环保。三、爆破参数选择H为台阶梯段高度；W1为前排钻孔的底盘抵抗线；L为钻孔度；L1为装药长度；L2为堵塞长度；L3为装药间距长度；h为超深；α为台阶坡面角；b为排距；B为台阶上眉线至排孔口的距离；W为炮孔的最小抵抗线，W1为底盘抵抗线。选择爆破孔网参数，要结合爆破的目的和技术规定，并根据岩石的性质及现场实际状况合理对的的选用，并在现场试爆后调节到最佳效果。㈠钻孔形式:深孔爆破钻孔形式分为垂直钻孔和倾斜钻孔，从爆破的效果看以倾斜钻孔为宜。㈡布孔方式:从能量均匀分布的原理看，以等边三角形布孔最为抱负。㈢深孔爆破参数a、台阶梯段高度H:台阶高度重要考虑为钻孔、爆破和铲装发明安全和高效率的作业条件，普通状况下选用梯段高度在12～18米为宜；b、钻孔直径d:选用CLQ-15潜孔钻机钻孔直径d=100～150mm；c、钻孔角度:选用α=75°；d、孔深L:按经验公式L=H/simα+h米；e、超深h:0.5米～1米，(平台不得超深)，当岩石松软时取小值，岩石坚硬时取大值。f、底盘抵抗线W1或排距b:①根据钻孔作业的安全条件W1≤Hctgαa+β(H≥2.5～3m) ②按台阶高度W1=(0.6～0.9)H根据经验和公式取4～4.5米；g、孔距a:①按公式a=MW底，M密集系数，普通M值不不大于1.0，在宽孔距爆破中更大某些，根据经验取a=4.5米。 ②根据排距与孔距的关系，b=a·sinα60°=0.866a;h、单位耗药量q:根据经验和查表可得q=0.45～0.6kg/。风化岩石取小值，坚硬岩石取大值；i、装药量Q:多排孔爆破的第一排孔的每孔装药量按下式计算Q=q·a·W底·H；多排孔爆破的第二排孔起，后来各排的每孔装药量Q=k·q·a·b·H，K考虑受前排各排孔的岩体阻力作用的增加系数，普通取1.1～1.2；j、堵塞长度L2:合理的堵塞长度应能减少爆炸气体产物能量损失和尽量增加钻孔装药量，对改善爆破效果和提高炸药能量运用品有重要作用，普通堵塞长度不不大于W底的0.75倍或20～40倍孔径，根据经验取4.5～5.0米；K、间隔长度L3:为避免装药过于集中在深孔的底部，改善炮孔中部和上部的岩石破碎效果采用间隔装药，根据经验L3取2.5～4.5为宜。岩石松软时取大值，岩石坚硬时取小值。L、微差时间:合理的微差爆破间隔时间对改善爆破效果与减少地震效应含有重要作用。微差间隔时间过长则可造成先爆孔破坏后爆孔的起爆网路，过短则后爆孔可能因先爆孔未形成新的自由面而影响爆破质量。①按公式△t=KpW底(24-f)，式中:△t微差间隔时间ms;kp岩石裂隙系数，普通取0.5～0.9，对于裂隙少的取小值，裂隙发育的岩石取大值。f岩石结实性系数。②根据经验:普通微差间隔时间取25～50ms。四、爆破网路设计㈠起爆办法:采用非电导爆管雷管起爆系统，三角形(梅花形)布孔对角起爆法或V型起爆法，以形成小抵抗线宽孔距爆破，使深孔实际密集系数增大到3-8，以确保岩石破碎质量。㈡爆破网路:除上述布孔和起爆办法外，也可采用矩形布孔，楔形微差爆破网路。采用上述网路设计有下列特点:1、普通状况下，在同样孔数的微差爆破中，它的微差分段数要超出其它联接办法的分段数，能够减少爆破震动效应，改善爆破破碎质量。2、它相称于实现了各排的孔间微差爆破，后冲小，向自由面抛掷作用较小，有助于下一循环的穿爆作业。3、结合采用四通联接的环形起爆网路(见图5)省去大部分爆破现场的地表雷管，提高传爆可靠性，安全性好，但规定操作人员技术纯熟程度高。另外选择微差间隔时间还需注意下列因素:1、岩石的性质涉及岩石的致密程度，裂隙的发育程度。在硬岩中宜采用较短的间隔时间，软岩中采用较长的间隔时间。2、最小抵抗线、孔距、排距等孔网参数越大，所取间隔时间也应越长。3、注意起爆方式孔间微差的间隔时间应比排间微差的短。4、要谨慎考虑导爆管的附加延期时间，由于导爆管的爆速不不不大于m/s，即导爆管的每米传爆时间在0.5ms以上，应注意微差爆破的首段时间，当首段药包爆破后将产生飞石、空气冲击波和地震等，普通爆破飞石速度不大于100m/s，冲击波速度不不不大于1400m/s。均不大于导爆管的爆速，但地震波传输速度可高达5000m/s，远不不大于导爆管的爆速，这就可能造成由于地震波的作用使尚未传输的导爆管网路受损而影响稳定传爆从而引发瞎炮，为避免这一状况的发生，应确保在首段药包起爆前，导爆管已传爆了网路最远点雷管，这就需要选择恰当的首段雷管的段数，确保爆破网路的安全稳定传爆。5、由于现在厂家生产的导爆管、非电毫秒雷管都有一定的段差，并且各不同，因此说间隔时间不能任意选择。应在现场进行小范畴试爆后，然后调节到最佳效果。6、在选择孔网参数时，微差爆破第二排及后来各排孔采用小排距，大孔距更能增加岩石的破碎程度，减少大块率。在变化排距和孔距时，应尽量使每孔承当的爆破岩体体积不变，即:W底×a=常数。五、施工工艺(一)、施工工序宽孔距深孔微差控制爆破的施工作业程序可参考图表1进行。图中作业项目的内容是必须做到的，实际施工作业可视爆破工程的重要性、作业地点，爆区周边环境的复杂程度和施爆对象的爆破难易程度等具体状况作必要的增减。(三)、施工机具设备该工法应用的机具设备有:潜孔钻机、空气压缩机、经纬仪、水准仪，起爆器。(四)、劳动组织单机跟班作业人员(一台潜孔钻、一台空压机)由10～15人构成。爆破总指挥1人。负责爆破工作的组织领导及安全工作。爆破副指挥兼技术负责人1人。负责爆破施工组织设计，施工技术方法、安全防护方法等工作。测量放线工3人。负责炮孔布置、钻孔角度、孔位标高及装药长度、间隔长度和堵塞长度测量及警戒等工作。凿孔爆破工6人。负责钻孔、药包加工、炸药和起爆材料领取及检测、起爆网路连接与检查，炸药填塞等工作。力工3人，负责填塞炮孔，协助凿孔爆破工凿岩钻孔及做好安全警戒工作。六、工程实例(一)、高等级公路路堑石方开挖该工法在沪宁高速公路G2标段7个石方开炸区的推广应用中，仅对该标段的K264+156～500(石门堰水库)和K265+240～720(珠山)两个爆区为例:该爆区的石方均为风化岩，其中软岩石占58%，次坚岩占29.8%，坚岩占12.2%，软质岩重要为粉砂质泥岩，次为泥岩及粘土岩。硬质岩除有灰岩石英砂岩等沉积岩外，尚有粗安岩，花岗闪长斑岩及闪长玢岩。最大开挖高度47.2米。珠山爆区距宁杭公路近来点约150m，距南京电子管厂仓库近来点约20米，离高压输电线(1.1万伏)近来点局限性20米，爆区环境较为复杂，另外根据沪宁高速公路《技术规范》规定，对用于填筑路基的石方粒径不得不不大于每层填厚的1/3，即石方爆破粒径控制在15厘米以内。根据该爆区的实际状况，采用了宽孔距深孔微差控制爆破工艺，三角形和矩形布孔，非电导爆管微差起爆系统，楔形微差爆破网路，孔网参数选择见下表:宽孔距深孔微差控制爆破参数表序号项目符号单位参数备注1梯段高度Hm12～162钻孔直径dmm1503钻孔角度α度754孔深LmH/sinα+h平台不得超深5超深hm0.5～1.0岩石松软时取小值，岩石坚硬时取大值。6最小抵抗线或排距ωbm4～4.57孔距am4.5～5.08单位耗药量qkg/m30.45～0.6岩石松软时取小值，岩石坚硬时取大值。9装药量QkgQ=qaω底H第二排后来每孔增加系数K＝1.1～1.210堵塞长度L堵m4.5～5.011间隔堵塞长度L堵m2.5～4.512微差时间tms25～50(二)、经济效益和社会效益在沪宁高速公路G2标段推广应用，获得了较好的经济效益和社会效益，该标段石方爆破工程量约92万，占全段路基工程量的85%。对全段工程能否顺利完毕至关重要，采用该工法后，与过去沿用的小孔距浅孔小台阶爆破工艺相比:①在不拆除高压线的状况下，提