《土石方深孔扩壶爆破技术的应用》.doc
- 文档编号:8717357
- 上传时间:2023-05-14
- 格式:DOC
- 页数:6
- 大小:79.50KB
《土石方深孔扩壶爆破技术的应用》.doc
《《土石方深孔扩壶爆破技术的应用》.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《土石方深孔扩壶爆破技术的应用》.doc(6页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
土石方深孔扩壶爆破技术的应用
杨智旭 李采华
[摘 要] 通过深孔扩壶爆破在厦门造船厂场地平整爆破工程中的实际应用,阐述了深孔扩壶爆破在适当条件下,可显著降低土石方爆破工程的施工成本、加快工程进度、减少投资,获得良好的工程效益。
[关键词] 深孔爆破 扩壶爆破 土石方施工
ApplicationoftheTechniqueof
PotBlastinginDeepHole
Yang Zhixu, Li Caihua
NanjingEngineeringCollege(Nanjing,210007)
[ABSTRACT]Bythetechniqueofpotblastingindeepholecarriedoutsuccessfullyinground-leveledblastinginXiamenShipYard,itwasexpoundedinthispaperthatthetechniqueunderproperconditioncouldbringgood projectprofit.Theconstructioncostsofsoilandrockblastingengineeringcouldgreatlybecutdown,theprojectschedulecouldbespeededup,andtheinvestmentcouldalsobereduced.
[KEYWORDS]blastingindeephole,potblasting,soilandrockconstruction
1 工程概况
厦门造船厂新厂区位于厦门市海昌管理区排头,与海天码头隔海相望。
在厂区场地平整中,要求将总方量约7.5×105m3的石鼓山爆破后挖运填海,并在10个月内完工。
山体西面坡度为60°~65°,东北面坡度为30°~45°。
爆体为多层次结构,表面植被丰富,山体表土厚度1m~3m,系花岗岩风化残积土;表土以下依次为强风化、中风化及未风化花岗岩。
爆破前,表层土及强风化岩石已先期挖运完毕。
剩余需爆破部分方量约为5×105m3。
爆区西南30m处有4栋2层~4层居民楼,居民已搬迁,后改为本工程临时用房;爆区以南50m处为正在建设中的船台;爆区以东250m处为海滩。
根据工程实际情况,当地公安部门审查批准该工程只能实施中深孔爆破和浅孔爆破。
2 爆破方案设计及爆破效果
2.1 钻孔设备与钻孔能力
该工程钻孔设备有:
3台沈阳风动工具厂生产的TQ500型简易潜孔钻;3台无锡空压机厂生产的10m3空气压缩机。
钻孔时选用90mm钻头,如果3台钻机每天正常工作10h~12h,可钻90mm孔总量约100m。
2.2 深孔爆破方案及爆破效果
2.2.1 爆破方案
根据现场地质及地形情况,取最小抵抗线W=3m;排距b=3m;孔间距a=3.5m;孔深L=8m~12m;采用梅花形布孔。
根据现场火工品供应情况,干孔选用2号岩石铵梯(袋装)炸药,水孔选用70mm乳化炸药或下部选用乳化炸药、上部选用2号岩石铵梯炸药。
分层装药用毫秒延期电雷管(排与排延期间隔为100ms左右)起爆。
2.2.2 爆破效果
依据以上深孔爆破方案,爆后岩石破碎均匀,超过1m3的大块3%以内;底板较平整,利于下层钻孔爆破;爆堆高度适中,后续挖运作业方便;靠后排边坡基本没出现危坡和缓坡,利于后续土石方的钻孔作业。
该爆破方案虽能获得良好的爆破效果,但每延米爆破方量只有10m3左右,3台钻机每天只能完成1000m3,与工程要求的每天确保2000m3的差距较大。
而且,因空压机陈旧、技术性能差、耗油高,使每延米钻孔直接成本较高。
为解决以上问题,一方面应提高日产量,满足工期要求;另一方面,应降低单方钻孔量,降低工程成本。
为此,提出采用深孔扩壶爆破方案。
2.3 深孔扩壶爆破
扩壶爆破因能形成复合型装药结构,使得爆炸能量更集中且有利于克服底板阻力,从而可扩大孔网参数,减少钻孔工作量。
所以,在土石浅孔爆破中应用较多。
将扩壶爆破技术用于深孔爆破,与浅孔扩壶爆破相比,孔网面积(孔间距乘排距)可扩大几倍至十几倍;台阶高由3m~4m提高到7m~8m甚至十几米。
为此,地质因素影响明显,扩壶工艺要求高,提高成孔率的技术更为复杂;成为制约深孔扩壶爆破广泛应用的主要因素。
在厦门船厂场地平整爆破工程中,为加快进度、降低成本,应用深孔扩壶爆破技术,取得了良好效果。
2.3.1 实验确定炸胀指数P
根据经验公式[1]P=Q/Q
(1)
式中 Q'——扩大药壶需要的总药量,kg;
Q ——设计要求的药壶装药量,kg。
炸胀指数主要与岩石力学性质有关,在特定地质条件下的取值只能通过实验确定。
如果将药壶粗略地当成球体,则药壶体积为球体体积,药壶装药量为
式中 d——用铁棍测量器测得的药壶最大直径,m;
ρ——炸药密度,采用散装2号岩石铵梯时取ρ=900kg.m-3。
所以Q≈468d3
P=468d3/Q (3)
选用代表性地质工地作扩壶实验,其结果如表1。
表1 岩石炸胀指数实验结果
扩壶
次数
扩壶药量
Q/kg
药量
分配
药壶直径
d/m
炸胀指数
P
2
6.0
2∶4
0.51
10.35
2
9.8
3∶6∶8
0.60
10.32
3
15.0
2∶5∶8
0.68
9.81
3
20.0
3∶7∶10
0.75
9.87
从表1可知,地质条件基本相同时,不同的扩壶次数下实验所得的炸胀指数P存在一定差异。
本工程地质条件下的炸胀指数实验结果为:
当扩壶次数为2次时,P=10.34;
当扩壶次数为3次时,P=9.84。
2.3.2 装药量
集团药包药量Q按松动爆破确定[2]
Q=eK'W3 (4)
式中 K'——松动爆破单耗,根据岩石性质经试爆确定,K'=0.6 kg.m-3;
W —— 集团装药最小抵抗线,m;
e —— 炸药量换算系数,使用2号岩石铵梯炸药时e=1。
则 Q=0.6W3 (5)
线性装药量为
式中 Qx——线性装药量,kg.m-1;
R——药孔半径,取0.045m;
Lx——线性装药长度,m;
L——孔深,(由台阶高度决定),m;
Lt——上部填塞长度,m;
其余同前。
则 Qx=5.7Lx (7)
2.3.3 其它参数选择
W=L/h (8)
式中 h——埋深系数,取1.25~1.70。
排距为b=W (9)
间距为a=(0.8~1.2)W (10)
布孔采用梅花形。
2.3.4 深孔扩壶爆破方案
根据现场地形、地质结构及工程要求等,首先确定合适的孔深和孔网参数,然后对扩壶药量和装药量等进行计算,设计出多种爆破方案,现将典型方案列于表2。
表2 深孔扩壶爆破方案①
项 目
方 案 1
方 案 2
方 案 3
方 案 4
孔深L/m
12
10
8
6
最小抵抗线W/m
7
6
5
6
孔排距b/m
7
6
5
台阶高10m
孔间距a/m
7.5
6.5
6
4
集团装药药量Q/kg
205.8
129.6
75.0
129.6
扩壶次数②(炸胀指数)
3(9.84)
3(9.84)
2(10.34)
3(9.84)
扩壶药量②Q'/kg
20.9(21)
13.2(13.5)
7.3(7.5)
17.8(18)
扩壶药量分配
3∶7.5∶10.5
2∶4∶7.5
2.5∶5
3∶6∶9
药壶实测直径d/m
0.76
0.66
0.55
0.72
线性装药长度Lx/m
2
1.5
1.0
0
线性装药药量Qx/kg.m-1
11.4
8.6
5.7
0
单孔总药量Q+Qx/kg
217.2
138.2
80.7
129.6
注:
①方案1~3为垂孔扩壶,方案4为单排水平孔扩壶(单纯集团装药);
②括弧外为计算值,括弧内为实际操作值。
2.4 深孔扩壶爆破施工工艺及技术要点
2.4.1 施工工艺
钻孔前,对拟实施扩壶的口部的松软层或碎石层进行清理;钻孔过程中,对地质构造变化情况进行细致观察并做好记录;钻到明显夹层或出现其它不利扩壶的地质构造时,迅速调整孔位或调整孔网参数;钻孔完毕后,将底部石粉吹干净。
扩壶前对孔深进行测量验收,将渗水吹干净,以确保设计孔深;装扩壶药时,用皮尺或绳子进行测量,以确保装药到达设计位置后用电雷管起爆;扩壶后,对干孔等待至少15min后才能进行下次扩壶或装药;按设计次数扩壶完成后,必须用铁棍测量器对药壶直径和高度进行验收。
扩壶孔尺寸经验收合格并确认壶内温度低于40℃时,即开始装药;药壶装药过程中,应用炮棍不断捣实,以确保壶内装药量和装药密度;当药壶装药量到一半左右时装入电起爆体,然后继续装药到设计药量;集团药包装好后,开始填塞,填塞时连续测量孔深;填塞至线性装药孔深时,开始装药,并装入与集团药包同段的起爆体;线性装药完毕后,一边填塞,一边捣实,以确保填塞质量。
2.4.2 施工技术要点
(1)扩壶过程中,应严格遵守爆破安全规程,采用电起爆;确保冷却时间;扩壶时,保持至少50m的安全距离。
(2)完成设计扩壶次数后进行验收时,如药壶尺寸未达到设计要求(通常是因塌方造成),而孔壁较完好时,应增加扩壶次数,直到达到设计要求;扩壶完毕后,可用小药量清理药壶中的残碴。
(3)渗水孔在扩壶前应吹干净,否则,可能破坏孔壁。
装药时,应使用防水炸药,先将药卷外包装用小刀划破,送入药壶后用炮棍捣实,以确保装药密度和装药量。
(4)扩壶中孔被堵塞时,可采取下列措施:
用炮棍疏通;用小药量爆破疏通;用钻杆疏通。
(5)台炮扩壶孔装药时,只能使用外包装的药卷,先将药卷划破少许,再用炮棍推入药壶后捣实。
(6)为确保完全起爆,起爆体应置于药壶底部或中部;为避免药壶中装药产生空隙,起爆药包不能太大,最好将长度控制在药壶最大直径的一半以下。
2.5 深孔扩壶爆破效果
按表2所列方案实爆,爆后底板平整,较好消除了根底,利于下部继续爆破作业;底部药壶周围岩石破碎严重,上部出现部分大块,超过1m3的大块占总爆破方量的比例高于普通深孔爆破,方案1~3所产生的大块率约为5%~8%,方案4所产生的大块率约为10%。
爆破过程中基本未产生飞石;爆破爆堆高度适中,先对上部大块进行二次破碎后,挖运作业方便;靠后排边坡出现部分塌方,形成缓坡,但如果后排继续实施深孔扩壶爆破,因其允许出现较大底盘抵抗线,对后续作业基本无不利影响。
如扩壶成功率高,最高日产量可达5000m3,钻孔设备好时,通常可达4000m3左右,能满足日产2000m3以上的工程要求。
3 讨论
在厦门船厂场地平整土石方爆破工程中,通过对深孔爆破和深孔扩壶爆破的应用和对比进行以下讨论。
3.1 深孔扩壶爆破的特点
(1)钻孔设备相同条件下,采用深孔扩壶爆破的日产量可由原深孔爆破方式的1000m3左右提高到4000m3左右,爆破效率提高了3倍左右;用深孔扩壶爆破,因扩大了孔网参数,工程量相同条件下,钻孔量仅为深孔爆破方式的25%。
(2)经实际测算,采用深孔爆破时,综合直接费用为4.58元.m-3。
深孔扩壶爆破(方案2)综合直接费为3.67元.m-3,为深孔爆破的80%,大大降低了工程成本。
(3)采用深孔扩壶爆破,因底部药量集中,彻底消除了根底,获得平整底板;同时,通过调整参数,能获得适合清运的爆堆,有效控制了飞石,爆破效果良好。
3.2 深孔扩壶爆破遵循的原则
(1)充分了解和综合分析所承担工程的地质情况、工程要求(如岩石块度)、地形情况、周围环境等,以扩壶能满足设计要求成孔(壶)为前提,确定孔网参数。
(2)相同地质条件下,不同扩壶次数对应的炸胀指数P是不同的,扩壶次数愈多,P值愈小。
设计时,应首先通过实验掌握不同扩壶次数下的P值。
(3)当地质情况有差异时,为确保扩壶成功,同一炮中应设计多种孔网参数。
(4)实施深孔台炮扩壶爆破时,因水平孔底部药壶中无法装满(只能将药卷推入捣实,药壶上部有空隙),设计药壶时,应将全壶体积扩大20%~30%。
(5)深孔扩壶爆破与深孔爆破相比,因底部集团药包的作用,所需超深要小,前者可按后者的一半左右进行设计。
(6)深孔扩壶爆破受地质构造因素影响很大。
对节理较发育或整体性较弱的岩石,扩壶时往往不易控制甚至不能成功。
此时应充分考虑其可行性,遵循“多次、小药量”的原则。
(7)对某些受控条件要求严格的地方,扩壶爆破的应用会受到限制甚至禁止。
因此,具体问题具体分析是必要的。
作者单位:
工程兵工程学院(南京,210007)
参考文献
1 中国力学学会工程爆破专业委员会.爆破工程.北京:
冶金工业出版社,1992
2 何广沂.大量石方松动控制爆破新技术.北京:
中国铁道出版社,1995
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 土石方深孔扩壶爆破技术的应用 土石方 深孔扩壶 爆破 技术 应用