李尚海,張忠義,趙久德,石全增,王樹明
(哈爾濱恒冠爆破工程有限公司, 黑龍江哈爾濱 150080)
復(fù)雜環(huán)境下百噸裝藥深孔爆破的成功實踐
李尚海,張忠義,趙久德,石全增,王樹明
(哈爾濱恒冠爆破工程有限公司, 黑龍江哈爾濱 150080)
介紹了大面積棚戶區(qū)附近百噸炸藥大爆破的成功實踐,討論了復(fù)雜環(huán)境下延期起爆的方法和改善中深孔爆破效果的措施。
中深孔爆破;孔網(wǎng)參數(shù);延期時間;大塊率
南山地質(zhì)環(huán)境綜合治理改造工程位于大興安嶺地區(qū)加格達奇區(qū)西南部甘河南岸(如圖1所示),該治理工程主要位于南山西側(cè)和北側(cè),東側(cè)和南側(cè)環(huán)境較為復(fù)雜,南山東麓有30余棟民房及兩處變壓器等,最東端爆破點距公路僅有20m。
圖1 南山工程全景
本工程山體所處地貌為侵蝕-剝蝕低山、丘陵地形,山體高度為20~50m。山坡較緩,山頂渾圓形,植被較發(fā)育,治理區(qū)域原為采石場,多為傳統(tǒng)開采立面,坡度均在80°以上,最高點51m,最低點24 m,要求爆破成30°~35°的斜坡。巖性為灰色、灰黃色中風化花崗巖及輝綠巖,巖體呈堅硬致密狀(如圖2所示),巖石普氏系數(shù)f=6~10,總爆破方量為85萬m3。
圖2 代表性地貌巖石照片
根據(jù)工期及現(xiàn)場實際情況,主體爆破分為3次進行。其中,第2次爆破施工時間為24d,總裝藥量為99t,爆破石方總量約33萬m3;第3次爆破施工時間為49d,總裝藥量為120t,爆破石方總量約35萬m3。
該山體邊坡治理工程環(huán)境較為復(fù)雜,山體陡峭,巖石結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且工期短、任務(wù)重,安全要求高,總體方案按照自上而下分層、分臺階爆破。根據(jù)復(fù)雜環(huán)境條件下石方爆破的實踐經(jīng)驗,該山體爆破選用膏狀乳化炸藥,采用深孔臺階毫秒延期強松動控制爆破技術(shù),一次點火多排延時起爆。
根據(jù)地形的高低變化情況和預(yù)保留坡度的變化情況,采取小臺階的爆破設(shè)計,在不同的部位設(shè)計不同的鉆孔深度,孔底不斷抬高,使爆破后的坡度能夠滿足設(shè)計要求(如圖3所示)。
圖3 鉆孔深度示意
2.3.1 最小抵抗線的確定
根據(jù)經(jīng)驗公式,最小抵抗線W為孔徑的25~40倍,炮孔直徑90mm時,最小抵抗線應(yīng)取2.25~3.6m,孔徑115mm時,最小抵抗線應(yīng)取2.88~4.6m。結(jié)合現(xiàn)場不同區(qū)域巖石的堅硬系數(shù)和試爆結(jié)果,在山體表層和風化較重區(qū)域,Φ90mm孔取3.5m,Φ115mm孔取4m;在堅石和底部臺階,Φ90 mm孔取2.5m,Φ115mm孔取3m。
2.3.2 排距、孔距的確定
根據(jù)“小排距、大孔距”理論和礦巖爆破破碎機理,小抵抗線受到巖石抵抗力相對較小,有利于減弱巖石破碎過程中強烈的擠壓狀態(tài),從而使先爆孔為后爆孔提供新的自由面,加強巖石的碰撞和擠壓,提高了巖石的破碎質(zhì)量。同時減少爆堆寬度,降低爆破地震效應(yīng),確保施工安全[4]。
最終確定Φ90mm鉆孔區(qū)域排距取2.5m和3.5m,孔距分別取3m和4m;Φ115mm鉆孔區(qū)域排距取3m和4m,孔距分別取4m和5m。
2.3.3 炸藥單耗的確定
根據(jù)經(jīng)驗公式及試爆,確定Φ90mm孔的線裝藥密度為7kg/m,Φ115mm孔的線裝藥密度為12 kg/m,炸藥單耗分別為0.3kg/m3、0.45kg/m3。
采用非電導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng),采取孔內(nèi)延期和孔外延期相結(jié)合的形式。為確保準確起爆和順利傳爆,每孔均采用雙雷管、雙支路,利用四通連接成互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò),將每個支路連成一個暢通的網(wǎng)絡(luò),從而大大增加了網(wǎng)絡(luò)的可靠性[5],如圖4所示。
圖4 起爆網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接示意
孔外延期是在預(yù)先連接好的各條支路間,用毫秒導(dǎo)爆管雷管簇連完成,通過試爆和兩次大爆破證明了傳爆的可靠性。
首次爆破99t炸藥,采取5段毫秒孔外延期,分段較細,爆破時震感明顯減小;第二次爆破120t炸藥,在底層臺階采取5段毫秒孔外延期、在頂層臺階分別采取9段和13段毫秒孔外延期,分段較細,起爆從底層逐步傳至頂層網(wǎng)絡(luò),爆破時震感較小,但有15條13段延期的支路被碎石砸斷,造成傳爆中斷。
根據(jù)國內(nèi)外大量工程實踐經(jīng)驗,該爆破工程應(yīng)考慮的主要危害效應(yīng)是:爆破飛石、塌落滾石和爆破地震波,只要控制得當,以上這些危害效應(yīng)就不會對人員、建筑、設(shè)施等造成危害。
此次爆破應(yīng)考慮的重點保護目標是爆破作業(yè)面東側(cè)居民房屋,并按照國標《爆破安全規(guī)程》(GB-6722-2003)確定的標準,取安全振動速度(質(zhì)點垂直振速)Vc=2cm/s應(yīng)是合理、安全的,因爆破是瞬間作用,頻率高、振幅小、持續(xù)時間短,故對地面建筑設(shè)施的影響較小。爆破地震波動速度可根據(jù)前蘇聯(lián)薩道夫斯基公式進行計算[1-3]。
由于爆區(qū)至民房距離不等,故爆破時,應(yīng)按照不同的爆破部位與民房的距離確定最大一段裝藥量。按照距離R=50m(南山東麓北側(cè)第一戶居民,簡易房)、R=80m(南山東麓北側(cè)第一戶居民二層樓)、R=80m(南山東麓北側(cè)第二戶居民,住宅平房)、R=100m(南山東麓北側(cè)第二戶居民,衛(wèi)生院大平房)計算,最大一段(次)允許裝藥量依次為Q1max=34.7kg;Q2max=142.2kg;Q3max=277.8kg。
根據(jù)我公司多年應(yīng)用的經(jīng)驗公式,臺階爆破產(chǎn)生的個別飛石的最大距離為:
本工程中,h最大為4m、最小為2.5m;n取0.7~1,計算得:R1max=80m;R2max=50m。
兩次爆破實踐證明,爆破飛石多在30m內(nèi),最遠飛石距離在43m處,與計算基本相符。經(jīng)錄像分析,最大飛石產(chǎn)生原因為一處石崖邊緣布孔抵抗線過小所造成的。
兩次爆破效果良好,達到預(yù)期效果,爆破區(qū)域內(nèi)山體邊緣被推出,塌落后的爆渣形成30°~45°左右不等的緩坡,塊度大小基本都能滿足裝車要求,個別石塊離爆堆不超過50m,周圍民房所有玻璃無一破碎,建筑物、水、電、氣安然無恙,爆破效果比預(yù)期的理想。
實踐證明,復(fù)雜環(huán)境下中深孔爆破的安全性是完全可控的。只要爆破參數(shù)設(shè)計合理、延期準確、科學施工,不管是地震波、沖擊波、堆積范圍和飛石都可以控制到預(yù)想狀態(tài)。
(1)通過確定合適的爆破參數(shù),可以大大減少大塊率,從而減少二次破碎工作量,加快施工進度,產(chǎn)生較好的經(jīng)濟效益和社會效益。
(2)邊緣孔角度設(shè)計一定要合理,避免出現(xiàn)“留大腳”現(xiàn)象,或飛石現(xiàn)象。
(3)中深孔爆破時,孔內(nèi)裝藥應(yīng)采取多點反向起爆。
(4)“四通”連接簡化了網(wǎng)絡(luò),減小了工作量,提高起爆的可靠性。四通內(nèi)的導(dǎo)爆管盡量切成小斜口,并且不能插得過深、過緊。
[1]馮叔瑜,呂 毅,楊杰昌,等.城市控制爆破[M].北京:中國鐵道出版社,1985.
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[5]耿貴剛,池恩安,劉鳳錢.中深孔爆破大塊產(chǎn)生的原因分析及降低大塊率的技術(shù)措施[J].礦業(yè)研究與開發(fā),2011,31(4).
2012-07-21)
李尚海(1969-),男,山東青島人,高級工程師,主要從事采礦與控制爆破工程技術(shù)的研究及管理工作。