鄭卓淵,尹江健,周俊珍,李曉陽

(國防科技大學指揮軍官基礎教育學院, 湖南長沙 410072)

復雜環(huán)境中大型超深井控制爆破開挖

鄭卓淵,尹江健,周俊珍,李曉陽

(國防科技大學指揮軍官基礎教育學院, 湖南長沙 410072)

在復雜環(huán)境下開挖大型超深井,采用不轉移施工機械、半斷面分層開挖、深孔爆破和控制爆破相結合的方法,并詳細闡述了爆破方案及具體爆破參數的設計,實踐證明可保證周邊建筑物安全、井壁平整、不超挖欠挖。

超深井;深孔爆破;控制爆破;半斷面開挖;爆破參數

1 工程概況

1.1 旋流池

待開挖的 5 m寬厚板軋機工程旋流池位于湖南華菱湘潭鋼鐵集團有限公司廠區(qū)內,周圍環(huán)境比較復雜。旋流池口部直徑 28 m,底部直徑 11.2 m,深41.5 m,屬大型超深井。標高-0.30～-1.90 m為人工填土,標高-1.90～-4.90 m為粘土,標高-4.90～-9.70 m為粉質粘土,標高-9.70～13.90 m為中砂,標高-13.90～20.30 m為粗砂,標高-20.30～22.00 m為強風化泥質粉砂巖,標高-22.00～41.20 m為中風化泥質粉砂巖。-0.3～-22 m高程內的土方已挖運完畢,并澆注第 1、第2、第 3節(jié)內襯,其強度已達到設計強度的 70%。實際爆破開挖標高為:-22.00～41.20 m,爆破開挖石方量為 8000 m3,如圖1 所示。

圖1 旋流池示意(單位:m)

1.2 地質情況及周圍環(huán)境

爆破體的巖性為中風化和弱風化泥質粉砂巖,具有較好的可鉆性和可爆性,但地下裂隙水豐富,標高-13.90～-20.30 m的流砂層,水量較大,需不間斷抽水。周圍環(huán)境比較復雜,井口有塔吊,用于機械和石方的吊運;南面 30 m處是水泵房;西面 48 m處是電除塵車間;北面 50 m處有新建成的煉鋼車間,北向 40 m處有一線工棚;東面 100 m處為新建的軋鋼車間,有一條沖渣溝與旋流池相連;東南方向則有大片的施工工地,如圖2所示。

圖2 周圍環(huán)境示意

1.3 工程要求

爆破后石方采用挖掘機挖裝,塔吊轉運,爆破塊度要求小于 500 mm,以便于裝運。深井周壁必須保證平整和穩(wěn)定,不得超挖和欠挖。爆破時井下有挖掘機、潛孔鉆等設備,井口附近有塔吊等施工設備,不能轉移,必須保證機械設備設備不受損壞。

2 爆破方案設計

2.1 總體方案

根據旋流池爆破開挖的特點、水文地質、環(huán)境情況和技術要求,特別針對保證井壁穩(wěn)定平整和保護井內機械設備的特殊要求,井內主體石方擬采用小臺階中深孔半斷面松動爆破開挖,以便配合挖掘機挖裝和塔吊吊運;周邊井壁采用淺孔光面爆破,確保井壁的平整和穩(wěn)定,減少欠挖和超挖;采用多段微差起爆技術,嚴格控制爆破震動和爆破飛石的危害;對井內挖掘機、潛孔鉆、抽水機等設備采取必要的防護措施。

2.2 爆破技術參數的確定

(1)臺階高度。標高-21～30.1 m段:高度9.1 m,直徑為 14 m,分 3個臺階,取臺階高度 H為 3 m;標高-30.1～39.2 m段:高度 9.1 m,上部直徑13 m,下部直徑 5.6 m;分 3個臺階,取臺階高度 H為 3 m;標高-39.2～41.2 m段:高度 2m,直徑 5.6 m。一個臺階,臺階高度 H為 2 m。

(2)爆破技術參數。每個梯段爆破時只有地面一個自由面,沒有側向自由面,爆破效果會受到夾制作用的影響。為增大爆破效果,每個梯段布置 2排掏槽孔先于其它炮孔起爆。其余炮孔依次逐排起爆。掏槽孔爆破參數為:炮孔直徑 D=80 mm,炮孔深度 L=3.6 m,炮孔角度θ=700,孔距 a=2.5 m,排距 b=2.3 m,2排炮孔,每排 8炮孔,共 16個炮孔,單孔藥量 7 kg。主爆孔參數為:炮孔直徑 D=80 mm,炮孔深度 L=3.3 m,孔距 a=2.5 m,排距 b=2.3 m,單孔藥量 6 kg。光爆孔參數為:炮孔直徑 D=40 mm,光爆層厚度 0.6 m,炮孔深度 L=3.3 m,孔距 a=0.6 m,線裝藥密度 qL=0.16 kg/m,單孔藥量0.6 kg。

(3)炮孔布置。炮孔按梅花形布置,如圖3所示,排距為 2.3 m,布置 5排炮孔;孔距為 2.5 m,中排布 11個炮孔,邊排布 3個炮孔,共 35個炮孔。周邊留 0.6 m光爆層。待主炮孔爆破并清渣后,進行光面爆破作業(yè),炮孔沿沉井開挖邊界線成一排布置。井開挖半徑為 14.0 m,斷面半周長為 43.96 m,炮孔間距為 0.6 m,共布 73個炮孔。

圖3 炮孔布置示意

(4)裝藥結構。爆破開挖掏槽孔和主爆孔采用連續(xù)裝藥,主爆孔炮孔深度為 3.3 m,炮孔直徑為 80 mm,乳化炸藥直徑為 70 mm,炸藥裝藥長度為 1.3 m,填塞長度為 2.0 m。掏槽孔炮孔深度為 3.6 m,炸藥裝藥長度為 1.5 m,填塞長度為 2.1 m。光爆孔采用徑向和軸向空氣間隙裝藥,藥卷直徑為 25 mm。

(5)起爆網路設計。采用非電毫秒導爆管雷管起爆和電起爆相結合,孔內延期與孔外延期相結合的起爆方式?？變人幇?1發(fā)毫秒導爆管雷管起爆,孔外 5～10發(fā)導爆管并聯(lián)后用一發(fā)瞬發(fā)電雷管起爆。

為了減少單響藥量,有效降低爆破震動對周圍設備和建筑物的影響,采用多段微差起爆技術,按先掏槽孔后主爆孔的順序依次起爆,延期時間為 25～50 ms。光爆孔待主爆孔爆破并出渣后起爆。

3 爆破安全措施

3.1 爆破震動速度

3.2 安全措施

(1)采用多段微差起爆技術,將單段最大起爆藥量控制在 35 kg以下,降低爆破地震波和沖擊波的強度。

(2)對爆破開挖作業(yè)面用橡膠傳送帶覆蓋,防止爆破飛石。

(3)爆破時,對井內的挖掘機、鉆機和井外的吊運設備用竹夾板等硬質材料進行遮擋防護。

(4)爆破后進行通風排煙,半小時后,并經檢查無爆破毒氣,才允許作業(yè)人員進入旋流池內作業(yè)。

4 爆破效果

每次爆破后,破碎深度達到 3 m,底部破碎塊度小,炮孔口部塊度較大,但可用挖掘機直接挖裝,井壁有連續(xù)墻處巖石破碎到位,不需光面爆破。無連續(xù)墻處,留下巖石厚度 50～80 cm。爆破時,無爆破飛石從井口飛出,井內機械設備完好無損。爆破震動未對臨近建筑物造成不良影響。

[1] 王彥榮,魏 東.大孔徑炮孔控制爆破開挖基坑[J].工程爆破,2006,12(1).

[2] 李建彬,李建設,李源泉,等.奧運飛碟靶場石方深孔控制爆破開挖[J].工程爆破,2007,13(3).

[3] 陳仲超,黎學平,等.大型深基坑帶緩沖層預裂控制爆破技術[J].工程爆破,2010,16(4).

[4] 秦明武,李榮福,牛京考.露天深孔爆破 [M].西安:陜西科學技術出版社,1995.

2011-07-06)

鄭卓淵(1958-),男,副教授,長期從事地雷爆破的教學與科研工作。