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        某市低丘緩坡改造土石方平整爆破設(shè)計與施工

        2015-05-05 13:50:54李忠水
        采礦技術(shù) 2015年4期
        關(guān)鍵詞:方量爆區(qū)淺孔

        李忠水

        (中核浙江衢州鈾業(yè)有限公司, 浙江衢州市 324008)

        低丘緩坡實(shí)際上就是低矮坡小的丘陵,低丘緩坡開發(fā)利用是指將其開發(fā)為農(nóng)業(yè)和建設(shè)用地,走向可持續(xù)之路。某市計劃對某低丘緩坡進(jìn)行改造,平整后用作工業(yè)開發(fā)區(qū)用地。本文就該緩坡改造的爆破設(shè)計與施工進(jìn)行闡述,為有類似地質(zhì)條件的緩坡提供參考。

        1 工程概況

        某市為發(fā)展經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū),需對一低丘緩坡區(qū)進(jìn)行爆破平整。爆破地段分為4個爆區(qū)。爆體山頭高4~15m,其中1號爆區(qū)預(yù)計爆破方量300000m3,爆區(qū)南面210m處有高壓電線經(jīng)過;3號爆區(qū)預(yù)計爆破方量250000m3,爆區(qū)東面390m處有一村莊,南面350m處有幾棟民房,東南面220m有電力線經(jīng)過;4號爆區(qū)預(yù)計爆破方量50000m3,爆區(qū)北面205 m有幾棟民房;2號爆區(qū)預(yù)計爆破方量200000m3,爆區(qū)周圍環(huán)境簡單無任何需保護(hù)的建筑物及建筑設(shè)施。爆破體均為紅砂巖,f系數(shù)3~5。預(yù)計合計爆破方量800000m3左右,工期36個月。

        2 爆破總體方案

        根據(jù)爆區(qū)地形、地質(zhì)情況,以及爆破塊度的要求,確定如下爆破方案:爆破體相對設(shè)計平整后場地標(biāo)高大于6m的爆破采用中深孔松動爆破開挖,小于6m的采用低臺階淺孔爆破。中深孔臺階高度6 m,淺孔臺階2.2m,作業(yè)自上而下開挖。

        3 爆破設(shè)計

        3.1 中深孔爆破設(shè)計

        3.1.1 爆破參數(shù)與起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

        孔徑90mm,設(shè)計臺階高度為6m,炮孔超深按h=(0.15~0.35)W底確定,其中W底為底盤抵抗線(m),巖石松軟時取小值,巖石堅硬時取大值。本工程設(shè)計超深為1.0m,并根據(jù)實(shí)際施工情況,及時予以調(diào)整。

        底盤抵抗線W底按下式確定

        式中:W底——底盤抵抗線

        K——被爆巖石系數(shù),一般為30~40,此取35;

        d——鉆孔直徑,mm。

        計算得出:W底=3.15m,取3.0m。

        孔距a:a=m × W底=1.3 ×3.0=3.9 ,取4.0m。

        排距b:b=0.8a=0.8 ×3.96=3.17 ,取3.0m。

        根據(jù)巖石的可爆性,設(shè)計初選炸藥單耗q為0.40kg/m3,在實(shí)際施工中,可根據(jù)實(shí)際爆破情況給予適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

        前排孔裝藥量按Q=q×a×W底×H計算,其H 為臺階高度,H=6m,則 Q=28.8kg,取29kg。

        后排孔裝藥量按Q=k×q×a×b×H計算,其中H為臺階高度,H=12m;k為考慮前面各排孔的巖體阻力作用的增加系數(shù),一般取k=1.1~1.2,此取 1.15;則 Q=33.12,取 33kg。

        表1 中深孔爆破參數(shù)

        設(shè)計的中深孔爆破參數(shù)見表1。采用梅花型布孔形式,孔內(nèi)采用柱狀連續(xù)裝藥方法,每孔裝兩個起爆藥包,分別置于藥柱底部1/4和3/4處。

        本工程在中深孔爆破中,設(shè)計單次爆破最大藥量不超過570kg,起爆孔數(shù)小于20個,最大單響藥量在198kg以內(nèi)。

        設(shè)計采用非電導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路,孔外延期起爆。采孔內(nèi)全部裝Ms-15段雷管,單響間用Ms-1段雷管接力,用Ms-1、Ms-3段雷管控制排間起爆順序,起爆網(wǎng)路設(shè)計如圖1所示。

        圖1 中深孔起爆網(wǎng)絡(luò)示意

        3.1.2 中深孔爆破安全計算

        最大一次齊爆藥量按下式確定:

        式中,R 取205m,α 取1.8,v取2cm/s,k取250,計算得 Q=2756.7kg

        根據(jù)實(shí)際設(shè)計最大一段藥量取198kg,校驗(yàn)震速V=K×(/R)α=0.41cm/s

        空氣沖擊波安全距離按下式確定:

        式中,KK取2,Q 取570,計算得出:RK=47.75m。爆破飛石對人員的安全距離按RF=(15-16)D計算,求得RF為144m。

        根據(jù)以上計算,本設(shè)計確定爆區(qū)周圍200m半徑為警戒范圍線能夠滿足安全的要求。

        3.2 淺孔爆破設(shè)計

        3.2.1 爆破參數(shù)與起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

        臺階高度H一般為2.2m;鉆孔深度L一般為2.5m;孔徑D=38~42mm。鉆孔超深h根據(jù)經(jīng)驗(yàn)h=(0.1-0.35)×w計算,其中,w 為底盤抵抗線,本設(shè)計取20cm。底盤抵抗線W底=(30-5)×D,本設(shè)計取1.2m。炮孔間距 a=1.1 ×w=1.3m、排距 b=0.8 ×w=0.96m,取1.0m。

        根據(jù)巖石性質(zhì),取炸藥單耗量q為0.3kg/m3,在實(shí)際施工過程中,可根據(jù)設(shè)計爆破效果予以調(diào)整。單孔裝藥量Q采用體積公式按(松動爆破)計算:Q=K×q×a×b×H,其中前排孔取k=1,后排孔取k=1.1。設(shè)計的爆破參數(shù)見表2。

        表2 小臺階淺孔炮孔爆破參數(shù)

        初步設(shè)計單次爆破規(guī)模為3排,采用排間微差起爆方式,最多起爆24個炮孔,一次爆破總炸藥量不超過19.76kg;單段最大裝藥量不超過6.8kg??變?nèi)連續(xù)裝藥,用導(dǎo)爆管非電雷管起爆。

        淺孔炮孔布置采用三角梅花布孔,采用孔內(nèi)延時排間微差起爆網(wǎng)路。

        淺孔爆破的起爆網(wǎng)路如圖2所示。

        圖2 淺孔爆破起爆網(wǎng)路

        空氣沖擊波安全距離:RK=KK×,KK取2,Q取19.75,RK=8.89m。爆破飛石對人員的安全距離計解:RF=(15-16)D,求得R=64m。

        根據(jù)以上計算,本設(shè)計確定爆區(qū)周圍300m半徑為警戒范圍線能夠滿足安全的要求。

        3.3 爆破作業(yè)方式

        (1)在作業(yè)時,采用淺眼松動爆破施工,先清除原巖上的覆蓋層,將其放置一旁堆放。開始修建簡易道路,簡易道路分支應(yīng)到達(dá)每個梯田層位,由上向下逐層爆破開挖。在布置炮孔位置時,要盡量利用臨空面較多的地形。由于2號爆區(qū)南面120m處有民房,4號爆區(qū)南面70m處有民房,110m處有一根輸電線路,3號爆區(qū)南面100m處有民房。在作業(yè)推進(jìn)上由北向南推進(jìn),爆破最小抵抗線朝北,以確保民房的安全。同時在距民房較近時須采用淺孔低臺階爆破,減小一次爆破藥量。

        (2)及時清理爆破工作面巖渣,保持爆破自由面,每班保持兩臺鉆機(jī)同時作業(yè),預(yù)先對要爆破的巖石一次性鑿?fù)赉@孔,并清理好孔口的碎石,用木塞堵住,集中放炮,集中出渣。

        3.4 安全技術(shù)措施

        (1)嚴(yán)格按《爆破安全規(guī)程》和《中華人民共和國民用爆炸物品安全管理?xiàng)l例》操作。

        (2)本方案中深孔爆破確定的最小安全距離為200m,淺孔爆破在復(fù)雜地質(zhì)條件下或未形成臺階工作面時確定的最小安全距離為300m,故對警戒線外的人員、設(shè)備應(yīng)該說是安全。

        (3)發(fā)現(xiàn)盲炮要及時處理,不能及時處理的要設(shè)置明顯標(biāo)志,并采取警戒措施,嚴(yán)禁無關(guān)人員進(jìn)入,并告訴技術(shù)人員,由技術(shù)人員指導(dǎo)處理,如當(dāng)班處理不完必須做好交接班手續(xù),將盲炮情況、處理方法交代清楚,由下一班繼續(xù)處理,具體處理方法如下:

        當(dāng)線路完好時可重新連線起爆,重新起爆時須檢查抵抗線有無變化。如最小抵抗線有變化者,應(yīng)驗(yàn)算安全距離,并加大警戒范圍;

        可在距盲炮孔口不少于10倍炮孔直徑處另打平行孔裝藥起爆;

        所用炸藥為非抗水炸藥,且孔壁完好時,可取出部分填塞物向孔內(nèi)灌水使之失效,然后做進(jìn)一步處理;

        可用木、竹或其他不產(chǎn)生火花的材料制成的工具,輕輕掏出孔內(nèi)填塞物,用藥包誘爆。

        嚴(yán)格控制爆區(qū)規(guī)模和最大一段齊爆藥量,禁止超藥量起爆;

        嚴(yán)格按設(shè)計參數(shù)進(jìn)行布孔和鉆孔,裝藥前要認(rèn)真對每個炮孔進(jìn)行檢查和驗(yàn)收,裝藥高度和填塞高度要符合設(shè)計要求;

        應(yīng)對警戒范圍內(nèi)設(shè)施簽訂爆破安全協(xié)議;

        起爆前應(yīng)將警戒范圍內(nèi)所用人員和設(shè)備撤到警戒范圍外,確保人員和設(shè)備的安全;

        在通往爆區(qū)的各交通要道口設(shè)置醒目警示牌,爆破時應(yīng)設(shè)立崗哨,禁止一切人員、車輛進(jìn)入警戒區(qū);

        起爆15min后,技術(shù)人員進(jìn)現(xiàn)場勘查,確定無危險后,方可解除警戒。

        4 爆破效果

        (1)爆破經(jīng)濟(jì)效益。爆破后鉆孔延米中深孔爆破方量在11m3左右,淺孔臺階爆破1.2m3;炸藥單耗與設(shè)計比有所降低,實(shí)際綜合單耗0.30kg/m3。工期提前6個月,綜合成本得到大幅降低。

        (2)爆破質(zhì)量。爆破后破碎塊度符合工程要求,大塊率低;無根坎;爆堆集中,且有一定的松散度,能滿足鏟裝設(shè)備高效率要求。

        (3)爆破安全。經(jīng)現(xiàn)場檢測,爆破地震、沖擊波、飛石和噪聲的危害均達(dá)到爆破設(shè)計評估的安全要求。

        5 結(jié)論

        低丘緩坡改造今后是城市發(fā)展主要手段之一,同時也是工業(yè)用地模式的創(chuàng)新,具有一定戰(zhàn)略意義和較好綜合效益。在低丘緩坡改造過程中,只要充分利用低丘緩坡的地形地貌特點(diǎn),合理進(jìn)行爆破設(shè)計,采用中深孔和淺孔排炮相結(jié)合的形式進(jìn)行爆破施工,精心組織,就能達(dá)到好效果。

        [1] 汪旭光.爆破設(shè)計與施工[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2011.

        [2] 鄭炳旭,王永慶,李 萍.建設(shè)工程臺階爆破[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2004.

        [3] 《采礦手冊》編委會.采礦手冊(第4卷)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1991.

        [4] GB6722-2011.爆破安全規(guī)程[S].

        [5] 于亞倫.工程爆破理論與技術(shù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2004.

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