趙 康

(陜西延長(zhǎng)石油巴拉素煤業(yè)有限公司，陜西 榆林 719300)

0 引言

巴拉素煤礦副立井井筒垂深531.35 m，原井底車場(chǎng)貫通巷設(shè)計(jì)凈底板垂深484.5 m。但因巴拉素井田2#煤含水，井底車場(chǎng)設(shè)計(jì)在2#煤層，難于貫通施工，因此設(shè)計(jì)院進(jìn)行圖紙變更設(shè)計(jì)，將原馬頭門封堵，新開(kāi)馬頭門及貫通巷水平下移18 m。施工新馬頭門前需破除該段成井井壁，本次爆破破除部位為調(diào)整后馬頭門及井底車場(chǎng)貫通巷開(kāi)口處(井筒垂深492～507.3 m)，該段成井井壁采用雙層井壁支護(hù)，外層井壁為單層鋼筋混凝土支護(hù)，壁厚500 mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40；內(nèi)層井壁為雙層鋼筋混凝土支護(hù)，壁厚1 500 mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C70。針對(duì)在建井筒大斷面、大體量鋼筋混凝土破除作業(yè)，此項(xiàng)爆破作業(yè)極具特殊性，工程難度大，在國(guó)內(nèi)建井歷史上尚屬罕見(jiàn)。

1 施工方案

1.1 總體方案

破井壁施工利用輔助盤及吊盤作為施工盤。為了保證施工質(zhì)量和安全，本次井壁破除施工采用“多打眼、少裝藥、放小炮”的光面爆破法，自上向下依次分段打氣割眼，氣割內(nèi)層井壁鋼筋；自下向上裝藥爆破內(nèi)層井壁鋼筋；打炮眼至外壁爆破出內(nèi)層井壁混凝土[1-3]。為保證新開(kāi)馬頭門及井筒段澆筑完整性，需內(nèi)層井壁全部破除，外層井壁破除部位為新開(kāi)馬頭門處荒斷面，每次爆破施工采用段高不超過(guò)2 m。

1.2 施工順序

打氣割眼找出交界部位的內(nèi)層井壁鋼筋位置，風(fēng)鎬剔出鋼筋上的混凝土。接下來(lái)的施工順序?yàn)椋瑲飧罡顢鄡?nèi)層井壁鋼筋→施工交界部位加密眼(眼深1 000 m，間距42 mm)→施工破內(nèi)層井壁鋼筋炮眼及內(nèi)層井壁混凝土炮眼→拆除輔助盤，安裝中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)，排水清淤→裝藥爆破出內(nèi)層井壁內(nèi)層鋼筋→鋼筋割除→裝藥破除內(nèi)層井壁混凝土→風(fēng)鎬剔除中層鋼筋上的混凝土，并用氣割割除→改裝工作盤→測(cè)量放線在井壁上畫出馬頭門輪廓線→打斜眼破除外壁鋼筋→鋼筋割除→破除外壁混凝土。

1.3 施工工藝

切割內(nèi)層鋼筋：打眼找出并氣割割除交界部位的內(nèi)層井壁鋼筋，即每2 m段高橫向打一層截割眼，同一段高內(nèi)每間距2 m豎向打一條氣割眼，割斷一次。采用YTP-28型氣腿式風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)，配φ42“一”字型鉆頭及φ23 mm×1 000 mm六角中空鋼釬打眼。眼距42 mm，眼深200 mm，找出交界部位內(nèi)層鋼筋位置，并用風(fēng)鎬剔除混凝土，剔除深度150 mm，寬度100 mm，總長(zhǎng)66.97 m。因眼距較近，為防止打眼時(shí)鉆桿滑入孔內(nèi)，打好的眼內(nèi)插入1.2寸鍍鋅鋼管，相鄰眼位緊貼鍍鋅鋼管眼位[4-7]。副井井筒設(shè)計(jì)凈徑10.5 m，眼距42 mm，經(jīng)計(jì)算得出凈周長(zhǎng)32.97 m，為方便切割，需打雙層眼，將鋼筋全部漏出，每層段高需打氣割眼3 098個(gè)。

交界處加密眼施工：在垂深492 m、507.3 m位置各打1層加密眼，眼深1 000 mm，眼距42 mm，共需打加密眼1 570個(gè)。為減小對(duì)非破除段井壁的破壞，交界處加密眼還可采用開(kāi)裂機(jī)破除交界處井壁[8-9]。

爆破破除內(nèi)層井壁鋼筋：采用YTP-28型氣腿式風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)，配φ42“一”字型鉆頭及φ23 mm×2 000 mm六角中空鋼釬打眼。破除內(nèi)層鋼筋采用斜打眼方式，眼深600 mm，炮眼眼底距井壁表面垂距為300 mm(內(nèi)層鋼筋保護(hù)層100 mm)，加密眼眼距42 mm，中間眼眼距400 mm。裝藥爆出內(nèi)層鋼筋，因眼距較近，為防止打眼時(shí)鉆桿滑入孔內(nèi)，打好的眼內(nèi)插入1.2寸鍍鋅鋼管，相鄰眼緊貼鍍鋅鋼管打眼。副井井筒設(shè)計(jì)凈徑10.5 m，眼距42 mm，每層段高需打眼1 874個(gè)。主要爆破參數(shù)、預(yù)期爆破效果及炮眼布置見(jiàn)表1、2、3及圖1。

表1 2 m段高內(nèi)壁鋼筋破除爆破原始條件

表2 2 m段高內(nèi)壁鋼筋破除爆破參數(shù)

內(nèi)層井壁混凝土破除：破除內(nèi)層井壁混凝土采用打直眼方式，眼深1 000 mm，眼距400 mm，2 m一段高，每層段高共需打眼1 075個(gè)。主要爆破參數(shù)、預(yù)期爆破效果及炮眼布置見(jiàn)表4、5、6及圖2。

外層井壁破除：外層井壁破除施工與內(nèi)層井壁大致相同，畫出開(kāi)口處輪廓線，先打眼刷掉輪廓線處

表3 2 m段高內(nèi)層鋼筋破除爆破效果

的混凝土，并割斷該部位鋼筋，然后進(jìn)行爆破參數(shù)計(jì)算，合理控制眼距和炸藥量，選擇外壁混凝土與新馬頭門開(kāi)口同時(shí)起爆。

表4 2 m段高混凝土破除爆破原始條件

表5 2 m段高混凝土破除爆破參數(shù)

表6 2 m段高混凝土破除爆破效果

圖1 內(nèi)層井壁鋼筋破除炮眼布置圖

圖2 內(nèi)層井壁混凝土破除炮眼布置圖

2 爆破工藝監(jiān)測(cè)及安全技術(shù)措施

2.1 爆破工藝監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)結(jié)果：現(xiàn)在國(guó)際上流行爆破測(cè)量的是爆破的振動(dòng)速度和頻率，因此，采取速度與頻率監(jiān)測(cè)。采用L20-S型爆破測(cè)振儀通過(guò)多測(cè)點(diǎn)多次放炮監(jiān)測(cè)，L20-S型爆破測(cè)振儀采用速度和頻率來(lái)描述爆破振動(dòng)強(qiáng)度，提供監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析和監(jiān)測(cè)報(bào)告輸出，是爆破施工振動(dòng)監(jiān)測(cè)專用設(shè)備，用于評(píng)價(jià)爆破地震波對(duì)鄰近建筑物、設(shè)施設(shè)備的影響[10-11]。經(jīng)過(guò)多次多測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)生擾動(dòng)最大一次爆破統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表7、表8、如圖3所示。

表7 爆破振動(dòng)儀監(jiān)測(cè)時(shí)間、地點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表

表8 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)顯示統(tǒng)計(jì)表

圖3 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)顯示圖

結(jié)果分析：通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，此項(xiàng)爆破工程完全滿足《爆破安全規(guī)程》要求，實(shí)現(xiàn)了大面積、大體量混凝土安全剝離，對(duì)井筒的振動(dòng)降到了最低，保證了井筒的完整性。

2.2 安全技術(shù)措施

合理計(jì)算：通過(guò)計(jì)算，合理選擇段高，8個(gè)段高分次爆破，采用2 m×2 m炮眼加密布置網(wǎng)格化。滿足了切割井壁鋼筋的要求，最大程度上減少爆破過(guò)程中對(duì)破除范圍外井壁面的震動(dòng)，極大的滿足了安全需要。

破除外層井壁：破除外層井壁時(shí)對(duì)新馬頭門破除作業(yè)，對(duì)比外層井壁全面爆破減少了工作面部分，原井筒外壁得以大面積保留，有利于防止片幫和井壁大面積透水事故的發(fā)生，且采取外層井壁和新馬頭門一次性破除，減少了炸藥量，滿足了后續(xù)工程的工藝需要。

工作面“一通三防”：此項(xiàng)工程的關(guān)鍵點(diǎn)在于127.765 t鋼筋的切除，需要采用風(fēng)鎬剝離混凝土，氣割鋼筋作業(yè)，工作面“一通三防”管控必須到位。

爆破監(jiān)測(cè)：采用爆破測(cè)振儀進(jìn)行每次爆破監(jiān)測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，及時(shí)停止后續(xù)作業(yè)。進(jìn)行炸藥量重新核算，減少網(wǎng)格面積，以保障井筒安全性為先，嚴(yán)格控制施工過(guò)程振動(dòng)，降低炸藥使用量，降低一次爆破面積。

3 結(jié)論

(1)通過(guò)爆破后現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，爆破后現(xiàn)場(chǎng)無(wú)大塊混凝土結(jié)塊，鋼筋無(wú)撕裂混凝土現(xiàn)象，非爆破區(qū)域未遭到破壞；爆破截面較平整，無(wú)明顯凸起或凹陷現(xiàn)象，雷管、炸藥利用率100%，無(wú)瞎炮，達(dá)到預(yù)期爆破效果。

(2)本次破除施工難度較大，工序轉(zhuǎn)換頻繁，工程所需炮眼數(shù)巨大，人工打眼成眼率低，造成人力成本增加；且多次升降吊盤，電力成本大，搭設(shè)腳手架，對(duì)于井筒相對(duì)狹小的空間增加了安全隱患。

(3)井筒外壁與新開(kāi)馬頭門位置破壁作業(yè)，炸藥量應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算，合理控制使用量；防止因井壁混凝土與馬頭門處巖石條件不同造成的片幫和超挖現(xiàn)象的產(chǎn)生，控制光面爆破成果。

(4)井筒大斷面鋼筋混凝土破除作業(yè)，最大的技術(shù)關(guān)鍵在于混凝土中鋼筋切割；可實(shí)現(xiàn)爆破面徹底剝離，減少因爆破作業(yè)對(duì)井壁其他部位造成的震動(dòng)沉降和局部裂隙。