人工開挖巖石爆破技術(shù)的布孔方式與爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

人工開挖巖石爆破技術(shù)的布孔方式與爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

1挖孔樁爆破技術(shù)的探討隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，土木工程-巖石基礎(chǔ)工程也在迅速發(fā)展。工程爆破在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中有著廣泛的用途,在煤礦、金屬礦、建材礦山等工業(yè)領(lǐng)域,爆破方法是破碎巖石的主要手段。人工開挖樁井具有機(jī)具設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、占用場(chǎng)地面積小、施工質(zhì)量可靠、工期短、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn),近幾年在基礎(chǔ)工程中得到了廣泛應(yīng)用。在穿越巖層的承壓樁井開挖中,爆破法施工已得到了廣泛應(yīng)用,并取得了較好的工程效果和社會(huì)效益。樁井人工開挖巖石爆破,斷面一般較小,夾持力大,有些樁井爆破作業(yè)距離居民住宅較近。因此,如何提高挖孔樁爆破效率,保證安全,是人工挖孔樁爆破技術(shù)中值得探索的課題。我們結(jié)合某山區(qū)公路工程中的樁基開挖,對(duì)挖孔樁爆破開挖的爆破單耗、起爆順序、布孔方式和安全防護(hù)措施等進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)研究,對(duì)同類工程具有一定的借鑒意義。山區(qū)公路周圍環(huán)境復(fù)雜,部分路段距離當(dāng)?shù)鼐用褡≌芙?因此,樁井開挖對(duì)爆破的要求除質(zhì)量外,還必須保證安全。設(shè)計(jì)樁孔直徑主要有1.5m、1.8m等,其中直徑為1.8m的樁井最多,巖石種類、分布也較復(fù)雜。本文主要選擇直徑為1.8m的微風(fēng)化巖石樁井為例,對(duì)樁井開挖巖石爆破技術(shù)進(jìn)行研究。2該項(xiàng)目的內(nèi)部設(shè)計(jì)2.1整體布置的大型爆破結(jié)構(gòu)本工程樁井?dāng)嗝孑^小,作業(yè)空間狹小,在單自由面爆破條件下,巖體的夾制力大,因此本工程亦采用常用的直徑為40mm的小直徑炮孔。炮孔布置采用易于人工操作的中心孔掏槽布孔方式,在樁孔斷面內(nèi),由中央向周邊分別布置掏槽孔和周邊孔,掏槽孔設(shè)計(jì)為垂直孔,周邊孔向外微傾斜5°～8°,起爆方法采用一次分段微差起爆方式,掏槽孔用1段雷管,周邊孔用4段雷管,延時(shí)為75毫秒。斷面中心布置的3個(gè)掏槽孔,深度比其他炮孔深12cm,其首先起爆,從而形成周邊孔爆破的新自由面和體積補(bǔ)償空間。直徑為1.8m的樁井炮孔布置及起爆順序如圖1所示。2.2爆破參數(shù)確定樁井人工開挖爆破不同于隧洞和井巷的開挖爆破,但可參考礦山立井掘進(jìn),結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn),由樁井開挖直徑大小、巖石性質(zhì)和風(fēng)化程度以及所用炸藥性能來確定爆破參數(shù)。(1)爆破單耗及用量炸藥單位消耗量不僅影響巖石破碎塊度、石塊飛散距離和爆堆形狀,而且影響炮眼利用率、井巷輪廓質(zhì)量及圍巖的穩(wěn)定性等。合理確定單位炸藥消耗量取決于多種因素,其中主要包括:炸藥性質(zhì)(密度、爆力、猛度、可塑性)、巖石性質(zhì)、樁井爆破斷面、裝藥直徑和炮眼直徑、炮眼深度等。本工程所用炸藥多為二級(jí)煤礦許用乳化炸藥,根據(jù)樁孔掘進(jìn)爆破的炸藥單耗計(jì)算公式:q=1.4fS??√q=1.4fS式中,q為炸藥單耗,kg/m3;f為巖石普氏系數(shù);S為開挖斷面積m2。并結(jié)合同類工程及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn),炸藥單耗取q=3.5kg/m3左右。(2)孔間距設(shè)計(jì)周邊眼及中心眼:樁徑D=1800mm的,取間距a=470mm;樁徑D=1500mm的,取間距a=440mm。(3)炮孔深度的確定炮孔深度在各爆破參數(shù)中居重要地位,它不僅影響每個(gè)掘進(jìn)循環(huán)中各工序的工作量、流水作業(yè)的合理搭配和掘進(jìn)速度,而且影響爆破效果和材料消耗。同樣在人工挖孔樁巖石爆破中,炮孔深度也是一個(gè)很重要的參數(shù),過深過淺均不合適。根據(jù)我們的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)炮孔深度一般取h=(0.7～1.2)D(D為挖孔樁直徑)。直徑為1.8m的樁共布11個(gè)孔,其中中心掏槽孔3個(gè),孔深1.2m,單孔裝藥量為680g;周邊孔8個(gè),孔深1.0m,單孔裝藥量為490g。3控制爆破損失(1)施工時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確控制炮孔間距,排距及孔深,嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求驗(yàn)孔、裝藥、堵塞和聯(lián)網(wǎng)起爆。(2)施工中應(yīng)嚴(yán)格控制段發(fā)藥量及起爆總藥量,控制爆破產(chǎn)生的震動(dòng)和沖擊波對(duì)周圍環(huán)境及建筑物的影響,保證施工安全。(3)施工后應(yīng)對(duì)爆破效果進(jìn)行監(jiān)控,仔細(xì)觀察爆后對(duì)圍巖及混凝土護(hù)壁影響情況,及時(shí)做出相應(yīng)調(diào)整措施及處理方案。(4)對(duì)施工方案各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。根據(jù)試爆結(jié)果來調(diào)整各項(xiàng)參數(shù),使之達(dá)到最好的爆破效果。4爆炸安全生產(chǎn)控制4.1導(dǎo)爆管雷管的注意事項(xiàng)受地質(zhì)環(huán)境和樁井深度影響,某些樁井地下水有數(shù)米之深,如此高的地下水位為裝藥、堵塞和連線等爆破作業(yè)工序帶來了諸多困難,也為爆破安全埋下了很大的隱患。針對(duì)此情況,經(jīng)討論研究和實(shí)驗(yàn),我們發(fā)現(xiàn)雷管必須用導(dǎo)爆管雷管,每個(gè)樁井用一發(fā)或兩發(fā)電雷管擊發(fā)非電導(dǎo)爆管,裝藥過程中要對(duì)樁井內(nèi)的地下水進(jìn)行不間斷抽水,保證裝藥和堵塞的順利完成,堵塞不能用土,最好用沙子或鉆屑碎渣,完成裝藥、堵塞和連線后應(yīng)盡快起爆。這樣,地下水豐富的樁井便能非常順利的完成爆破作業(yè),不但保證了安全,又保證了工程進(jìn)度。4.2樁采用混凝土護(hù)岸,確保爆破質(zhì)量樁井飛石安全的防護(hù)是個(gè)很重要的問題。由于某些樁井距離民房較近,必須嚴(yán)格控制飛石。除了調(diào)整炸藥單耗和調(diào)整雷管段位外,還必須對(duì)防護(hù)覆蓋有嚴(yán)格的要求。樁井上口須采用如圖2所示的防護(hù)覆蓋,在混凝土護(hù)壁上圍繞樁井四周放置3～6個(gè)高為0.3m左右的墊塊,留出較大的泄氣通道,墊塊上放一整塊鋼筋網(wǎng)格板,鋼筋網(wǎng)格板上放鐵板或木模板,其上再放多個(gè)沙袋。根據(jù)樁井大小、深度、裝藥量、雷管分段等確定沙袋重量,保證爆破時(shí)井口覆蓋物僅被微微掀起,無碎石飛出,確保安全無事故。特別要注意樁井開挖不深(不超過20m左右)時(shí),爆破沖擊力很大,應(yīng)多壓沙袋。4.3爆破密度對(duì)比由于現(xiàn)場(chǎng)只有1.2m的鉆桿,所以炮眼深度都為1.0m(周邊孔)或1.2m(中心孔)。在此條件下通過正向起爆和底部反向起爆的現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在相同的爆破條件下,直徑為1.5m的樁井中反向起爆比正向起爆進(jìn)尺大,炮眼利用率高;然而,在直徑為1.8m的樁井中,正向起爆反而比反向起爆進(jìn)尺較大,效果更好。因此,小斷面樁井開挖巖石爆破作業(yè)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇雷管起爆方向。4.4做好爆破質(zhì)量的措施巖石爆破施工初期個(gè)別瞎炮,原因如下:①樁井內(nèi)環(huán)境潮濕,電雷管腳線接頭觸地造成個(gè)別電雷管拒爆。②起爆器電量不足,充電難以較好完成。③可能個(gè)別電雷管確有質(zhì)量問題。分別采取以下措施:①保證每個(gè)腳線接頭均用電工專用絕緣膠帶黏裹。②定期檢查起爆器電量,及時(shí)更換電池,并保證工具袋內(nèi)始終有備用電池。③及時(shí)聯(lián)系該火工品生產(chǎn)單位做現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查。該幾項(xiàng)措施非常好地解決了個(gè)別瞎炮的問題,提高了施工質(zhì)量,大大降低了安全隱患。綜上所述,爆破后將風(fēng)管放至井底進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng),排除炮煙。