混裝銨油炸藥在風(fēng)鉆保護中的應(yīng)用

混裝銨油炸藥在風(fēng)鉆保護中的應(yīng)用

1上水庫分層開挖張灣引水蓄能站位于河北省石家莊市井虞縣測魚市附近的甘陶河支流?？偘惭b功率為1000萬元，主要包括上水庫、水道系統(tǒng)、地下車間系統(tǒng)、地面進出、下水庫防洪水庫、排沙壩等工程。該項目的等級為一級。其中上水庫位于老爺廟山頂,采用開挖筑壩圍庫而成,土石方開挖總量達980萬m3,開挖工期為2年半,平均月開挖強度為32.6萬m3,最大月開挖強度為60萬m3。上水庫施工于2003年8月份開工,基于以下幾個方面因素,業(yè)主使用混裝銨油炸藥為該工程中的上水庫開挖及壩體填筑料采石工程提供爆破施工服務(wù):1)該工程施工地點位于我國北方干旱、半干旱地區(qū),年降水量小,適合銨油炸藥的應(yīng)用;2)該工程巖石主要為砂巖,節(jié)理裂隙發(fā)育,中等可爆,適合使用爆速相對較低的銨油炸藥;3)該工程具有土石方開挖量大、開挖強度高的特點,使用現(xiàn)場混裝銨油炸藥車可以更好地滿足高強度的施工需要。2混裝銨油的使用銨油炸藥混裝生產(chǎn)系統(tǒng)是集原材料運輸、炸藥現(xiàn)場混制裝填于一體的作業(yè)方式,由地面站和現(xiàn)場混裝銨油炸藥車2個部分組成。地面站設(shè)有原材料儲存?zhèn)}庫和上料裝置,主要的工業(yè)原料為多孔粒狀硝酸銨和輕柴油;采用螺旋混藥方式,炸藥生產(chǎn)工藝相對簡單,同時由于不存在成品炸藥的儲存與運輸環(huán)節(jié),安全性高。為保證混裝銨油炸藥質(zhì)量,對原材料的具體質(zhì)量要求如下:多孔粒狀硝酸銨的粒度0.5—1.0mm占10%—15%,粒度1.0—2.Omm占70%—80%,粒度2.0—2.5mm占10%—15%。輕柴油的使用根據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁刈兓闆r選用,溫度較高時,選用高標(biāo)號輕柴油,即每年的四月份至十月份選用0#輕柴油;溫度較低時選用低標(biāo)號輕柴油,即十一月至第二年三月份選用-20#輕柴油。制備的混裝銨油炸藥的密度為0.87—0.88g/cm3,采用鋼管約束測得爆速為2800—3000m/s,猛度為15—17mm,采用PVC管約束的炸藥臨界直徑為45mm,采用鋼管約束的炸藥臨界直徑為25mm,臨界起爆藥量為40g。3混合銨油炸藥設(shè)計3.1爆破質(zhì)量控制張河灣抽水蓄能電站工程上水庫的庫岸一部分是由山體開挖形成,一部分是由庫盆開挖料填筑形成,填筑料技術(shù)規(guī)格要求為最大粒徑600mm,粒徑小于5mm的含量不超過20%,粒徑小于0.1mm的含量不大于5%,爆破級配曲率系數(shù)為1—3。由于甲方對石料塊度和爆破振動的要求比較嚴(yán)格。為滿足以上要求,采取了以下施工措施,保證了壩料開采的質(zhì)量:1)通過多次爆破試驗,確定合理的鉆孔參數(shù)。最終確定的鉆孔孔徑115mm,梯段高度12m,超深0.5m,孔排距為4m×3m,采用梅花形布孔。2)通過規(guī)范化的施工管理,保證鉆孔施工質(zhì)量。鉆孔前先用皮尺按爆破設(shè)計要求確定孔位,然后用水準(zhǔn)儀量底板高程確定單孔孔深,確保孔底在同一水平面上,鉆孔過程中要求孔位偏差控制在±20cm以內(nèi),孔深控制在±30cm以內(nèi),孔斜偏差控制在±2°以內(nèi)。3)通過施工對比試驗,選擇合理的炸藥類型。反復(fù)進行了多組爆破試驗,根據(jù)級配料的篩分結(jié)果,發(fā)現(xiàn)采用乳化炸藥爆破的石料粒徑小于5mm的含量大于級配比例,而采用混裝銨油炸藥并采取耦合裝藥的方式爆破后的石料滿足設(shè)計級配要求。經(jīng)過分析,這主要是由于乳化炸藥的爆速較高(大于4300m/s),而混裝銨油炸藥的爆速中等(2800—3000m/s),爆破后巖石的破碎圈半徑較小,級配料中的超細(xì)料比例能滿足要求。4)根據(jù)巖性的不同,選擇合理的爆破參數(shù)。堵塞長度與炸藥單耗的確定是確保爆破質(zhì)量與安全的關(guān)鍵。炸藥單耗過大,堵塞長度過短,飛石距離過遠,不利于爆破安全;炸藥單耗過小,堵塞長度過長,爆破后表面超徑石比例過大,增加爆破后的解炮成本。本工程梯段爆破的堵塞長度控制在1.6—2.2m,炸藥單耗控制在0.45—0.6kg/m3。5)根據(jù)施工特點,確定合理的起爆網(wǎng)路。由于本次爆破的振動控制要求較高,統(tǒng)一采取MS12高段雷管入孔,孔外排間用MS5或MS6接力,同排用MS2接力的逐孔微差爆破網(wǎng)路,如圖1所示。實踐證明,這種起爆網(wǎng)路不僅操作簡便,而且通孔間排間逐孔微差爆破的方式,相對于一般的排間爆破,單段起爆藥量明顯減小,滿足了工程對爆破振動的要求,同時爆堆集中、爆破塊度均勻、便于挖裝。3.2調(diào)整后的爆破試驗方案張河灣抽水蓄能電站工程上水庫的邊坡和庫底保護層開挖面面積較大,邊坡面積有20余萬m2,庫底面積有10余萬m2。根據(jù)最初的施工方案,在距建基面6m范圍內(nèi)保護層爆破全部使用手風(fēng)鉆剝離,不僅施工成本過高,也不能滿足施工進度的要求。為此,對庫底臨近建基面的保護層開挖,先預(yù)留1m左右的薄保護層,薄保護層以上部分采用柔性墊層的小臺階梯段爆破的方式,薄保護層部分再用手風(fēng)鉆爆破。最初采用32乳化炸藥3支捆綁成一節(jié)進行裝藥爆破,通過10次不同起爆網(wǎng)路的試驗,發(fā)現(xiàn)效果都不太理想,試驗結(jié)果不是預(yù)留保護層太薄,后續(xù)難以進行處理,就是預(yù)留保護層太厚,增加保護層鉆爆成本。為此,在常規(guī)梯段爆破中應(yīng)用混裝銨油炸藥的經(jīng)驗,嘗試在小臺階爆破中進行爆破試驗,試驗方案如下:保護層臺階高度為6.0m,鉆孔直徑76—89mm,無超深,每孔均回填0.5m巖粉作為柔性墊層,孔排距為4.0m×2.5m,梅花型布孔,采用混裝銨油炸藥裝藥,用0.4kg的32mm的乳化炸藥作為起爆藥包,單孔的裝藥量為15—20kg,堵塞長度為1.2—1.8m,平均單耗約0.3kg/m3,起爆網(wǎng)路與常規(guī)梯段爆破相同。爆破后通過清渣發(fā)現(xiàn):柔性墊層回填炮眼段保留完好,巖面的平整度為±0.3,預(yù)留薄層在0.7—0.9m之間,這樣的厚度比較理想,易于手風(fēng)鉆水平爆除,需要保留的基巖中無明顯新生裂隙,這說明爆破試驗是非常成功的,隨后的保護層小臺階爆破一直采用以上爆破方式,不僅較好地控制了施工成本,還大大加快了保護層開挖的施工進程。鑒于現(xiàn)場混裝銨油炸藥在以上兩類開挖部位取得的施工經(jīng)驗,同時手風(fēng)鉆的孔徑(42mm)大于銨油炸藥爆轟所需要的臨界直徑(25mm),是否可以在手風(fēng)鉆保護層中采用相對廉價的混裝銨油炸藥進行爆破?帶著這個問題做了幾次對比試驗:在手風(fēng)鉆的炮區(qū)部分孔中使用混裝銨油炸藥進行耦合裝藥,并用100g32乳化炸藥做起爆藥包,其余部分孔內(nèi)仍裝32乳化炸藥。爆破后檢查發(fā)現(xiàn)混裝銨油炸藥完全爆轟,而且比裝32乳化炸藥炮孔爆破后底板平整度更高,原因在于混裝銨油炸藥的低爆速特點造成的。以上試驗的成功,充分體現(xiàn)了混裝銨油炸藥在小孔徑裝藥爆破中的優(yōu)勢,在隨后的手風(fēng)鉆保護層開挖中全部采用了銨油炸藥,由于實現(xiàn)了全耦合裝藥,孔網(wǎng)參數(shù)由以前采用32乳化炸藥1.2m×1.0m調(diào)整為1.5m×1.2m,孔網(wǎng)參數(shù)擴大50%,爆后發(fā)現(xiàn)底部建基面比較平整,效果良好。由于現(xiàn)場混裝銨油炸藥成本比成品乳化炸藥價格低,加上孔網(wǎng)參數(shù)的擴大,不僅提高了鉆爆作業(yè)效率,也使得手風(fēng)鉆爆破成本大幅度降低。4混裝銨油火箭炮的經(jīng)濟效益實踐證明,在河北