中深孔爆破技術(shù)在玉環(huán)縣漩門三期圍墾工程中的應(yīng)用

中深孔爆破技術(shù)在玉環(huán)縣漩門三期圍墾工程中的應(yīng)用內(nèi)容摘要：目前浙江省大力推廣本質(zhì)安全的中深孔爆破技術(shù)，該技術(shù)在開采條件復(fù)雜的玉環(huán)縣漩門三期圍墾工程堤遼岙采石場(chǎng)得到了實(shí)際應(yīng)用，有效地控制了爆破震動(dòng)和飛石。關(guān)鍵詞：本質(zhì)安全；中深孔爆破技術(shù)；復(fù)雜環(huán)境實(shí)際應(yīng)用1工程概況玉環(huán)縣漩門三期圍墾工程堤遼岙采石場(chǎng)位于玉環(huán)縣坎門辦事處堤遼岙村。開采儲(chǔ)量約240萬m3，礦區(qū)料場(chǎng)山體海拔標(biāo)高在5.00~81.91m，是浙江省目前最大的圍墾工程漩門三期海堤的主要填料供應(yīng)區(qū)該料場(chǎng)地處海岸邊丘陵區(qū)，屬丘陵地貌。礦區(qū)山體地形呈東南向緩坡，靠海岸線為懸崖陡壁。山體自然坡度在25~35o之間，植被較發(fā)育，主要為矮小灌木為主，開采前對(duì)該山體原礦山界內(nèi)需要開采的區(qū)域進(jìn)行了山皮剝離工作。石礦巖性為灰黑色泥質(zhì)粉沙巖，呈細(xì)沙塊狀結(jié)構(gòu)，密度為2.5t/m3，巖石普氏硬度系數(shù)F=10~12。主要成分以石英為主，長(zhǎng)石巖屑少量，結(jié)構(gòu)致密，硬度大，透水性差，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，屬優(yōu)質(zhì)建筑石料，地質(zhì)條件良好，可爆性較好。采礦區(qū)內(nèi)無大的地表水系，含水層主要為第四系坡、殘積層孔隙水及風(fēng)化帶裂隙水，地下水源主要靠大氣降水補(bǔ)給，地下水以孔隙下降泉的形式排泄與溝谷中，地表徑流條件較好，匯水面積小，以片流排泄為主。采石場(chǎng)位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，故水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，對(duì)開采有利。開采礦區(qū)距離鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民較近，西側(cè)和西北側(cè)有一村莊，距離礦界110~300m；北面有污水處理廠，距離礦界130m，廠房、部分設(shè)施距離礦界300m以內(nèi)。爆破的外部施工環(huán)境條件復(fù)雜，在爆破時(shí)必須嚴(yán)格控制震動(dòng)，減少對(duì)附近建筑的影響，以保證開采區(qū)的人員、住房、生產(chǎn)環(huán)境的安全穩(wěn)定。2爆破方案的選擇目前大方量開采石方的方案主要有中深孔爆破技術(shù)和硐室爆破技術(shù)，兩種爆破技術(shù)特點(diǎn)如下：2.1中深孔爆破方案的特點(diǎn)⑴深孔爆破能有效的控制爆破后巖石大塊率，根據(jù)以往大量深孔爆破的經(jīng)驗(yàn)，大塊率可控制在5%以下，且破碎均勻。二次破碎的工作量減少，即減少了對(duì)周邊民房的干擾。每降低1%的大塊率。挖運(yùn)效率可提高2.5%。⑵中深孔爆破的大塊一般出現(xiàn)在爆區(qū)最前、后排和表層，容易進(jìn)行大塊巖石二次破碎工作，不影響裝運(yùn)效率⑶中深孔爆破可以控制爆堆的塌散方向、范圍、爆堆高度，保證挖運(yùn)機(jī)械安全作業(yè)，并提高挖裝效率。⑷中深孔爆破可消除裝運(yùn)平臺(tái)上的巖坎，保證裝車平臺(tái)、運(yùn)輸?shù)缆返钠巾槪@是其他爆破所難以達(dá)到的。⑸中深孔爆破施工前期準(zhǔn)備工作簡(jiǎn)單，設(shè)備進(jìn)場(chǎng)后能迅速投入鉆爆作業(yè)，并可利用山體地形開闊的特點(diǎn)，開創(chuàng)多平臺(tái)、多點(diǎn)位交叉施工作業(yè)，形成良好的流水式生產(chǎn)，保證生產(chǎn)的均衡連續(xù)性。⑹中深孔爆破屬露天作業(yè)，裝藥部位的地質(zhì)條件和臨空面的關(guān)系較直觀，容易采集數(shù)據(jù)，不易發(fā)生責(zé)任安全事故。2.2硐室爆破方案的特點(diǎn)⑴破碎不均勻，后期二次破碎工作量大，⑵準(zhǔn)備工作量大，施工條件和施工工藝復(fù)雜，要求嚴(yán)格。⑶屬于在地下開挖硐室，安全管理難度大。⑷每次爆破炸藥用量大，震動(dòng)大，對(duì)附近居民的房屋的不利影響大。⑸不容易形成臺(tái)階狀工作面。經(jīng)過以上特點(diǎn)的綜合對(duì)比，本工程采用中深孔爆破方案3爆破設(shè)計(jì)和施工3.1設(shè)計(jì)的原則⑴從有利挖裝和安全作業(yè)的角度，中深孔臺(tái)階爆破的主體臺(tái)階高度定為6~15m，每個(gè)臺(tái)階作業(yè)面的寬度不得小于⑵中深孔臺(tái)階爆破的鉆孔直徑根據(jù)巖性和地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同可采用d=115mm和d=14⑶開挖順序自上而下分梯段臺(tái)階進(jìn)行，循環(huán)式推進(jìn)。⑷山體道路必須順暢的通到各個(gè)施工臺(tái)階上，形成環(huán)形循環(huán)雙道。⑸根據(jù)周圍建筑與爆區(qū)的不同距離，控制單響最大藥量和一次爆破規(guī)模。視爆區(qū)條件采用不同的起爆模式，并全部采用微差起爆方法，減少爆破震動(dòng)對(duì)環(huán)境的擾動(dòng)。⑹因沿海地區(qū)多雷雨天氣，中深孔臺(tái)階爆破孔內(nèi)一律采用非電起爆系統(tǒng)。3.2爆破參數(shù)3.2鉆孔直徑采用115mm，140m炮孔布置平面示意圖和橫斷面示意圖見圖2。其爆破參數(shù)按以下各式計(jì)算：最小抵抗線：W=(30～35)d(m)鉆孔超深：h=(0.25～0.35)W(m)炮孔深度：L=H+h(m)堵塞長(zhǎng)度：I′=(28～32)d(m)裝藥長(zhǎng)度：I=L－I′孔間距：a=(1.0～1.5)W(m)排間距：b=(0.8～1.0)W(m)單孔藥量：Q=q·a·b·H(m)（1）或Q=q·a·W·H(kg)（2）炸藥單耗：q=0.35～0.40(kg/m3)（依巖性而定）。其爆破參數(shù)值列于表1和表2。表中給出不同臺(tái)階高度H的爆破參數(shù)，主要是考慮到上、下臺(tái)階過渡段以及新臺(tái)階形成時(shí)地形變化較大臺(tái)階高度發(fā)生變化。表1中深孔臺(tái)階爆破參數(shù)表（d=140mm）臺(tái)階高度H/m抵抗線W/m鉆孔超深h/m孔間距a/m排間距b/m炮孔深度L/m裝藥長(zhǎng)度I/m堵塞長(zhǎng)度I′/m單孔藥量Q/kg64.21.054.547.054.05337.8～43.274.21.054.548.054.853.244.1～50.484.21.054.549.055.553.550.4～57.694.21.054.5410.056.353.756.7～64.8104.21.054.5411.057.153.963.0～72.0114.21.054.5412.058.153.969.3～79.2124.21.054.5413.059.153.975.6～86.4134.21.054.5414.0510.153.981.9～93.6144.21.054.5415.0511.153.988.2~100.8154.21.054.5416.0512.153.994.5～108表2中深孔臺(tái)階爆破參數(shù)表（d=115mm）臺(tái)階高度H/m抵抗線W/m鉆孔超深h/m孔間距a/m排間距b/m炮孔深度L/m裝藥長(zhǎng)度I/m堵塞長(zhǎng)度I′/m單孔藥量Q/kg83.41.143.79.15.4～5.93.2～3.750～5593.41.143.710.16.4～6.93.2～3.760～64103.41.143.711.17.4～7.93.2～3.769～73113.41.143.712.18.4～8.93.2～3.778～83123.41.143.713.19.4～9.93.2～3.787～923.2.2中深孔臺(tái)階爆破使用乳化炸藥連續(xù)柱狀裝藥，堵塞材料使用鉆屑或砂粘土。10m以下將起爆藥包放置裝藥最底層；103..2.3起爆模式及規(guī)模中深孔爆破采用微差起爆方法，視作業(yè)面情況、環(huán)境條件和開挖深度分別采用V形、梯形、波浪形和斜線形等多種起爆模式（見圖4）。為保證周邊建構(gòu)筑物的安全，根據(jù)薩氏公式進(jìn)行安全檢測(cè)后控制一次單響最大起爆藥量不超過安全允許值并使用相應(yīng)測(cè)震儀器對(duì)爆破進(jìn)行震動(dòng)的安全監(jiān)測(cè)?？偨Y(jié)該地域的震動(dòng)衰減規(guī)律，確定衰減指數(shù)、系數(shù)經(jīng)回歸計(jì)算確定合理的控制值。微差間隔時(shí)間t經(jīng)綜合考慮爆破方法、震動(dòng)控制和破碎質(zhì)量等因素加以確定，一般取t=50~150ms，自前向后逐漸加大。3.2.4該區(qū)域因環(huán)境較復(fù)雜，故中深孔爆破采用孔內(nèi)或孔外（小區(qū)域等間隔毫秒微差）非電毫秒延期起爆網(wǎng)路來降低爆破震動(dòng)對(duì)周邊環(huán)境的影響（見圖5）。3.2.5施工技術(shù)要求⑴炮孔偏差符合表3要求表3炮孔偏差技術(shù)指標(biāo)爆破方法鉆孔直徑/mm孔口位置誤差/cm炮孔偏差角/°孔深誤差/cm深孔臺(tái)階爆破115221.7±15，－10140252±20，－20⑵裝藥和堵塞炸藥量、裝藥結(jié)構(gòu)和堵塞質(zhì)量對(duì)破碎效果、爆破飛石、爆破震動(dòng)控制都至關(guān)重要，相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合表4。表4裝藥、堵塞技術(shù)指標(biāo)爆破方法鉆孔直徑/mm單孔藥量誤差/kg裝藥密度誤差/%起爆位置誤差/cm堵塞長(zhǎng)度誤差/cm中深孔臺(tái)階爆破1155～8550+40，-151405～10850+50，-10注：?jiǎn)慰姿幜恐锌咨畹陌吹紫蓿诇\的按高限。⑶起爆網(wǎng)路技術(shù)要求孔外微差起爆網(wǎng)路單發(fā)雷管孔外綁扎導(dǎo)爆管根不數(shù)多于10根。每次爆破炮孔排數(shù)不能低于3排，不超過6排。4、爆破安全設(shè)計(jì)4.1爆破震動(dòng)安全距離計(jì)算根據(jù)《爆破安全規(guī)程》GB6722—2003[1]和以往工程經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)的研究成果，爆區(qū)周邊要保護(hù)物的爆破震動(dòng)速度安全允許值[v]列于表5表5主要保護(hù)物的質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)速度安全允許值表序號(hào)保護(hù)物名稱允許質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)速度峰值[v]/cm/s1磚民房1.52水廠鋼筋混凝土框架房2.0根據(jù)《爆破安全規(guī)程》[1]的規(guī)定，爆破震動(dòng)安全距離按照以下公式計(jì)算：Qmax=R3([V]/K)3/a（3）式中：V為爆破震動(dòng)安全允許質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)速度峰值，cm/s；Qmax為爆破單響最大藥量，kg；K為與介質(zhì)性質(zhì)、爆破方式等因素相關(guān)的系數(shù)，在巖石中通常為30～180，土壤中為100-200；a為與傳播途徑和地質(zhì)地形等因素有關(guān)的衰減指數(shù)，近距離1.5-2.3，遠(yuǎn)距離1.2-1.5；R為爆源至保護(hù)建筑、構(gòu)筑物的水平距離，m。就爆破而言，根據(jù)周圍地形地質(zhì)條件，上式中的K，a值采用經(jīng)驗(yàn)估算，本工程取值分別為：K=180；a=1.5，計(jì)算結(jié)果見表6表6保護(hù)物質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)速度安全允許值對(duì)應(yīng)爆破最大單響藥量值表質(zhì)點(diǎn)允許震動(dòng)速度峰值[V]/cm/s爆源至保護(hù)建筑、構(gòu)筑物的水平距離R/m100120140180200220250爆破單響最大藥量Qmax/kg1.56912019140555673910842123213339720988131419294.2爆破空氣沖擊波安全距離對(duì)露天爆破，空氣沖擊波安全距離R由下面公式計(jì)算：R=kQ1/3/⊿p1/a（4）式中：Q為裝藥量，kg；⊿p為保護(hù)對(duì)象允許超壓，Pa；k為常數(shù)，對(duì)微差爆破，k=0.03；a為指數(shù)，對(duì)微差爆破，a=1.55。以磚房為例，取⊿p=0.02×105Pa;Q=20000按照計(jì)算中深孔爆破中深孔空氣沖擊波的影響可以忽略不計(jì)。4.3個(gè)別飛石計(jì)算及避免措施個(gè)別飛石距離計(jì)算公式為：Rf=K.d