灰岩石料场开采与支护

1#灰岩石料场开采与支护一、概述左岸1#灰岩石料场位于坝前左岸C2地层内，C2地层呈条带状分布于左岸，宽100m300m，长约1km，向北与C1地层呈断层接触（F1），距下坝址300m左右，分布高程640m850m，高差100m210m，最大底面积约10104m2。料场地形较完整，岸坡地形坡度一般5080，靠水边近直立，山顶相对较缓2040，大多地段基岩裸露。经岩相分析，快砂浆棒快速法、压蒸法及岩石柱法试验检测，左岸1#石料场的微晶灰岩为非活性骨料。料场详查范围约10104m2，储量计算初定高程720m为终采平台，两侧及后缘总平均坡比为1:1，表层强喀斯特化岩体作为弃料。经平行断面法计算，总方量约为390104m3，剥离厚度为4m，剥采比为1:8.0。有用料储量约340104m3。石料场开采剥离料及无用料65.54104m3。岩石强度及弹性模量表二、引用标准（1）GB6722-2011爆破安全规程；（2）DL/T5135-2013水电水利工程爆破施工技术规范；（3）DL/T5333-2005水电水利工程爆破安全监测规程；（4）DL/T5388-2007水电水利工程天然建筑材料勘察规程。三、施工布置3.1道路布置原规划有左岸R7料场开采公路，由左岸坝顶1#灰岩石料场765.0m集料平台进行毛料运输。钻爆设备及人员利用料场西北方向的原有村道开拓延伸至料场820.0m高程，作为先期人员、设备进入料场的道路。待揭顶后由上而下布置溜渣槽，用反铲或推土机将开采毛料通过溜渣槽从开采面溜至765.0m集料平台，溜渣槽设两条，以避免交叉作业。后期开采出渣料拟从765.0m集料平台新建便道至720.0m终采平台。以R7公路为依托，无用料运至左岸上游弃渣场堆放，有用石料运至砂石系统加工或直接运往大坝堆石区填筑。详见1#灰岩石料场平面布置图。3.2施工风、水、电布置施工供风拟在石料场附近布置5#空压站，另外配置移动式空压机作为辅助用风。供气管网布置采用单树枝状管网结构，供气管路采用钢管，主管供至各主要开挖工作面，主管管径为150mm；支管采用100mm、75mm钢管或胶管。施工供水料场开采用水主要抽取江水或引用冲沟水供水，在左岸上游石料场附近布置1#储水水池，水泵一台，规格D46-508，Q=50m3/h，H=400m。施工供电发包人已从35KV象明变电站引入一趟10KV龙谷线T曼林支线#55+1号杆，用#55+1杆接入点进行搭接牵线，在石料场的北侧配置1#配电所保证施工用电。变压器一台，规格S11-800kVA 10/0.4kV。四、总体施工程序4.1料场开采程序开采遵循从上到下、先土方后石方、先高后低分层形成台阶开挖的原则进行。各层开挖先清理坡面表层覆盖层，再进行有用料的开采。石料开采采用台阶法钻孔爆破，每个开采平台的马道间距为15m，在相邻两个马道之间按7.5m进行分层开采。有用料开采利用石场山坡为自由临空面按由外到内的程序分区组织钻、爆、挖、运机械化流水作业。主爆破孔采用高风压潜孔钻机；开采边坡预裂孔采用QZJ-100B潜孔钻钻孔，边角部位、找平层及大块石破碎采用液压钻机；爆破后采用推土机集渣，反铲装车，自卸汽车运输至指定区域。料场施工程序见下图。料场规划料场复查施工风水电及道路布置料场揭顶无用料料场开采支护料场整治结束修建截、排水沟施工准备料场施工程序框图4.2截排水修筑及边坡保护在开采区边线外侧35m处修建浆砌石截水天沟，拦截汛期雨水，截水沟采用人工开挖形成梯形断面，底宽60cm，深60cm，在开挖截水沟同时，对流入开采区内部的水沟进行封堵，使水流顺截水沟排向两侧冲沟，避免水流直接流入开采区，确保开采安全及质量。在场内临时道路靠山体侧修建临时排水土沟，将山坡来水引排至永久排水沟及冲沟。为保持开挖边坡稳定，开挖采取先进行永久边坡面分台预裂，严格控制爆破规模。施工期间加强地质监测和预测，每次爆破和雨后对边坡进行监测，发现情况，及时进行处理、整治，发现局部不稳定块体及时进行随机支护。料场开采原则如下：（1）采取自上而下，分层台阶开采。（2）覆盖层在石料开采前剥离完成。同时，形成开采平台推进方向的初始掌子面。（3）覆盖剥离前，先进行运输道路及坡顶截水沟的修建。（4）开采过程中及时清除夹泥层、软弱层及污染层，确保石料质量。（5）采用深孔梯段、微差挤压控制爆破开采方案，减少超径大块石二次爆破改小量及便于挖装作业。五、料场开采方法料场开采前先形成施工道路，边坡截、排水沟，施工风、水、电等布置，然后进行覆盖层剥离，剥离至有用层，再自上而下分层梯段爆破开挖，爆破前须进行爆破试验，取得最优爆破参数。随边坡开挖高程下降，对边坡进行支护。根据料场的开采顺序，随着开采平台的不断下降，在已经形成的开采平台上，及时开挖下层周边无用层，即下层无用层的开挖随着上层有用料开采平台的推进而延伸，下层有用料开采必须在该层无用料剥离完成并经验收合格后进行。施工顺序为：上层有用料开采下层无用层剥离下层有用料开采。除料场周边无用层外，料场内的断层、夹层、溶蚀裂隙等无用料的剔除与料场开采同层进行，但应注意爆破分区，合理安排工作面，及时将无用料清除，以免混杂。5.1覆盖层剥离料场开采的覆盖层属于无用料，开采根据土层厚度，覆盖层开进行表土和覆盖层的揭顶和剥离至有用石层为止。厚的部位在石方爆破前采用液压反铲挖除。无用料剥离至少超前于有用料一个台阶。采用液压反铲装自卸汽车运输到左岸上游弃渣场。剥离的表层有机土壤和废土运至指定地点堆放。5.2石料开采石料采用自上而下分层开采，采用控制爆破技术，自外向内台阶式分层梯段微差控制爆破开挖，创造梯段爆破临空面，然后再向左右、上下游方向扩大开挖。梯段爆破分层分区组织“钻、爆、挖、运”机械化流水作业。(1)平整工作面：施工前先用手风钻、液压钻钻孔把面层孤石及不规则凸石修平，推土机扫平工作面，以利于大型钻机和挖装设备进场施工。(2)测量放样、定孔位：测量人员按分层及设计规格放样定孔位，并以红油漆标明钻孔深度。(3)钻孔：钻机分区施工，按设计的孔网参数和孔深钻孔，孔向朝向自由临空面，无自由临空面时必须先创造临空面。开采临空面应清理干净，若局部根底较大或靠边坡外侧底盘抵抗线较大，则采用手风钻或液压钻钻孔，钻孔完成，应逐个孔检验，超深采用石渣回填，钻孔深度不足时要及时补钻，保证开挖面的平整度，为下一层施工创造良好条件。(4)装药、联网、爆破：采用乳化炸药，塑料导爆管联网，电雷管起爆。爆破施工由专业炮工严格按爆破方案执行。在新喷锚支护区和已建建筑物附近实施爆破作业时，应进行爆破振动监测，爆破后及时调查爆破效果，根据爆破效果和爆破监测结果，优化调整爆破参数。(5)取料、运输：爆破后推土机整理工作面，反铲和装载机进入工作面装渣，自卸汽车运输至砂石加工系统、围堰或者坝体堆石填筑区。六、爆破参数设计石料开采采用梯段微差控制爆破技术，排间或孔间微差顺序爆破，控制单响药量，为进一步减小爆破振动对边坡的影响和对已形成预裂面的破坏，并有效解决预裂面挂边问题，拟在边坡梯段爆破孔与预裂孔中间设缓冲爆破孔，缓冲孔和边坡梯段爆破孔同时爆破。实际施工时，结合生产先进行专项爆破试验，对初拟爆破参数优化调整，施工过程中对周围需保护建筑物进行爆破振动监测，控制质点振动速度不超标。钻孔的主要设备有：CM-351高风压潜孔钻机和TOMROCK700液压钻机。对应各种钻机初拟梯段爆破参数如下表， 梯段爆破参数表钻孔设备孔径mm孔距m排距m钻孔深度钻孔角度超深m药径mm装药结构堵塞长度m炸药单耗kg/m3CM-3511053.52.56.59.5750.570连续2.50.40.6TOMROCK700893.02.06.59.5750.555连续2.50.40.6说明:采用乳化炸药，炸药单耗根据地质条件和试验确定。6.1起爆网络采用微差爆破网络，120段电雷管起爆，最大一次起爆药量300kg；一次爆破钻孔排数不多于3排。宽孔距小排距微差挤压爆破，能充分利用爆破能量，可较好地控制爆渣块度，堵塞段加辅助药包解决堵塞段岩体的大块率。布孔形式和起爆破网络，详见梅花形布孔一字型起爆网络图和长方形布孔V型起爆网络图。起爆采用爆破延时技术，爆破延时选用2550ms。113355梅花形布孔一字型起爆网络图6789567835671356356756786789长方形布孔V型起爆网络图6.2预裂爆破边坡预裂爆破采用100B潜孔钻造孔，人工装药。选用32mm的乳化炸药，不耦合装药结构。预裂爆破起爆网络采用电雷管导爆，导爆索传爆，起爆方式同梯段爆破，预裂孔起爆时间应超前主爆孔100ms以上。初拟爆破参数见下表：预裂孔钻爆参数设计表参数名称单位取值范围装药结构示意图孔 深m边坡长度+0.5导爆索堵塞段顶部装药段中部装药段孔底加强装药段孔 径90孔 距100药卷直径32不耦合系数3.4线装药密度g/mQ=250300顶部装药密度g/m（2/31/2）Q 堵塞长度m1.52.06.3钻爆作业梯段爆破钻孔、边坡预裂孔钻孔采用液压钻机，超径石解小、场平爆破钻孔采用手风钻。爆破装药联网用人工进行，钻孔作业与挖运作业平行施工。边坡预裂孔采用QZJ-100B潜孔钻钻孔，随着开采平台的不断下降，在已经形成的开采平台上搭设脚手架作为下一层预裂边坡钻孔的支撑，以确保钻孔的垂直平稳。在钻孔前测量边坡开口线，并用红漆标明预裂孔孔位，在钻孔时，采用角度尺配以铅锤控制钻孔角度，钻孔过程中，适当控制钻孔速度，以确保钻孔的准确无误。装药时，先将药卷按设计间隔装药结构用胶布绑扎在竹片上，然后放入孔内，并用纸团或草团塞在药卷顶部，最后用钻孔岩屑将孔口封堵密实。主爆孔钻孔前，将台阶面的浮渣清理干净，并按设计用红漆标明炮孔孔位和孔深，在孔位上插上小红旗，上次爆破石料挖运完成后，将临空面清理干净，若局部根底较大（底盘抵抗线较大），则采用手风钻钻孔，与梯段爆破孔一同起爆。6.4爆破参数与药量计算(1)钻孔角度=750，分层高度H=7.5m，超深h=0.5m， 钻孔深度L=H/arcsin+h=7.5/0.968+0.5=8.25m。(2)孔径d=90mm=0.9dm；装药密度=0.95kg/dm3；装药长度系数=0.75（当H10m,=0.60.86）； 单位炸药消耗量= 0.4kg/m3；炮孔疏密系数=1.2（范围0.71.4，岩石坚固系数越高，可取值较小，反之可取较大值）底盘抵抗线。(3)孔网参数：采用梅花型布孔，炮孔排数为3排，第一排为7孔，第二排为6孔，第三排为7孔，共20个炮孔，孔距a排距b=3m2.6m。(4)堵塞长度L2=2.5m；(5)单位炸药消耗量q=0.4Kg/m3；(6)单孔装药量 Q=qabH=0.432.67.5=23.4kg第一排孔总装药量：Q1=7qabH=163.8kg第二排孔总装药量：Q2=6KqabH=161.46kg第三排孔总装药量：Q3=7KqabH=188.37kg式中K为后排孔受前排孔岩石阻力作用系数，取1.15。单次爆破的总装药量：Q总=Q1+Q2+Q3=163.8+161.46+188.37=513.63kg。装药结构采用连续装药结构，用双发雷管，一个放置在距孔底0.30.5m处，另一个置于药柱顶端0.5m处。七、边坡支护施工（1）边坡支护遵循自上而下分层分区跟进施工原则。为确保边坡稳定，开挖施工要考虑有利于支护施工，开挖要服从支护的要求，并使之合理衔接。上层的支护应保证下一层的开挖安全顺利进行，锚杆、喷射混凝土和边坡地面排水孔均需在脚手排架上施工，施工时要加强安全防护工作，确保各项工程安全有序的顺利进行。锚杆与开挖工作面高差不大于1020m；喷护与开挖工作面高差不大于20m；排水孔与开挖工作面高差不大于20m，并满足边坡稳定和限制卸荷松驰的要求。（2）在边坡开挖前，首先进行周边截、排水沟施工。周边截、排水沟施工完毕后，才能进行相应边坡的开挖施工，系统支护作业在每级坡面出露，并验收合格后开始进行。周边截排水沟施工边坡开挖搭脚手架工作平台坡面修整测量放样布孔喷射砼养护喷厚标志坡面清理锚杆施工验收支护施工工艺流程7.1锚杆及锚筋桩施工锚杆及锚筋桩采用手风钻或QZJ-100B潜孔钻进行钻孔，锚杆在钢筋加工厂内制作，自卸汽车运至现场，人工安装锚杆，注浆采用锚杆注浆机进行，短锚杆采用先注浆后安装锚杆的施工顺序。施工工序为：坡面危石清理测放孔位钻孔锚杆制作安装注浆。7.1.1清坡：清涂表面浮石及其他杂物。7.1.2测放孔位锚杆孔位测放力求准确，偏差不得超过3cm，钻孔与坡面俯角20，倾角允许偏差2，水平投影为倾向于该处层面施工，允许偏差2。7.1.3成孔潜孔钻钻孔，钻孔直径为90mm。考虑沉渣的影响，为确保锚杆长度，实际钻孔深度大于设计长度1m；成孔后用高压空气（0.4MPa）清孔。成孔禁止带水钻进，以确保钻孔施工不致恶化边坡条件，钻进过程中，对每孔地层变化（岩粉情况）、进尺速度（钻速、钻压等）及一些特殊情况做现场记录，若遇塌孔，应立即停钻，进行固壁灌浆处理后重新钻进。7.1.4插锚杆、注浆采用从孔底到孔口返浆式注浆，注浆压力不低于1.0MPa。注浆前用高压风将锚杆孔冲吹干净；将注浆管插入距孔底20cm处，随砂浆的注入缓慢匀速拔出，注浆开始或中途停止30分钟时，用水润滑浆罐及其管路；锚杆安装完成后不能随意敲打锚杆。锚杆施工工艺流程如下：钢筋除锈下料插入钢筋清孔封口钻孔水泥搅拌砂子水注浆7.2挂网喷混凝土施工边坡喷混凝土采用TK961型喷射机接湿喷工艺施工。喷混凝土遵循自下而上分层分片施喷，作业程序为：搭设排架测量放样清理冲洗受喷面埋设喷厚标志喷护混凝土养护。有挂网要求的地方按按初喷混凝土挂网复喷混凝土的程序施工。7.3排水孔施工排水孔紧随石料开采后施工，随层开采随层插孔。施工工艺流程为：孔位放样钻机就位钻孔、吹洗孔终孔验收安装软式排水管。边坡支护主要工程量表项目单位工程量备注边坡喷混凝土m33018喷C20混凝土厚5、15支护边坡挂网t32.8局部6.52020锚筋桩根115328，L=9m，随机锚筋桩砂浆锚杆根123025，L=4.5m，随机锚杆排水孔m719076，L=5m，5m5mM7.5砖m31850宽马道排水沟，240墙八、施工进度安排（1）石料场根据砂石骨料、围堰及坝体填筑需要开采。（2）覆盖层剥离：根据填筑施工安排，以及本工程砂石加工系统生产需用量，石料开采最高强度约为19.0万m3/月。石料场开采量表平台高程(m)剥离量(104m3)可用量(104m3)开采量(104m3)分层量累计分层量累计分层量累计830以上2.162.16002.162.168208301.964.122.302.304.836.998108200.584.707.09.309.3316.328008102.076.779.6918.9914.1830.507908000.627.3914.0933.0818.2348.737807900.387.7717.1850.2621.8670.597707800.197.9619.1569.4124.1394.7276077007.9621.8791.2827.34122.067507600.738.6923.59114.8729.49151.5574075008.6925.54140.4131.93183.4873074008.6926.78167.1933.48216.9672073008.6928.32195.5135.40252.3671072008.6928.34223.8535.43287.7970571008.6914.36238.2117.95305.748.1设备配置料场开采支护工程拟投入的主要施工机械设备表机械设备名称规格型号数量(台套)备注液压钻TOMROCK7002石料开采高风压钻CM-3512石料开采潜孔钻QZJ-100B6手风钻YT2820反铲挖掘机1.6m33反铲挖掘机0.8m32装载机3.0m32推土机TY3202台自卸汽车20t10自卸汽车15t5砂搅拌浆机HJ200X2混凝土喷射机TK9612测斜仪BHZ-D2混凝土搅拌运输车6.0m32移动式拌和机JZC3501劳动力配备一览表序号工 种单 位数 量备 注1管理人员人32装载机司机人43反铲司机人104汽车司机人155钻工人206推土机司机人47电运工人48爆破工人5合 计人65九、质量控制与安全防护9.1质量控制措施（1）建立质量控制和管理体系，设置各级质量管理机构，工程项目负责人为施工质量第一责任人，下设专业管理与工作人员，并配备专业设备和器材，积极配合和协助监理及业主对本料场开采工程施工质量的控制和监督。（2）加强测量控制，开挖前先测量放样，确定开挖开口线位置、开挖范围、开挖深度控制桩线，确保边坡开口定位准确。开挖过程中，加强控制，避免超挖和欠挖。（3）边坡开挖要先进行截排水沟的施工，避免雨水流入石料开采工作面。（4）认真做好爆破方案设计和控制爆破的参数设计，并通过实践不断优化，以达到最佳施工效果。（5）地质条件较差的，边坡支护应紧跟开挖施工，即上一层支护完成后再进行下一层的开挖。（6）石料质量是填筑质量的基础，在料场施工中必须严格控制。本料场质量控制的重点为防止混料、控制石料粒径。1)防止混料措施A:石料开采自上而下分层进行，合理规划每层的开采程序，无用料与有用料分开挖装，先将开采区内的覆盖层及无用料剥离干净，再进行有用料开挖；B:采用选择性的挖运措施，对开采过程中出现有较为集中的夹泥层选择性的挖装清除，以防止其与灰岩有用料混杂；C:不适合用于围堰及坝体填筑的无用料采用自卸汽车运至业主指定（存）弃渣场。2)控制开采石料粒径A:采用深孔梯段微差挤压爆破法进行石料开采，开采前进行现场爆破试验选择出合理的孔排距、装药量、装药结构以及起爆网络；B:施工中严格操作程序，每次爆破先由技术部门根据爆破部位进行钻爆设计，测量人员按设计图现场放出孔位，实测孔口高程计算孔深，交底钻孔人员施工，每个爆区钻孔完成，由质检部门按设计图逐孔检查，验收合格后由爆破人员严格按爆破网络设计图装药连网爆破；C:石料爆破后先检查爆堆表面超径石情况，发现超径石立即在石料场解小；D:在挖装过程中安排专人负责超径石检查，发现超径石立即采取爆破解小等处理措施。9.2安全保证措施（1）始终坚持“安全第一、预防为主”的总方针，制定安全管理制度，制定安全生产措施，健全安全保证体系。（2）开挖自上而下分层段段依次进行，严禁自下而上或采取倒悬的开挖方法。（3）随着开挖高程下降，及时对坡面进行测量以防止偏离设计线，避免在形成高边坡后再处理。（4）边坡施工，经常检查边坡面，及时处理危石、浮石，保证安全。（5）在施工期间直至工程验收，定期对边坡的稳定进行检测，若出现不稳定迹象时，及时通知监理工程师，并立即采取有效措施确保边坡稳定。（6）采用控制爆破技术，严格控制分段爆破药量和爆破方向，避免爆破对稳定边坡的影响。（7）多点同时爆破时，要统一指挥，统一点炮，统一躲炮。（8）爆破时做好安全警戒工作，警戒时间内无关人员全部撤出警戒区，机械设备尽量撤到安全处，无法撤离的，也要做好安全防护工作。（9）炮响后，先检查有无盲炮，确定无危险后才能解除警戒，施工机具人员在解除警戒后才能进入现场。（10）严格按国家爆破安全规程实施爆破作业、加强对火工材料使用的监管。（11）加强安全教育，确保施工时，自卸汽车和其他施工设备的运行安全。加强边坡监测，马道设置安全护栏，保证人身安全。对高脚手架实施规范管理，经质安部门验收签证后方能投入使用，脚手架必须绑扎牢固、工作平台必须设护栏，确保高空作业安全。9.3爆破飞石防护措施（1）控制好爆破方向，避免爆破方向直接指向电站、开关站和附近居民房屋。（2）找出软弱带和空隙，采取间隔堵塞或弱装药的方法。爆破采用条状乳化炸药，不采用散装炸药，以免在孔隙中形成聚焦；（3）堵孔时，应将孔口附近的浮石清理干净。堵塞高度不小于最小抵抗线、采用良好的堵塞材料，合理布孔，合理的起爆顺序，以避免因夹制而冲孔造成大量飞石。（4）距离建筑物较近时，在爆破区域利用密孔铅丝网、橡胶材料加沙袋进行覆盖保护。（5）警戒范围：爆破警戒范围规定为400米，即周边距爆区中心半径400米以内为爆破危险区，400米以外为安全区；并在危险区边界设立明显警戒标志。在大爆破时，个别飞石的飞散距离受地形、风向和风力、堵塞质量、爆破参数等影响。一般按下式计算：R=20n2WK=20123.41.5=102m。式中：n-爆破作用指数，标准爆破取1.0；W-底盘抵抗线，上述计算式得出3.4m；K-安全系数，一般选用1-1.5。根据爆破安全规程表10的有关规定，浅孔爆破的个别飞石最小安全允