石料开采工程施工组织设计方案

1、大营料场开采施工方案(葛洲坝 2010 技案 024 号 )南水北调沙河渡槽2 标施工项目部大营料场爆破开采施工方案1. 工程概况1.1 工程简介：大营石料场位于宝丰县大营乡乔岭村东南，距本施工段约53km，料场北部紧靠大营镇观音堂乡级公路。勘察区位于伏牛山低山区，山脚处高程一般 266274.0m，山顶高程 348.0m，产地面积约 1.12km2。该石料场有用层为寒武系中统张厦组 ( 2zh) 灰岩：灰色、深灰色灰岩， 微致密灰岩，局部夹含泥灰岩， 厚几厘米，弱风化，薄层、中厚层厚层状构造，单层厚度一般 0.1 0.4m，厚者 1.5m, 灰岩层中的溶沟溶槽发育，断层破碎带不良地质存在；溶

2、沟、溶槽部分为黄色粘土半充填及全充填。节理裂隙十分发育，以垂直甚多， 裂隙面上附有大量铁锰膜， 厚达 0.3 0.5mm，方解石脉及方解石结晶段较发育。可开采厚度一般 3546m，岩层倾向北东，倾角一般约 5° 16°，表层黄色粘土夹碎石及强全风化层，厚度2.0 5.0m。开采最低高程 266.0m。岩石试验成果与 水利水电工程天然建筑材料勘察规程 （ SL251-2000）质量要求对比见表 1-1 。表 1-1岩石试验成果与规程 （ SL251-2000 ）质量要求对比表硫酸盐及硫饱和抗压软化系数冻融干密度化物含量碱活性质量评价强度损失率(换算成料场试验项目SO3)名称岩

3、性-%g/cm3%-MPa按照地域、设计<1>2.4<0.5-要求与使用目的确定既可作块石料，大营灰岩（ 2zh ）69.30.840.022.72合格非活性又可作混凝土骨料。料场石料储量见表1-2 。表 1-2石料场统计储量表料场名称岩性储量（万 m3）碱活性建议用途大营灰岩（ 2zh ）588.0非活性岩石混凝土人工粗、细骨料中国葛洲坝集团股份有限公司南水北调沙河渡槽2 标项目经理部第 1页大营料场开采施工方案(葛洲坝 2010 技案 024 号 )1.2 工程内容在业主提供的石料场开采范围内开采石料进行砂石骨料加工。 具体施工内容包括大营料场宝丰至郏县段鲁山北段砂石料场

4、砂石加工原料开采，钻孔、爆破、开挖、装运、破碎加工，砂石加工系统安装等施工项目。1.3 工程特点石料采用钻爆开采方式进行，浅灰色，弱风化。整个开采区（区）靠冲沟内侧，道路需沿冲沟修筑；周边居民建筑距开采区相对较远，也无其他建筑物。2. 施工程序及技术要求2.1 施工布置（ 1）施工道路进场道路路基8.0m 宽，路面 7.0m 宽，泥结石路面结构。（ 2）施工用水、用电采用打井取水，再铺设管路引至各需用水地点，部分地点采用水车供水。施工用电由宋坪变电站引 10kv 线路至砂石加工系统，再根据施工需求引至各作业区。（ 3）施工照明采用 1.5kw 碘钨灯和 3.0kw 碘钨灯对夜间施工进行照明。（

5、 4）施工供风在进场道路内侧靠近采石区现场布置2 台 ZL3.5 20/7 （20m3/min）电动空气压缩机，在砂石加工系统布置4 台 VY-9/7 （ 9m3/min）柴油空气压缩机进行施工供风。（ 5）通讯在施工现场通过对讲机和手机进行爆破指挥。2.2 施工主要程序修筑出料场道路料场清理料场覆盖层开挖爆破实验钻孔装药起爆石料的装运完工清场2.3 施工方法及技术要求中国葛洲坝集团股份有限公司南水北调沙河渡槽2 标项目经理部第 2页大营料场开采施工方案(葛洲坝 2010 技案 024 号 )石料的开采，拟采用大孔距、小排距、深孔梯段爆破的施工方法进行爆破设计；采用间隔装药、排间毫秒微差爆破技

6、术控制爆破后的石渣粒径，并根据现场爆破试验结果适当调整爆破参数，使爆破后的石渣粒径和不同粒径的含量尽量符合要求，减少石料的二次爆破和材料的浪费。修筑出料场道路料场开采区与砂石加工系统毛料堆场相距约300600m，根据现场地势地形情况，拟沿两山之间冲沟修筑出料道路， 道路宽度约 6m，采用钻爆出的表层风化石料进行铺筑，路侧设排水沟。车辆可直接从开采区到毛料堆区。料场植被清理料场开采区高度约37m，表面植被需要清理，主要是树木、草地。无用植被及腐质土由反铲或装载机挖装，自卸汽车运弃指定料场。料场覆盖层开挖根据设计地质资料，料场表层强风化层，厚度2.0 5.0m，拟采用钻爆松动爆破方式进行料场覆盖层

7、开挖，按业主提供的开采范围，分12 次钻爆。由反铲或装载机挖装，自卸汽车运输送至弃土场。爆破实验（1）试验目的通过爆破试验达到以下目的：核实钻爆参数的合理性，确定钻爆方法，研究钻爆工艺，通过试验达到确定适合料场地质条件、岩石特征的深浅孔梯段爆破参数；研究爆破参数与爆破可用料级配、大块率的关系，从而确定合理的石料开采爆破参数；结合现场爆破开挖的需要，探索爆破振动效应传播的一般规律。提供该地区爆破振动速度的衰减规律经验公式，进行爆破振动速度衰减规律经验公式验证工作，并界定经验公式的应用范围。（2）试验依据中国葛洲坝集团股份有限公司南水北调沙河渡槽2 标项目经理部第 3页大营料场开采施工方案(葛洲坝

8、 2010 技案 024 号 ) 沙河渡槽工程第二施工标段标招标文件技术条款爆破安全规程 GB6722-2001 水电水利工程爆破施工技术规范 DL T5135-2001 水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范 SL47-94 爆破作业人员安全技术考核标准 GA53-1993 其他相关文件和规定（3）试验器材炸药爆破试验使用的是河南省荥阳松光民爆器材有限公司生产的 2岩石乳化炸药，药圈直径 90mm乳化炸药药卷长度为 36cm，单卷重量 2.5kg ，每箱 30kg，猛度 12mm以上，爆力 260ml 以上，爆速 3200m/s；药圈直径 70mm乳化炸药药卷长度为 36cm，单卷重量 1.

9、5kg ，每箱 24kg，猛度 12mm以上，爆力 260ml 以上，爆速 3200m/s。导爆管雷管爆破试验使用的导爆管为河南省汤阴县化工厂生产的塑料导爆管雷管，导爆管爆速19002000m/s；毫秒微差非电管段号115 段。电雷管爆破试验使用的电雷管河南省洛阳市兰光化工厂生产的工业雷管，电雷管全线电阻46，最大安全电流0.18A。起爆器使用 CG500S 型电起爆器，最大起爆电阻680，使用正常。（4）爆破试验人员配备及责任分工 为了统一组织，统一管理和顺利的开展试验，成立爆破试验领导小组，全面负责组织爆破试验的组织事宜，具体组成如下：组长：曾庆平王光辉成员：王文胜姚家启李季成任军良陈光海

10、 确定爆破试验现场主要参与人员及其职责分工，具体如下：中国葛洲坝集团股份有限公司南水北调沙河渡槽2 标项目经理部第 4页大营料场开采施工方案(葛洲坝 2010 技案 024 号 )爆破试验人员配备及现场责任分工一览表序号姓 名职 务职责1曾庆平常务副经理爆破试验总指挥2王光辉总工程师全面负责爆破试验工作3王文胜质量安全环保部部长负责爆破试验的质量检验工作4姚家启质量安全环保部部长负责爆破试验的安全工作5李季成石料场现场主管负责现场爆破试验的技术指导及数据采集工作6陈光海钻爆队主管负责爆破现场操作和爆破人员的管理7任军良爆破技术主管负责爆破现场操作技术指导与监督爆破试验恳请监理单位和设计单位的相

11、关人员前往现场指导和监督。（5）试验场地布置 在选择试验场地，场地地势平坦，岩石完整坚实。 将爆破试验场地内的覆盖层清理干净，掌子面采用手风钻大致平整，为试验作准备。（6）试验方法爆破参数试验本次爆破试验在开采区现场原型试验，选择待开采或已开采部位根据设计、施工和安全与防护的需要进行试验，在试验的基础上收集资料，采集试验参数并进行分析。 选择试验场地结合现场的具体情况，选择了 1 区东侧作为试验开采区；首先对面层进行覆盖层清除，并进行简单平整，同时做好与爆破试验相关的其他准备工作。 爆破设计结合试验场地的地质资料、岩石结构及性质、环境条件和相关技术资料，做好爆破设计，其中包括：钻孔孔径、梯段高

12、度、钻孔角度、抵抗线、间排距、炸药类型、装药中国葛洲坝集团股份有限公司南水北调沙河渡槽2 标项目经理部第 5页大营料场开采施工方案(葛洲坝 2010 技案 024 号 )结构、炸药单耗、堵孔长度、起爆方式和网路等。根据地质勘查资料和岩石揭露情况，初步拟定如下爆破参数，在试验过程中根据爆破效果进行局部调整，以获得最佳钻爆参数作为本试验的成果之一。爆破试验初拟钻爆参数（主爆孔）孔径（ mm）90115(315 钻机 )梯段高度（ m）1515钻孔角度 ( °）75857585孔距（ m）3.04.04.55.0排距（ m）2.53.02.53.0底盘抵抗线 (m)2.5 3.03.0 3

13、.5堵孔长度 (m)2.7 3.03.0 3.5炸药类型70mm 2岩石乳化炸药90mm 2岩石乳化炸药单耗（ kg/m3）0.38 0.42装药结构耦合 ( 间隔装药 )起爆方式毫秒微差起爆网络注：本参数参照本类似工程石方开挖爆破参数而定，试验时从其中选取，调整后确定合理的爆破参数。钻孔试验场地清理和大致平整后，由现场施工人员按试验大纲要求进行布孔。钻孔采用CM-351钻机，钻孔过程中要严格遵守相关安全操作规程， 严格按照试验大纲所确定的间排距，保证钻孔角度的准确，炮孔方向应一致，在钻爆过程中，做到经常进行检查。钻孔完毕后相关人员进行钻孔质量的检验，并做好钻孔记录。装药炸药由平顶山市鹰豪爆破

14、有限责任公司专职领料员和押运员负责领取和运输，炸药型号和数量应严格按照爆破设计的要求，对火工材料的运输和现场堆放要进行严格控制中国葛洲坝集团股份有限公司南水北调沙河渡槽2 标项目经理部第 6页大营料场开采施工方案(葛洲坝 2010 技案 024 号 )和管理。在爆破技术人员的指导下，由取得“爆破员证”资格证的炮工负责装药，操作时严格按照爆破安全操作规程和试验大纲进行，严格控制单孔装药量和堵孔长度，同时要做好现场数据信息的采集和记录工作。联网和安全警戒爆破试验的相关人员结合试验现场的实际情况，确定最为合理的起爆方式、起爆顺序和起爆网络，根据孔位的布置分段爆破，分段时差应使每段爆破独立作用。爆破试

15、验领导小组和安全警戒人员要及时分析爆破现场的安全警戒范围，并及时组织安排警戒工作，确保警戒区内其他人员、机械撤离爆破警戒区。起爆装药、联网、网络检测工作和安全警戒工作完毕后，在爆破试验领导小组的统一组织和领导下，及时组织爆破人员起爆。爆破效果数据采集与数据分析起爆后，爆破试验领导小组应及时组织爆破人员进行现场勘查，确定无盲炮后方可解除警戒，同时组织相关人员进行实地勘查，检测、审核和评定爆破效果，由专业技术人员进行爆破信息和数据的采集、记录和整理。（试验后进行爆破料的筛分和数据分析）爆破参数修正在爆破试验的数据分析的基础上，结合施工现场的实际情况对爆破参数进行修正，总结出切合实际的爆破参数，进行

16、下一次爆破试验。 确定爆破参数爆破结束后，对本次试验的爆破效果进行评定和总结，同时对试验过程中采集和记录的数据和信息资料进行整理、汇总和分析，通过试验数据和分析结果整理爆破试验报告。11爆破震动监测试验爆破开采区周边无建筑物，相对较近的乔岭村与骨料加工系统其距离均超过300m，且爆破临空面方向与乔岭村方向相背、与骨料加工系统斜交， 飞石和震动影响相对较小，可不刻意进行爆破震动监测试验，只要求在爆破过程中派专人靠近住户房屋对震动人为中国葛洲坝集团股份有限公司南水北调沙河渡槽2 标项目经理部第 7页大营料场开采施工方案(葛洲坝 2010 技案 024 号 )感觉一下震感。（7）试验项目及工作量现场

17、爆破试验工作量及试验项目：爆破参数及爆破方法的选择，包括孔网参数、药量、装药结构及起爆网络等，检查预裂和光爆半孔率等；爆破可用料大块率及级配；爆破震动分析。(8) 试验成果报告通过试验获得的试验参数，整理汇总，提交以下成果： 施工爆破参数，包括钻孔孔径、梯段高度、钻孔角度、间排距、炸药类型、单位耗药量、线装药密度、堵孔长度、装药结构、起爆方式、起爆网络等； 确定边坡开挖预裂和光面爆破质量控制标准；施工措施及施工方法。大营采石场分别于6 月 14 日与 6 月 19 日进行了两次爆破试验。 通过这两次爆破确定了以下事项：爆破参数的选取：梯段高度取 12 15m，孔径 90mm和 115mm，分别

18、采用 100B钻机和 CM-351钻机进行钻孔， 最小抵抗线 W=3.5m；为使碎石颗粒比较均匀， 不产生大块，采用加密间排距的方法。间排距 : 100B 型钻机采用 4.0m×3m，CM-351钻机采用 5.0m× 3.5m; 炸药单耗 q=0.40 0.45Kg/m3；药卷直径为 70mm和 90mm两种；间隔装药（分2 层，底部装药量为60%，上部为药量的40%）；起爆方式为非电雷管起爆。 对大于 1000mm的块石另配 TY-26 型手风钻机进行二次破碎。爆破对乔岭村以及骨料加工系统无损害。由于岩层产状的多变性，在钻爆过程中可根据地质情况作适当调整。石料钻爆开挖1)

19、 石料开采爆破钻孔采用 4 台 100 型钻机钻孔和 1 台 351 钻机。孔深 12m15m，间排距 : 100 型钻机采中国葛洲坝集团股份有限公司南水北调沙河渡槽2 标项目经理部第 8页大营料场开采施工方案(葛洲坝 2010 技案 024 号 )用 4.0m× 3.0m， 351 钻机采用 5m×3.5m。另外配备 4 台 YT-26 手风钻进行大块石解爆。 装药、联网爆破根据现场爆破试验成果，采用人工装药、排间毫秒微差雷管联网爆破的方法施工；为保证装药结构为间隔装药，减小大块率，采用人工配合进行分层填筑炮泥，使孔底装药量为全孔药量的 5070%，上部装药量为全孔药量的

20、 5030%； 起爆方式和起爆网络采用非电塑料毫秒导爆管进行分段联结，电雷管起爆。起爆网络按照分区、排间微差爆破的形式进行设计，重要部位采用孔间微差爆破；石料的挑选、开挖和运输小于 60cm的合格石料，采用 1.6m3 反铲挖装， 15t 自卸汽车运输至砼骨料破碎系统或施工部位；大于 60cm的石料用手风钻钻孔，爆破解小后方可运至砼骨料破碎系统；料场整治在工程完工之前，及时对料场开挖边坡采用预裂或光爆法进行修整，保证开挖边坡的平整、稳定性，并对料场进行清理，做到工完场清。（2) 终采边坡轮廓预裂爆破为保护终采永久边坡稳定，降低主爆区爆破震动效应对预留边坡的破坏，本采场采用预裂爆破进行边坡控制，

21、将在临近边坡永久面10m左右时布置预裂孔，以及预裂孔与主爆孔之间的缓冲孔，预裂孔与缓冲孔均采用不耦合装药，导爆索起爆，预裂孔间距80cm，缓冲孔间距 1.5m，缓冲孔、预裂孔间距 1.5m，预裂孔起爆时间比其他孔超前100ms，布孔参数如下：药孔种类线密度钻孔角药卷半径堵孔长孔距不耦合单孔药（ g/m）度( 度)（ mm）度（ m）（ m）系数量（ kg）预裂孔30063.43322 2.50.82.84.2缓冲孔200063.43322 2.51.52.821.6梯段、预裂爆破的钻孔布置、起爆网络及装药结构见附图（23）砂石骨料有用料开采总量沙河渡槽三个施工标以及北汝河倒虹吸施工标工程所需砂

22、石料开采量计算：V d=(VCA+V0)KS中国葛洲坝集团股份有限公司南水北调沙河渡槽2 标项目经理部第 9页大营料场开采施工方案(葛洲坝 2010 技案 024 号 )KS=K3·K4·K5·K6·K7·K8·K9·1+v ·(K1·K2-1)上两式中：V d 砂石原料的总开采量， t ；V c 四个标段混凝土总量， m3；A 每 m3混凝土骨料用量，一般可取2.15 2.2t/m3 ；V 0 其他工程砂石用量，取 V 0 =0；K s总损耗补偿系数；K 1石粉或细砂流失补偿系数，原料为灰岩的人工砂，石

23、粉含量较多时，可取较大值；K 2 、 K 4 、 K 6 均包括运输、堆储中的损耗；K 3 骨料加工损耗（冲洗） ；K 5 无预洗工艺取 1.0 ；K 7 级配不平衡的弃料补偿系数，一般不能超过1.2 ；K 8 包括成品料的堆储和运输损耗补偿系数；K 9 混凝土的运输、浇筑、废料损耗补偿系数；平均砂率，以小数计，薄壁和地下工程为0.3 0.35 。K s =1.03 × 1.01 × 1× 1.01 × 1×1.02 ×1.01 ×1+0.35 ×(1.25 ×1.02-1)=1.187开采量：Vd =1

24、44.51× 2.2 ×1.187=377.4 万 t大营采石场石料为灰岩，干密度2.72g/cm3 ，饱和抗压强度69.3MPa。有用石料开采量 V=377.4 万 t/2.72t/m33=138.8 万 m3(自然方 ) 。2.4 施工主要疑难点及解决办法料场岩山坡陡峭，施工设备上料场及布置困难。拟用反铲边修路边上山，待料场覆盖层开挖完毕并削坡形成稳定边坡后，利用反铲修筑的上山道路，由人工将钻机搬至施工部位；进场道路修筑困难。拟用反铲自外向内边挖边填，修筑出料场道路路基，当遇到大块石时，采用手风钻钻孔解小。中国葛洲坝集团股份有限公司南水北调沙河渡槽2 标项目经理部第 1

25、0页大营料场开采施工方案(葛洲坝 2010 技案 024 号 )料场断裂构造较为发育，多方解石脉充填，对钻爆、装料均有很大影响。布孔时应避开大的裂隙，可适当调整间排距和装药量，装料时选择性的挖装，不能将无用料混装运到毛料堆场。3. 主要资源使用量计划3.1 劳动力配备一览表用于本工程的主要劳动力配备见下表。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23反铲司机人44汽车司机人125钻工人86震动碾司机人27空压工人68炮工人4合计人413.2 主要火工材料需用量表用于本工程的主要材料见下表。主要火工材料需用量估算表序号名称规格型号单位数量备注1乳化炸药70、 90t6

26、412岩石乳化炸药2导爆管雷管212 段发1600012m长中国葛洲坝集团股份有限公司南水北调沙河渡槽2 标项目经理部第 11页大营料场开采施工方案(葛洲坝 2010 技案 024 号 )3电雷管发1735平均每 8000m3/10发4导爆索m1100预裂爆破5传爆线m35003.3 主要施工机具一览表用于本工程的施工机具见下表。主要施工机具一览表序号设备名称型号及规格单位数量1挖掘机PC400(1.6m3)台22挖掘机PC200(1.0m3)台13装载机KSS85Z（3.1m3）台24电动空压机ZL3.5 20/7台25柴油空压机VY-9/7 （9m3/min）台16潜孔钻QZJ-100B（

27、 80 100）台47手风钻YT-26（ 4256）台48自卸汽车卡玛斯 55111（13.5t ）辆69振动碾YZ14G台110载重汽车5t辆110起爆器个1合计204. 进度计划及工期控制措施4.1 控制性工期2010 年 6 月中旬至 2013 年 2 月上旬，完成 140 万 m3的有用石料开采任务（自然方）。中国葛洲坝集团股份有限公司南水北调沙河渡槽2 标项目经理部第 12页大营料场开采施工方案(葛洲坝 2010 技案 024 号 )4.2 工期控制性措施(1) 成立专门组织机构，指定专人负责，确保施工人员配备；(2) 提前完成技术方案的编制、报批工作，施工前进行技术交底，确保不因技

28、术问题而影响施工；(3) 待料场及进出场道路征地完毕，安排 2 台反铲分别进行修路和料场覆盖层开挖施工，确保配套施工机械配置；(4) 提前备足各种物资材料及易损配件的筹备，确保物资材料供应。5. 质量及安全要求5.1 质量要求爆破后的石料必须石质坚硬完整、其强度满足相关规范规定的要求，毛料粒径要求不大于 60cm，不得与其它土料相混使开采石料受到污染。5.2 安全要求料场开采区左侧毗邻乔岭村，右侧为大营料场骨料加工系统，爆破区内无其他建筑物，安全保护对象主要为乔岭村、骨料加工场地及骨料加工场至空压站的10KV 输变电线。爆破区石料开挖采用深孔梯段微差挤压爆破，永久边坡面采用预裂爆破。料场爆破区

29、距乔岭村最小距离562m，距大营料场砂石加工系统最小距离344m，满足爆破安全规程（ GB6722-2003）中不小于200m的最小安全允许距离要求。爆破区距大营加工系统至空压站的 10KV输变线最小距离 177.5m，满足爆破安全规程 （GB6722-2003）中电雷管爆区与 10KV高压线间安全允许距离 50m的要求。在观音堂 - 石龙区之间距料场征地边线50m150m范围内有中国移动通信电缆东西向横跨冲沟南侧开挖开挖区和弃渣场，影响区石料开采施工，需监理单位协调业主移民办及相关部门联系移动公司将通信光缆移至料场开挖征地边线外，保证料场爆破开挖施工。具体爆破施工的安全保证措施如下：中国葛洲

30、坝集团股份有限公司南水北调沙河渡槽2 标项目经理部第 13页大营料场开采施工方案(葛洲坝 2010 技案 024 号 )(1) 首先应根据爆破安全允许标准、场地的爆破有害效应传播规律及防护目标相对位置确定爆破最大单段起爆药量，使得爆破产生的振动在允许范围内。最大单段起爆药量采用经验公式反算求得：11V KQ3Q 3RH式中： Q-最大允许单响药量， kg；V-控制点允许的质点振速，cm/s；R-爆区中心至被保护对象的水平距离，m；H-爆区中心与被保护对象的高差，m；系数 K, 指数、 值与爆破区地形条件、 介质传播特性、 爆破方法和爆破条件等因素有关，可通过现场爆破测试取得。如爆区与被防护对象高1Q 3差不大时，可忽略不计。H根据以往类似工程爆破最大单段药量推算，本工程单段最大起爆药量在400kg以内。(2) 采石爆破个别飞石安全距离按下式计算：RF=20KF· n2·W式中 RF：躲避个别飞石的安全距离（m）n：最大一个药包爆破作用指数，标准抛掷爆破时n=1，松动爆破时