中深孔爆破技术在玉环县漩门三期围垦工程中的应用

中深孔爆破技术在玉环县漩门三期围垦工程中的应用内容摘要：目前浙江省大力推广本质安全的中深孔爆破技术，该技术在开采条件复杂的玉环县漩门三期围垦工程堤辽岙采石场得到了实际应用，有效地控制了爆破震动和飞石。关键词：本质安全；中深孔爆破技术；复杂环境实际应用1工程概况玉环县漩门三期围垦工程堤辽岙采石场位于玉环县坎门办事处堤辽岙村。开采储量约240万m3，矿区料场山体海拔标高在5.00~81.91m，是浙江省目前最大的围垦工程漩门三期海堤的主要填料供应区该料场地处海岸边丘陵区，属丘陵地貌。矿区山体地形呈东南向缓坡，靠海岸线为悬崖陡壁。山体自然坡度在25~35º之间，植被较发育，主要为矮小灌木为主，开采前对该山体原矿山界内需要开采的区域进行了山皮剥离工作。石矿岩性为灰黑色泥质粉沙岩，呈细沙块状结构，密度为2.5t/m3，岩石普氏硬度系数F=10~12。主要成分以石英为主，长石岩屑少量，结构致密，硬度大，透水性差，抗风化能力强，属优质建筑石料，地质条件良好，可爆性较好。采矿区内无大的地表水系，含水层主要为第四系坡、残积层孔隙水及风化带裂隙水，地下水源主要靠大气降水补给，地下水以孔隙下降泉的形式排泄与沟谷中，地表径流条件较好，汇水面积小，以片流排泄为主。采石场位于当地侵蚀基准面以上，故水文地质条件简单，对开采有利。开采矿区距离乡镇居民较近，西侧和西北侧有一村庄，距离矿界110~300m；北面有污水处理厂，距离矿界130m，厂房、部分设施距离矿界300m以内。爆破的外部施工环境条件复杂，在爆破时必须严格控制震动，减少对附近建筑的影响，以保证开采区的人员、住房、生产环境的安全稳定。2爆破方案的选择目前大方量开采石方的方案主要有中深孔爆破技术和硐室爆破技术，两种爆破技术特点如下：2.1中深孔爆破方案的特点⑴深孔爆破能有效的控制爆破后岩石大块率，根据以往大量深孔爆破的经验，大块率可控制在5%以下，且破碎均匀。二次破碎的工作量减少，即减少了对周边民房的干扰。每降低1%的大块率。挖运效率可提高2.5%。⑵中深孔爆破的大块一般出现在爆区最前、后排和表层，容易进行大块岩石二次破碎工作，不影响装运效率⑶中深孔爆破可以控制爆堆的塌散方向、范围、爆堆高度，保证挖运机械安全作业，并提高挖装效率。⑷中深孔爆破可消除装运平台上的岩坎，保证装车平台、运输道路的平顺，这是其他爆破所难以达到的。⑸中深孔爆破施工前期准备工作简单，设备进场后能迅速投入钻爆作业，并可利用山体地形开阔的特点，开创多平台、多点位交叉施工作业，形成良好的流水式生产，保证生产的均衡连续性。⑹中深孔爆破属露天作业，装药部位的地质条件和临空面的关系较直观，容易采集数据，不易发生责任安全事故。2.2硐室爆破方案的特点⑴破碎不均匀，后期二次破碎工作量大，⑵准备工作量大，施工条件和施工工艺复杂，要求严格。⑶属于在地下开挖硐室，安全管理难度大。⑷每次爆破炸药用量大，震动大，对附近居民的房屋的不利影响大。⑸不容易形成台阶状工作面。经过以上特点的综合对比，本工程采用中深孔爆破方案3爆破设计和施工3.1设计的原则⑴从有利挖装和安全作业的角度，中深孔台阶爆破的主体台阶高度定为6~15m，每个台阶作业面的宽度不得小于⑵中深孔台阶爆破的钻孔直径根据岩性和地质结构不同可采用d=115mm和d=14⑶开挖顺序自上而下分梯段台阶进行，循环式推进。⑷山体道路必须顺畅的通到各个施工台阶上，形成环形循环双道。⑸根据周围建筑与爆区的不同距离，控制单响最大药量和一次爆破规模。视爆区条件采用不同的起爆模式，并全部采用微差起爆方法，减少爆破震动对环境的扰动。⑹因沿海地区多雷雨天气，中深孔台阶爆破孔内一律采用非电起爆系统。3.2爆破参数3.2钻孔直径采用115mm，140m炮孔布置平面示意图和横断面示意图见图2。其爆破参数按以下各式计算：最小抵抗线：W=(30～35)d(m)钻孔超深：h=(0.25～0.35)W(m)炮孔深度：L=H+h(m)堵塞长度：I′=(28～32)d(m)装药长度：I=L－I′孔间距：a=(1.0～1.5)W(m)排间距：b=(0.8～1.0)W(m)单孔药量：Q=q·a·b·H(m)（1）或Q=q·a·W·H(kg)（2）炸药单耗：q=0.35～0.40(kg/m3)（依岩性而定）。其爆破参数值列于表1和表2。表中给出不同台阶高度H的爆破参数，主要是考虑到上、下台阶过渡段以及新台阶形成时地形变化较大台阶高度发生变化。表1中深孔台阶爆破参数表（d=140mm）台阶高度H/m抵抗线W/m钻孔超深h/m孔间距a/m排间距b/m炮孔深度L/m装药长度I/m堵塞长度I′/m单孔药量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中深孔台阶爆破参数表（d=115mm）台阶高度H/m抵抗线W/m钻孔超深h/m孔间距a/m排间距b/m炮孔深度L/m装药长度I/m堵塞长度I′/m单孔药量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中深孔台阶爆破使用乳化炸药连续柱状装药，堵塞材料使用钻屑或砂粘土。10m以下将起爆药包放置装药最底层；103..2.3起爆模式及规模中深孔爆破采用微差起爆方法，视作业面情况、环境条件和开挖深度分别采用V形、梯形、波浪形和斜线形等多种起爆模式（见图4）。为保证周边建构筑物的安全，根据萨氏公式进行安全检测后控制一次单响最大起爆药量不超过安全允许值并使用相应测震仪器对爆破进行震动的安全监测。总结该地域的震动衰减规律，确定衰减指数、系数经回归计算确定合理的控制值。微差间隔时间t经综合考虑爆破方法、震动控制和破碎质量等因素加以确定，一般取t=50~150ms，自前向后逐渐加大。3.2.4该区域因环境较复杂，故中深孔爆破采用孔内或孔外（小区域等间隔毫秒微差）非电毫秒延期起爆网路来降低爆破震动对周边环境的影响（见图5）。3.2.5施工技术要求⑴炮孔偏差符合表3要求表3炮孔偏差技术指标爆破方法钻孔直径/mm孔口位置误差/cm炮孔偏差角/°孔深误差/cm深孔台阶爆破115221.7±15，－10140252±20，－20⑵装药和堵塞炸药量、装药结构和堵塞质量对破碎效果、爆破飞石、爆破震动控制都至关重要，相应技术指标应符合表4。表4装药、堵塞技术指标爆破方法钻孔直径/mm单孔药量误差/kg装药密度误差/%起爆位置误差/cm堵塞长度误差/cm中深孔台阶爆破1155～8550+40，-151405～10850+50，-10注：单孔药量中孔深的按底限，孔浅的按高限。⑶起爆网路技术要求孔外微差起爆网路单发雷管孔外绑扎导爆管根不数多于10根。每次爆破炮孔排数不能低于3排，不超过6排。4、爆破安全设计4.1爆破震动安全距离计算根据《爆破安全规程》GB6722—2003[1]和以往工程经验及相关的研究成果，爆区周边要保护物的爆破震动速度安全允许值[v]列于表5表5主要保护物的质点震动速度安全允许值表序号保护物名称允许质点震动速度峰值[v]/cm/s1砖民房1.52水厂钢筋混凝土框架房2.0根据《爆破安全规程》[1]的规定，爆破震动安全距离按照以下公式计算：Qmax=R3([V]/K)3/a（3）式中：V为爆破震动安全允许质点震动速度峰值，cm/s；Qmax为爆破单响最大药量，kg；K为与介质性质、爆破方式等因素相关的系数，在岩石中通常为30～180，土壤中为100-200；a为与传播途径和地质地形等因素有关的衰减指数，近距离1.5-2.3，远距离1.2-1.5；R为爆源至保护建筑、构筑物的水平距离，m。就爆破而言，根据周围地形地质条件，上式中的K，a值采用经验估算，本工程取值分别为：K=180；a=1.5，计算结果见表6表6保护物质点震动速度安全允许值对应爆破最大单响药量值表质点允许震动速度峰值[V]/cm/s爆源至保护建筑、构筑物的水平距离R/m100120140180200220250爆破单响最大药量Qmax/kg1.56912019140555673910842123213339720988131419294.2爆破空气冲击波安全距离对露天爆破，空气冲击波安全距离R由下面公式计算：R=kQ1/3/⊿p1/a（4）式中：Q为装药量，kg；⊿p为保护对象允许超压，Pa；k为常数，对微差爆破，k=0.03；a为指数，对微差爆破，a=1.55。以砖房为例，取⊿p=0.02×105Pa;Q=20000按照计算中深孔爆破中深孔空气冲击波的影响可以忽略不计。4.3个别飞石计算及避免措施个别飞石距离计算公式为：Rf=K.d