桩井开挖岩石爆破技术

[摘 要]本文研究了桩井人工开挖岩石爆破技术的布孔方式与爆破参数的设计。同时,阐述了岩石爆破中的质量控制,并分析了工程中的安全爆破施工控制问题,如地下水位影响、安全防护、雷管起爆方向以及个别瞎炮等问题,提出了相应的解决办法,保证了桩井人工开挖岩石爆破工程顺利完成。

[关键词]桩井;人工开挖;爆破参数

[中图分类号]TD231 [文献标识码]A [文章编号]1005-6432(2010)32-0058-02

1 前 言

随着我国经济的飞速发展,基础设施建设规模日益扩大,土木岩石类基础工程增长迅速。工程爆破在国民经济建设中有着广泛的用途,在煤矿、金属矿、建材矿山等工业领域,爆破方法是破碎岩石的主要手段。人工开挖桩井具有机具设备简单、操作方便、占用场地面积小、施工质量可靠、工期短、造价低等优点,近几年在基础工程中得到了广泛应用。在穿越岩层的承压桩井开挖中,爆破法施工已得到了广泛应用,并取得了较好的工程效果和社会效益。

桩井人工开挖岩石爆破,断面一般较小,夹持力大,有些桩井爆破作业距离居民住宅较近。因此,如何提高挖孔桩爆破效率,保证安全,是人工挖孔桩爆破技术中值得探索的课题。

我们结合某山区公路工程中的桩基开挖,对挖孔桩爆破开挖的爆破单耗、起爆顺序、布孔方式和安全防护措施等进行了现场实验研究,对同类工程具有一定的借鉴意义。

山区公路周围环境复杂,部分路段距离当地居民住宅很近,因此,桩井开挖对爆破的要求除质量外,还必须保证安全。设计桩孔直径主要有1.5 m、1.8m等,其中直径为1.8m的桩井最多,岩石种类、分布也较复杂。本文主要选择直径为1.8m的微风化岩石桩井为例,对桩井开挖岩石爆破技术进行研究。

2 方案设计

2.1 布孔方式

本工程桩井断面较小,作业空间狭小,在单自由面爆破条件下,岩体的夹制力大,因此本工程亦采用常用的直径为40mm的小直径炮孔。炮孔布置采用易于人工操作的中心孔掏槽布孔方式,在桩孔断面内,由中央向周边分别布置掏槽孔和周边孔,掏槽孔设计为垂直孔,周边孔向外微倾斜5°~8 °,起爆方法采用一次分段微差起爆方式,掏槽孔用1段雷管,周边孔用4段雷管,延时为75毫秒。断面中心布置的3个掏槽孔,深度比其他炮孔深12cm,其首先起爆,从而形成周边孔爆破的新自由面和体积补偿空间。直径为1.8m的桩井炮孔布置及起爆顺序如图1所示。

2.2 爆破参数

桩井人工开挖爆破不同于隧洞和井巷的开挖爆破,但可参考矿山立井掘进,结合实际工程经验,由桩井开挖直径大小、岩石性质和风化程度以及所用炸药性能来确定爆破参数。

(1)炸药单位消耗量

炸药单位消耗量不仅影响岩石破碎块度、石块飞散距离和爆堆形状,而且影响炮眼利用率、井巷轮廓质量及围岩的稳定性等。合理确定单位炸药消耗量取决于多种因素,其中主要包括:炸药性质(密度、爆力、猛度、可塑性)、岩石性质、桩井爆破断面、装药直径和炮眼直径、炮眼深度等。本工程所用炸药多为二级煤矿许用乳化炸药,根据桩孔掘进爆破的炸药单耗计算公式:

(2)炮孔间距设计

周边眼及中心眼:桩径D=1800 mm的,取间距a=470 mm;桩径D=1500 mm的,取间距a=440mm。

(3)炮孔数目与深度

炮孔深度在各爆破参数中居重要地位,它不仅影响每个掘进循环中各工序的工作量、流水作业的合理搭配和掘进速度,而且影响爆破效果和材料消耗。同样在人工挖孔桩岩石爆破中,炮孔深度也是一个很重要的参数,过深过浅均不合适。

根据我们的实际经验炮孔深度一般取h=(0.7～1.2)D(D为挖孔桩直径)。直径为1.8m的桩共布11个孔,其中中心掏槽孔3个,孔深1.2m,单孔装药量为680g;周边孔8个,孔深1.0m,单孔装药量为490g。

3 质量控制

(1)施工时应准确控制炮孔间距,排距及孔深,严格按设计要求验孔、装药、堵塞和联网起爆。

(2)施工中应严格控制段发药量及起爆总药量,控制爆破产生的震动和冲击波对周围环境及建筑物的影响,保证施工安全。

(3)施工后应对爆破效果进行监控,仔细观察爆后对围岩及混凝土护壁影响情况,及时做出相应调整措施及处理方案。

(4)对施工方案各项参数进行现场测试。根据试爆结果来调整各项参数,使之达到最好的爆破效果。

4 安全爆破施工控制

4.1 地下水位影响

受地质环境和桩井深度影响,某些桩井地下水有数米之深,如此高的地下水位为装药、堵塞和连线等爆破作业工序带来了诸多困难,也为爆破安全埋下了很大的隐患。针对此情况,经讨论研究和实验,我们发现雷管必须用导爆管雷管,每个桩井用一发或两发电雷管击发非电导爆管,装药过程中要对桩井内的地下水进行不间断抽水,保证装药和堵塞的顺利完成,堵塞不能用土,最好用沙子或钻屑碎渣,完成装药、堵塞和连线后应尽快起爆。这样,地下水丰富的桩井便能非常顺利的完成爆破作业,不但保证了安全,又保证了工程进度。

4.2 安全防护

桩井飞石安全的防护是个很重要的问题。由于某些桩井距离民房较近,必须严格控制飞石。除了调整炸药单耗和调整雷管段位外,还必须对防护覆盖有严格的要求。桩井上口须采用如图2所示的防护覆盖,在混凝土护壁上围绕桩井四周放置3～6个高为0.3m左右的垫块,留出较大的泄气通道,垫块上放一整块钢筋网格板,钢筋网格板上放铁板或木模板,其上再放多个沙袋。根据桩井大小、深度、装药量、雷管分段等确定沙袋重量,保证爆破时井口覆盖物仅被微微掀起,无碎石飞出,确保安全无事故。特别要注意桩井开挖不深(不超过20m左右)时,爆破冲击力很大,应多压沙袋。

4.3 雷管起爆方向

由于现场只有1.2m的钻杆,所以炮眼深度都为1.0m(周边孔)或1.2m(中心孔)。在此条件下通过正向起爆和底部反向起爆的现场对比实验发现,在相同的爆破条件下,直径为1.5m的桩井中反向起爆比正向起爆进尺大,炮眼利用率高;然而,在直径为1.8m的桩井中,正向起爆反而比反向起爆进尺较大,效果更好。因此,小断面桩井开挖岩石爆破作业应根据实际情况选择雷管起爆方向。

4.4 个别瞎炮问题

岩石爆破施工初期个别瞎炮,原因如下:①桩井内环境潮湿,电雷管脚线接头触地造成个别电雷管拒爆。②起爆器电量不足,充电难以较好完成。③可能个别电雷管确有质量问题。

分别采取以下措施:①保证每个脚线接头均用电工专用绝缘胶带黏裹。②定期检查起爆器电量,及时更换电池,并保证工具袋内始终有备用电池。③及时联系该火工品生产单位做现场调查。该几项措施非常好地解决了个别瞎炮的问题,提高了施工质量,大大降低了安全隐患。

综上所述,爆破后将风管放至井底进行强制通风,排除炮烟。通风至少半小时,然后先由爆破专业人员下井检查是否有瞎炮和其他安全隐患,确认安全之后,再清运炮碴及进行后续作业,完成爆破作业。

5 结 论

通过本工程桩井人工开挖爆破技术的应用,解决了爆破施工过程中遇到的一些问题,积累了一些施工经验,,对同类工程具有一定的借鉴意义。

参考文献:

[1]程学远,程康,周子然,等.人工挖孔桩爆破开挖技术探讨[J].土工基础,2007(4):5-6.

[2]蒋晓国,许广智.丰盛综合楼井桩开挖爆破[J].爆破,2007(3):45-48.

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[4]陈华腾,钮强,谭胜禹,等.爆破计算手册[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,1990.

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