敏感危险区石方开挖控制爆破技术.doc

敏感危险区石方开挖控制爆破技术

张兴赟
（浙江省第一水电建设有限企业 杭州 310051）

【摘要】: 介绍在煤气站旁实施石方开挖爆破作业, 为确保施工进度、 施工安全, 进行控制爆破作业。
专题词: 敏感危险区 石方开挖 控制爆破

1、 工程概况及特点:
临安华光潭水电站二级厂房石方开挖总量达12万M3, 其中厂房基坑开挖达成4.1万M3。岩石由奥陶系下统印渚埠组（Q1Y）青灰色泥岩向侏罗系上统劳动村组（J3I1）流纹质凝灰熔岩、 流纹质凝灰熔岩夹粉砂质泥岩过分, 岩石改变较为复杂。要求必需在内5个月内完成全部开挖任务, 所以工期十分担心, 施工区旁边有煤气站和多种线路, 爆破作业周围环境条件极为困难。
2、 爆破对象周围环境
爆破作业关键为厂区一期开挖和基坑开挖, 不利环境关键为爆破作业区周围煤气站和多种线路。
2.1煤气站
整个开挖区紧靠煤气站, 该站为已经运行, 部分设备老化, 关键危险物为五个容量50m3煤气罐、 压缩机房及办公楼一栋。煤气是易燃易爆气体, 对震动非常敏感, 距将要开挖石方最近仅50米; 办公楼距将要开挖石方最小仅20米, 所以石方爆破作业势必影响到煤气站安全。
2.2多种线路
开挖区旁边有输送电线、 通信线路及有线电视线等, 施工期间如被破坏, 将影响整个昌北区用电、 通讯及有线电视。
3、 控制爆破方法确定
石方开挖控制爆破施工技术是浅孔群炮毫秒爆破, 采取多钻孔、 多分段、 分散装药方法。控制爆破能够确保煤气站及爆破区旁边多种线路在爆破施工期安全, 又能满足总工期要求, 为后续工序提前进行发明了条件, 所以确定采取控制爆破方法。
4、 爆破振速控制
依据现在情况, 中国对易燃易爆气体安全质点震动速度值还未作出明确要求, 以往在制氧气厂旁边爆破作业安全质点震动速度控制在1cm/s以内, 整个施工期未发生任何安全事故, 故煤气设备安全质点震动速度控制值亦定为1cm/s; 依据规范要求办公楼安全质点震动速度控制在2cm/s以内; 以这两项来控制爆破作业最大单响药量。
4.1、 爆破震动测试
爆破前进行爆破震动测试, 用数据控制爆破震动量, 探求爆破安全性, 以确保爆破震动量对煤气站无危害性影响, 且在安全判据范围内作到万无一失。
依据Qmax=R3理论计算初步确定20—40kg作为测试时爆破装药量, 共部署五个测点: 2#、 5#大煤气罐旁各部署一个拾震器, 距测试爆破点约为150米; 压缩机旁部署一个拾震器, 距测试爆破点约为120米; 办公室旁部署一个拾震器, 距测试爆破点约为60米; 围墙部署一点, 旁部署一个拾震器, 距测试爆破点约为45米。利用速度传感器, 在爆破震动时产生电信号改变量, 经数据采集仪对传感器信号数据采集存贮, 再经计算机软件处理, 得出各测点震动速度值。
4.2、 爆破测试步骤:
4.2.1、 K、 α值确定
第一次用药量为21.0kg, 五个拾震器距爆破点距离及每个拾震点质点最大振速, 用萨氏经验公式: , （v—测点震动速度值（cm/s）, Q—最大一次单响药量（kg）, R—爆源中心至被保护建筑直线距离（m）, α—衰减指数, K—与地形、 地质相关系数）对五个点利用最小二乘法进行回归计算, 见表1:

表1 K、 ɑ值计算
观察点
测点至爆源中心距 （m）
q=(Q1/3/R)
v (cm/s)
x=lgq
y=lgv
x2
xy
1
150
0.0184
0.11
-1.73518
-0.95861
3.01086
1.66336
2
150
0.0184
0.12
-1.73518
-0.92082
3.01086
1.59779
3
120
0.0230
0.17
-1.63827
-0.76955
2.68394
1.26073
4
60
0.0460
0.52
-1.33724
-0.28400
1.78822
0.37977
5
45
0.0613
0.83
-1.21254
-0.08092
1.47025
0.09812

α=
α=1.64
K=
K=80。
第二次用药量为42.9kg, 五个拾震器距爆破点距离及每个拾震点质点最大振速见表2:
表2 第二次振速测量结果
观察点
测点至爆源距 （m）
用药量Q （kg）
v (cm/s)
1
147
42.9
0.18
2
147
42.9
0.19
3
117
42.9
0.26
4
57
42.9
0.86
5
42
42.9
1.39
一样用进行回归计算得α=1.62 、 K=77。
4.2.2、 最大单响药量估算
采取毫秒微差起爆方法, 严格控制各段单响药量, 最大单响药量按下式来估算:
Qmax==R3
Qmax--------许可最大单响药量kg
R--------爆破区距被保护建筑物距离m
V--------被保护物许可质点振动速度cm/s
为了增加爆破安全性, 控制煤气设备安全参数, 许可质点振动速度V取值1 cm/s, 爆破区至煤气设备直线最小可能距离R=50米, 推算推算出最大一次单响药量Q=8.7kg。
控制办公楼安全参数, 一般楼房安全质点震动速度2cm/s, 爆破区至办公楼直线最小可能距离R=20米, 推算出最大一次单响药量Q=7.3kg。
4.2.3、 最大单响药量确定
依据萨氏经验公式: 核实振速, 核实结果见表3:
表3 振速核实表
控制参数
K
ɑ
最小距离（m）
控制药量（kg）
核实
振速（cm/s）
判据
振速（cm/s）
煤气设备
80
1.64
50
8.7
0.42
1
煤气设备
77
1.62
50
8.7
0.43
1
办公楼
80
1.64
20
7.3
1.74
2
办公楼
77
1.62
20
7.3
1.75
2
煤气设备振速核实, 两次均小于安全判据振速1 cm/s。办公楼振速核实, 两次均小于安全判据振速2 cm/s。故控制单响药量7.3kg能够确保施工安全。
5、 爆破设计及施工
5.1、 爆破参数设计
孔倾角80°、 孔径D=45mm、 孔深L=150cm、 最小抵御距W=80—100cm、 孔距a=100cm、 排距b=100 cm、 堵塞长度L1=50 cm、 装药长度L2=100 cm、 单孔药量Q=qW3（q为松动爆破炸药单位消耗量, 依据岩石关键为较为风化泥岩、 凝灰熔岩及凝灰熔岩夹粉砂质泥岩, 故q值取0.4kg/m3）Q=0.4×13=0.4kg, 故控制单孔药量为0.4kg。装药形式两层、 许可最大单响药量7.3kg、 起爆方法分段毫秒微差。炸药采取2#岩石硝铵炸药（有水位置采取防水乳化炸药）。
5. 2、 装药形式设计
采取空隙装药法, 装Ф32药卷, 每孔两节, 0.4kg。在药卷上部一定距离放置一个栓塞, 在栓塞上再堵炮泥。用来削减爆轰波初始压力峰值, 降低了其炮孔壁介质能量; 同时又能够延长了爆轰波作用连续时间。降低了因为气楔楔入壁裂引发粉碎区以外区域内介质破坏效应。同时对爆破震动、 飞石也有减弱作用。（见图示）

5. 3、 起爆网络设计
依据开挖区岩体地形采取成排布孔形式, 导爆索微差分段并联起爆网络, 采取波浪形起爆形式（见图示）
5. 4、 微差间隔时间控制
为预防爆破震动峰值叠加, 降低爆破振动强度, 同时也有利于控制飞石, 起爆雷管采取塑料导爆管1~16段电毫秒雷管, 依据岩石情况确定毫秒微差时间间隔为40ms, 依据每次爆破具体情况确定分段数。

5.5、 安全防护方法
为了预防向煤气站内及向旁边各类线路方向飞石, 爆破作业前用钢管及毛竹片沿爆破区外围搭建双排安全防护屏障, 屏障高10m, 宽1.0m, 长150m, 以防爆破中部分飞石飞入危险区, 造成安全事故。
6、 施工控制
钻孔前依据爆破设计, 结合现场实际地形和岩石情况确定孔位, 孔深误差不得大于10cm, 孔位下偏差小于10cm, 钻孔倾角不得大于5°。装药前对钻孔进行检验确定达成要求方可装药。每个炮孔药量及堵塞严格根据设计进行。实施爆破过程, 从钻孔、 装药、 网络联接到保护每个步骤都严格按爆破设计实施, 对部分特殊钻孔进行调整。
7、 小结
经过对爆破作业成功控制, 确保了爆破过程煤气站设备、 房屋未受振动影响, 能正常运行。爆破飞石未超出5m, 经过防护屏阻拦, 也未对上空电缆造成影响。从而确保在内顺利完成12万方开挖任务, 也为以后在敏感危险区爆破施工提供了借鉴经验。
张兴赟 （1975—）男, 助理工程师, 本科, 从事水利水电施工技术。