洞室法松动控制爆破研究应用报告.doc

洞室法松动控制爆破施工技术

一、序言
洞室法松动控制爆破技术，是近几年来在常规洞室爆破（或称大爆破）技术上发展起来一个岩石爆破新技术。“洞室”就是容纳炸药空间，也叫“药室”；“松动”是指岩体被爆破解体状态，爆破过程只限于岩石几米到十几米上下、左右移动，达成松碎而不飞散目标，爆后碴堆机械装运方便；“控制”是针对爆破区周围环境安全而言，有效地将震动效应、飞石距离和爆破冲击波强度控制在安全规程许可范围之内。
我集团企业3月份中标上场新建西安南京铁路A土-12标，路基工程大多为填石路基，尤其是铁峪铺车站，填筑方量为150多万m3，全部为取石填筑。针对这种情况，局指上场后成立了爆破技术攻关小组由指挥长牵头，聘用教授数次踏勘现场，依据具体情况确定关键研究内容和关键技术为：“采取洞室爆破为主药壶爆破为辅助加强松动控制大爆破方法，药包微差起爆，严格控制最大分段药量，使爆料按设定方向及范围倾抛至原地面方便装运，有效地控制飞石、震动效应、冲击波，确保安全，同时使爆料粒径符合路基填料要求。”
技术攻关小组在制订总体施工方案基础上不停优化，尤其是在关键技术方面，不停探讨、论证，严格把关，优化方案，改善工艺，因为方法得力、方案可行、管理到位，在进行五次爆破中，均达成了预期效果，收到了良好社会效益和经济效益。
二、工程概况
西安南京铁路A土-12标在陕西省丹凤县境内，处于丹凤至商南低山区。铁峪铺车站为高填方站场，最高填方高度39m，填方量为150余万m3，因为当地属秦岭山区，土方奇缺，设计为：利用隧道弃碴、路堑开挖作填料50万m3，由取土场开山炸石作填料100万m3。
设计取土场（爆破区）在铁峪铺车站北侧200~400m处，取土场山体自然坡度30。~45。，表面岩石裸露，植被较茂盛，山体为石英片岩，石质坚硬，节剪发育。爆区西侧100m左右有五户民房，南侧200~300m有一个新建学校和民房，南侧约200米有一铁路永临结合高压电线。为此，爆破时有效控制飞石、震动效应和冲击波，确保安全尤为关键。
三、爆破方案
1、爆破主体采取洞室法加强松动控制爆破，两侧如有台坎采取药壶爆破。

2、为减轻爆破震动，各药包采取微差起爆方法，严格控制最大分段药量，以保护周围民房免受损坏。
3、因为爆破区距高压线200米，为预防静电感应引发爆破事故，采取导爆管非电起爆系统。
四、爆破参数
1、最小抵御线
依据五次爆破前量测结果，选定为：
前排：W=6~16m
后排：W=13~27m
2、药包间距
同排药包间距a：
a=（0.8~1.2）Wcp（Wcp为相邻两个药包最小抵御线平均值）
前后排药包间距b：
b≤W后
3、抗高比 W/H>0.7
4、标准抛掷爆破单位岩石耗药量K：
K=1.4kg/m3
5、爆破作用指数
0.75≤n≤1.0
6、综适用药系数C：
C=kf（n）=0.5~0.8
7、压碎圈半径
p=0.25W
8、破裂线半径R、R′
下破裂半径 R=1.3W
上破裂半径 R′=（1.4~1.8）W或破裂角为55。~65。
9、药量计算公式：Q=CW3
五、爆破设计
1、药包部署
每次爆破实施前，依据地形、周围环境等原因，布设导洞数量和药室数。
2、平洞开挖断面设计
平洞断面设计成梯形断面，主洞顶宽0.8米，底宽1.4米，高1.6米；支洞顶宽0.8米，底宽1.2米，高1.4米。平洞设计成4~5%斜坡，洞口低，以利于洞内排水。
药室为长方体，体积按V=KVQ/△计算，KV为药室扩大系数，取1.4~1.5，Q为药室总装药量（t），△为炸药密度（t/m3）。
3、平洞开挖钻爆设计
整个开挖断面共部署10~14个炮眼，其中掏槽眼5~7个，顶眼2~3个，底眼3~4个，钻眼斜率为15%。
4、导洞堵塞设计
导洞堵塞标准是：每个药室处均堵3m，丁字或十字路口堵3~4m；各导洞口为加强堵塞处，堵塞长度为6~7m。堵塞材料为平洞开挖出碎石渣和土，洞内堵塞处以石渣为主，洞口以土为主。
堵塞时一定要尤其注意保护好洞中导爆管，方法有两种：（1）在导洞上部钉钉子或木棍，将导爆管挂于壁上，并在堵塞段用草袋将导爆管包好；（2）在导洞底角挖一道小沟槽，将导爆管放于槽内，用黄土埋好，以免车辆压坏。
5、导洞开挖施工组织
（1）建立临时危险品仓库
危险品仓库应经当地公安部门同意后，建立在爆破区较安全地带，储存日常小爆破所需爆破器材。大爆破所需炸药在爆破前联络落实后在指定时间内直接运到工地，并立即装入药室，不能当日立即装入药室则送临时仓库储存，并派专员看管。
爆破器材运输、储存应严格遵守《爆破安全规程》相关要求。
（2）关键机械设备
3m3内然空气压缩机6台，6m3内然空气压缩机3台，手持式凿岩机10台，手推胶轮车10辆，通风机4台，风管、水管若干。
以上设备中易耗品应依据工程进展需要立即配置。
为充足利用空压机，导洞开挖施工安排要尽可能做到交叉作业，全部工作面应尽可能在钻爆、通风、出碴三道工序上合理分配。
（3）劳动力组织
导洞及药室开挖分钻孔、爆破、通风、出碴等工序。钻孔爆破设2人，通风出碴设3人，每组5人。
在导洞及药室开挖过程中，要注意劳动力合理调配，各工序应视岩石情况、爆破效果等具体情况安排人员。劳动强度高、工作时间长工序应适量增加部分人员，轮班作业。建立工地值班制度，设置工地值班员，负责工地安全、工序之间衔接等工作。
（4）施工进度
导洞掘进按三班作业制进行，平均每6小时一个循环，一天完成3~4个循环。
导洞开挖每循环钻孔10~14个左右，依据本爆破工程地质情况，钻孔深度以1.5m为宜，装药9~12kg，估计进尺1.2m，天天按3~4个循环计算，进尺为3.6~4.8m。
（5）导洞、药室开挖须知
①持证上岗，爆破员、安全员和爆破工作人员全部须有对应证件，无证人员不能上岗。
②爆破物品领取、分发须有专员负责，做到当日使用当日领取，没有用完立即退回库房，不得私自出卖、送人。
③洞内进行爆破作业时，应用手电、矿灯或36伏低压电照明，不得使用蜡烛照明，点炮时必需有两人在场。
④爆破后应立即进行通风、排烟，进行下一工序前安全员应优异洞检验通风情况；掌子面和整条导洞顶部情况，看是否有危石，发觉危石应立即处理，全部处理完成后方能出碴。
⑤导洞洞口、洞内拐弯处及软岩、软弱夹层等轻易产生落石地方应视具体情况进行搭棚、支护等工作，以确保施工人员安全
⑥夜间作业时，尤其应加强值班，发觉问题立即处理。
⑦导洞开挖时应注意其方向及标高，每进10米左右作一次测量，以防发生偏差。导洞、药室按设计尺寸开挖，开挖过程中要立即复核，全部开挖完成后要统一验收。
6、装药、回填施工组织设计
（1）成立现场施工调度组
装药、回填是爆破施工中二道关键工序，洞内作业条件困难，工作量大，时间性强。为了达成安全作业，按时起爆目标，必需成立施工调度组，爆破责任人任组长，由技术、安全、材料等人员为组员，分工负责技术、安全、材料调配等工作。调度值班人员跟班作业。
（2）炸药运输和存放
炸药应依据实际所需量有计划地运输，运到现场后采取临时存放、装入药室相结合方法。临时存放炸药要按品种分类，插上标志牌并用雨布或临时库棚进行防雨处理。
爆破器材运输、储存应严格遵守《爆破安全规程》相关要求。
（3）装药
装药关键用手推胶轮车将药推入药室。装药前值班统计人员须持有一份洞室装药、药量平面图。并对全部药室要按次序编号挂牌，方便查对装药数量。对于潮湿或有水药室则采取防潮处理或使用防水乳化炸药。
炸药进入药室后，应由下而上堆放整齐，起爆体放于中间偏上位置。装药遵照先难后易，先长洞后短洞标准，从里面向外逐一装药。装完一个后能够立即进行回填堵塞。
（4）回填和网路连接
洞室回填堵塞材料以导洞开挖出碎石碴和土为主，药包位置能够弃碴为主，洞口必需用土。堵塞量按“导洞堵塞图”进行，值班人员要严格监督进行。
在导洞堵塞过程中，需逐步把各个药室塑料导爆管引出洞外，其间须时刻保护导爆管安全，这项工作由专员负责。导爆管引出洞外后，在起爆当日，由爆破技术人员依据“起爆网路图”连成总网路，并将最终引线拉到起爆站。
六、爆破安全验算
1、部分飞石距离
药包抵御线方向部分飞石距离可按下式计算：
L=20KAn2W
式中KA——和地形、气候等原因相关系数，斜坡方向取KA=1.0；
W——抵御线最大值，本爆破药包最小抵御线最大值控制在27m之内；
n——爆破作用指数，本爆破n=0.75~1.0。
2、爆破振动速度检算
进行洞室爆破时，要依据被保护建筑物许可振动速度值来控制最大药包药量或最大分组药量。
依据《爆破安全规程》（GB6722-86）相关要求，最大同时起爆药量计算公式：
Qmax=R3（V/K）3/α
式中K、α——场地系数和衰减指数，本爆破工程试验炮时取K=150，α=1.7，依据爆破振动仪器测试实际爆破振动速度值进行调整；
R——爆破中心至建筑物距离（m）；
Qmax——分段起爆最大药量（kg）；
V——被保护建筑物地面振动速度（cm/s），本爆破工程地面质点振动速度控制为：对于周围居民住宅许可振速为V=3cm/s。
把K=150、α=1.7、V=3cm/s代入公式，能够计算出，就民房而言，不一样距离处Qmax许可值，见下表：

R（m）
100
150
200
250
300
350
400
450
500
Qmax
（kg）
1000
3375
8000
15625
27000
42875
64000
91125
125000

七、保安方法
1、成立爆破安全领导小组
为了爆破工作安排顺利地实施，须成立一个统一爆破指挥机构。爆破指挥部设总指挥一名、副指挥三名，下设五个组，即施工组、技术组、安全警戒组、群众工作组及抢险救护等。施工组具体负责施工人员调配、施工程序安排等工作，做到在指定时间内安全、按时完成各项施工工作。技术组具体负责爆破工作各项技术工作，对装药、回填、堵塞、起爆线外引、网路连接等各项工作做好技术指导。安全警戒组任务是：在各项施工工序中，监督施工人员严格按爆破规程中要求进行施工，杜绝违章事故发生，起爆前进行人员和机械车辆清理，做好在警戒线以内清场工作。群众工作组负责同周围村庄、单位联络、通知工作，立即通知相关单位、人员做好爆前撤离准备工作。抢险救护组则关键负责爆破时抢险救护工作。
2、爆炸物品运输和使用安全要求
爆炸物品运输、储存和使用必需严格遵守《爆破安全规程》相关要求，爆炸物品必需严格管理，预防丢失，确保安全。
（1）爆破器材运输
运输爆破器材必需事先向当地公安局办理《爆炸物品运输证》。运输时应使用符合安全要求运载工具。性质相抵触爆破器材不准同车运输。运输时应由熟悉爆破器材性能和安全运输要求人员负责押运，无关人员严禁搭乘。雷雨或暴雨时，应停止装运爆破器材。
（2）爆破器材使用
爆破作业过程中，应作好爆破作业统计，内容包含：时间、地点、装药量、作业目标等，剩下爆破器材必需清点后入库。
3、爆破安全警戒
爆破工作开始前，应在危险区边界设置显著标志。每次爆破前，应在危险区边界设置岗哨，其位置应能监视全部通往爆区道路，并使之处于相邻岗哨视线范围之内。
4、爆破音响信号
爆破音响信号按以下四个阶段进行四次：
爆破前半小时预告
起爆前五分钟警报
起爆前一分钟警告
爆破后解除
每次全部必需同时发出音响和视觉信号，使危险区内人员全部能清楚地听到或看到。这些信号应事先让工地和周围居民了解。
严禁在大雾天、雷雨天、黄昏和夜晚进行地面爆破作业。
八、效益分析
因为对爆破施工方案不停优化，改善并完善施工工艺，采取优异理论指导施工，经过不停探索，成功地进行了五次大爆破，确保了该工程工期、质量、安全及工程顺利完成，受到了建设、监理及地方政府高度赞扬，达成和超出了预期目标。满足了爆破安全、质量技术要求，而且爆破噪音较小，经过地方地震部门监测，飞石控制在100m以内，且100m处振动峰值小于2cm，爆破后填料粒径98%以上符合要求要求；爆料一次倾掷地面，范围理想，装运方便，对周围建筑物无一损坏，节省安全赔偿费25万元，粒经解小费40万元。同时，地方公安部门前后四次组织相关地方单位到施工现场参观学习，提升了企业信誉和著名度，为本局拓宽施工领域奠定了基础。总而言之，经过该爆破工程，本局不仅经济上，而且在社会上全部取得良好效益。