CN102818485B - 一种高大危岩体下沉式分层爆破解除方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高大危岩体下沉式分层爆破解除方法，包括以下步骤：（1）对爆破参数进行设计与安全核算,爆破参数包括孔径、药包规格、孔距、排距、孔内药包分布、单药包最佳埋深和单响允许的最大装药量；（2）爆破前的布置，布孔、钻孔、成孔验收、装药、堵塞、联网和安全警戒；（3）起爆以及起爆后的爆破效果检查；所述钻孔方式采用切削式钻孔；所述方法中采用数码电子雷管，炮孔内设有多层药包层，每层药包位于同一水平面上；起爆顺序采用由下至上逐层起爆；所述同层药包起爆顺序为由外向内沿对角线方向逐孔斜向起爆。本发明利用数码电子雷管的优越性以及特定的装药结构，实现了对危岩体精确、迅速地的爆破解除。

Description

一种高大危岩体下沉式分层爆破解除方法

技术领域

本发明属于爆破技术领域，具体涉及一种高大危岩体下沉式分层爆破解除方法。

背景技术

危岩带岩性层的单层厚度差异大，层面裂隙较发育，岩体的底部岩体由于多为中厚层状，中上部为厚层块状，底部的岩体抗风化能力相对较弱，底部的岩体易风化崩落形成了凹岩腔，从而使上部岩体突出，局部失去支撑，形成危岩体，危岩体虽然还没有发生崩塌,但具备发生崩塌的主要条件,而且已出现崩塌前兆现象,因此预示不久可能发生崩塌，是潜在的崩塌体。               

位于长江西陵峡西段兵书宝剑峡出口处的链子崖危岩体,是一处典型的危岩体,它与对岸的新滩滑坡隔江对峙,成为扼守长江峡谷的咽喉,历史上曾发生多次大规模的崩滑,造成堵江断航的严重灾害。在紧临江边的链子崖峭壁上,由数十条裂隙切割形成了三个巨大的危岩体,时刻威胁长江航运安全,一旦崩落将造成巨大破坏。危岩体不仅会威胁到航运的安全，还会威胁到建筑物、公共设施以及人身的安全；特别是危岩体周围有着大量建筑物，并且危岩体下落路径很陡的情况，对危岩体进行解除至关重要，但目前没有一套对此类危岩体解除的详细方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种对危岩体解体彻底、块度小、爆破时间短的高大危岩体下沉式分层爆破解除方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种高大危岩体下沉式分层爆破解除方法，包括以下步骤：

（1）对爆破参数进行设计与安全核算,爆破参数包括孔径、药包规格、孔距、排距、孔内药包分布、单药包最佳埋深和单响允许的最大装药量；

（2）爆破前的布置，布孔、钻孔、成孔验收、装药、堵塞、联网和安全警戒；

（3）起爆以及起爆后的爆破效果检查；

所述钻孔方式采用切削式钻孔；所述方法中起爆器材是数码电子雷管，炮孔内至少设有两层药包层，每层药包位于同一水平面上；药包层间的起爆顺序采用由下至上逐层起爆；所述同层药包起爆顺序为由外向内沿对角线方向逐孔斜向起爆。

与现有技术相比，本发明对各个参数设计和计算后，对所有参数进行安全核算，保证爆破后的飞石不会对周边的建筑物和公共实施造成危害；为了避免钻孔时对危岩体造成很大扰动，采用切削式钻孔；在起爆前做好安全防护措施（拦石防护沟和SNS柔性防护网），采用同层药包起爆顺序为由外向内沿对角线方向逐孔斜向起爆，该起爆方式具有后冲小、振动小的优点，可使母岩得到很好的保护。同时利用数码电子雷管在爆破时间控制上的优越性（通过根据爆破振动时波峰与波谷相互叠加干扰减震的原则计算出孔间延期间隔为2ms和排间延期间隔为5ms；层间延期间隔25ms，最后一排孔为光爆孔，危岩爆破完成后100ms起爆），实现了短时间对岩体的爆破，加上对爆破对象参数的精确计算和核算，能精确、迅速地完成对危岩体爆破解除；由下向上的逐层引爆可使整个危岩体呈下沉式分层爆破，配合精密的孔距、排距、孔内药包分布、单药包最佳埋深以及单响允许的最大装药量的数据，使得爆破后的岩石块度很小、解体彻底。

由于炸药的装填密实度、炮孔填塞质量、雷管的安放都对爆破效果产生不同程度的影响；为保证炸药完全爆轰，装填炸药要采用人工装药，作业时一定要严格按照技术交底中的药量和要求进行操作，数码雷管必须按照炮孔编号装填，并由专人进行检查，同时要做好记录。间隔装药（每四节炸药捆一起，平均每单药包最佳埋深放置8节炸药，即两捆）和反向装药（即设置雷管的炸药包，放置在药包底部，雷管的聚能穴朝向炮孔口部）可实现在控制最大段一次起爆药量的前提下，还可以一次性完成爆破。

作为本发明技术方案的进一步限定，所述孔间延期间隔和排间延期间隔根据爆破振动时波峰与波谷相互叠加干扰减震的原则计算得出。为了防止飞石对周边的破坏以及整个爆破后岩石碎体下落的路径的确定，根据爆破振动时波峰与波谷相互叠加干扰减震的原则计算出孔间和排间延期间隔。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

具体实施方式

本发明提供一种高大危岩体下沉式分层爆破解除方法，包括以下步骤：

（1）对爆破参数进行设计与安全核算,爆破参数包括孔径、药包规格、孔距、排距、孔内药包分布、单药包最佳埋深和单响允许的最大装药量；

（2）爆破前的布置，布孔、钻孔、成孔验收、装药、堵塞、联网和安全警戒；

（3）起爆以及起爆后的爆破效果检查；

所述钻孔方式采用切削式钻孔；所述方法中起爆器材是数码电子雷管，炮孔内设有至少两层药包层，每层药包位于同一水平面上；药包层间的起爆顺序采用由下至上逐层起爆；所述同层药包起爆顺序为由外向内沿对角线方向逐孔斜向起爆。

实施例一：就危岩体周围存在大量建筑物，下落路径很陡的情况，进行模拟实验，具体步骤如下：

1、孔网参数设计与计算

（1）孔径

利用切削钻机钻孔，按其钻孔规格，钻孔直径取90mm。

（2）药包规格：

四节炸药捆绑在一起，每个药包8节炸药，及1.6kg，药包长径比为4。

（2）单药包最佳埋深（即分层高度）

根据C.W.利文斯顿的经验公式

N=EW ^1/3

N—药包临界埋深，m；

W—药包质量，kg；

E—应变能系数，对于给定的岩石和炸药的配合是个常数，无量纲，铅锌矿岩石普氏系数f约为8，而本危岩为砂岩，f值亦为8～10，因此E取1.785，则：

N=2.09m

    依据资料，最佳埋深一般为临界埋深的1/2，所以本工程单药包最佳埋深取d ₀ =1.05m。

钻孔深度依据危岩实际情况，钻至距危岩底部1.05m处。

（3）孔距a

按照VCR方式，药包间距（即孔间距）应以最佳埋深的1.4倍为宜，即：

a= 1.4×1.05m=1.4m

（4）排距b              

b=a=1.4m

（6）孔内药包分布

 孔内采取间隔装药，药包间距1.05m，炸药单耗q=0.8kg/m³。

（7）光爆孔

光爆孔位于危岩后母岩上，孔间距1.0m，线装药密度0.3kg/m。

2、钻孔布置

（1）钻孔根据危岩情况采取垂直或倾斜孔。

（2）施工流程图：布孔→钻孔→成孔验收（做好记录、标号）→装药→堵塞→联网→安全警戒→起爆→爆破效果检查。

（3）数码雷管使用流程

雷管注册→设置雷管延期→将雷管对号入孔→网路连接→网路测试→进入起爆流程（雷管点名→雷管状态测试→充电→起爆）

①雷管注册

依据爆破方案设计布孔方式，按所需雷管数量，对雷管依次进行注册（相当于人口普查中的核名造册，就是用专用设备读取爆破所用的雷管身份信息——核名，在设备内部按顺序将雷管身份信息存储——造册，雷管注册以为后续的延期设置及网路检测服务）。

② 延期设置

利用专业爆破网路设计软件对每发雷管进行延期设置。首先利用专业软件在电脑上设计布孔图，然后将雷管对号入座，再依爆破方案分别设置每孔雷管延期，完成后对爆破序列进行预演，检查无误后将延期时间等数据下载到起爆设备。

③雷管装填

爆破工作面打孔完毕后，由工作人员按照布孔图，将雷管对号入孔，装填过程与普通雷管相同。

④ 网路连接

炸药装填完毕，用起爆设备检测网路的正确性及雷管是否缺失。检查无误后，把相邻区域的雷管脚线以并联方式接入通信支线，同时把各区域的通信支线并联汇总接入通信总线，进入起爆流程。

⑤起爆流程

放总线到起爆点，总线连接起爆设备，检测网络是否正常。打开充电开关，选择进入起爆流程功能。

（4）起爆网络

采用数码电子雷管，并联起爆。

网路为逐孔斜向起爆，微差延时顺序按排为孔内自下向上，孔间由前向后、由两侧向中心进行。

根据爆破振动时波峰与波谷相互叠加干扰减震的原则计算得到同层药包的孔间延期间隔为2ms，排间延期间隔为5ms；层间延期间隔25ms，最后一排孔为光爆孔，危岩爆破完成后100ms起爆，总延期时间小于1s。

根据该延时间隔的设置，同层药包网路为由两侧逐孔斜向中心起爆，该起爆方式具有后冲小、振动小的优点，符合对母岩保护的要求。

孔内药包的爆破时序，每个孔中最下方的药包先响。该爆破时序的优点是:为后续爆破的药包提供不少于2个临空面，能够更好的降低振动和岩石的块度。

3、单响允许的最大装药量。

最大装药量按下式计算：

Q_m= R³ (V/K)^3/α                

式中：Qm—单响允许的最大装药量，kg；

R—爆破安全距离，m，选取危岩后方砖结构民房，R=30m；

V—安全速度，cm/s，v=2.0cm/s；

K、α—与爆破地质、地形等条件有关系数和衰减指数，取K=150，α=1.5，将各值代入（2）式求得：

Q_m=R³(V/K)^3/α=30³×（2.0÷150）^3÷1.5=4.8kg

因此，为控制爆破地震的危害，每单响的最大装药量不得大于4.8 kg。

4、爆破施工所需器材、设备

民爆器材

施工设备

5、爆破施工要点

     （1）钻孔机械选择

    为防止钻孔过程中震动太大，不能使用冲击式机械钻孔，只能采用切削式成孔，所以钻孔设备采用切削钻机。

（2）钻孔

爆破采用切削钻机钻孔。在钻孔作业时一定按照施工技术人员的书面交底和现场的孔位布置来施钻，并准确控制好平面位置和角度。

（3）装药

炸药的装填密实度、炮孔填塞质量、雷管的安放都对爆破效果产生不同程度的影响；为保证炸药完全爆轰，装填炸药要按照以下要求进行操作：

a、所有的爆破都采用人工装药，作业时一定要严格按照技术交底中的药量和要求进行操作，数码雷管必须按照炮孔编号装填，并由专人进行检查，同时要做好记录。

b、间隔装药：每四节炸药捆一起，平均每1.05m放置8节炸药，即两捆。

c、反向装药：即设置雷管的炸药包，放置在药包底部，雷管的聚能穴朝向炮孔口部。

（4）堵塞

炮孔回填要用粘性好、干湿适中并掺有少量粉砂的泥土堵塞。与炸药密切接触的回填炮泥，不能用猛力狠冲狠压猛挤；一是防止药卷的最佳密度发生“压死”现象，二是防止用力太猛冲坏雷管脚线。回填炮泥厚度接近炮口部，应将炮泥填紧、填实。

6、安全措施

（1）钻孔指向东西方向，孔口要严格堵塞，确保堵塞长度≥W，堵塞质量要符合规程要求，以控制飞石的距离。

（2）确实控制单响药量不超过4.8kg,防止震动过大。

（3）施工前会同村委和派出所一起，走访北山坪各家，特别最靠近爆点的居民，查清原来房屋墙体的情况，对已有裂纹的作出记录，必要的摄像和拍摄，以防日后发生纠纷。

（4）放炮前认真观察长江水道上来往船舶，尤其客运船舶，一公里内没有船舶才能下令放炮。

（5）危险区半径上方200m，下方至涪丰公路，以江北办事处为中心左右各400m，放炮时封锁公路，正下方乌江航道禁航，山上施工人员、居民，山下居民等所有人员撤离，设备转移到100m外。

（6）危险区边界设岗警戒，并插上红旗。

（7）放炮前按规定发出警报信号，警报信号要先告示周围居民。

（8）雷雨天、夜晚、能见度差的雾开等不得放炮。

（9）施工之前先处理危石，使其不能在钻孔时掉落，造成事故。

六、拦石防护沟、SNS柔性防护网施工方案

1、拦石防护沟

（1）拦石沟开挖

为尽量减少爆破施工过程中危岩体和爆破后产生的爆渣对下侧江北办事处、居民楼及公路等设施造成损害，需在危岩下侧200m的山坡从上而下设置两道拦石防护沟：深3m×宽10m×长160m、深2m×宽5m×长500m。在大体积危岩体正下方的拦石防护沟（中间60m长）为爆渣集中区，宜增加宽度和深度：深 5m、宽15m，防止块度较大的石块填满拦石防护沟后形成新的反弹平台。

 为保证工程进度，拦石防护沟的开挖宜采用爆破方式，同时为避免爆破震动太大，影响上方危岩稳定性，爆破开挖采用弱松动爆破法。采用浅孔、密眼、少装药、小起爆药量、小起爆规模的控制爆破。

拦石沟爆破开挖参数表

（2）爆破震动校核

根据现场的地形地貌和岩性，危岩距拦石沟处200m，将此处爆破振速控制在0.1cm/s一下，故一次齐爆药量：

式中：R－距爆破点距离m

K－岩石介质系数选150    

ａ－衰减系数1.5

V－安全振速0.1cm/s

Q－炸药量：齐发爆破取总量

得出：                 Q=35.5kg

故：当孔深1.0m时，最多可一次齐爆211个炮孔，孔深1.5m时，最多齐爆113个炮孔，但在施工时尽量均不超过20个。

拦石沟爆破开挖时，危岩上部应停止施工，派专人及设备随时监测危岩状况，并与下方施工人员随时保持联系。

拦石沟开挖出的所有渣石均运至指定地点倾倒，地表土层可堆于拦石沟下方边缘，可进一步缓解危石下落过程的冲击。

2、柔性防护网施工方案

SNS柔性防护网设置在危岩体下方坡脚，对崩落下的危岩块体起到消能作用，最大限度的防止危岩块体再次弹跳，防止块体冲到坡下扩大影响范围。防护网根据实际地形布置（位置见平面图），SNS柔性防护网设置高度4m，每10m设置一根钢柱，柱间采用菱形钢绳网，SNS柔性防护网总长度1000m。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (1)

1.一种高大危岩体下沉式分层爆破解除方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）对爆破参数进行设计与安全核算,爆破参数包括孔径、药包规格、孔距、排距、孔内药包分布、单药包最佳埋深和单响允许的最大装药量；

（2）爆破前的布置，布孔、钻孔、成孔验收、装药、堵塞、联网和安全警戒；

（3）起爆以及起爆后的爆破效果检查；

所述钻孔方式采用切削式钻孔，钻孔直径为90mm；所述方法中起爆器材是数码电子雷管，炮孔内设有至少两层药包层，每层药包位于同一水平面上；药包层间的起爆顺序采用由下至上逐层起爆；同药包层的药包起爆顺序为由外向内沿对角线方向逐孔斜向起爆；药包层的孔间延期间隔和排间延期间隔根据爆破振动时波峰与波谷相互叠加干扰减震的原则计算得出。