CN103322414A

CN103322414A - 一种快速安全开挖油气管道石方段抢修工作坑的方法

Info

Publication number: CN103322414A
Application number: CN2013102780709A
Authority: CN
Inventors: 焦光伟; 夏于飞; 谷鸣; 邓松圣; 张世峡; 常向东; 唐永勇; 王世炜
Original assignee: Logistical Engineering University of PLA
Current assignee: Logistical Engineering University of PLA
Priority date: 2013-06-29
Filing date: 2013-06-29
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2033-06-29
Also published as: CN103322414B

Abstract

本发明公开了一种快速安全开挖油气管道石方段抢修工作坑的方法，根据岩石硬度确定孔距与排距，根据对岩石破碎效果确定钻孔直径与深度，并根据孔距、排距、钻孔直径与深度确定静态爆破剂的用量；将钻孔内部及周边清理干净，直至钻孔内无水、无残渣；向静态爆破剂中添加22％～32％的水，搅拌均匀成流质状的药浆；在药浆发热前，将药浆迅速、连续地倒入钻孔内部，并用木杆捣实捅紧；在的开挖工程中，该方法通过引入静态爆破剂，在保证油气管道安全的情况下，迅速开挖工作坑，保证了油气管道的快速抢修以及管道维修的质量要求，实用性强，具有较强的推广与应用价值。

Description

一种快速安全开挖油气管道石方段抢修工作坑的方法

技术领域

本发明属于油气管道管理运行技术领域，尤其涉及一种快速安全开挖油气管道石方段抢修工作坑的方法。

背景技术

我国长输油气管道总长度已超过60000km，油气管道敷设大部分经过丘陵山区，其中的一部分敷设在岩石地段。油气长输管道由于腐蚀、地质灾害、第三方破坏等原因发生破坏和泄漏事故后的应急抢修问题，是管道管理运行面临的一个重要课题。

山区敷设的油气管道抢修作业时，大部分需要在原管沟边开挖出便于抢修操作的工作坑。开挖过程要求快速，且对管道本身不产生影响或伤害。如果管道是在比较松软岩土段，人工开挖工作坑比较方便。但对于敷设在坚硬石方段管道，抢修工作坑的开挖非常困难。一般情况下，人工开挖一个2米见方的工作坑约需要2～3天，直接影响抢维修的进程，同时劳动强度大、费时费工、开挖效率低；若采用小剂量的炸药爆破开挖，对爆破的控制要求比较高，可靠性和安全性也没有保证，爆炸时产生的碎石、振动波或冲击波可能破坏管道，如果油、气发生大量泄漏，将会造成巨大的经济损失，其后果不堪设想，同时运用火药爆破法开挖时，火药的运输、储存和操作过程均具有特殊危险性；爆破过程不能保证油气管道的安全，甚至会导致着火、爆炸等次生灾害；一般只适用于没有敷设油气管道的石方管沟开挖，不能用于油气管道发生事故后的抢修工作坑开挖。

发明内容

本发明提供了一种快速安全开挖油气管道石方段抢修工作坑的方法，旨在解决山区敷设的油气管道抢修作业时，大部分需要在原管沟边开挖出便于抢修操作的工作坑，开挖过程要求快速，且对管道本身不产生影响或伤害，对于敷设在坚硬石方段管道，人工开挖效率低下、劳动强度大、费时费工，直接影响抢维修的进程，若采用小剂量的炸药爆破开挖，对爆破的控制要求比较高，可靠性和安全性也没有保证，爆炸时产生的碎石、振动波或冲击波可能破坏管道，如果油、气发生大量泄漏，将会造成巨大的经济损失的问题。

本发明的目的在于提供一种快速安全开挖油气管道石方段抢修工作坑的方法，该方法包括以下步骤：

步骤一，根据岩石硬度确定孔距与排距，根据对岩石破碎效果确定钻孔直径与深度，并根据孔距、排距、钻孔直径与深度确定静态爆破剂的用量；

步骤二，将钻孔内部及周边清理干净，直至钻孔内无水、无残渣；

步骤三，向静态爆破剂中添加22％～32％的水，搅拌均匀成流质状的药浆；

步骤四，在药浆发热前，将药浆迅速、连续地倒入钻孔内部，并用木杆捣实捅紧。

进一步，该方法还包括以下步骤：在春、秋、夏季，药浆填充发生裂纹后，可用水浇缝，加快药剂的膨胀作用；在冬季，药浆填充后，要用草席或油毡覆盖保温。

进一步，所述静态爆破剂由钙、硅、铝、铁的氧化物经过物理及化学过程配制而成。

进一步，所述静态爆破剂在水化膨胀后，在钻孔内部可产生30.0～50.0MPa的径向膨胀力。

进一步，该方法采用静态爆破剂每次爆破深度为1～2m，当需要爆破的深度超过2m时，要分层、分次进行爆破开挖。

进一步，当岩石为低硬度时，孔距宜为40--100cm，排距宜为0.6-0.9倍的孔距，钻孔直径宜为38--50cm，钻孔深度为1.0倍的岩石计划破碎深度；静态爆破剂用药量为5--10kg/m³；

当岩石为中硬度时，孔距宜为30--40cm，排距宜为0.6-0.9倍的孔距，钻孔直径宜为38--50cm，钻孔深度为1.05倍的岩石计划破碎深度；静态爆破剂用药量为12--22kg/m³；

当岩石为坚硬花岗岩石时，孔距宜为25--40cm，排距宜为0.6-0.9倍的孔距，钻孔直径宜为38--50cm，钻孔深度为1.05倍的岩石计划破碎深度，静态爆破剂用药量宜为18--25kg/m³。

进一步，为加快岩石破碎速度，可在静态破碎剂中加入激发剂或1％～2％的盐，或用温水搅拌静态破碎剂，裂缝出现后，向钻孔喷淋热水支持静态破碎剂持续反应。

进一步，步骤三中，向静态爆破剂中添加22％～32％的水，搅拌均匀成流质状的药浆时，水灰比越小，膨胀压力越大，反应所需时间越短。

进一步，步骤四中，在药浆发热前，将药浆迅速、连续地倒入钻孔内部，并用木杆捣实捅紧时，应尽可能一次对多个钻孔同时灌浆，使每个钻孔内静态破碎剂的效力同时发生。

本发明提供的快速安全开挖油气管道石方段抢修工作坑的方法，根据岩石硬度确定孔距与排距，根据对岩石破碎效果确定钻孔直径与深度，并根据孔距、排距、钻孔直径与深度确定静态爆破剂的用量；将钻孔内部及周边清理干净，直至钻孔内无水、无残渣；向静态爆破剂中添加22％～32％的水，搅拌均匀成流质状的药浆；在药浆发热前，将药浆迅速、连续地倒入钻孔内部，并用木杆捣实捅紧；在的开挖工程中，该方法通过引入静态爆破剂，在保证油气管道安全的情况下，迅速开挖工作坑，保证了油气管道的快速抢修以及管道维修的质量要求，具有较强的推广与应用价值。

附图说明

图1是本发明实施例提供的快速安全开挖油气管道石方段抢修工作坑的方法的实现流程图；

图2是本发明实施例提供的快速安全开挖油气管道石方段抢修工作坑时的布孔示意图。

图中：1、钻孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。

图1示出了本发明实施例提供的快速安全开挖油气管道石方段抢修工作坑的方法的实现流程。

该方法包括以下步骤：

步骤S101，根据岩石硬度确定孔距与排距，根据对岩石破碎效果确定钻孔1直径与深度，并根据孔距、排距、钻孔1直径与深度确定静态爆破剂的用量；

步骤S102，将钻孔1内部及周边清理干净，直至钻孔1内无水、无残渣；

步骤S103，向静态爆破剂添加22％～32％的水，搅拌均匀成流质状的药浆；

步骤S104，在药浆发热前，将药浆迅速、连续地倒入钻孔1内部，并用木杆捣实捅紧。

在本发明实施例中，该方法还包括以下步骤：在春、秋、夏季，药浆填充发生裂纹后，可用水浇缝，加快药剂的膨胀作用；在冬季，药浆填充后，要用草席或油毡覆盖保温。

在本发明实施例中，静态爆破剂由钙、硅、铝、铁的氧化物经过物理及化学过程配制而成。

在本发明实施例中，静态爆破剂在水化膨胀后，在钻孔1内部可产生30.0～50.0MPa的径向膨胀力。

在本发明实施例中，该方法采用静态爆破剂每次爆破深度为1～2m，当需要爆破的深度超过2m时，要分层、分次进行爆破开挖。

在本发明实施例中，当岩石为低硬度时，孔距宜为40--100cm，排距宜为0.6-0.9倍的孔距，钻孔1直径宜为38--50cm，钻孔1深度为1.0倍的岩石计划破碎深度；静态爆破剂用药量为5--10kg/m³；

当岩石为中硬度时，孔距宜为30--40cm，排距宜为0.6-0.9倍的孔距，钻孔1直径宜为38--50cm，钻孔1深度为1.05倍的岩石计划破碎深度；静态爆破剂用药量为12--22kg/m³；

当岩石为坚硬花岗岩石时，孔距宜为25--40cm，排距宜为0.6-0.9倍的孔距，钻孔1直径宜为38--50cm，钻孔1深度为1.05倍的岩石计划破碎深度，静态爆破剂用药量宜为18--25kg/m³。

在本发明实施例中，为加快岩石破碎速度，可在静态破碎剂中加入激发剂或1％～2％的盐，或用温水搅拌静态破碎剂，裂缝出现后，向钻孔1喷淋热水支持静态破碎剂持续反应。

在本发明实施例中，步骤S103中，向静态爆破剂中添加22％～32％的水，搅拌均匀成流质状的药浆时，水灰比越小，膨胀压力越大，反应所需时间越短。

在本发明实施例中，步骤S104中，在药浆发热前，将药浆迅速、连续地倒入钻孔1内部，并用木杆捣实捅紧时，应尽可能一次对多个钻孔1同时灌浆，

使每个钻孔1内静态破碎剂的效力同时发生。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

本发明提供的完整技术方案：

(一)技术途径

在油气管道石方段抢修工作坑的开挖工程中，引入静态爆破技术，结合工作坑开挖实际要求，在岩石破碎后采用人工或机械将碎石移走，然后再对管道进行抢修。这种方法在保证油气管道安全的情况下，迅速开挖工作坑，能够解决目前油气管道快速抢维修的要求，同时也能够保证管道维修的质量要求。

(二)静态爆破的原理及特点

静态爆破剂由钙、硅、铝、铁等氧化物经过物理化学过程配制而成。使用时与水搅拌均匀，装入钻孔1中水化膨胀后产生30.0～50.0MPa的径向膨胀力，而一般岩石的抗拉强度为5.0～25.0Mpa。由此可见，静态破碎剂在钻孔1中产生的膨胀力远大于各种岩石，必然导致岩石开裂。静态破碎剂在破碎岩石过程中，具有配制简便、安全、易控制，以及无震动、无飞石、无噪音、无污染等特点。该产品不属于易燃、易爆危险品，可按普通货物运输。

(三)技术方案

(1)孔距、排距、孔径、孔深和用药量

孔距与排距的大小与岩石硬度有直接关系，硬度越大，孔距与排距越小，反之则越大；钻孔1的直径与破碎效果有直接关系，钻孔1过小，不利于药剂充分发挥效力；钻孔1太大，易冲孔；在装钻孔1时静态破碎剂药量需填满空钻孔1，用药量按照空钻孔1总长计算，并随孔径、孔距而定。表1为某静态破碎剂孔距、排距、孔径、孔深和用药量经验值，静态爆破剂每次爆破深度为1～2m，当需要爆破的深度超过2m时，要分层、分次进行爆破开挖。

表1孔距、排距、孔径、孔深和用药量的经验值

岩石硬度	低硬度岩石	中硬度岩石	坚硬花岗岩石
				孔距a(cm)	40--100	30--40	25--40
排距b(cm)	(0.6-0.9)a	(0.6-0.9)a	(0.6-0.9)a
				孔径d(cm)	38--50	38--50	38--50
孔深L(cm)	1.0H	1.05H	1.05H
				用药量(kg/m³)	5--10	12--22	18--25

注：H为岩石计划破碎深度。

图2示出了本发明实施例提供的布孔示意图。为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

(2)配浆和灌浆：将钻孔1内部和周边清理干净至钻孔1内无水、无残渣，然后将药剂加22％～32％左右的水拌成流质状，水灰比越小，膨胀压力就越大，反应时间就越短。将药浆迅速倒入钻孔1内，并用木杆捣实捅紧，尽可能一次钻多个孔，多人同时灌浆，使每个钻孔1内破碎剂的效力同时发生；灌浆时须连续，防止形成空气夹层，必须在药浆发热前将其灌入钻孔1内，否则会影响爆破效果。

(3)养护：在春、秋、夏季，药浆填充后，一般不用覆盖(除雨天外)，发生裂纹后，可用水浇缝，加快药剂的膨胀作用；在冬季，药浆填充后，要用草席或油毡等覆盖保温，为加快破碎速度，可在静态破碎剂中加入激发剂或1％～2％的盐，或用温水搅拌；裂缝出现后，向钻孔1喷淋热水以支持药剂持续反应。

本发明实施例提供的快速安全开挖油气管道石方段抢修工作坑的方法，根据岩石硬度确定孔距与排距，根据对岩石破碎效果确定钻孔1直径与深度，并根据孔距、排距、钻孔1直径与深度确定静态爆破剂的用量；将钻孔1内部及周边清理干净，直至钻孔1内无水、无残渣；向静态爆破剂中添加22％～32％的水，搅拌均匀成流质状的药浆；在药浆发热前，将药浆迅速、连续地倒入钻孔1内部，并用木杆捣实捅紧；在的开挖工程中，该方法通过引入静态爆破剂，在保证油气管道安全的情况下，迅速开挖工作坑，保证了油气管道的快速抢修以及管道维修的质量要求，具有较强的推广与应用价值。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种快速安全开挖油气管道石方段抢修工作坑的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：在春、秋、夏季，药浆填充发生裂纹后，可用水浇缝，加快药剂的膨胀作用；在冬季，药浆填充后，要用草席或油毡覆盖保温。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述静态爆破剂由钙、硅、铝、铁的氧化物经过物理及化学过程配制而成。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述静态爆破剂在水化膨胀后，在钻孔内部可产生30.0～50.0MPa的径向膨胀力。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法采用静态爆破剂每次爆破深度为1～2m，当需要爆破的深度超过2m时，要分层、分次进行爆破开挖。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当岩石为低硬度时，孔距宜为40--100cm，排距宜为0.6-0.9倍的孔距，钻孔直径宜为38--50cm，钻孔深度为1.0倍的岩石计划破碎深度；静态爆破剂用药量为5--10kg/m³；

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为加快岩石破碎速度，可在静态破碎剂中加入激发剂或1％～2％的盐，或用温水搅拌静态破碎剂，裂缝出现后，向钻孔喷淋热水支持静态破碎剂持续反应。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤三中，向静态爆破剂中添加22％～32％的水，搅拌均匀成流质状的药浆时，水灰比越小，膨胀压力越大，反应所需时间越短。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤四中，在药浆发热前，将药浆迅速、连续地倒入钻孔内部，并用木杆捣实捅紧时，应尽可能一次对多个钻孔同时灌浆，使每个钻孔内静态破碎剂的效力同时发生。