CN107024154A - 一种复杂环境下高边坡深孔爆破施工方法 - Google Patents

一种复杂环境下高边坡深孔爆破施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复杂环境下高边坡深孔爆破施工方法，包括以下步骤：1）拟定总体爆破施工方案，2）计算最大一段别装药量，3）合理确定爆破技术参数，4）钻孔，5）装药与堵塞，6）连接起爆网络及起爆，7）爆破效果校核与振动测试；采用“孔内分层，孔内外微差，一孔多响，空气柱间隔装药”的爆破方式，爆破技术参数包含炮孔直径、孔深、孔距、排距、炸药单耗与单孔装药量，钻孔设备为自行中深孔钻机，装药结构为空气柱间隔装药。本发明采用孔底间隔空气柱减震措施与不耦合装药结构控制爆破振动，每次爆破均进行爆破振动监测，并及时优化爆破参数，有效的指导了在邻近建构筑物和居民区等复杂环境下爆破施工。

Description

一种复杂环境下高边坡深孔爆破施工方法
技术领域
本发明涉及一种复杂环境下高边坡深孔爆破施工方法，属于工程爆破与岩石力学技术领域。
背景技术
随着经济建设的蓬勃发展，我国基础设施建设日新月异。工业与民用建筑、矿山开采及水利水电工程等建设项目日益增多，我国复杂环境下高边坡工程，特别是岩质高边坡工程面临着大量的机遇与挑战。
爆破技术在工业与民用建筑、露天矿山开采及水利水电工程等边坡工程中得到了广泛应用。复杂的爆破环境越来越成为工程建设中的障碍，复杂环境下的高边坡爆破不仅要控制爆破最终施工效果，又要最大限度减低爆破震动、飞散物等爆破有害效应对施工区域及周边居民人身财产安全的威胁，并保护既有邻近建物不受损害，故采取合理的复杂环境下高边坡爆破施工方法对保障工程安全及施工安全质量有着重要的现实意义。
岩质高边坡山体爆破工程通常工期紧、任务重、爆破环境复杂，如果采用浅孔微差爆破技术难以满足进度要求，故深孔爆破方法的合理采用是施工质量控制的关键因素。现有复杂环境下高边坡深孔爆破施工技术通常却反对次生灾害的有害控制，对爆破震动及爆破飞散物的控制不足，容易造成极大的经济损失，带来不利的负面效应。
发明内容
目的：为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种复杂环境下高边坡深孔爆破施工方法，该方法可以有效减少二次经济投入，最大限度的保护施工区域及周围居民及施工人员的安全，并降低爆破施工对既有邻近建筑物影响。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种复杂环境下高边坡深孔爆破施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)拟定总体爆破施工方案，2)计算最大一段别装药量，3)合理确定爆破技术参数，4)钻孔，5)装药与堵塞，6)连接起爆网络及起爆，7)爆破效果校核与振动测试。
进一步的，所述总体爆破施工方案为“孔内分层，孔内外微差，一孔多响，空气柱间隔装药”的爆破方式。
进一步的，所述最大一段别装药量的计算依据为《爆破安全规程》(GB6722-2014)，最大一段别装药量的计算公式为
其中：Qmax即为所求的最大一段别装药量(kg)；v为地震允许安全速度(cm/s)，钢筋砼结构房屋可取3.5-4.5cm/s，砖混结构可取2.3-2.8cm/s；R为爆破地震安全距离；K、α为与爆破地点、地形、地质条件有关的系数或衰减指数，坚硬岩石取K＝50-150、α＝1.3-1.5，中硬岩石取K＝150-250、α＝1.5-1.8，软岩石取K＝250-350、α＝1.8-2.0。
进一步的，所述爆破技术参数的确定依据为
(1)炮孔直径d的合理数值是d＝90mm；
(2)孔深L的计算公式为
L＝H+LCS+0.5
其中：L为炮孔的孔深(m)；H为开挖深度(m)；LCS为超挖深度(m)，中硬质石灰岩LCS可选0.5m；
(3)孔距A与排距b：在逐孔微差爆破中，取孔距与排距相同为宜，结合工程实践并为控制大块率，确定孔距A＝2.5m，排距b＝2.5m；
(4)炸药单耗q：对于中硬岩，松动爆破，通过试爆，最终取q＝0.28kg，q为爆破每立方米岩石的炸药单耗量。
(5)单孔装药量Q的计算公式为
Q＝qAbH
其中：Q为单孔装药量(kg)。
进一步的，所述堵塞长度应不小于最小抵抗线，所述装药结构为空气间隔装药，所用炸药为直径70mm乳化炸药。
进一步的，所述炮孔内采用MS-12、MS-13、MS-14、MS-15段导爆管雷管，上层低段别，下层高段别；孔间采用MS-3段导爆管雷管；排间采用MS-5段导爆管雷管。
进一步的，所述爆破施工方法采用孔底间隔空气柱减震措施，空气柱材质为PVC管。
进一步的，所述装药结构为不耦合装药结构，即利用炸药和孔壁间空隙以缓冲爆破能量，也可有效减少爆破振动。
进一步的，所需爆破边坡应预留50cm保护层。通过计算和测绘仪器跟踪，使钻孔底部位于设计边坡以上50cm，爆破后，采用机械分层破除修整边坡，使边坡满足设计的质量要求，也减少了爆破对边坡围岩的影响。
进一步的，所述爆破施工方法中每次爆破均需进行爆破振动监测，摸清爆破振动在该地质环境下的传播规律，实时调整爆破参数，用于指导爆破施工。
进一步的，所述钻孔设备为自行中深孔钻机。
有益效果：本发明提供的复杂环境下高边坡深孔爆破施工方法，具有以下优点：
(1)本发明在复杂环境下，配合现代化机械设备，能有效减少爆破振动及爆破飞石的危害，满足工程工期、边坡质量及安全要求；
(2)本发明便于操作、系统性强，对实际工程具有重要的指导意义；
(3)本发明可有效降低次生灾害的发生，最大限度的保护了周边居民与施工人员的安全，保护了附近民用建筑的结构安全不受损害；
(4)本发明可为复杂城市环境下岩石边坡爆破，特别是在邻近建构筑物和居民区的情况下的高边坡爆破施工作业提供了可靠的方法支撑。
附图说明
图1为爆破环境示意图；
图2为装药结构图；
图3为起爆网络示意图；
图4为最大一次爆破振动测试结果示意图；
图中：1：开挖区域，2：保留岩体，3：民房，4：在建厂房，5：堵塞物，6：炸药，7：空气柱，8：MS-12段导爆管雷管8，9：MS-13段导爆管雷管，10：MS-14段导爆管雷管，11：MS-15段导爆管雷管，12：MS-3段导爆管雷管12，13：MS-5段导爆管雷管。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，某边坡爆破工程的边坡高度为15-22m，爆破宽度8-15m，最终边坡角70°，可分为带开挖区域1与保留岩体2。边坡为石灰石岩质，上部中等风化，下部弱风化，块状结构，层理发育，属中硬岩石。在高边坡爆区，沿线山坡下多民房3，均为砖混结构，且年代久远。民房3基础标高低于爆破开挖底部标高，与山体连为一体，距离该爆破点最近仅为25m。同时，在抵抗线方向50m左右，有四栋在建厂房4，为钢筋混凝土结构。综合上述分析，爆破环境十分复杂。
高边坡山体爆破，工期紧、环境复杂，如果采用浅孔微差爆破难以满足进度要求。为了加快施工进度，减少爆破产生的有害效应，爆破施工的重点是控制爆破振动和飞散物。为此，在工程中孔深采用“孔内分层，孔内外微差，一孔多响，空气柱间隔装药”的爆破方式。如图2和图3所示，爆破过程中严格控制最大一段别装药量，确保合理的最小抵抗线、堵塞长度和堵塞质量，并采用预留保护层爆破法控制边坡质量。
所述最大一段别装药量的计算依据为《爆破安全规程》(GB6722-2014)，最大一段别装药量的计算公式为
其中：Qmax即为所求的最大一段别装药量(kg)；v为地震允许安全速度(cm/s)，钢筋砼结构房屋可取3.5-4.5cm/s，砖混结构可取2.3-2.8cm/s；R为爆破地震安全距离；K、α为与爆破地点、地形、地质条件有关的系数或衰减指数，坚硬岩石取K＝50-150、α＝1.3-1.5，中硬岩石取K＝150-250、α＝1.5-1.8，软岩石取K＝250-350、α＝1.8-2.0。
本具体实施例爆破工程考虑部分民房房龄较长，取v＝2.0cm/s；工程边坡的岩质为中硬岩石，故取K＝150、α＝1.8。经计算，在保护物距离为25m时，最大一段别装药量Qmax＝11.71kg，本工程在实际爆破施工中，最大一段别装药量控制在10kg以下。
所述爆破技术参数的确定依据为
(1)炮孔直径d的合理数值是d＝90mm。
(2)孔深L的计算公式为
L＝H+LCS+0.5
其中：L为炮孔的孔深(m)；H为开挖深度(m)；LCS为超挖深度(m)，中硬质石灰岩LCS可选0.5m。
本具体实施例爆破工程考虑中硬质石灰岩超深选择0.5m，则孔深：最小边坡高度(15m)爆破时，L＝16.0m；最大边坡高度(22m)爆破时，L＝23.0m。
(3)孔距A与排距b：在逐孔微差爆破中，取孔距与排距相同为宜，结合工程实践并为控制大块率，确定孔距A＝2.5m，排距b＝2.5m。
(4)炸药单耗q：对于中硬岩，松动爆破，通过试爆，最终取q＝0.28kg，q为爆破每立方米岩石的炸药单耗量。
(5)单孔装药量Q的计算公式为
Q＝qAbH
其中：Q为单孔装药量(kg)。
本具体实施例爆破工程单孔装药量为：当开挖深度为15m时，Q＝26.25kg，实际装药26kg；当开挖深度为22m时，Q＝38.5kg，实际装药38kg。单孔装药量范围为26-38kg，其数值＞最大一段别装药量Qmax＝11.71kg，因此在实际施工中，采用孔内分层分段爆破，每层不超过10kg，即共可分为3-4层。
本具体实施例爆破工程所用钻孔设备为自行中深孔钻机。
根据《爆破安全规程》(GB6722-2014)，堵塞物5的堵塞长度应≥最小抵抗线，本具体实施例爆破工程中，最小抵抗线即为排距b＝2.5m，本具体实施例爆破工程堵塞长度＞3m，＞最小抵抗线，满足爆破飞石控制要求。
如图2和图3所示，本具体实施例爆破工程为空气间隔装药，炸药6选用直径70mm乳化炸药；所述爆破施工方法采用孔底间隔空气柱7减震措施，空气柱材质为PVC管；所述装药结构为不耦合装药结构，即利用炸药6和孔壁间空隙以缓冲爆破能量，也可有效减少爆破振动。所述炮孔内采用MS-12段导爆管雷管8、MS-13段导爆管雷管9、MS-14段导爆管雷管10及MS-15段导爆管雷管11，上层低段别，下层高段别；孔间采用MS-3段导爆管雷管12；排间采用MS-5段导爆管雷管13。
本具体实施例边坡在爆破时应预留50cm保护层，通过计算和测绘仪器跟踪，使钻孔底部位于设计边坡以上50cm，爆破后，采用机械分层破除修整边坡，使边坡满足设计的质量要求，也减少了爆破对边坡围岩的影响。
本具体实施例爆破工程中每次爆破均需进行爆破振动监测，摸清爆破振动在该地质环境下的传播规律，实时调整爆破参数，用于指导爆破施工。本具体实施例爆破工程总历时1个月，共爆破15次，使用炸药6总量为13.5t，爆破石方约4.8万m3，满足了项目对安全、工期与质量的要求。
本具体实施例爆破工程在爆破作业中，起爆网络准爆可靠，未发现盲炮；爆破后岩石块度部分较大，经机械二次破碎后能满足挖运要求；对爆破飞石、爆破振动控制较好，未发生爆破飞石危害，仅在抵抗线方向有部分飞石，距离30m左右；边坡保护较好，经修整后边坡平整度满足设计要求；爆破振动测试数据均满足控制要求，但个别民房内可见有抹灰脱落，未见有裂缝产生，最大一次爆破振动测试结果如下所示
通道名 最大振速(cm/s) 主振频率(Hz) 振动持续时间(s)
通道1 0.503 15.869 0.817
通道2 0.808 24.414 0.814
通道3 0.495 35.4 0.818
本具体实施例爆破工程中最大一次爆破振动测试结果示意图如图4所示。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种复杂环境下高边坡深孔爆破施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)拟定总体爆破施工方案，2)计算最大一段别装药量，3)合理确定爆破技术参数，4)钻孔，5)装药与堵塞，6)连接起爆网络及起爆，7)爆破效果校核与振动测试。
2.根据权利要求1所述的复杂环境下高边坡深孔爆破施工方法，其特征在于：所述爆破施工方法采用“孔内分层，孔内外微差，一孔多响，空气柱间隔装药”的爆破方式。
3.根据权利要求1所述的复杂环境下高边坡深孔爆破施工方法，其特征在于：所述最大一段别装药量的计算公式为
其中：Qmax即为所求的最大一段别装药量，单位kg；v为地震允许安全速度，单位cm/s，钢筋砼结构房屋取3.5-4.5cm/s，砖混结构取2.3-2.8cm/s；R为爆破地震安全距离；K、α为与爆破地点、地形、地质条件有关的系数或衰减指数，坚硬岩石取K＝50-150、α＝1.3-1.5，中硬岩石取K＝150-250、α＝1.5-1.8，软岩石取K＝250-350、α＝1.8-2.0。
4.根据权利要求1所述的复杂环境下高边坡深孔爆破施工方法，其特征在于：所述爆破技术参数包含炮孔直径、孔深、孔距、排距、炸药单耗与单孔装药量，确定方法为：
(1)炮孔直径d的合理数值是d＝90mm；
(2)孔深L的计算公式为
L＝H+LCS+0.5
其中：L为炮孔的孔深；H为开挖深度；LCS为超挖深度，中硬质石灰岩LCS可选0.5m；
(3)孔距A与排距b：在逐孔微差爆破中，取孔距与排距相同为宜，结合工程实践并为控制大块率，确定孔距A＝2.5m，排距b＝2.5m；
(4)炸药单耗q：对于中硬岩，松动爆破，通过试爆，最终取q＝0.28kg，q为爆破每立方米岩石的炸药单耗量；
(5)单孔装药量Q的计算公式为
Q＝qAbH
其中：Q为单孔装药量，单位kg。
5.根据权利要求1所述的复杂环境下高边坡深孔爆破施工方法，其特征在于：所述步骤5)中，堵塞长度应不小于最小抵抗线，装药结构为空气间隔装药，所用炸药为直径70mm乳化炸药；所述装药结构为不耦合装药结构。
6.根据权利要求1所述的复杂环境下高边坡深孔爆破施工方法，其特征在于：炮孔内采用MS-12、MS-13、MS-14、MS-15段导爆管雷管，上层低段别，下层高段别；孔间采用MS-3段导爆管雷管；排间采用MS-5段导爆管雷管。
7.根据权利要求1所述的复杂环境下高边坡深孔爆破施工方法，其特征在于：所需爆破边坡应预留50cm保护层，通过计算和测绘仪器跟踪，使钻孔底部位于设计边坡以上50cm，爆破后，采用机械分层破除修整边坡。
8.根据权利要求1所述的复杂环境下高边坡深孔爆破施工方法，其特征在于：所述爆破施工方法采用孔底间隔空气柱减震措施，空气柱材质为PVC管。
9.根据权利要求1所述的复杂环境下高边坡深孔爆破施工方法，其特征在于：所述爆破施工方法中每次爆破均需进行爆破振动监测，摸清爆破振动在所在地质环境下的传播规律，实时调整爆破参数，用于指导爆破施工。
10.根据权利要求1所述的复杂环境下高边坡深孔爆破施工方法，其特征在于：所述钻孔采用自行中深孔钻机。
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