CN113819819B - 一种陆上爆破边坡基底成型安全施工方法 - Google Patents

Abstract

一种陆上爆破边坡基底成型安全施工方法，包括如下步骤：(1)施工准备；(2)清除覆盖层；(3)开辟侧向自由面；(4)定位钻孔；(5)安装胀裂器；(6)增压胀裂破岩；卸压回收胀裂器；(7)清碴，完成一次施工作业。采用本发明能够在陆上爆破施工中控制破碎形状、尺寸大小，保护边坡轮廓的完整性、基底不受扰动和破坏，减少震动、冲击、碰撞等有害效应，有效减小对周围环境的影响，在需要保护建筑物的爆破施工中采用本发明能够消除了常规爆破对环境造成的危害，安全无污染。

Description

一种陆上爆破边坡基底成型安全施工方法

技术领域

本发明涉及一种陆上爆破边坡基底成型安全施工方法，适用于陆上爆破中保持边坡基底成型的新技术，使得爆破后形成的边坡具有稳定的结构﹐提升施工的质量。

背景技术

目前，陆上爆破会不可避免的产生爆破振动、冲击波及超压等危害，对附近的建(构)筑物及各种设施、设备的安全造成影响。在实际操作中﹐由于施工操作不合理很容易导致形成爆破的质量缺陷﹐甚至会引发岩石坍塌﹐引发安全事故﹐威胁生命安全。因此﹐需要根据一定的操作原则和操作步骤进行严格施工﹐以保证边坡结构的稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种陆上爆破边坡基底成型安全施工方法，能够消除由于施工操作不合理导致形成爆破的质量缺陷﹐保护爆区附近较为敏感的建(构)筑物，破碎岩石不会产生碰撞、冲击、噪音等有害效应，精确控制破碎范围及破碎块尺寸，使得爆破后形成的边坡具有稳定的结构，解决了特殊条件下陆上爆破边坡基底成型安全控制技术的难题。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：一种陆上爆破边坡基底成型安全施工方法，包括如下步骤：

(1)施工准备：根据相关地质、水文条件，结合现场工程实际情况，选择合适的胀裂器，其中孔距、排距、布孔方式决定破碎块尺寸，孔距a越小，岩石越容易开裂，孔距a与最小抵抗线W成正比关系，最小抵抗线W一般情况下均小于1m，为爆破断面中小尺寸边长的一半，密度系数比值m＝a/W，为了获得更好的爆破碎效果，一般均应取a大于W，在满足施工要求和爆破安全的条件下，应力选用较大的m值可减少钻孔工作量，密度系数取值为1～2之间，排距b＝(0.6～09)a，根据现场实际设计孔距、排距及布孔方式，使破碎块尺寸达到理想要求；

(2)清除覆盖层：清除爆破物表面松散堆积、沉积物；

(3)开辟侧向自由面：应有侧向自由面，如无侧向自由面，需开辟侧向自由面；

(4)定位钻孔：钻孔的孔距、与自由面距离应根据孔径、注水压力、岩石强度、节理裂隙发育程度来布置；

(5)安装胀裂器：胀裂器可采用串接实现深孔胀裂，串接时如采用方向型胀裂器，应按照标识对齐胀裂器，高压注水管路使用过程中应避免与锋利尖锐物体接触，以防止注水过程中因抖动摩擦损坏管道，管路、胀裂器安装过程中，高压注水设备主机应断电，防止误触启动，连接好管路后，应开机低压输水检查每个连接端口，如有漏水应关机泄压后重新连接，注水前应重新检查，确保连接牢固，每次连接好管路后，应开机以不大于1Mpa的压力，重复加压泄压3～5次，以排空管线内空气，启动前应得到现场负责人指令，系统工作时如出现泄漏现象，应立即停机卸压维修，采用预压、增压两次加压模式，预增压到1～10Mpa，检查管路，确保正常，再增压至岩石破裂，增压时，如出现岩石破裂、水压显著下降的情况，应立刻停止增压注水；

(6)增压胀裂破岩，卸压回收胀裂器：增压破岩结束，打开泄压阀门放水泄压，等压力完全卸载后，再取出胀裂器，如长时间不用，应拆除胀裂器及管路；

(7)清碴：清除爆破物表面的爆破碎石，完成一次施工作业。

进一步的，对有多自由面的孤石，水压胀裂破岩的布孔可采用梅花形、正方形形状布孔；对有两个自由面的边坡、台阶状工作面，采用单排布孔；对单一自由面的工作面，需先开槽或切缝，开辟侧向自由面，然后进行直线布孔。

进一步的，钻孔宜平行侧向自由面，采用排孔布置，每次施工一排，孔距相等，使各孔之间应力分布均匀。

进一步的，孔距应根据不同岩石的抗拉强度设计，抗拉强度高，取小值；抗拉强度低，取大值，不明强度的岩石，孔距宜由5倍孔径开始试验，再逐步调整到合理范围。

进一步的，岩石硬度较大时，适当缩减孔距或增加钻孔孔径，采用大直径胀裂器。

进一步的，孔径与胀裂器外径间隙在5mm-10mm，保证胀裂器平顺下放，工作时与岩石孔壁耦合。

进一步的，钻孔深度应大于胀裂器长度5～20cm，作业时胀裂器完全放入孔内。

进一步的，当使用环境温度低于5℃时，使用防冻液代替洁净水。

本发明的突出优点在于：

通过增压装置和高压水管，向放置在岩石钻孔中的专用涨裂器内注入高压水，控制增压使涨裂器径向膨胀，压迫孔壁，加载上百吨的膨胀力，使岩石或混凝土构体定向开裂或随机破碎的破岩方法，是一种安全、高效、便捷的破岩方法。水压机可产生极高的压力输送给涨裂器，涨裂器将水压传递给岩壁，当压力超过岩石的抗拉强度后，岩石即可开裂、破碎。岩石具有较低的抗拉强度，从内部发力使岩石破碎更加容易通过水压膨胀力突破岩石的抗拉极限，生成裂隙并扩展，最终形成断裂面。是一个把动力能通过水压系统转化成岩石表面能的过程。消除由于施工操作不合理导致形成爆破的质量缺陷﹐甚至会引发岩石坍塌﹐引发安全事故﹐威胁生命安全。按照一定的操作原则和操作步骤进行严格施工﹐保护爆区附近较为敏感的建(构)筑物，破碎岩石不会产生碰撞、冲击、噪音等有害效应，精确控制破碎范围及破碎块尺寸，使得爆破后形成的边坡具有稳定的结构，解决了特殊条件下陆上爆破边坡基底成型安全控制技术的难题。

附图说明

图1是本发明膨胀器破碎孔布置图。

图2是本发明膨胀器施工剖面图。

图中标记为：第一排破碎孔到自由面的距离W、破碎孔排距b1-b7、破碎孔距a、钻孔深度L1、膨胀器长度L2、自由面1、破碎块2、四向膨胀器3、岩面4、基岩5。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1

本发明所述的陆上爆破边坡基底成型安全施工方法一个实例，包括如下步骤：

(1)施工准备：进行首排钻孔时，为使破碎块2达到理想尺寸，考虑经验公式破碎孔距a＝f，有关变量为破碎系数K、孔径d，根据经验确定首排破碎孔到自由面的距离W，安排施工位置进行施工。当破碎块2尺寸过大或过小时，可适当调节破碎孔排距b1-b7的距离，以达到最佳尺寸；

(2)清除覆盖层：清除爆破物表面松散堆积、沉积物；

(3)开辟侧向自由面：应有侧向自由面，如无侧向自由面，需开辟侧向自由面；

(4)定位钻孔：钻孔的孔距、与自由面距离应根据孔径、注水压力、岩石强度、节理裂隙发育程度来布置；

(5)钻孔：采用梅花形方式布孔，钻孔深度L1占到液压柱长度L2的90％，钻孔超深0～20cm。钻孔时需精确探测钻孔深度，为液压柱安装提供可靠数据，使用可自由调节长度的可拆卸套管。钻孔时，套管始终压紧岩面，与钻具同时推进，直至达到钻孔深度L1；

(6)安装胀裂器：胀裂器可采用串接实现深孔胀裂，串接时如采用方向型胀裂器，应按照标识对齐胀裂器。高压注水管路使用过程中应避免与锋利尖锐物体接触，以防止注水过程中因抖动摩擦损坏管道。管路、胀裂器安装过程中，高压注水设备主机应断电，防止误触启动。连接好管路后，应开机低压输水检查每个连接端口，如有漏水应关机泄压后重新连接，注水前应重新检查，确保连接牢固。每次连接好管路后，应开机以不大于1Mpa的压力，重复加压泄压3～5次，以排空管线内空气。注水时高压注水设备操作员与管路检查员要保持联络畅通。启动前应得到现场负责人指令。系统工作时如出现泄漏现象，应立即停机卸压维修。采用预压、增压两次加压模式，预增压到1～10Mpa，检查管路，确保正常，再增压至岩石破裂。增压时，如出现岩石破裂、水压显著下降的情况，应立刻停止增压注水；

(7)增压胀裂破岩，卸压回收胀裂器：增压破岩结束，打开泄压阀门放水泄压，等压力完全卸载后，再取出胀裂器，如长时间不用，应拆除胀裂器及管路；根据工程现场情况确定破碎N排后清渣，提高施工效率，直至施工结束。

(8)清碴：清除爆破物表面的爆破碎石，完成一次施工作业。

实施例2

本发明所述的陆上爆破边坡基底成型安全施工方法另一个实例，为陆上爆破向上涨裂的施工方法，包括如下步骤：

(1)经过现场的施工情况和具体需要的石块形态，结合岩石本身的纹理结构，采用向上涨裂的方式；

(2)水力裂切采用分层涨裂方法，分3～5排打孔，每排2～8孔，打孔深度1～1.5米，石块高度不超过2米，多孔同裂。

实施例3

本发明所述的陆上爆破边坡基底成型安全施工方法再一个实例，是针对具有较低的抗拉强度岩石，包括如下步骤：

对于具有较低的抗拉强度岩石，从内部发力使岩石破碎更加容易，只要从内部施加足够的力量即可使岩石破碎。水增压主机可产生极高的压力输送给涨裂器，涨裂器膨胀，直接将水压传递给岩壁。当压力超过岩石的抗拉强度后，岩石即可开裂破碎。

在10米的长度内平行钻孔，放置50根同样的胀管，每增加1兆帕水压，就相当于在1㎡的平面上增加10吨的膨胀力。设备可加压到50兆帕，可产生100吨的膨胀力。50根可产生5000吨的膨胀力。

实施例4

本发明所述的陆上爆破边坡基底成型安全施工方法又一个实例，是针对花岗岩石，包括如下步骤：

花岗岩石块高2米直径1.6米左右，用破碎锤等工具难以破碎，地面大量的坚硬岩石让清场工作进度缓慢。使用本施工方法在岩石上打孔50mm孔径，1.2米深，水力裂切技术在用3-5孔涨裂方式依次打孔对岩石进行涨裂，涨裂后挖机辅助清理离场，整个施工效率得到大大提高。

Claims (9)

1.一种陆上爆破边坡基底成型安全施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)施工准备：根据相关地质、水文条件，结合现场工程实际情况，选择合适的胀裂器，其中孔距、排距、布孔方式决定破碎块尺寸，孔距a越小，岩石越容易开裂，孔距a与最小抵抗线W成正比关系，密度系数m＝a/W，为了获得更好的爆破破碎效果，a取值大于W，在满足施工要求和爆破安全的条件下，选用较大的m值可减少钻孔工作量，密度系数取值为1～2之间，排距b＝(0.6～0.9)a；

(2)清除覆盖层：清除爆破物表面松散堆积、沉积物；

(3)开辟侧向自由面：应有侧向自由面，如无侧向自由面，需开辟侧向自由面；

(4)定位钻孔：钻孔的孔距、与自由面距离应根据孔径、注水压力、岩石强度、节理裂隙发育程度来布置；

(5)安装胀裂器：胀裂器采用串接实现深孔胀裂，串接时采用方向型胀裂器，按照标识对齐胀裂器，管路、胀裂器安装过程中，高压注水设备主机应断电，防止误触启动，连接好管路后，开机低压输水检查每个连接端口，开机以不大于1Mpa的压力，重复加压泄压3～5次，以排空管线内空气，采用预压、增压两次加压模式，预增压到1Mpa～10Mpa，检查管路，确保正常，再增压至岩石破裂，增压时，出现岩石破裂、水压显著下降的情况，应立刻停止增压注水；通过增压装置和高压注水管向放置在岩石钻孔中的胀裂器内注入高压水，控制增压使胀裂器径向膨胀，压迫孔壁，加载上百吨的膨胀力，使岩石或混凝土构体定向开裂或随机破碎，高压注水设备中的水压机可产生极高的压力输送给胀裂器，胀裂器将水压传递给岩壁，当压力超过岩石的抗拉强度后，岩石即可开裂、破碎；

(6)增压胀裂破岩，卸压回收胀裂器：增压破岩结束，打开泄压阀门放水泄压，等压力完全卸载后，再取出胀裂器，长时间不用，应拆除胀裂器及管路；

(7)清碴：清除爆破物表面的爆破碎石，完成一次施工作业。

2.根据权利要求1所述的陆上爆破边坡基底成型安全施工方法，其特征在于，对有多自由面的孤石，水压胀裂破岩的布孔采用梅花形或正方形形状布孔；对有两个自由面的边坡或台阶状工作面，采用单排布孔；对单一自由面的工作面，需先开槽或切缝，开辟侧向自由面，然后进行直线布孔。

3.根据权利要求1所述的陆上爆破边坡基底成型安全施工方法，其特征在于，钻孔平行侧向自由面，采用排孔布置，每次施工一排，孔距相等，使各孔之间应力分布均匀。

4.根据权利要求1所述的陆上爆破边坡基底成型安全施工方法，其特征在于，孔距应根据不同岩石的抗拉强度设计，抗拉强度高，取小值；抗拉强度低，取大值，不明强度的岩石，孔距由5倍孔径开始试验，再逐步调整到合理范围。

5.根据权利要求1所述的陆上爆破边坡基底成型安全施工方法，其特征在于，所述最小抵抗线W小于1m，为爆破断面中小尺寸边长的一半。

6.根据权利要求1所述的陆上爆破边坡基底成型安全施工方法，其特征在于,岩石硬度较大时，适当缩减孔距或增加钻孔孔径，采用大直径胀裂器。

7.根据权利要求1所述的陆上爆破边坡基底成型安全施工方法，其特征在于，孔径与胀裂器外径间隙在5mm-10mm，保证胀裂器平顺下放，工作时胀裂器与岩石孔壁耦合。

8.根据权利要求1所述的陆上爆破边坡基底成型安全施工方法，其特征在于，钻孔深度应大于胀裂器长度5cm～20cm，作业时胀裂器完全放入孔内。

9.根据权利要求1所述的陆上爆破边坡基底成型安全施工方法，其特征在于,当使用环境温度低于5℃时，使用防冻液代替洁净水。

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