喀斯特地貌下中深孔台阶爆破施工工法.docx
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喀斯特地貌下中深孔台阶爆破施工工法
喀斯特地貌下中深孔台阶爆破
施工工法
一、前言
中深孔台阶爆破是露天矿开采以及大型土石方爆破的主要爆破方式,目前在技术上及管理上得到了充分发展。
爆破方案设计、爆破参数优化、爆破效果模拟计算及块度预报、爆堆形态计算、爆破有害效应的控制、爆破成本控制及全自动化管理系统,均采用了最前沿的计算机、自动化及系统工程技术,使台阶爆破工艺逐步臻于完善。
在台阶爆破工艺逐步完善的过程中,于20世纪80年代将此技术引进到建设工程中来,特别是进入到21世纪以来,中深孔台阶爆破得到了广泛的推广及发展。
目前,中深孔台阶爆破已在露天和地下土建工程中被广泛应用,在铁路、公路、水利等土建工程及冶金开采中大量采用,取得了良好的技术经济效果。
考虑到在当前工程建设开挖队伍中,对中、深孔台阶爆破的认识和经验不足,我们总结了自己的经验与教训,结合爆破知识理论学习与爆破实践经验编成施工工法,可供施工单位和人员参考。
二、工法特点
1、破碎质量好,破碎块度符合工程要求,大块率低,无根坎,爆堆集中和具有一定松散度,能满足铲装设备高效率装载的要求。
2、降低爆破有害效应,如震动、噪声、冲击波、飞石等危害,减少后冲、后裂和侧裂。
3、提高爆破技术经济指标,即提高钻孔延米爆破量,降低炸药单耗,使钻孔、铲运等工序发挥最大效率。
4、台阶使工作面错落有致、布置合理,有利于施工以及矿场的整体规划。
5、爆破产量高,能满足矿山及大型土石方爆破施工的要求。
三、适用范围
中深孔台阶爆破在露天矿山及土石方工程中占有重要的地位。
它已在露天矿山开采和铁路、公路、水利等土建工程及冶金开采中被广泛应用,取得了良好的技术、经济效果。
四、工艺原理
中深孔台阶爆破是把矿岩划分成一定厚度的水平分层,自上而下逐层开采,并保持一定的超前关系,在开采过程中各工作水平在空间上构成了阶梯状,形成了台阶爆破。
通过爆破孔网参数优化、微差毫秒起爆、爆破效果模拟计算及块度预报、爆堆形态计算、爆破有害效应的控制、爆破成本控制及全自动化管理系统等技术措施,结合钻孔机械和装运设备的不断改进、爆破技术的不断提高、爆破器材的日益发展等,从而使中深孔台阶爆破在改善和控制爆破质量、实现石方机械化施工、提高生产效率、达到快速施工等方面取得极佳的效果。
五、施工工艺及操作要点
1、施工工艺流程
工艺流程如图所示。
图1工艺流程图
2、施工操作要点
(1)现场踏勘
对项目的实施现场的地形、地理、地质、气候等客观条件和四邻环境进行现场调查,为爆破方案的设计提供依据。
(2)爆破方案的设计
爆破设计前,应对爆破区域进行地形、地质勘测,对爆破对象和爆破区域周围环境、建(构)筑物及设施进行调查。
爆破工程施工过程中,发现地形测量结果和地质条件、原设计依据不相符时,应及时修改设计或采取补救措施。
爆破作业均应按审批的爆破设计书或爆破说明书实施,爆破设计书、说明书、修改和补充设计文件均应编号存档,并与爆破后的效果进行比较分析和总结。
爆破设计程序分为可行性研究、技术设计和施工图设计三个阶段,其各阶段设计工作深度应分别符合《爆破安全规程》要求。
(3)爆破施工准备
施工组织准备包括人员进场准备,设备进场准备,材料进场准备;项目部应成立相应级别爆破指挥部,全面指挥和统筹安排爆破工程的各项工作;安全技术交底和安全教育;施工通告的发布;施工现场清理与准备,爆破安全防护设施的建立。
(4)测量放线
对爆破施工区域的地形、地貌进行测量,并绘制地形、地貌图,为台阶的布置和台阶高度的制定提供依据。
(5)台阶布置
根据地形、地貌图,进行台阶要素的布置,台阶布置要考虑挖运的作业条件,安全作业条件安全和后续施工生产作业效率的需要。
台阶布置如照片所示。
台阶工作面
多台阶工作面
(6)布孔、钻孔和钻孔检查
布孔方式有单排布孔和多排布孔两种。
多排布孔又分为方型、矩形及三角形(或称梅花形)三种。
从能量均匀分布的观点看,以等边三角形布孔最为理想,方型或矩形布孔多用于挖沟爆破。
而采用多排孔微差爆破技术,不但可以改善爆破质量,而且可以增大爆破规模以满足大规模开挖的需要。
根据爆破设计参数,结合实际地形,用卷尺对孔排距逐一测量经行布置,并在炮孔位置用麻袋做好标记,麻袋用石头压住,见图4。
布孔完毕后,并将钻孔深度标明放在每个炮孔的边缘。
炮孔现场布置
开钻时,爆破工程技术人员必须在施工现场对钻孔位置、深度、角度进行技术交底后,钻机手才能进行钻孔工作,整个钻孔过程必须由专人监控。
在每一爆破作业区钻孔完成后,钻孔人员应作相应得钻孔记录,由爆破工程技术人员进行验孔检查(深孔验收标准是:
孔深为士0.5m,间距为士0.3m,方位角和倾角为士1°30′,发现不合格时应酌情采取补孔、补钻、清孔、填塞孔等处理措施)并做好验孔记录,由爆破技术负责人进行审批才能进入装药作业。
验收后的成品孔应采取保护,防止被人为和自然破坏。
装药前,爆破员要进行验孔,发现有堵孔、漏孔,及时会同爆破技术负责人进行补孔。
(7)装药
装药时,必须是有作业资格的爆破员和工程技术人员进行装药,并按照爆破安全规程进行操作,各种爆破作业都应做好装药原始记录。
记录应包括装药基本情况、出现的问题及其处理措施。
现场混装下药
现场装药
装药应使用木质或竹制炮棍,不应投掷起爆药包和敏感度高的炸药,起爆药包装入后应采取有效措施,防止后续药卷直接冲击起爆药包。
装药发生卡塞时,若在雷管和起爆药包放人之前,可用非金属长杆处理。
装入起爆药包后,不应用任何工具冲击、挤压。
在装药过程中,不应拔出或硬拉起爆药包中的导爆管、导爆索和电雷管脚线。
(8)填塞
深孔爆破装药后都应进行填塞,不应使用无填塞爆破,不应使用石块和易燃材料填塞炮孔,不应捣鼓直接接触药包的填塞材料或用填塞材料冲击起爆药包。
填塞工具必须用木质,胶质和竹竿材料。
分段装药的炮孔,其间隔填塞长度应按设计要求执行。
发现有填塞物卡孔应及时通知爆破工程师进行处理。
每次填塞作业前,由现场负责的爆破工程师进行填塞技术交底。
(9)网络连接
起爆网路连接前应对装药现场杂物进行清理。
各种起爆网路,均应使用现场检验合格的起爆器材。
起爆网络一般可采用V型起爆、W型起爆、U型起爆、斜线起爆、排间起爆、单孔起爆等方式。
难爆的岩石可选取V型起爆、W型起爆(双V型起爆)、U型起爆、大斜线起爆方式。
易爆的岩石可选取排间起爆。
降低爆破震动可选取单孔起爆。
起爆网路应严格按设计进行联接。
在可能对起爆网路造成损害的部位,应采取措施保护穿过该部位的网路。
爆破网络敷设如照片所示。
起爆网路的敷设
敷设起爆网路应由有经验的爆破技术人员或爆破员实施并实行双人作业制。
起爆网路检查,应由有经验的技术员或爆破员组成的检查组担任,检查组不得少于两人。
中深孔爆破,采用非电导爆管网络,并在网络连接最后接上电雷管。
在雷雨,极端恶劣的气候情况下,应停止网络连接。
(10)爆破警戒与起爆
装药警戒范围由爆破工作领导人确定,装药时应在警戒区边界设置明示标志并派出岗哨。
爆破警戒范围由设计和现场装药情况确定,在危险区边界,应设有明显标志,并派出岗哨。
执行警戒任务的人员,应按指令到达指定地点并坚守工作岗位。
爆破信号应由明显标示的声音信号和视觉信号组成,各类信号均应使爆破警戒区域及附近人员能清楚地听到或看到。
预警信号:
该信号发出后爆破警戒范围内开始清场工作。
起爆信号:
起爆信号应在确认人员、设备等全部撤离爆破警戒区,
所有警戒人员到位,具备安全起爆条件时发出。
起爆信号发出后,准
许负责起爆的人员起爆。
解除信号:
安全等待时间过后,检查人员进入爆破警戒范围内检查、确认安全后,方可发出解除爆破警戒信号。
在此之前,岗哨不得撤离,不允许非检查人员进入爆破警戒范围。
(11)爆破后检查和处理
露天深孔爆破,爆后应超过15分钟方准许技术人员或有经验的爆破员进入爆破作业地点检查;爆破经检查确认爆破安全后,经现场爆破负责人同意,方准许作业人员进入爆区并解除警戒。
一般岩石爆破后应检查的内容有:
确认有无盲炮;露天爆破爆堆是否稳定,有无危坡、危石。
检查人员发现盲炮及其他险情,应及时上报或处理。
处理前应在现场设立危险标志,并采取相应的安全措施,无关人员不应接近。
发现残余爆破器材应收集上缴,集中销毁。
处理盲炮前应由爆破领导人定出警戒范围,并在该区域边界设置警戒,处理盲炮时无关人员不准许进人警戒区。
应派有经验的技术员或爆破员处理盲炮,盲炮处理应由爆破工程技术人员提出方案并经项目技术负责人批准后实施。
电力起爆发生盲炮时,应立即切断电源,及时将盲炮电路短路。
导爆索和导爆管起爆网路发生盲炮时,应首先检查导爆管是否有破损或断裂,发现有破损或断裂的应修复后重新起爆。
不应拉出或掏出炮孔和药壶中的起爆药包。
盲炮处理措施:
爆破网路未受破坏,且最小抵抗线无变化者,可重新联线起爆;
最小抵抗线有变化者,应验算安全距离,并加大警戒范围后,再联线起爆,可在距盲炮孔口不少于10倍炮孔直径处另打平行孔装药起爆。
爆破参数由爆破工程技术人员确定并经爆破领导人批准。
所用炸药为非抗水硝按类炸药,且孔壁完好时,可取出部分填塞物向孔内灌水使之失效,然后做进一步处理。
盲炮处理后,应仔细检查爆堆,将残余的爆破器材收集起来销毁;在不能确认爆堆无残留的爆破器材之前,应采取预防措施。
盲炮处理后应由处理者填写登记卡片或提交报告,说明产生盲炮的原因、处理的方法和结果、预防措施。
六、材料与设备
1、施工使用材料一览见表1
序号
材料名称
型号
单位
数量
备注
1
5—10米毫秒导爆管雷管
1、5、11、14段
发
按需
爆破器材
2
乳化炸药
∮32、∮70、∮90
公斤
按需
爆破器材
3
电雷管
瞬发
发
按需
爆破器材
4
铵油炸药
多孔粒
公斤
按需
爆破器材
5
麻袋
个
按需
装药、布孔
6
铁丝
8#、10#、14#
公斤
按需
连接胶皮网
7
柴油
0#
公升
按需
空压机、钻机用
8
机油
公升
按需
空压机、钻机用
9
红油漆
罐
按需
标记
10
线绳
米
按需
标记
11
石灰
公斤
按需
标记
12
卷尺
50m
把
4
测量
13
锄头
把
6
填塞
14
电工胶布
卷
按需
连接网络
15
竹竿
10米
根
6
装药、填塞
16
胶皮网
1.5X1.5M2
床
按需
防护
2、施工机械、设备一览见表2
序号
设备名称
型号
单位
数量
备注
1
柴动空气压缩机
9立方
台
2
凿孔
2
风镐
Y20
台
2
凿孔
3
凿岩机及支腿
7655
套
6
凿孔
4
液压钻机
台
2
凿孔
5
潜孔钻机
台
2
凿孔
6
挖掘机
CAT360、320
台
按需
挖掘
7
推土机
山推160
台
按需
推土石
8
装载机
台
按需
装运
9
自卸卡车
红岩290
辆
按需
装运
10
应急车辆
辆
1
应急
11
办公车
辆
1
办公及采购
12
测振仪
Tc-4850
套
10
测振
13
全站仪
GPT3102N
套
2
测量
14
水准仪
AL1528
套
2
测量
七、质量控制
1、严格执行《爆破安全规程》(GB6722—2003),及爆破操作细则。
2、按设计要求布置炮孔,钻孔深度、角度符合要求,钻完孔后要进行验收。
对不符合设计要求的孔必须采取补救措施,如重新补打孔或调整装药量。
3、按设计要求装药、堵塞、联线和防护。
联网时严格按设计的雷管段别和线路的先后顺序联网。
网络联好后要检查,防止错连、漏连。
4、逐孔校核装药量,杜绝飞石危害。
5、填塞时要注意填塞料的干湿度,保证填塞严实以免发生冲炮。
八、安全措施
1、制订安全操作细则和安全管理条例并组织爆破工作人员学习,并严格遵守爆破安全规程和安全操作细则。
2、施工队伍进场后,挂警戒标志牌,昼夜派安全警戒员上岗。
3、施工人员上班时必须戴好安全帽和上岗证、不准赤脚、裸背上班。
4、装药前应对作业场地、爆破器材堆放场地进行清理,从炸材运入现场开始,应划定警戒区,警戒区应有明显的标志,并派专人警戒,禁止无关人员进入作业区,警戒区内应禁止烟火;搬运爆破器材应轻拿轻放,不应冲撞起爆药包。
现场警戒见图9。
图9爆破现场警戒
5、及时制止违章操作行为,排除安全隐患。
6、对每道工序的安全均实行班组“自检”,施工员“复检”和安全员终检。
7、保管所领取的爆破器材,不得遗失或转交他人,不准擅自销毁和挪做它用。
8、为确保爆破的安全,爆破前必须划定爆破警戒区以防飞石、空气冲击波、灰尘的危害,警戒区内严禁有人,对警戒区内人员、车辆认真清理。
9、消除一切可能造成火灾的根源,严格控制火源、易燃物和助燃物的贮放。
生活区及施工现场配备足够灭火器材。
10、爆破后检查工作面,检查的内容有:
确认有无盲炮;露天爆破爆堆是否稳定,有无危坡、危石。
发现盲炮和不安全因素应及时上报或处理。
爆破结束后,将剩余的爆破器材如数及时交回爆破器材库。
九、环境措施
1、防尘措施。
由于中深孔爆破药量大,爆破时会产生大量灰尘,对周围环境造成重大影响,所以必须采取积极有效的措施防尘、降尘。
2、防噪音措施。
巨大的爆炸声会对周围人群和牲畜产生一定影响,通常采用延时爆破以及控制单孔最大起爆药量等方法加以控制噪音。
3、防飞石措施。
由于中深孔爆破药量大、面积大,爆破是可能会产生大量飞石,从而对周围环境造成损害或破坏,所以爆破作业时要优化爆破参数,多打孔、少装药,能有效减少飞石。
4、防爆破震动措施。
为预防爆破震动对周围建筑物、构筑物等造成影响,一般采取延时爆破或者控制一次最大起爆药量的方法,也可采用减震沟或者预裂爆破的方法控制爆破震动。
十、效益分析
1、经济效益
中深孔台阶爆破能够产生足够大的爆破量,从而能够满足矿山开采以及大型土石方施工需求。
通过爆破孔网参数及起爆方式的调整,能有效改善爆破效果,破碎质量好,破碎块度符合工程要求,大块率低,无根坎,爆堆集中和具有一定松散度,能满足铲装设备高效率装载的要求;降低爆破有害效应,如震动、噪声、冲击波、飞石等危害,减少后冲、后裂和侧裂;提高爆破技术经济指标,即提高钻孔延米爆破量,降低炸药单耗,使钻孔、铲运等工序发挥最大效率。
台阶使工作面错落有致、布置合理,有利于施工以及矿场的整体规划。
2、社会效益
中深孔台阶爆破科学、高效、节约、环保,创造了巨大的经济效益,符合社会经济建设发展的需要,为社会经济建设提供了有力支持和保障。
十一、应用实例
遵义市五号还房平场工程是一项大型土石方爆破工程,根据山体条件、周围环境以及施工工期要求,决定采用中深孔台阶爆破,采用微差毫秒起爆,取得良好的经济效益。
1、工程简介
遵义市五号还房平场工程位于新蒲新区龙礼路和东城大道的交汇处,爆破工程总量约220万方,平场施工区域南北长约350米,东西宽约300米,最大开挖高程▽937,最大开挖高差约50米,平场后将形成两个平台。
该项目由遵义新蒲新区开发投资建设有限公司投资,该山体平场后用作建设还房小区,工期要求为8个月。
待爆山体如照片所示。
待爆山体岩石
2、爆破方案
(1)爆破参数如表所示:
深孔台阶爆破参数表
项目
单位
数量
备注
孔径d
Mm
115/90
台阶高度
M
12/8
最小抵抗线Wmin
M
3.5/2.5
孔距a
M
4.5/3.5
宽孔距
排距b
M
4.0/3.0
孔深l
M
13.5/9
填塞长度
M
3.5/3.0
炸药单耗q
kg/m3
0.35/0.32
试爆确定
单孔药量q
kg/孔
75/27
试爆确定
(2)采用三角形布孔方式,毫秒微差延时起爆。
3、爆破效果
爆破效果良好,取得良好的经济和社会效益。
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