深孔臺(tái)階爆破根底產(chǎn)生的原因分析

蒙征江,支成江,池恩安,2

(1.貴州新聯(lián)爆破工程有限公司, 貴州貴陽(yáng) 550000;2.武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院, 湖北武漢 430070)

深孔臺(tái)階爆破根底產(chǎn)生的原因分析

蒙征江1,支成江1,池恩安1,2

(1.貴州新聯(lián)爆破工程有限公司, 貴州貴陽(yáng) 550000;2.武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院, 湖北武漢 430070)

在金沙勝天水庫(kù)云盤山料場(chǎng)壩料開采施工中,經(jīng)常產(chǎn)生根底,影響到料石轉(zhuǎn)運(yùn)作業(yè),還因?yàn)楦椎拇嬖谛枰伪?增加了施工成本,影響了施工進(jìn)度。分析了深孔臺(tái)階爆破中根底產(chǎn)生的原因,并提出了一些解決辦法,使深孔爆破中根底殘留較多的問題得到了很大改善。

壩料開采;深孔臺(tái)階爆破;爆破根底

1 工程概況

金沙勝天水庫(kù)位于貴州省金沙縣,為一中型水庫(kù)。大壩為面板堆石壩,壩料從云盤山料場(chǎng)開采供應(yīng),料場(chǎng)地形為山坡,開采高程 960～1017 m,自然地形坡度 25°左右,巖石為薄—中厚層的灰?guī)r,堅(jiān)固系數(shù) f=8～10。壩料開采量為 45萬(wàn) m3,最大開采高度 30 m。所開采的壩料除用于大壩填筑外,部分還用于砂石料加工。

2 存在的問題

云盤山料場(chǎng)采用深孔臺(tái)階爆破方式開采,實(shí)際施工選用的鉆機(jī)鉆孔直徑為 90 mm,設(shè)計(jì)的臺(tái)階高度為 10 m。在施工過程中發(fā)現(xiàn)爆破產(chǎn)生的根底較多,嚴(yán)重影響料石開挖的效率。因?yàn)楦仔枰@孔爆破處理,一方面影響了施工進(jìn)度,另一方面增加了開采成本。

3 爆破根底產(chǎn)生的原因

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析,發(fā)現(xiàn)云盤山料場(chǎng)深孔臺(tái)階爆破產(chǎn)生根底的主要原因如下。

3.1 爆破孔網(wǎng)參數(shù)選擇不合理

(1)底盤抵抗線過大。在布孔時(shí)由于未能仔細(xì)復(fù)核臺(tái)階坡面角,臺(tái)階坡面角變小后底盤抵抗線就變大了,或因臺(tái)階面上邊界附近巖體比較破碎,鉆機(jī)不好鉆孔,考慮到鉆機(jī)安全作業(yè)距離,使第一排離邊界較遠(yuǎn),造成底盤抵抗線過大。底盤抵抗線過大,爆破后第一排孔前的巖體無(wú)法推出去,對(duì)后面的巖體起到阻礙作用,使后面的炮孔在沒有形成很好的臨空面的情況下爆破留下根底較多。

(2)孔排距過大。在鉆孔直徑一定的情況下,其孔網(wǎng)參數(shù)有一個(gè)合理的范圍,若采用的孔排距過大,容易產(chǎn)生爆破根底。

(3)鉆孔深度過深。為加快施工進(jìn)度,盲目的加大鉆孔深度,但在鉆孔直徑不變的情況下,鉆孔深度越深,其底部受到的夾制作用越大。在裝藥方式和炸藥品種不變的情況下,隨著鉆孔深度的加大,根底殘留的比例也加大。

3.2 鉆孔施工質(zhì)量問題

(1)同一爆區(qū)鉆孔超深變化大。由于個(gè)別炮孔超深偏大,藥柱重心下降,臺(tái)階上部礦巖易產(chǎn)生過多大塊,爆破中的爆堆表面經(jīng)?？煽吹綆в信诳缀圹E的大塊。如果超深偏小,臺(tái)階底部礦巖受炸藥能量作用減少,爆后往往出現(xiàn)根底。

(2)鉆孔均勻程度。由于鉆機(jī)鉆孔時(shí)受到巖層裂隙、溶洞、巖石節(jié)理等地質(zhì)條件的影響,使個(gè)別炮孔偏移,造成孔網(wǎng)面積偏大,爆后出現(xiàn)根底。

(3)炮孔欠深造成。個(gè)別炮孔未按設(shè)計(jì)鉆到深度或是由于工作平臺(tái)開挖不干凈,留有上次爆破的碎渣,致使鉆機(jī)鉆孔困難,鉆成孔后提升鉆桿時(shí)孔壁石頭掉落炮孔造成炮孔欠深,產(chǎn)生了根底。

(4)盲炮。盲炮是產(chǎn)生根底從而影響爆破質(zhì)量的一個(gè)重要因素。

3.3 炸藥因素

現(xiàn)場(chǎng)采用的主裝炸藥是袋裝膨化硝銨炸藥,起爆藥柱是Φ70乳化炸藥。由于鉆孔直徑固定,隨著鉆孔深度的加大,其底部受到的夾制作用也加大。為了克服這部分夾制作用,必須加大炮孔底部炸藥爆炸的能量,但在裝藥方式和炸藥品種不變的情況下,無(wú)法達(dá)到增加炮孔底部炸藥爆炸能量的要求,容易產(chǎn)生爆破根底。

4 解決辦法

4.1 選定合理的爆破參數(shù)

(1)底盤抵抗線。臺(tái)階坡底線是一個(gè)重要爆破參數(shù),底盤抵抗線過大使炸藥爆炸產(chǎn)生的能量無(wú)法把第一排孔前的巖體推出去而留下較大的根底,過小會(huì)造成單位巖石的鉆孔量和炸藥消耗量增多。在滿足安全和裝藥條件的前提下,按經(jīng)驗(yàn)選取。

W=(0.24HK+3.6)d/150

式中,W為底盤抵抗線,m;H為臺(tái)階高度,m;d為鉆孔直徑,mm;K是與巖石堅(jiān)固性有關(guān)的系數(shù),K與巖石堅(jiān)固性系數(shù) f的關(guān)系見表1。

表1 系數(shù) K與 f的關(guān)系

本料場(chǎng)的巖石堅(jiān)固系數(shù) f=8～10,根據(jù)公式計(jì)算,可取W=3.2～3.4 m,鉆孔前要仔細(xì)復(fù)核底盤抵抗線,特別是要認(rèn)真測(cè)量臺(tái)階坡面角,在臺(tái)階坡面角有變化時(shí),要及時(shí)調(diào)整第一排孔的鉆孔位置,使其達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

(2)孔距 a、排距 b及鄰近系數(shù)m?？拙嗪团啪嗍歉鶕?jù)底盤抵抗線和鄰近系數(shù)計(jì)算確定的,即:a=mW;b=(0.90～0.95)W;鄰近系數(shù)一般取 1.0～1.4。參照寬孔距小排距爆破技術(shù),在保持每個(gè)鉆孔擔(dān)負(fù)面積 a×b不變的前提下,減小 b而增大 a,能減少爆破根底殘留的量,且能改善巖石破碎效果。

(3)超深 h。超深是指深孔在臺(tái)階底盤標(biāo)高以下那一段的深度,其作用是降低裝藥中心的高度,以便有效地克服臺(tái)階底部阻力,避免或減少根底。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),炮孔超深值為底盤抵抗線的 0.15～0.35倍。當(dāng)?shù)妆P抵抗線偏大時(shí),可適當(dāng)增加超深,但當(dāng)臺(tái)階坡面角太小、底盤抵抗線過大時(shí),不能再繼續(xù)采用加大超深,因?yàn)槌钸^大,不僅浪費(fèi)鉆孔和炸藥,降低延米爆破量,而且由于藥柱中心過低,會(huì)使臺(tái)階上部產(chǎn)生較多的大塊,且破壞下一臺(tái)階表面巖體的完整性,會(huì)影響下一循環(huán)的鉆孔作業(yè),甚至造成塌幫形成廢孔。經(jīng)過料場(chǎng)反復(fù)試驗(yàn),認(rèn)為本料場(chǎng)超深值不宜超過 1.5 m,取 0.5～1.0 m最合適。

4.2 加強(qiáng)施工質(zhì)量管理

對(duì)于因?yàn)殂@孔施工質(zhì)量問題產(chǎn)生的爆破根底,只能采用加強(qiáng)施工質(zhì)量管理的手段進(jìn)行控制,一方面要施工人員按設(shè)計(jì)的孔網(wǎng)參數(shù)布孔,并要求鉆機(jī)操作人員嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)孔深進(jìn)行鉆孔,另一方面要求鉆機(jī)操作人員仔細(xì)、負(fù)責(zé)的進(jìn)行鉆孔作業(yè),鉆完孔后要反復(fù)清洗炮孔,并檢查孔深是否合格,力求每個(gè)孔都到達(dá)設(shè)計(jì)要求,保證鉆孔底部在同一平面上。

4.3 改變裝藥結(jié)構(gòu)和采用現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥

由于現(xiàn)在的裝藥結(jié)構(gòu)和采用的炸藥品種造成炮孔底部炸藥密度和爆破能量不足,為改變這種情況,可采用如下措施改進(jìn):

(1)選用不同的炸藥,在炮孔底部裝高威力的炸藥,中上部裝普通炸藥,加大炮孔底部的爆破能量,以適應(yīng)臺(tái)階巖體阻力下大上小的規(guī)律,避免臺(tái)階根部產(chǎn)生根底;

(2)采用現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥,加大裝藥密度,袋裝膨化硝銨炸藥的裝藥密度是 0.95～1.00 g/cm3,而現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥的密度可到達(dá) 1.25～1.30 g/cm3,爆速達(dá)到 4200 m/s,加大裝藥密度使爆破能量加大,能很好的克服炮孔底部的巖體夾制作用,可以有效的避免臺(tái)階根部產(chǎn)生根底。

5 總 結(jié)

金沙勝天水庫(kù)云盤山料場(chǎng)壩料深孔臺(tái)階爆破開采中,經(jīng)過對(duì)爆破根底產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析,在施工中采取了相對(duì)應(yīng)的措施進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化,深孔爆破中根底殘留較多的問題得到了很好的改善,提高了爆破效果,一方面每個(gè)臺(tái)階可以開挖到設(shè)計(jì)的高度,開挖底面比較平整,水平面超欠挖現(xiàn)象很少,基本在一個(gè)水平面上;另一方面料石級(jí)配得到顯著改善,大塊石率明顯降低,大塊石解炮的數(shù)量少了許多,加快了施工進(jìn)度,降低了施工成本。

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2010-07-30)

蒙征江 (1975-),男,貴州凱里人,工程師,主要從事爆破工程工作,Email:mengzhengjiang@126.com。