中深孔微差松動(dòng)爆破技術(shù)在油罐基坑開(kāi)挖中應(yīng)用

祁坤

摘要：新建油罐緊臨既有油罐、庫(kù)房，經(jīng)理部采用中、深孔爆破與松動(dòng)爆破技術(shù)，并做了大量的探索和嘗試，保證了既有油罐和庫(kù)房的安全。

關(guān)鍵詞：中深孔 微差 松動(dòng)爆破 基坑

1 工程概況

①工程概況。本工程位于安徽省蕪湖市境內(nèi)，單個(gè)罐體為10000m3覆土油罐。油罐高21.96m，凈寬30m，罐體基坑最小開(kāi)挖半徑33m，邊坡坡率1：0.5，單個(gè)罐體開(kāi)挖施工面達(dá)1900m2，最大開(kāi)挖高度29m，平均開(kāi)挖高度15m。②地質(zhì)條件。該工程巖石為石英巖和石灰?guī)r，巖石硬度較大，普氏系數(shù)8-10，爆破程度良好，地形起伏較大，表面巖石節(jié)理裂隙較發(fā)育，局部有孤石出露，夾有少許的粘土。③工程環(huán)境。爆破范圍為3#～7#罐，3#罐區(qū)南100m左右有廢棄的老罐區(qū)，東面有空置倉(cāng)庫(kù)；4#罐區(qū)東面有2臺(tái)315KVA變壓器，7#罐區(qū)東北角70m左右有既有油罐透氣管。且罐區(qū)位于雷電高發(fā)區(qū)。

2 方案設(shè)計(jì)

本次爆破環(huán)境復(fù)雜，工期緊張，爆破方案要求解決以下問(wèn)題：①要嚴(yán)格控制爆破地震波、爆破沖擊波、爆破飛石等有害爆破效應(yīng)，避免對(duì)周圍設(shè)施造成破壞，保證爆破施工安全和人身安全。②降低大塊率，便于挖掘和鏟裝，加快工程進(jìn)度，滿足工期要求。根據(jù)以上要求，經(jīng)方案比選，爆破方案設(shè)計(jì)如下：①臺(tái)階高度為6-10m，每個(gè)罐體共分三次開(kāi)挖。操作間、管線、溝槽與基坑同步開(kāi)挖，作為出碴通道，同時(shí)作為主體掏槽臨空面。②采用中深孔爆破與松動(dòng)爆破相結(jié)合的方法，嚴(yán)格控制爆破產(chǎn)生的飛石。③采用微差爆破技術(shù)和間隔裝藥，最大限度減少單段最大藥量，來(lái)降低爆破振動(dòng)危害和降低大塊率。④采用非電導(dǎo)爆管網(wǎng)路，以減少雜散電流的影響。炮眼布置如圖1所示。

3 中、深孔微差松動(dòng)爆破機(jī)理分析

利用二個(gè)段別的非電毫秒雷管，構(gòu)成任意排數(shù)孔外或孔內(nèi)外延期的相結(jié)合的塑料導(dǎo)爆管微差起爆網(wǎng)路。前排孔爆破對(duì)周圍巖體造成的應(yīng)力波還未徹底消散就連續(xù)實(shí)施后排孔爆破，前后兩次爆破所造成的應(yīng)力波相互疊加，破巖作業(yè)十分明顯。前排孔氣爆后，巖石在飛落的過(guò)程中后排孔氣爆，巖石正好沿著剛剛形成的自由面方向飛落，兩次爆破飛落的巖石在無(wú)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)相互碰撞、擠壓，充分破碎。

①自由面與最小抵抗線原理與巖石相互碰撞作用。前排空爆破會(huì)使巖體產(chǎn)生裂隙或漏斗，這恰好成為后排孔爆破的先決條件，有利于后排空爆破應(yīng)力波的反射拉伸，使巖體充分碎裂。爆破時(shí)，最小抵抗線方向會(huì)產(chǎn)生變化，增加了巖塊飛落時(shí)相互碰撞的機(jī)會(huì)，大幅度提高破碎效果。②爆轟氣體的預(yù)應(yīng)力作用。首次爆破所用藥包的爆轟氣體能使巖體內(nèi)產(chǎn)生準(zhǔn)靜壓應(yīng)力場(chǎng)，并對(duì)應(yīng)力波所形成的裂隙起到膨脹作用和楔子作用；第二次爆破所用藥包除了可產(chǎn)生準(zhǔn)靜壓應(yīng)力場(chǎng)，還充分利用了分布于巖石內(nèi)部的預(yù)應(yīng)力場(chǎng)，大大提高了破巖效果。③應(yīng)力波的疊加作用。首次爆破所用藥包會(huì)使巖體內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力場(chǎng)，應(yīng)力作用還未徹底消散就實(shí)施二次爆破，兩次施爆所產(chǎn)生的應(yīng)力波疊加作用，破巖效果十分顯著。④地震波主震相的錯(cuò)開(kāi)和地震波的干擾作用。合理設(shè)計(jì)微差間隔時(shí)間，使兩次爆破所形成地震能量在時(shí)間和空間上錯(cuò)開(kāi)，尤其要避開(kāi)地震波的主震相，從而有效規(guī)避地震效應(yīng)帶來(lái)的副作用。

4 爆破參數(shù)的選取

4.1 炮眼布置 ①臺(tái)階高度H。當(dāng)鉆孔直徑d=90mm已確定，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況取H=10m。②底盤抵抗線W底。W底=（0.6～0.9）H，取W底=7.5m。③炮孔間距a和排距b。炮孔布置以小排距、大孔距為原則，采用三角形布置，相臨3個(gè)炮孔組成等邊三角形。a=W/sin60°=3m b=W=2.5m。④炮孔超鉆h。根據(jù)巖石弱硬情況而定，h=（0.15-0.35）W，為保證臺(tái)階的平整，取h=0.5m。⑤炮孔深度L：部分炮孔為傾斜孔，因此炮孔深度L=H/sinα+h=10/sin63°+0.5≈11.7m。⑥堵塞長(zhǎng)度L1。在要求不產(chǎn)生飛石情況下取30～40倍的鉆孔直徑。為加強(qiáng)堵塞，這里取L1=3m。

4.2 裝藥量 在深孔爆破中，單位耗藥量q值一般根據(jù)巖石的堅(jiān)固性、炸藥的種類、施工技術(shù)和自由面數(shù)量等因素綜合確定。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)狀況、爆區(qū)周邊環(huán)境和類似工程經(jīng)驗(yàn)，本工程炸藥單耗量設(shè)計(jì)：強(qiáng)風(fēng)化巖石取0.20kg/m3，中風(fēng)化巖石取0.3kg/m3，根據(jù)試爆確定參數(shù)。

本工程第一排炮孔每孔裝藥量按下列公式計(jì)算：

Q=0.33qaW底H

式中：Q——每孔裝藥量，kg；q——單位炸藥耗藥量，kg/m3；

第二排孔起各排孔的裝藥量按下列公式計(jì)算：

Q=kqabH

式中：k——考慮受前面各排孔的巖石阻力作用的裝藥量增加系數(shù)，取1.1；

則

首排孔單孔裝藥量Q：

Q=0.33qaWH =0.33×0.3×3×2.5×10=22.3kg

第二排起每孔裝藥量Q

Q=kqabH=1.1×0.3×3×2.5×10=24.75kg，取24kg。

4.3 裝藥結(jié)構(gòu) 采用人工裝藥，使用藥徑70mm的巖石乳化炸藥不耦合裝藥，不耦合系數(shù)=炮孔直徑/藥卷直徑=90mm/70mm=1.29。

為減少一次齊爆藥量，當(dāng)孔深L在9m以上時(shí)采用兩層間隔裝藥（圖2），下層裝4/5Q，上層裝1/5Q，中間用炮泥填充；對(duì)于孔深L在9m以下的炮孔采用連續(xù)裝藥（圖3）。

為保證爆破效果及產(chǎn)生飛石，炮孔采用炮泥加強(qiáng)堵塞。炮泥是用巖粉和砂混合而制成的，堵塞的長(zhǎng)度不小于W，并在炮孔上加壓沙袋。

4.4 起爆網(wǎng)絡(luò) 由于工程工期緊，且爆破期間為多雷雨季節(jié)，故選擇非電導(dǎo)爆管起爆。采用串聯(lián)式非電導(dǎo)爆管網(wǎng)路，配合微差爆破減小一次齊爆藥量。網(wǎng)路連結(jié)和孔眼布置如圖4。

5 爆破效果與分析

采用深孔松動(dòng)爆破，確保了爆破的安全性，相對(duì)于其它方法縮短了工期，降低了成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。通過(guò)此工程爆破分析，得出深孔松動(dòng)爆破技術(shù)有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①爆落巖塊均勻，爆堆集中，可以根據(jù)施工要求通過(guò)改變孔網(wǎng)參數(shù)來(lái)控制巖塊大小，有利于機(jī)械化綜合施工，生產(chǎn)效率高。②一次爆破方量大，提高了勞動(dòng)效率，單位耗藥量較小，降低了炸藥的使用量，經(jīng)濟(jì)效益顯著。③爆破過(guò)程中飛石控制在30m以內(nèi)，無(wú)飛石過(guò)遠(yuǎn)現(xiàn)象。④配合微差爆破技術(shù)，能提高延米方量，提高能量利用率并減小爆破地震作用。⑤炸藥消耗：總計(jì)炸藥總量為24960kg，爆破石方接近10萬(wàn)方，平均每方消耗炸藥量為0.25kg/m3。

6 結(jié)束語(yǔ)

由于采用中深孔松動(dòng)爆破技術(shù)進(jìn)行施工，在罐區(qū)復(fù)雜的環(huán)境下，保證了安全，快速地完成了施工任務(wù)，積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，可為以后類似工程的施工提供有益的參考。

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