某市低丘緩坡改造土石方平整爆破設(shè)計(jì)與施工

李忠水

(中核浙江衢州鈾業(yè)有限公司， 浙江衢州市 324008)

低丘緩坡實(shí)際上就是低矮坡小的丘陵，低丘緩坡開(kāi)發(fā)利用是指將其開(kāi)發(fā)為農(nóng)業(yè)和建設(shè)用地，走向可持續(xù)之路。某市計(jì)劃對(duì)某低丘緩坡進(jìn)行改造，平整后用作工業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)用地。本文就該緩坡改造的爆破設(shè)計(jì)與施工進(jìn)行闡述，為有類似地質(zhì)條件的緩坡提供參考。

1 工程概況

某市為發(fā)展經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)，需對(duì)一低丘緩坡區(qū)進(jìn)行爆破平整。爆破地段分為4個(gè)爆區(qū)。爆體山頭高4～15m，其中1號(hào)爆區(qū)預(yù)計(jì)爆破方量300000m3，爆區(qū)南面210m處有高壓電線經(jīng)過(guò);3號(hào)爆區(qū)預(yù)計(jì)爆破方量250000m3，爆區(qū)東面390m處有一村莊，南面350m處有幾棟民房，東南面220m有電力線經(jīng)過(guò);4號(hào)爆區(qū)預(yù)計(jì)爆破方量50000m3，爆區(qū)北面205 m有幾棟民房;2號(hào)爆區(qū)預(yù)計(jì)爆破方量200000m3，爆區(qū)周圍環(huán)境簡(jiǎn)單無(wú)任何需保護(hù)的建筑物及建筑設(shè)施。爆破體均為紅砂巖，f系數(shù)3～5。預(yù)計(jì)合計(jì)爆破方量800000m3左右，工期36個(gè)月。

2 爆破總體方案

根據(jù)爆區(qū)地形、地質(zhì)情況，以及爆破塊度的要求，確定如下爆破方案:爆破體相對(duì)設(shè)計(jì)平整后場(chǎng)地標(biāo)高大于6m的爆破采用中深孔松動(dòng)爆破開(kāi)挖，小于6m的采用低臺(tái)階淺孔爆破。中深孔臺(tái)階高度6 m，淺孔臺(tái)階2.2m，作業(yè)自上而下開(kāi)挖。

3 爆破設(shè)計(jì)

3.1 中深孔爆破設(shè)計(jì)

3.1.1 爆破參數(shù)與起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

孔徑90mm，設(shè)計(jì)臺(tái)階高度為6m，炮孔超深按h=(0.15～0.35)W底確定，其中W底為底盤(pán)抵抗線(m)，巖石松軟時(shí)取小值，巖石堅(jiān)硬時(shí)取大值。本工程設(shè)計(jì)超深為1.0m，并根據(jù)實(shí)際施工情況，及時(shí)予以調(diào)整。

底盤(pán)抵抗線W底按下式確定

式中:W底——底盤(pán)抵抗線

K——被爆巖石系數(shù)，一般為30～40，此取35;

d——鉆孔直徑，mm。

計(jì)算得出:W底=3.15m，取3.0m。

孔距a:a=m × W底=1.3 ×3.0=3.9 ，取4.0m。

排距b:b=0.8a=0.8 ×3.96=3.17 ，取3.0m。

根據(jù)巖石的可爆性，設(shè)計(jì)初選炸藥單耗q為0.40kg/m3，在實(shí)際施工中，可根據(jù)實(shí)際爆破情況給予適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

前排孔裝藥量按Q=q×a×W底×H計(jì)算，其H 為臺(tái)階高度，H=6m，則 Q=28.8kg，取29kg。

后排孔裝藥量按Q=k×q×a×b×H計(jì)算，其中H為臺(tái)階高度，H=12m;k為考慮前面各排孔的巖體阻力作用的增加系數(shù)，一般取k=1.1～1.2，此取 1.15;則 Q=33.12，取 33kg。

表1 中深孔爆破參數(shù)

設(shè)計(jì)的中深孔爆破參數(shù)見(jiàn)表1。采用梅花型布孔形式，孔內(nèi)采用柱狀連續(xù)裝藥方法，每孔裝兩個(gè)起爆藥包，分別置于藥柱底部1/4和3/4處。

本工程在中深孔爆破中，設(shè)計(jì)單次爆破最大藥量不超過(guò)570kg，起爆孔數(shù)小于20個(gè)，最大單響藥量在198kg以內(nèi)。

設(shè)計(jì)采用非電導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路，孔外延期起爆。采孔內(nèi)全部裝Ms－15段雷管，單響間用Ms－1段雷管接力，用Ms－1、Ms－3段雷管控制排間起爆順序，起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 中深孔起爆網(wǎng)絡(luò)示意

3.1.2 中深孔爆破安全計(jì)算

最大一次齊爆藥量按下式確定:

式中，R 取205m，α 取1.8，v取2cm/s，k取250，計(jì)算得 Q=2756.7kg

根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)最大一段藥量取198kg，校驗(yàn)震速V=K×(/R)α=0.41cm/s

空氣沖擊波安全距離按下式確定:

式中，KK取2，Q 取570，計(jì)算得出:RK=47.75m。爆破飛石對(duì)人員的安全距離按RF=(15－16)D計(jì)算，求得RF為144m。

根據(jù)以上計(jì)算，本設(shè)計(jì)確定爆區(qū)周圍200m半徑為警戒范圍線能夠滿足安全的要求。

3.2 淺孔爆破設(shè)計(jì)

3.2.1 爆破參數(shù)與起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

臺(tái)階高度H一般為2.2m;鉆孔深度L一般為2.5m;孔徑D=38～42mm。鉆孔超深h根據(jù)經(jīng)驗(yàn)h=(0.1－0.35)×w計(jì)算，其中，w 為底盤(pán)抵抗線，本設(shè)計(jì)取20cm。底盤(pán)抵抗線W底=(30－5)×D，本設(shè)計(jì)取1.2m。炮孔間距 a=1.1 ×w=1.3m、排距 b=0.8 ×w=0.96m，取1.0m。

根據(jù)巖石性質(zhì)，取炸藥單耗量q為0.3kg/m3，在實(shí)際施工過(guò)程中，可根據(jù)設(shè)計(jì)爆破效果予以調(diào)整。單孔裝藥量Q采用體積公式按(松動(dòng)爆破)計(jì)算:Q=K×q×a×b×H，其中前排孔取k=1，后排孔取k=1.1。設(shè)計(jì)的爆破參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 小臺(tái)階淺孔炮孔爆破參數(shù)

初步設(shè)計(jì)單次爆破規(guī)模為3排，采用排間微差起爆方式，最多起爆24個(gè)炮孔，一次爆破總炸藥量不超過(guò)19.76kg;單段最大裝藥量不超過(guò)6.8kg。孔內(nèi)連續(xù)裝藥，用導(dǎo)爆管非電雷管起爆。

淺孔炮孔布置采用三角梅花布孔，采用孔內(nèi)延時(shí)排間微差起爆網(wǎng)路。

淺孔爆破的起爆網(wǎng)路如圖2所示。

圖2 淺孔爆破起爆網(wǎng)路

空氣沖擊波安全距離:RK=KK×，KK取2，Q取19.75，RK=8.89m。爆破飛石對(duì)人員的安全距離計(jì)解:RF=(15－16)D，求得R=64m。

根據(jù)以上計(jì)算，本設(shè)計(jì)確定爆區(qū)周圍300m半徑為警戒范圍線能夠滿足安全的要求。

3.3 爆破作業(yè)方式

(1)在作業(yè)時(shí)，采用淺眼松動(dòng)爆破施工，先清除原巖上的覆蓋層，將其放置一旁堆放。開(kāi)始修建簡(jiǎn)易道路，簡(jiǎn)易道路分支應(yīng)到達(dá)每個(gè)梯田層位，由上向下逐層爆破開(kāi)挖。在布置炮孔位置時(shí)，要盡量利用臨空面較多的地形。由于2號(hào)爆區(qū)南面120m處有民房，4號(hào)爆區(qū)南面70m處有民房，110m處有一根輸電線路，3號(hào)爆區(qū)南面100m處有民房。在作業(yè)推進(jìn)上由北向南推進(jìn)，爆破最小抵抗線朝北，以確保民房的安全。同時(shí)在距民房較近時(shí)須采用淺孔低臺(tái)階爆破，減小一次爆破藥量。

(2)及時(shí)清理爆破工作面巖渣，保持爆破自由面，每班保持兩臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)作業(yè)，預(yù)先對(duì)要爆破的巖石一次性鑿?fù)赉@孔，并清理好孔口的碎石，用木塞堵住，集中放炮，集中出渣。

3.4 安全技術(shù)措施

(1)嚴(yán)格按《爆破安全規(guī)程》和《中華人民共和國(guó)民用爆炸物品安全管理?xiàng)l例》操作。

(2)本方案中深孔爆破確定的最小安全距離為200m，淺孔爆破在復(fù)雜地質(zhì)條件下或未形成臺(tái)階工作面時(shí)確定的最小安全距離為300m，故對(duì)警戒線外的人員、設(shè)備應(yīng)該說(shuō)是安全。

(3)發(fā)現(xiàn)盲炮要及時(shí)處理，不能及時(shí)處理的要設(shè)置明顯標(biāo)志，并采取警戒措施，嚴(yán)禁無(wú)關(guān)人員進(jìn)入，并告訴技術(shù)人員，由技術(shù)人員指導(dǎo)處理，如當(dāng)班處理不完必須做好交接班手續(xù)，將盲炮情況、處理方法交代清楚，由下一班繼續(xù)處理，具體處理方法如下:

當(dāng)線路完好時(shí)可重新連線起爆，重新起爆時(shí)須檢查抵抗線有無(wú)變化。如最小抵抗線有變化者，應(yīng)驗(yàn)算安全距離，并加大警戒范圍;

可在距盲炮孔口不少于10倍炮孔直徑處另打平行孔裝藥起爆;

所用炸藥為非抗水炸藥，且孔壁完好時(shí)，可取出部分填塞物向孔內(nèi)灌水使之失效，然后做進(jìn)一步處理;

可用木、竹或其他不產(chǎn)生火花的材料制成的工具，輕輕掏出孔內(nèi)填塞物，用藥包誘爆。

嚴(yán)格控制爆區(qū)規(guī)模和最大一段齊爆藥量，禁止超藥量起爆;

嚴(yán)格按設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行布孔和鉆孔，裝藥前要認(rèn)真對(duì)每個(gè)炮孔進(jìn)行檢查和驗(yàn)收，裝藥高度和填塞高度要符合設(shè)計(jì)要求;

應(yīng)對(duì)警戒范圍內(nèi)設(shè)施簽訂爆破安全協(xié)議;

起爆前應(yīng)將警戒范圍內(nèi)所用人員和設(shè)備撤到警戒范圍外，確保人員和設(shè)備的安全;

在通往爆區(qū)的各交通要道口設(shè)置醒目警示牌，爆破時(shí)應(yīng)設(shè)立崗哨，禁止一切人員、車輛進(jìn)入警戒區(qū);

起爆15min后，技術(shù)人員進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)勘查，確定無(wú)危險(xiǎn)后，方可解除警戒。

4 爆破效果

(1)爆破經(jīng)濟(jì)效益。爆破后鉆孔延米中深孔爆破方量在11m3左右，淺孔臺(tái)階爆破1.2m3;炸藥單耗與設(shè)計(jì)比有所降低，實(shí)際綜合單耗0.30kg/m3。工期提前6個(gè)月，綜合成本得到大幅降低。

(2)爆破質(zhì)量。爆破后破碎塊度符合工程要求，大塊率低;無(wú)根坎;爆堆集中，且有一定的松散度，能滿足鏟裝設(shè)備高效率要求。

(3)爆破安全。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，爆破地震、沖擊波、飛石和噪聲的危害均達(dá)到爆破設(shè)計(jì)評(píng)估的安全要求。

5 結(jié)論

低丘緩坡改造今后是城市發(fā)展主要手段之一，同時(shí)也是工業(yè)用地模式的創(chuàng)新，具有一定戰(zhàn)略意義和較好綜合效益。在低丘緩坡改造過(guò)程中，只要充分利用低丘緩坡的地形地貌特點(diǎn)，合理進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)，采用中深孔和淺孔排炮相結(jié)合的形式進(jìn)行爆破施工，精心組織，就能達(dá)到好效果。

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［2］ 鄭炳旭，王永慶，李 萍.建設(shè)工程臺(tái)階爆破［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2004.

［3］ 《采礦手冊(cè)》編委會(huì).采礦手冊(cè)(第4卷)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1991.

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