柏泉鐵礦粗碎車間及通廊基礎(chǔ)爆破開挖工程設(shè)計研究

霍飛彪（河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)公司龍煙礦山分公司，河北張家口　075200）

柏泉鐵礦粗碎車間及通廊基礎(chǔ)爆破開挖工程設(shè)計研究

霍飛彪
（河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)公司龍煙礦山分公司，河北張家口075200）

柏泉鐵礦粗碎車間及通廊基坑開挖工程采用穿孔爆破、鏟裝運輸施工方案。選取合理的鉆機(jī)類型和爆破參數(shù)，采用毫秒微差延期爆破法，較好的控制了爆破對工程區(qū)邊界及周邊的影響。總體工程分段施工、逐層降段開挖，坑壁及基底預(yù)留保護(hù)層，單獨處理，采用流水段施工作業(yè)，合理銜接工序，保證了工程施工工期。

穿孔爆破參數(shù)選取流水施工工期

1　前言

柏泉鐵礦粗碎車間及通廊基坑開挖工程總面積為4240m2，開挖深度25m。粗碎車間主廠房基坑頂部開口尺寸50m×42.5m，底部開口尺寸27m×19.5m，內(nèi)部基坑坡比1：0.3，基坑分為兩層，上層深度為15m，下層深度為10m，中間預(yù)留寬度為4m的安全平臺，開挖方量為35000m3。通廊基坑長90m，頂部開口寬23.5m，底部開口寬8.5m，兩側(cè)坡比1：0.3，開挖深度從水平面逐漸降至25m，與主廠房基坑底部保持水平，開挖方量為21000m3，總計開挖方量56000m3。

工程區(qū)勘探深度未見地下水，巖石堅固性系數(shù)達(dá)到f=12以上。工程開挖區(qū)邊界距離礦山生活區(qū)約250m，要求確保生活區(qū)建筑物及人員的安全。

2　工程總體施工設(shè)計

工程采用穿孔、爆破，挖掘機(jī)開挖、自卸汽車運輸?shù)氖┕し桨浮楸ＷC工期，安排兩臺鉆機(jī)同時作業(yè)。

通廊基礎(chǔ)部位可作為主廠房開挖的運輸斜坡路。鉆機(jī)要首先安排在通廊基礎(chǔ)部位穿孔，先按照1：8的坡度作業(yè)形成預(yù)留運輸棧道。其次安排鉆機(jī)在主廠房開挖區(qū)進(jìn)行穿孔作業(yè)，由于開挖深度較大，該區(qū)域需要分作三個階段逐層爆破開挖。第一階段區(qū)域開挖深度為8m，第二階段開挖深度為7m，第三階段開挖深度為10m。最后安排鉆機(jī)處理通廊基礎(chǔ)部位，沿設(shè)計區(qū)域放線一次性穿孔到位，挖掘機(jī)逐層回退開挖處理。

總體施工順序宜安排流水施工作業(yè)。開挖施工間隔段應(yīng)以下一次穿孔爆破作業(yè)完畢為宜。總體施工工期為40天。

3　爆破技術(shù)方案

工程采用毫秒微差松動爆破形式。設(shè)計方案主要選用2#巖石膨化硝銨，20m塑料毫秒導(dǎo)爆管雷管、導(dǎo)爆索和起爆用塑料導(dǎo)爆管，起爆方法采用導(dǎo)爆索-導(dǎo)爆管聯(lián)合起爆法。鉆孔設(shè)備選用宣化英格索蘭CM351高風(fēng)壓露天潛孔鉆機(jī)。

4　爆破參數(shù)選取

4.1鉆孔布置

采用橫向臺階法布置多排垂直鉆孔。方形布孔，具有相等的孔、排距。

4.2孔徑

根據(jù)鉆機(jī)的選型，孔徑d=90mm。

4.3階高及孔深

主廠房基坑取階高H1=8m，H2=7m，H3=10m?？咨頛1=8.4m，L2=7.4m，L3=10.4m。沿開挖界線四周第一排鉆孔深度為3.3m，距離最終邊線1m，第二排以后鉆孔深度為8.4m。依次計算安排第二及第三階段的孔深。

通廊基坑最初作業(yè)時最大挖深階高H=10m，按照1：8的坡度預(yù)留斜坡路，取超鉆深度h=0.6m，孔深從1.6m逐漸增至10.6m。主廠房基坑開挖完畢后，通廊基坑要重新測量放線，找準(zhǔn)基點。

4.4底盤抵抗線

根據(jù)w1=d（7.85△τh/mqH）1/2=2.5m。

4.5孔距及排距

孔距a=mw1=2.5m，方形布孔排距b=2.5m。

4.6單位炸藥消耗量

根據(jù)巖石堅固性系數(shù)f=12，單位炸藥消耗量q可取0.67kg/m3。

4.7單孔裝藥量

主廠房基坑第一階段單孔裝藥量，其中第一排孔Q=qw1aL=0.67 ×2.5×2.5×3.3=13.8kg，第二排以后孔Q=qw1aH1=0.67×2.5×2.5 ×8.0=33.5kg，依此計算第二及第三階段單孔裝藥量。

4.8裝藥長度

第一排孔Ly=4Q/πd2△=2.2m，第二排以后孔Ly=5.3m。

4.9填塞長度

第一排孔L1=1.1m，第二排以后孔L2=3.1m。

4.10爆區(qū)安排

為了最大限度的保證周邊待保護(hù)建筑物的安全，滿足安全校核計算結(jié)果，保證工期，同時滿足流水施工的需求及試爆的目的，考慮工人當(dāng)天的勞動強(qiáng)度，可分為七個爆區(qū)。第一次安排爆破通廊基坑同時作為運輸斜坡路。主廠房區(qū)域第一階段爆破可安排為兩個爆區(qū)，可以保證鏟裝與穿孔作業(yè)的同步性，不至于窩工。第二階段作業(yè)參照第一階段同樣可分為兩個爆區(qū)，第三階段整體作為一個爆區(qū)，最后通廊基坑的形成作為一個爆區(qū)。

4.11起爆網(wǎng)路

本方案采用排間毫秒延期起爆方法。第一排為1段，第二排為2段，依次類推。每鉆孔內(nèi)2發(fā)雷管，導(dǎo)爆管伸出孔外與導(dǎo)爆索聯(lián)結(jié)，構(gòu)成混合起爆網(wǎng)路。

5　安全校核

5.1一次爆破振動速度

根據(jù)撒·道夫斯基公式V=K（Q1/3·1/R）α=100（6701/3·1/250）2.0=0.12cm/s

式中：V—地面質(zhì)點峰值振速，cm/s；

Q—延遲爆破最大一段裝藥量，kg，取670kg；

R—計算點到爆源的距離，m， R取250m；

K，α—選取K為100，α為2.0。

參考《爆破安全規(guī)程》GB6722-2003爆破振動安全允許標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)對象磚混結(jié)構(gòu)允許的質(zhì)點振速可以控制到2.7-3.0cm/s，故而認(rèn)為滿足允許的安全振速。

5.2爆破沖擊波

避免實施裸露爆破，不考慮沖擊波對建筑物及人員的傷害。

5.3個別飛石最大飛散距離

Rmax=KφD=15×9=135m

式中：Rmax—飛石的飛散距離，m；

Kφ—安全系數(shù)，取15-16；

D—鉆孔直徑，cm。

個別飛石的最大飛散距離小于作業(yè)區(qū)與生活區(qū)的距離，認(rèn)為飛石不會落至生活區(qū)。

6　結(jié)語

從工程實踐看，通過精細(xì)化的穿孔、爆破作業(yè)現(xiàn)場管理，有效控制了工程區(qū)地形設(shè)計，達(dá)到了工程要求。采用流水段施工管理，合理銜接作業(yè)期，較好的滿足了總工期要求。實踐中，進(jìn)一步優(yōu)化工序環(huán)節(jié)，對于同類工程項目具有積極的指導(dǎo)意義和很大的應(yīng)用推廣前景。

［1］汪旭光.爆破設(shè)計與施工.北京:冶金工業(yè)出版社，2011，P224-P234.

［2］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.爆破安全規(guī)程GB6722-2003.2004，P43.

霍飛彪（1980—），男，河北宣化人，龍煙礦山分公司，采礦工程師，從事采礦技術(shù)工作。