復(fù)雜陡崖狀危巖體控制爆破技術(shù)研究

四川省樂山市公安局治安管理支隊(duì) 四川 樂山 614000

0 引言

高陡邊坡由于易產(chǎn)生滾石、坍塌等災(zāi)害,對(duì)周邊人員及建構(gòu)筑的安全造成了較大威脅,需盡快處理,目前最常用的處理辦法為爆破拆除法?？紤]到高陡邊坡環(huán)境復(fù)雜,眾多學(xué)者針對(duì)不同類型的高陡邊坡進(jìn)行了專題研究,取得了較多成果。徐德順等[1]對(duì)水電站邊坡進(jìn)行詳細(xì)的地勘,從邊坡失穩(wěn)機(jī)理入手,研究深孔爆破與淺孔爆破聯(lián)合的處理辦法。李潤(rùn)哲等[2,3]對(duì)高速公路大橋前臺(tái)后沿高陡危巖體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,采用不連續(xù)、不耦合,逐排延時(shí)松動(dòng)爆破對(duì)危巖體進(jìn)行了處理。雷榮等[4,5]根據(jù)礦山高陡邊坡的實(shí)際情況,采取控制爆破對(duì)危巖體進(jìn)行了處理,在處理過程對(duì)永久邊坡爆破振動(dòng)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。

峨眉山某石灰石礦開采過程中,由于邊坡后沿陡峭,且有居民生活區(qū),為確保安全,在陡崖每級(jí)邊坡前預(yù)留5m后的巖體后,礦山逐漸形成了210m的高陡邊坡,巖層局部穩(wěn)定性較差,對(duì)礦山邊坡穩(wěn)定性造成了一定威脅;同時(shí)由于陡崖巖體的存在,礦山邊坡接近3/5的礦石無法開采,導(dǎo)致礦山正常生產(chǎn)受到嚴(yán)重影響。

因此,為消除高陡邊坡帶來的安全隱患,同時(shí)增加礦山的開采礦量,需對(duì)陡崖狀危巖體進(jìn)行開采。由于陡崖狀危巖體巖石硬度較高(f=8),采用機(jī)械破碎方式效率低且安全隱患較大,爆破法是最有效可靠的方法,但周邊環(huán)境復(fù)雜,需采區(qū)嚴(yán)格的控制爆破技術(shù),確保危巖體治理過程安全可控。

1 工程概況

1.1 陡崖狀危巖體概況 峨眉山某石灰?guī)r礦山邊坡高度為210m,礦山一側(cè)巖體呈直立陡崖狀,巖體較破碎局部外凸倒懸,且?guī)r石節(jié)理裂隙發(fā)育,局部的天然溝槽極易使巖體破裂成滾石。陡崖下部為居民區(qū),陡崖狀巖體與居民區(qū)直線距離為150m,在礦山開采過程中,爆破對(duì)陡崖狀巖體擾動(dòng)極易造成臨邊巖石坍塌形成滾石,大塊滾石在斜坡重力勢(shì)能加速的作用下,對(duì)陡崖巖體下部的居民樓的安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。礦山開采初期為控制爆破對(duì)陡崖狀巖體的動(dòng)力擾動(dòng),減小爆破對(duì)陡崖狀巖體的破壞,在臨界陡崖邊坡預(yù)留5m厚巖體,起臨時(shí)擋墻的作用,防止人員、設(shè)備跌落,同時(shí)控制沿陡崖方向的爆破飛石,降低安全隱患。

原邊坡開采技術(shù)參數(shù)主要:臺(tái)階邊坡角度為70°,臺(tái)階高度為15m,安全平臺(tái)寬6m,清掃平臺(tái)寬12m,每?jī)蓚€(gè)安全平臺(tái)后設(shè)一個(gè)清掃平臺(tái)。隨著礦山開采深度的增加,礦山高陡邊坡的安全隱患日益突出,如圖1所示。

圖1 陡崖狀危巖體示意圖

1.2 工程重難點(diǎn)

(1)環(huán)境復(fù)雜,施工難度大。危巖體外側(cè)呈陡崖狀,且分布有大塊倒懸體,鉆孔、裝藥、堵塞等空間有限,施工作業(yè)困難。

(2)安全風(fēng)險(xiǎn)大。治理過程中極易形成大塊滾石,在重力勢(shì)能及斜坡加速的影響下,滾石容易造成人員傷害和房屋損壞。

2 控制爆破技術(shù)研究

按照與陡崖狀危巖體的距離,將邊坡劃分為三類爆區(qū),即深孔爆破區(qū)、減弱控制爆破區(qū)及危巖爆破區(qū)。

2.1 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

深孔爆破區(qū):臺(tái)階高度為10m,鉆孔深度為11m,利用數(shù)碼電子雷管采用逐孔毫秒微差起爆,CM351型潛孔鉆機(jī)鑿巖,鉆孔直徑D=115mm。

減弱控制爆破區(qū):靠近邊坡寬15m左右的區(qū)域設(shè)為控制爆破區(qū),采取自上而下、低臺(tái)階、分段小規(guī)模爆破,利用數(shù)碼電子雷管采用逐孔毫秒微差起爆,CM351型潛孔鉆機(jī)鑿巖,鉆孔直徑D=115mm。

危巖爆破區(qū):臨邊遇危巖體或大塊危石時(shí),利用YT-28型手風(fēng)鉆進(jìn)行解小排危。

為有效控制爆破振動(dòng)及飛石,按照《爆破手冊(cè)》進(jìn)行爆破參數(shù)設(shè)計(jì),并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件進(jìn)行優(yōu)化,得到三類爆區(qū)具體的爆破參數(shù),如表1所示。

表1 陡崖邊坡爆破參數(shù)

4超深L m 1 1 0 5孔距a m 5 4.5 1.2 6排距b m 3.5 3 1 7單耗q kg/m3 0.45 0.35 0.05 8 單孔裝藥量Q kg 79 24 現(xiàn)場(chǎng)確定9 最小抵抗線W1 m 3 3 0.3 10 底盤抵抗線Wd m 4 3.5 3.5 11 堵塞長(zhǎng)度l m 4 3 ≥0.3 12 炸藥類型 / 混裝乳化炸藥 二號(hào)巖石乳化炸藥

2.2 起爆網(wǎng)絡(luò)連接 三類爆區(qū)均使用數(shù)碼電子雷管進(jìn)行網(wǎng)路連接,采用孔內(nèi)延期的方式進(jìn)行逐孔起爆,孔間延期時(shí)間為25ms,排間延期時(shí)間為65ms,具體如圖2所示。

圖2 深孔爆區(qū)起爆網(wǎng)路連接示意圖

3 安全防護(hù)措施分析

本工程實(shí)施過程中主要存在雨水侵蝕形成的坍塌、滑坡和爆破造成的滾石等安全隱患。因此,為消除隱患,需做好以下幾個(gè)方面的安全措施:

(1)在邊坡頂增設(shè)安全防護(hù)網(wǎng),即沿陡巖縱向鉆鑿深約0.5m的Φ38mm鉆孔,間距10-15m,插帶環(huán)的Φ25mm螺紋鋼筋,外露高度不小于1.5m,用上中下三根安全繩連接,并內(nèi)掛牢安全網(wǎng),在爆破網(wǎng)路聯(lián)接完成后,可拆除安全防護(hù)網(wǎng),以重復(fù)使用;

(2)作業(yè)人員鉆孔、裝藥過程中要系好安全繩或安全帶以防止人員跌落;

(3)鉆孔時(shí)配備防止鉆機(jī)高處掉落的安全保護(hù)鋼繩;

(4)處理困難特殊部位時(shí),利用反鏟挖掘機(jī)配合施工;

(5)在陡坡下部平緩地段開挖3至4道阻隔溝,溝外堆置攔碴坎或擋土墻,防止?jié)L石造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

4 爆破效果

現(xiàn)場(chǎng)爆破過程中,在相鄰危巖體上進(jìn)行爆破振動(dòng)檢測(cè),及時(shí)校正爆破設(shè)計(jì)的合理性,以防止爆破過程中危巖體受爆破振動(dòng)影響出現(xiàn)滾落,威脅危巖體后沿居民安全。

分別在深孔爆破、減弱控制爆破時(shí)對(duì)危巖體爆破振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè),如圖3所示。爆破振動(dòng)檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)見表3所示。在深孔爆破時(shí),單響藥量為79kg,距爆心最小距離為22.5m,監(jiān)測(cè)得到最大爆破振動(dòng)為1.87cm/s;減弱控制爆破時(shí),單響藥量為24kg,距爆心最小距離為8.5m,監(jiān)測(cè)得到最大爆破振動(dòng)為4.04cm/s-1。通過監(jiān)測(cè)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),深孔爆破及減弱控制爆破時(shí),危巖體爆破振動(dòng)數(shù)據(jù)小于允許的8cm/s-1,且危巖體未發(fā)生滾落,爆破參數(shù)設(shè)計(jì)合理。

危巖體進(jìn)行爆破,陡崖體爆破碎石均落入危巖體后沿的阻隔溝內(nèi),未對(duì)附近的建構(gòu)筑物造成影響,證明防護(hù)措施安全可靠。

圖3 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)圖

表3 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果

5 結(jié)論

(1)根據(jù)危巖體的實(shí)際情況,將高陡邊坡劃分為三類爆區(qū),即深孔爆破區(qū)、減弱控制爆破區(qū)及危巖體爆破區(qū),其中深孔爆破區(qū)設(shè)計(jì)單耗為0.45kg/m3,單響藥量為79kg;減弱控制區(qū)設(shè)計(jì)單耗為0.35kg/m3,單響藥量為24kg;危巖體爆區(qū)設(shè)計(jì)單耗為0.05kg/m3,爆破效果較好。

(2)為控制危巖體爆破時(shí)滾石的影響,采取了一些列措施:邊坡頂增設(shè)安全防護(hù)網(wǎng)、作業(yè)人員系安全繩、設(shè)備配備安全保護(hù)鋼繩及設(shè)置阻隔溝等,有效防止?jié)L石對(duì)周邊居民區(qū)的影響。

(3)通過爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),深孔爆區(qū)及減弱控制爆區(qū)爆破時(shí),危巖體最大爆破振動(dòng)分別為1.87cm.s-1、4.04cm.s-1,爆破振動(dòng)在允許范圍內(nèi),且爆破過程中危巖體未滾落;危巖體爆破時(shí),滾石均落入阻隔溝內(nèi),未對(duì)周邊居民造成影響,驗(yàn)證了爆破設(shè)計(jì)較合理。