深孔臺階爆破根底產生的原因分析

蒙征江,支成江,池恩安,2

(1.貴州新聯爆破工程有限公司, 貴州貴陽 550000;2.武漢理工大學資源與環境工程學院, 湖北武漢 430070)

深孔臺階爆破根底產生的原因分析

蒙征江1,支成江1,池恩安1,2

(1.貴州新聯爆破工程有限公司, 貴州貴陽 550000;2.武漢理工大學資源與環境工程學院, 湖北武漢 430070)

在金沙勝天水庫云盤山料場壩料開采施工中,經常產生根底,影響到料石轉運作業,還因為根底的存在需要二次爆破,增加了施工成本,影響了施工進度。分析了深孔臺階爆破中根底產生的原因,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;深孔臺階爆破;爆破根底

1 工程概況

金沙勝天水庫位于貴州省金沙縣,為一中型水庫。大壩為面板堆石壩,壩料從云盤山料場開采供應,料場地形為山坡,開采高程 960～1017 m,自然地形坡度 25°左右,巖石為薄—中厚層的灰巖,堅固系數 f=8～10。壩料開采量為 45萬 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

云盤山料場采用深孔臺階爆破方式開采,實際施工選用的鉆機鉆孔直徑為 90 mm,設計的臺階高度為 10 m。在施工過程中發現爆破產生的根底較多,嚴重影響料石開挖的效率。因為根底需要鉆孔爆破處理,一方面影響了施工進度,另一方面增加了開采成本。

3 爆破根底產生的原因

根據現場調查分析,發現云盤山料場深孔臺階爆破產生根底的主要原因如下。

3.1 爆破孔網參數選擇不合理

(1)底盤抵抗線過大。在布孔時由于未能仔細復核臺階坡面角,臺階坡面角變小后底盤抵抗線就變大了,或因臺階面上邊界附近巖體比較破碎,鉆機不好鉆孔,考慮到鉆機安全作業距離,使第一排離邊界較遠,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法推出去,對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,其孔網參數有一個合理的范圍,若采用的孔排距過大,容易產生爆破根底。

(3)鉆孔深度過深。為加快施工進度,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 鉆孔施工質量問題

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

(2)鉆孔均勻程度。由于鉆機鉆孔時受到巖層裂隙、溶洞、巖石節理等地質條件的影響,使個別炮孔偏移,造成孔網面積偏大,爆后出現根底。

(3)炮孔欠深造成。個別炮孔未按設計鉆到深度或是由于工作平臺開挖不干凈,留有上次爆破的碎渣,致使鉆機鉆孔困難,鉆成孔后提升鉆桿時孔壁石頭掉落炮孔造成炮孔欠深,產生了根底。

(4)盲炮。盲炮是產生根底從而影響爆破質量的一個重要因素。

3.3 炸藥因素

現場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,無法達到增加炮孔底部炸藥爆炸能量的要求,容易產生爆破根底。

4 解決辦法

4.1 選定合理的爆破參數

(1)底盤抵抗線。臺階坡底線是一個重要爆破參數,底盤抵抗線過大使炸藥爆炸產生的能量無法把第一排孔前的巖體推出去而留下較大的根底,過小會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,按經驗選取。

W=(0.24HK+3.6)d/150

式中,W為底盤抵抗線,m;H為臺階高度,m;d為鉆孔直徑,mm;K是與巖石堅固性有關的系數,K與巖石堅固性系數 f的關系見表1。

表1 系數 K與 f的關系

本料場的巖石堅固系數 f=8～10,根據公式計算,可取W=3.2～3.4 m,鉆孔前要仔細復核底盤抵抗線,特別是要認真測量臺階坡面角,在臺階坡面角有變化時,要及時調整第一排孔的鉆孔位置,使其達到設計要求。

(2)孔距 a、排距 b及鄰近系數m?？拙嗪团啪嗍歉鶕妆P抵抗線和鄰近系數計算確定的,即:a=mW;b=(0.90～0.95)W;鄰近系數一般取 1.0～1.4。參照寬孔距小排距爆破技術,在保持每個鉆孔擔負面積 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。超深是指深孔在臺階底盤標高以下那一段的深度,其作用是降低裝藥中心的高度,以便有效地克服臺階底部阻力,避免或減少根底。根據經驗,炮孔超深值為底盤抵抗線的 0.15～0.35倍。當底盤抵抗線偏大時,可適當增加超深,但當臺階坡面角太小、底盤抵抗線過大時,不能再繼續采用加大超深,因為超深過大,不僅浪費鉆孔和炸藥,降低延米爆破量,而且由于藥柱中心過低,會使臺階上部產生較多的大塊,且破壞下一臺階表面巖體的完整性,會影響下一循環的鉆孔作業,甚至造成塌幫形成廢孔。經過料場反復試驗,認為本料場超深值不宜超過 1.5 m,取 0.5～1.0 m最合適。

4.2 加強施工質量管理

對于因為鉆孔施工質量問題產生的爆破根底,只能采用加強施工質量管理的手段進行控制,一方面要施工人員按設計的孔網參數布孔,并要求鉆機操作人員嚴格按照設計孔深進行鉆孔,另一方面要求鉆機操作人員仔細、負責的進行鉆孔作業,鉆完孔后要反復清洗炮孔,并檢查孔深是否合格,力求每個孔都到達設計要求,保證鉆孔底部在同一平面上。

4.3 改變裝藥結構和采用現場混裝炸藥

由于現在的裝藥結構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:

(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,以適應臺階巖體阻力下大上小的規律,避免臺階根部產生根底;

(2)采用現場混裝乳化炸藥,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,而現場混裝乳化炸藥的密度可到達 1.25～1.30 g/cm3,爆速達到 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,可以有效的避免臺階根部產生根底。

5 總 結

金沙勝天水庫云盤山料場壩料深孔臺階爆破開采中,經過對爆破根底產生的原因進行分析,在施工中采取了相對應的措施進行調整優化,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,一方面每個臺階可以開挖到設計的高度,開挖底面比較平整,水平面超欠挖現象很少,基本在一個水平面上;另一方面料石級配得到顯著改善,大塊石率明顯降低,大塊石解炮的數量少了許多,加快了施工進度,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。