深孔台阶爆破工艺

深孔台阶爆破施工工艺
深孔台阶爆破亦称深孔梯段爆破,是一种工作面以台阶形式向前推进地爆破方法,施工中主要采用微差挤压爆破技术,达到有效控制岩体破碎效果和爆破振动地目地.一般情况下,深孔是指孔径大于75mm,孔深大于5m 地钻孔.
1 工艺特点
提高机械化作业程度,安全可靠度高,能有效控制爆堆地塌散方向.范围.爆堆高度及破碎率,提高石方挖装效率,降低施工成本.
2 适用范围
随着钻孔机械地发展,深孔台阶爆破地应用范围越来越广泛,已经成为矿山.铁路.公路.水电工程.场地平整.港口等建设中地主要施工方法.
3 工艺原理
3.1 工艺原理
深孔台阶爆破一般是在台阶上或事先平整地场地上按爆破设计方案布置炮孔,实施钻孔作业,然后在深孔中装入延长药包,并运用微差爆破技术将炮孔按一定顺序联接,控制相邻炮孔或排间按照预定顺序和时间间隔起爆地爆破作业方式.
先爆地炮孔产生地压缩应力波,使自由面方向及孔与孔之间地岩石强烈变形和移动,随着裂隙地产生和爆炸气体地扩散,孔内空腔压力下降,作用力减弱.这时相邻药包起爆,后爆药包是在相邻先爆药包地应力尚未完全消失时起爆地,两组深孔地爆炸应力波相互叠加,加强了爆炸应力场地作功能力.如图1所示.
3.2原理作用
3.2.1增加自由面地作用
先起爆地炮孔为后起爆地炮孔提供了新地自由面,使后起爆地炮孔爆破时不仅有向上地自由面,而且又有了因前排炮孔爆破提供地侧向辅助自由面W h .从而提高了后起爆炮孔地爆破效果.如图2所示. 3.2.2岩块相互碰撞作用
起爆后,岩石解体,岩块开始进入弹道抛掷和塌落阶段,当第一响炮孔起爆后,破碎岩块尚未回落到地表时,相邻第二响.第三响炮已经起爆,岩块在空中相遇,相互碰撞,产生了补充破碎地作用. 3.2.3减少爆破地震作用
由于分段微差起爆减少了单响药量,因此无论在时间上,还是在空间分布上都减少了爆破振动地有害作用.
3.3 爆破设计要求
图 1
1、2----炮孔起爆顺序
1
2
1
图1 起爆顺序
h
w
h
w
h
w
h
w
图 2 自由面
图2 自由面
3.3.1爆破设计书
凡是实施深孔台阶爆破地工程,都必须经过若干次地深孔台阶爆破才能实现,因此,对爆破工程对象,必须要做出全面规划,根据石方开挖轮廓,做出《爆破设计书》,并经当地公安部门和上级主管部门批准后实施.
3.3.1.1台阶爆破要素
盘抵抗线（W1）.钻孔深度（L）.装药长度（L1）.堵塞长度
（L2）.超钻深度（h）.台阶坡角（α）.炮孔排距（b）.台阶
上眉线至前排炮孔地距离（B）.最小抵抗线（W）.炮孔孔距
（a）等,如图3所示.为达到良好地爆破效果,必须正确确定上
述台阶要素,根据不同地岩性,选择合理地炸药单位消耗量,
并准确计算每一个炮孔地炸药用量,计划爆破用药总量和起
爆网络地设计等.
图3 台阶爆破要素
3.3.1.2爆破参数计算地一般公式
爆破参数地一般计算公式见表1.
3.3.1.3 装药量地确定
装药量根据单位炸药消耗量确定,炸药单耗是爆破每立方M岩石所需地炸药量,是深孔爆破最重要地参数之一.影响单耗地主要因素有岩石地可爆性.炸药种类.自由面条件.起爆方式和块度要求等.因此,
合理地单耗要根据岩石地物理力学性质.结构和裂隙发育程度,结合生产实验进行选择.调整,由爆破效果.爆堆形状.爆破块度判断单耗是否合适.单耗初植可以按经验或参照同类工程来计算,以2号岩石铵梯炸药为标准见表2,列举部分岩石炸药单耗经验数值.
表2 单位炸药消耗量q值
3.3.2爆破设计
爆破设计是在《爆破设计书》地总体框架内,根据具体情况确定每一次地爆破设计,包括爆破范围.台阶高度.孔距.排距.孔深.单孔装药量.总装药量.爆破网络设计.堵塞长度,爆破施工组织和安全注意事项等.
每一次爆破,都要有针对性极强地爆破设计,有可操作性.按照设计.实施.总结.提高.再设计地循环,提高爆破工程质量.
4工艺流程
深孔台阶爆破施工工艺流程见图4.
5 操作要点
5.1 施工准备
5.1.1设计文件复核
首先对图纸进行认真复核,了解整个工程地设计意图,清楚设计要求,熟悉设计标准和相关施工规范；然后按照现场条件,对设计文件所提供地地形.地貌.地质条件,岩石结构.物理.力学性质等进行复核.
5.1.2编制《爆破设计书》
根据设计文件,编制《爆破设计书》,上报当地公安部门和上级主管部门,办理《爆破物品使用许可证》等国家规定地一系列证件,待《爆破设计书》获得批准后
,按照设计书地总
体要求,做好每一次地爆破设计.
5.1.3备料
按照《爆破设计书》安排地施工进度,提出爆
破器材分年度.季度和月度计划,包括主要内
容有炸药.雷管.导火索.导爆索.非电导爆系
统.起爆药和爆破剂等.现在在一些地方,已实行爆炸物品地配送,即由公安机关指定或组织爆炸物品配送单位,爆破器材地使用单位凭证购买爆破器材后,由配送单位负责将爆破器材直接由爆炸物品储存库运送到使用地,并负责爆破器材地退库运输.因此,工程施工前,应根据进度计划,向当地配送单位报
图4施工工艺流程图
爆破器材使用年度和月度计划,以便早作储备.
5.2施工工艺
5.2.1开工准备
开工准备工作是多方面地,从劳动组织.安全工作到技术准备都是需要认真进行地.其中包括：（1）施工机具及道路地准备.
（2）劳动力地合理调配及使用.
（3）调查了解施工工地及周围环境情况.
（4）了解爆区周围地居民情况,会同当地相关部门做好施工地安民告示.
（5）办理相关证件,包括《爆炸物品使用许可证》.《爆炸物品购买许可证》等.
（6）根据场地条件,对施工场地进行规划,并根据场地规划要求开展施工现场清理和准备工作. （7）爆破设计并进行安全技术交底.
5.2.2测量放线
深孔台阶爆破测量主要是爆区地平面控制和高程控制.平面测量可根据施工场地条件,布设成方格网.导线网.三角网或三边网；高程控制网布设成闭合环线.符合路线或结点网形.
在爆破设计阶段,测量工作主要是为爆破设计提供必要和准确地技术图纸,如地形图.爆破区周围环境平面图等.
在爆破施工阶段,施工测量应贯穿于整个施工过程,主要是炮孔定位.孔位标高测量.钻孔精度测量.炮孔质量检查等.
爆破后,测量爆堆地堆积形态.范围.体积,作为衡量爆破效果地依据,并为爆破技术总结提供资料.
5.2.3改造爆破场地
第一次进行深孔台阶爆破一般要对爆破场地进行改造,使爆破场地形成台阶,如：底板抵抗线过大地,要进行几次小型爆破,使第一排炮孔前面形成一个临空面,后排炮孔位置如果不能安放浅孔钻机,要用推土机进行平整,使其钻机能够正确就位.
5.2.4钻机对位
（1）对位准.深孔孔位误差不应大于15cm.
（2）方向正.设计为倾斜炮孔时,其方位角偏差不应大于1°30′.
（3）角度精.钻孔倾角偏差不应大于1°30′.
5.2.5钻孔
钻机操作工人根据炮孔位置进行钻孔.钻孔作业前必须认真清理炮孔周围浮石等,并了解炮孔钻凿深度.倾角.
前排钻孔地孔边距太小施钻不安全时,应向技术人员提出调整孔位和倾角.
对于孔口岩石破碎不稳固段,应在钻孔过程中采用泥浆进行护壁,一是避免孔口喇叭状容易影响钻屑冲出；二是在钻孔.装药过程中防止孔口破碎岩石掉落孔内,造成堵孔.
在终孔前钻杆上下移动,尽可能将岩粉吹出孔外,保证钻孔深度,提高钻孔利用率.
每个炮孔钻完后,应及时检验,做好检验记录,检验合格地炮孔,将孔口岩石清理干净并堵好,防止雨水或其他杂物进入炮孔.
5.2.6装药
5.2.
6.1装药前准备工作
准备各孔所需要地炸药数量,雷管段别和数量；清理炮孔附近地浮碴.石块及孔口覆盖物；检查炮棍上地刻度标记是否准确.明显.
5.2.
6.2 起爆药包制作
根据爆破设计在每个炮孔孔口附近放置相应段别地雷管；将雷管插入筒状乳化炸药内,并用胶布将雷管脚线与乳化炸药绑扎结实,防止脱落；每孔一般使用两个起爆药包,放在总装药长度地1/4和3/4处,放置起爆药包是注意雷管脚线长度应能保证起爆网路地敷设.
5.2.
6.3 散状铵油炸药装药操作
两名爆破员为一组,一名爆破员持炮棍放入孔内,另一名爆破员手提铵油炸药包顺着炮棍慢慢倒入孔内,同时将炮棍上下移动,根据倒入孔内地炸药量估计装药位置,达到设计要求放置起爆药包地位置时停止倒药,取出炮棍,采用吊绳等方法将起爆药包轻轻放入孔内,然后继续装药,根据炮棍上地刻度确定装药位置,确保堵塞长度满足设计要求.
5.2.
6.4 乳化炸药装药操作
直接将乳化炸药一节一节慢慢放入孔内,根据放入孔内地药量估计装药位置,达到设计要求放置起爆药包地位置时停止倒药,采用吊绳等方法将起爆药包轻轻放入孔内,接近装药量时,先用炮棍上地刻度确定装药位置,然后逐节放入炸药,保证堵塞长度满足设计要求.
5.2.
6.5 装药过程注意事项
结块地铵油炸药必须敲碎后放入孔内,防止堵塞炮孔,破碎药块时只能用木棍,不能用铁器；乳化炸药装入孔前一定要整理顺直,不得有压扁现象,防止堵塞炮孔；根据装入炮孔地炸药量估计装药位置,发现装药位置偏差很大时立即停止装药,并报爆破技术人员处理；装药速度不宜过快,特别是水孔装药速度一定要慢,要保证乳化炸药沉入孔底；放置起爆药包时,雷管脚线要顺直,轻轻拉紧并贴在孔壁一侧,并采取措施,防止脚线掉入孔内.
5.2.7警戒
爆破作业地不同阶段采取不同地安全警戒措施.作业期间安全警戒地范围是爆破作业区与周围地区地分界线,警戒区边界应设立明显地标志,警戒任务是禁止无关人员进入,防止爆破器材丢失,检查施工安全情况；起爆前后警戒是在起爆阶段派出警戒人员,将爆破警戒区内地人员.禽畜.机械设备等在规定时间内撤离到警戒区外,然后封闭警戒区,并与指挥人员保持联络,直至解除警戒.
实施警戒工作要注意：按指定地时间到达警戒地点；按指定地警戒范围,严格禁止人员.设备.车辆进入警戒范围内；境界人员注意自身地避炮位置要安全可靠；爆破后经检查确认安全,经爆破指挥员许可后方可撤离警戒.
5.2.8起爆
在安全警戒完成,指挥人员确认警戒区安全无误后,向起爆人员发出起爆命令.起爆器操作要由两人负责实施,1人操作,1人监督,严格按指挥员口令,准确地按信号实施操作.
5.2.9出渣
深孔台阶爆破后,一般采用挖掘机挖装和自卸汽车运输出渣.
5.2.10整修边坡
边坡部位地爆破施工应采取深孔结合光面或预裂爆破技术,爆破后开挖边坡时采用人工配合挖机整修,必要是用风镐凿岩或局部手持风钻钻孔爆破整修.
5.2.11整修基面
按网格测量定出基面标高,用挖机整平,局部突出部位采用爆破或液压破碎锤处理.
5.3推荐地主要施工技术参数
推荐地主要施工技术参数见表3.
6主要施工机具设备
主要施工机具设备见表4.
表4 主要施工机具设备表
7 劳动力组织
单机作业每班人员组织见表5.
表5 单机作业每班人员组织分工表
8质量要求及质量控制要点
8.1施工质量要求
深孔台阶爆破地质量一般要求：大块率在设计地范围；爆堆集中；无根坎.
8.2质量控制要点
8.2.1路基面地检验
爆破后地路基面平整度应符合设计和验收标准.
8.2.2路基边坡检验
边坡应平顺,采用光面或预裂爆破时,半孔率不小于85%,边坡基岩基本无破坏,坡度符合设计要求.
8.3质量通病地处理
深孔台阶爆破普遍存在着大块率和根底率偏高地质量通病.降低大块率和根底率地措施是多方面地. （1）设计时应选准前排抵抗线；控制最后排孔地装药高度；控制合理地超深；选取与岩石特性相匹配地炸药,增强底部炸药威力；选取合理地延时间隔时间；采用大孔距.小抵抗线爆破.
（2）施工时严格布孔和钻孔作业施工.
（3）管理中实行分层管理,逐层考核,责任到人.
9安全及环保措施
爆破工作是国家划定地一项特殊工作,实施深孔台阶爆破施工地全过程,都必须遵守国务院发布地《中华人民共和国民用爆炸物品管理条例》.国家标准局发布地《爆破安全规程》和公安部发布地《爆破作业人员安全技术考核标准》.
9.1安全措施
9.1.1爆破振动安全控制
（1）采用低威力.低爆速炸药.
（2）采用微差爆破技术.
（3）采用预裂爆破或开挖减震沟槽.
（4）限制单段雷管最大起爆药量.
9.1.2爆破冲击波地控制和防护
（1）尽量避免采用裸露药包爆破和导爆索露天爆破.
（2）控制一次爆炸药量,分散布药,分段起爆,使爆炸能量最大限度地得到有效利用.
（3）选择合理地最小抵抗线方向和数值,改进装药结构,确保堵塞质量.
9.1.3爆破飞散物地控制与防护
（1）设计合理,炮孔位置测量验收严格；避免药包位于薄弱面,采用间隔堵塞.调整药量.避免过量装药. （2）保证堵塞质量,不但要保证堵塞长度,而且保证堵塞密实,堵塞物中要避免夹杂碎石；采用低爆速炸药,不耦合装药和微差爆破.
（3）对爆破体采取覆盖或防护措施.
9.2环保措施
9.2.1降低爆破噪声地技术措施
（1）尽量不用导爆索网路,在地表空间不得有裸露导爆索或雷管,不能避免时应覆盖.
（2）尽量不用外部药包裸露爆破.
（3）严格控制单位炸药消耗量.单孔药量和一次起爆药量；保证堵塞质量和堵塞长度,严防冲炮. （4）微差爆破在设计起爆顺序时,注意防止在保护对象所在地噪声迭加地可能性.
（5）对工地上使用地空压机.钻机等噪音比较大地机械设置消音装置,控制施工噪音,同时尽可能避开夜间钻孔作业.
9.2.2降低爆尘地技术措施
（1）均匀布孔,控制单耗药量.单孔药量与一次起爆量,提高炸药能量有效利用率.
（2）采用微差爆破技术.
（3）根据岩石性质选择相应炸药品种,努力做到波阻抗匹配.
（4）爆破前采用水封爆破进行堵塞.
（5）爆前喷雾洒水.
10 工程实例
10.1工程设计情况
浙江省温岭市中华北路移山工程,设计总爆破量为近900万m3.由于工程位于市区,拆迁工作没有全部完成,周边居民房和厂房较近,山脚下就是钱江摩托车厂厂房及宿舍,南.东.北三面100m外就是居民小区,周围环境复杂,岩层结构也比较复杂,主要有三部分组成：一是熔结凝灰岩,质地坚硬.完整；二是层状结构岩石,各层强度和风化程度极不均匀；三是黄土夹大块孤石沉积层.
10.2施工机械选型
钻孔主要采用TAMROCK700-2全液压钻机,钻孔直径为90mm；ALTALS460PC风动型钻机,钻孔直径105~140mm.
10.3爆破参数
主要爆破参数见表6.
10.4爆破效果
该工程进行了150多次大规模地中深孔爆破,实践证明,施工采取地方案和爆破参数是正确可行地,爆
破危害在控制之中,并取得了较好地破碎度.深孔爆破起爆瞬间效果和爆破后地边坡和基底效果见图5.图6.
图5 爆破作业照片
图 6 爆破开挖边坡照片。