潜孔钻施工作业平台,当钻孔平台形成后,以阿托拉斯CM-351型潜孔钻作为深孔梯段爆破钻孔设备,该设备生产效率高,自带高风压空压机及除尘设施,不需要外部动力,日台班产量可达120~160m/台班,可钻孔直孔为φ105~135mm,且操作方便,转移场地灵活,可满足本工程项目施工强度的要求。
3、深孔梯段爆破参数设计
根据施工总方案选定梯段高度为10m,钻孔角度90度,钻孔直径为Φ130mm,炸药采用Φ110mm乳化炸药或铵油炸药。 爆破参数是影响爆破效果的重要因素,根据挖碴设备要求,施工时结合岩石特性选定爆破参数。
(1)炮孔直径d与布孔方式
炮孔直径是深孔梯段爆破设计中首先要考虑的问题,较大直径的钻孔,可使单位长度的爆破方量的费用降低,但爆破块度较大,需二次破碎的块体也较多,较小直径的钻孔,相应的单位长度的爆破方量的费用增加,但需二次解小破碎的块体较少,为此,根据本工程的地质条件,选用的炮孔直径d=130mm,同时针对不同填区对石料粒径的要求,分别选用不同的布孔方式以获取不同粒径的石料,对围堤回填开山石、后方回填开山土石等,按宽孔距、小抵抗线的梅花形布孔方式,以获得破碎度较高的岩石,而对块石棱体、护面抛理块石所需的石料采用大孔距的正方形布孔方式,以取得符合设计粒径要求的块石。
根据围堤填筑设计石料粒径要求,经比较,选择 钻孔直径d:d=130mm。
山体石方开挖钻孔布置详见图4-1。 (2)抵抗线W的确定
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抵抗线W是钻爆参数中最重要的参数之一,当设计抵抗线达到最优值时,梯段底部撕裂满意,岩石破碎效果好,松动或抛距符合要求,因此,合理而有效地选择抵抗线的优值,是爆破设计的关键问题,抵抗线的设计选用前苏联巴隆公式计算,即:
W=D×√ 7.85ρ.L.τ/qm.H 式中:W------底盘抵抗线,m。 L--------孔深,m。 τ----------装药系数,%。
ρ----------炮孔装药密度 kg. m-3。 q------------设计单位耗药量 kg. m-3。
m----------邻近系数,亦称间距比,即钻孔距与抵抗线之比 H------------梯段高度,m。 根据本合同项目的地质条件,炮孔直径等因素的考虑选用W=3.5~4.0m,实施爆破作业时,应在试验的基础上进一步优化选择确定。
W=3.5~4.0m。 (3)炮孔间距a与排距b
为保证多排爆破达到爆岩破碎效果良好,利于机械装运,炮孔间距的选择既满足效果的要求,同时爆破后的块度亦应符合装载设备的能力,根据多年的施工经验,选用的炮孔间距a和排距b为:
a=(1.2~1.8)W。 取 a=5.0~6.0m。 b=(0.8~1.0)a。 取b=4.0~5.0m。
(4)梯段高度H和钻孔深度h
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梯段高度的选择应保证装运设备在梯面施工作业的安全,梯段高度过大,铲装效率低,且安全隐患大,梯段高度过小,则不能发挥机械的有效生产能力。依据本工程项目所选用的装运设备,选用的梯段高度H=10m,其钻孔深度h等于梯段高度加超深,即:
h=H+0.8 选用h=10.8m
(5)单位体积药量与孔内装药量
单位体积药量,即单耗的确定应依据岩石的物理力学性质,炸药的品种及其威力以及施工条件要求确定,对于本合同工程项目施工作业要求及条件选用单位体积耗药量q。
①单位体积耗药量q为: q=0.3~0.35kg/m3
式中:q-------单位体积装药量。 ②单孔装药量为: Q=q×a×b×h =0.3×5×4×10 =60kg
式中:a---------炮孔间距,m。
b------------炮孔排距,m。 h-----------炮孔深度,m。 (6)炮孔堵塞长度设计
为减少爆破飞石、空气冲击波的产生,炮孔堵塞长度的设计是一个重要的指标,它对于有效的利用爆破能量,改善破碎效果是一个不容忽视的问题,炮孔堵塞长度的设计,按“应力均衡”的原则设计,即为了获得岩体的均匀破碎和减少大块率的宗旨,使爆炸应力波为岩
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石最后的破碎成块提供基本条件。
取堵塞长度等于底盘抵抗线,即 堵塞长度ΔL=W 取值为ΔL=3.5~4.0m。 (7)爆破网路设计
为减少山体开挖爆破施工作业时,由于爆破产生的质点振动速度对周围建构筑物以及杜古公路旁高压线路的影响,危及其使用安全。对本合同工程的岩石开挖采用大区多排深孔梯段孔间微差挤压爆破,采用非电接力式起爆网路,该网路是一套准爆可靠性高,联接简捷,分段数不受雷管段别限制,微差时间可以灵活选取的安全可靠的起爆网路,它通过孔间微差延时,可有效的降低振动波的叠加,从而降低最大单响起爆药量,保证周围建构物不受爆破振动的破坏影响。
1)装药结构及起爆顺序 ①装药结构
根据本合同工程项目的地质条件,为达到爆破效果良好,采用偶合连续装药的装药结构形式,同时为保证炮孔底部部位岩石的撕裂和破碎,减少岩埂,有利于装载作业,对炮孔底部加强装药,以保证底部破岩质量。
爆破装药结构详见图4-2。 ②起爆顺序
对于多排孔爆破中常用的起爆顺序有排间、斜线及楔形式、梯形式等,排间爆破的效果是前孔爆破为后孔爆破创造新的临空面,有利于前后排岩块的相互碰撞,存在二次破碎,改善了爆破质量。
针对本工程所处位置和施工条件的不同,对杜古公路标高以上的山体开挖,即35m高程以上山体石方开挖,以目前已形成的乱掘地为
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临空面,由公路向海侧方向推进,分区采用梯形爆破的起爆顺序方式,以改变起爆方向,控制爆破飞石对杜古公路及周围建构筑物的危害。杜古公路标高以下的山体开挖,即35m高程以下山体石方开挖,由海侧向公路方向推进,分区采用排间爆破的起爆顺序方式。
其起爆顺序详见图4-3。 2)起爆网路设计
为解决多排孔爆破受雷管段数的限制以及有效地降低爆破地震波的破坏,对于多排深孔梯段爆破,目前较为先进的起爆系统即为塑料导爆管非电起爆系统,也称之为诺氏耳起爆系统,该系统由塑料导爆管,延期雷管和激发装置组成,当用电雷管等引爆导爆管后,管内将产生爆轰波,并以约2000m/s的速度在管内稳定传播,延期雷管与导爆管相结合,当雷管受导爆管爆轰波的作用产生爆炸时,用于起爆炸药或起爆与雷管相联的多根导爆管,同时,塑料导爆管非电起爆系统由于具有微差段数不受限制,可任意改变起爆顺序,同条传爆线路中串段,重段现象不可能出现,联接方法简单,安全可靠等优点。对于多排深孔梯段爆破,降低飞石距离及爆破地震波的破坏,具有无可比拟的作用,以及对于加快工程施工进度具有其不可替代的作用,为此,在山体土石方开挖施工中,石方开挖爆破起爆网路选用塑料导爆管非电起爆系统。
起爆网路设计详见图4-2。 (8)深孔梯段爆破参数
深孔梯段爆破设计参数详见表4-1。
表4-1 深孔梯段爆破设计参数表
参数 参数值 孔径(mm) 130 孔距(m) 5.0~6.0 排距(m) 4.0~5.0 梯段深度(m) 钻孔深度(m) 10 10.8 10