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混裝炸藥車在施工中的應(yīng)用
混裝炸藥車在施工中的應(yīng)用 摘要:導(dǎo)流洞開挖是水利水電工程施工的關(guān)鍵施工項目,如何更好地在大型硐室群開挖施工中應(yīng)用混裝炸藥車來提高效率、優(yōu)化施工是需要我們不斷研究的課題。乳化炸藥混裝車技術(shù)作為一種先進(jìn)的爆破技術(shù),隨著它在溪洛渡水電站右岸導(dǎo)流洞施工工程中投入使用,炮根問題得到了根本的解決,施工進(jìn)度得到了大大的提高。關(guān)鍵詞:
關(guān)鍵詞:溪洛渡 導(dǎo)流洞 硐室開挖 乳化炸藥混裝車技術(shù) 炮根 施工進(jìn)度
1 混裝炸藥生產(chǎn)系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢
混裝炸藥生產(chǎn)系統(tǒng)主要是由混裝炸藥車和配套的移動式地面站兩部分組成,它集原材料運(yùn)輸、炸藥現(xiàn)場混制及機(jī)械化裝藥與一體,與常規(guī)袋裝藥比較,它具有效率高、質(zhì)量好、工藝先進(jìn)及安全可靠等優(yōu)勢。該系統(tǒng)從原材料地面站儲備、半成品生產(chǎn)到現(xiàn)場混制的整個加工運(yùn)輸過程中都不產(chǎn)生成品炸藥,不會發(fā)生爆炸,直至最后裝入炮孔后5~10分鐘經(jīng)化學(xué)反應(yīng)才成為無雷管感度的炸藥,因此消除了傳統(tǒng)炸藥生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲存及裝藥過程中的不安定因素,對環(huán)境也不會造成任何污染,真正實(shí)現(xiàn)了炸藥生產(chǎn)與爆破施工的本質(zhì)化安全�；煅b車技術(shù)代表了當(dāng)今世界爆破技術(shù)的發(fā)展方向,不僅有較高的科技含量和較強(qiáng)的實(shí)用性,更在于它取代了傳統(tǒng)的炸藥制備、儲存、運(yùn)輸、人工裝藥過程及方法,而且它提高了工效、降低了成本、改善了安全、提高了爆破的質(zhì)量,對洞挖效率有較大的提高。
尤其是在開挖量大、施工難度高、炸藥需求量大的大型硐室群,由于受到現(xiàn)場倉庫的庫存量較小、運(yùn)輸距離遠(yuǎn)和運(yùn)輸途中的不安全等因素的影響,完全滿足高強(qiáng)度施工作業(yè)的要求有一定的困難,而現(xiàn)場混裝炸藥車系統(tǒng)可以根據(jù)施工強(qiáng)度和使用量直接按需生產(chǎn),既可以滿足施工強(qiáng)度的要求,同時又解決了運(yùn)輸途中的不安全隱患,因而更能顯現(xiàn)出混裝炸藥技術(shù)的快捷、安全、高效的特點(diǎn)。
經(jīng)實(shí)際測算評估,相對于傳統(tǒng)成品炸藥爆破及作業(yè)方式,其優(yōu)點(diǎn)具體體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):
1.1 提高了爆破作業(yè)效率,降低了工人的勞動強(qiáng)度
乳化炸藥混裝車實(shí)現(xiàn)了裝藥作業(yè)的機(jī)械化,其裝藥速率為150~200kg/min,一個孔只需裝3~4分鐘,而常規(guī)炸藥裝藥一個孔通常要5~6分鐘甚至更多。顯然使用混裝炸藥車有利于縮短爆破作業(yè)周期。作業(yè)人員也相對減少,一般一次循環(huán)的裝藥作業(yè)只需要5到6名操作工。裝藥車單班作業(yè)能力為15~20t/班,一臺混裝車就能滿足高峰期的作業(yè)強(qiáng)度。
與傳統(tǒng)的裝藥作業(yè)相比,采用混裝炸藥車作業(yè)所需人員減少60%左右,裝藥時間減少70%左右,因此大大地提高了勞動生產(chǎn)率,降低了工人的勞動強(qiáng)度。
1.2 改善了施工安全條件
乳化炸藥是通過移動式地面站將原材料生產(chǎn)成半成品后分裝在混裝炸藥車的料倉里,然后用混裝炸藥車將半成品運(yùn)送到施工現(xiàn)場進(jìn)行配制生產(chǎn),現(xiàn)場配制完畢后用輸藥管裝入炮孔內(nèi)10分鐘后才發(fā)泡形成具有雷管感度的炸藥,因此在整個生產(chǎn)加工和運(yùn)輸過程中不存在意外爆炸危險。平常無須倉庫儲存,徹底消除了傳統(tǒng)炸藥生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲存過程中的不安全因素,提高了爆破作業(yè)的安全性。
1.3 降低了爆破成本
混裝乳化炸藥密度可隨施工需要進(jìn)行調(diào)整,裝藥計量準(zhǔn)確,孔內(nèi)為全耦合裝藥,裝藥密度較傳統(tǒng)裝藥的密度大,孔裝藥利用率達(dá)100%,因此要達(dá)到同樣的爆破效果其孔網(wǎng)參數(shù)要比使用常規(guī)炸藥爆破的孔網(wǎng)參數(shù)大,延米爆破方量為傳統(tǒng)炸藥爆破方量的1.5倍左右,鉆孔量可減少30%左右,降低了鉆孔成本,因而總體上降低了爆破成本。
1.4 提高了爆破質(zhì)量
在大型硐室中,使用常規(guī)炸藥爆破,隨著往后爆破次數(shù)的增加根底逐漸提高,嚴(yán)重影響了挖渣裝備的正常運(yùn)作,而采用混裝炸藥爆破技術(shù),有效地解決了這個問題。采用混裝炸藥裝藥,一方面裝藥密度比常規(guī)傳統(tǒng)裝藥的密度大,達(dá)到全耦合裝藥,這樣對于深孔梯段爆破,其對鉆孔的利用率高,充分利用炮孔容積,保持炸藥的良好抗水性;另一方面混裝炸藥流動性大,可以通過輸藥管輕松地直接送到炮孔的底部,解決了因孔內(nèi)有水和巖屑致使炸藥無法達(dá)到炮孔底部的困難,減少了卡孔造成的炮根與盲炮,因而爆破后底部較平整,避免了二次解炮處理,破巖質(zhì)量得到合理的控制和改善,同時也提高了炮渣的挖裝效率。
2 混裝炸藥生產(chǎn)系統(tǒng)的作業(yè)流程
2.1 炸藥半成品的制備
混裝炸藥半成品的制備是乳化炸藥形成的第一步,其采用移動式地面站的炸藥生產(chǎn)系統(tǒng),對原材料按照一定的比例進(jìn)行混合加工制成半成品,分別裝進(jìn)混裝炸藥車的料倉中,這樣就完成了炸藥半成品的制備。
2.2 炸藥的儲存和運(yùn)輸
由于混裝車可以實(shí)現(xiàn)炸藥的現(xiàn)場制備和裝藥,因此平�？稍诨煅b炸藥車上準(zhǔn)備好一定量的炸藥半成品,接到爆破通知后再將事先準(zhǔn)備好的炸藥半成品運(yùn)送到需要爆破施工的部位。
2.3 炸藥的現(xiàn)場配置生產(chǎn)、裝藥
混裝炸藥車到達(dá)施工現(xiàn)場將半成品混制成密度符合要求、具有爆破感度的炸藥后進(jìn)行裝藥。裝藥過程中,根據(jù)需要隨時調(diào)整密度及裝藥量以達(dá)到理想的爆破效果。
3 硐室爆破的技術(shù)要求以及爆破方案
結(jié)合硐室線向延伸、狹長的特點(diǎn),我們在溪洛渡右岸導(dǎo)流洞上層開挖完成以后,對于中下層的深孔梯段爆破采用兩邊側(cè)墻先行預(yù)裂,然后進(jìn)行中間掏槽爆破的爆破方案。邊墻采用預(yù)裂孔成型,確保預(yù)裂面平整;預(yù)裂孔與主爆孔之間布置一排緩沖保護(hù)孔,距離預(yù)裂孔1.2~1.5m。溪洛渡右岸導(dǎo)流洞中層混裝炸藥裝藥爆破主要技術(shù)參數(shù)見表1。由于混裝炸藥的猛度比常規(guī)炸藥要大,因此我們應(yīng)用微差起爆技術(shù),采用孔外延時的非電導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)絡(luò),有效控制單響爆破藥量和起爆順序,根據(jù)臨空面、拋擲方向、飛石控制等現(xiàn)場實(shí)際情況靈活采用單孔單響或兩孔一響的“V”型或梯形起爆,提高對被爆巖體的破碎程度,同時減小爆破振動對邊坡巖體的破壞程度。底部保留一定厚度的保護(hù)層,以防破壞了地基巖石的完整性。根據(jù)圍巖性質(zhì)的不同,在不同的部位可適當(dāng)調(diào)整布孔的孔網(wǎng)參數(shù)。由于使用混裝炸藥裝藥技術(shù),其孔網(wǎng)參數(shù)比使用常規(guī)炸藥的要大,因此每次爆破方量也就比常規(guī)炸藥爆破方量要大,一般在硐室中每次爆破可以達(dá)到2500~4000m3。實(shí)踐證明,該方案為簡單、實(shí)用而效果最理想的方案,在地質(zhì)條件好、巖石風(fēng)化程度低的地帶爆后爆塊均勻,大塊率小,底部平整,較常規(guī)炸藥理想。
表1 右岸導(dǎo)流洞中層混裝炸藥裝藥爆破主要技術(shù)參數(shù)表
爆破孔鉆孔深度
緩沖孔間排距
主爆孔間排距
預(yù)裂孔線裝藥密度
預(yù)裂孔孔距
11.5~12.0m
1.5×2.4m
3.7×3.0m
600~650g/m
0.8m
預(yù)裂孔、緩沖孔孔徑
主爆孔孔徑
單位耗藥量
起爆方式
前排抵抗線
Φ89mm
Φ105mm
0.7~0.8kg/m3
非電雷管起爆
1.5~2.5m
4 混裝炸藥車在硐室群開挖施工應(yīng)用中可能遇到的一些問題及其處理辦法
4.1 大塊孤石的產(chǎn)生
由于地質(zhì)構(gòu)造(如斷層、節(jié)理、層理、裂隙、風(fēng)化帶孤石等)、炸藥單耗、布孔形式、微差間隔時間、起爆網(wǎng)絡(luò)、裝藥結(jié)構(gòu)、堵塞質(zhì)量、鉆孔質(zhì)量及爆破方法等各種因素的影響,常常會產(chǎn)生塊粒較大的巖塊,針對大塊產(chǎn)生的不同原因,其處理的技術(shù)措施有:
4.1.1 在堵塞段設(shè)置輔助藥包
為了充分避免炮孔堵塞段過長產(chǎn)生大塊,考慮在堵塞段中部設(shè)置常規(guī)袋裝炸藥輔助藥包,一方面可破碎上部大塊,另一方面可通過該藥包爆破后形成的壓實(shí)作用減少炸藥能量損失。輔助藥包按公式Q=KL3計算,(K取0.08~0.1kg/m3,L為堵塞長度),輔助藥包位置放在堵塞段1/2~2/3處。
4.1.2 調(diào)整裝藥結(jié)構(gòu)
主炮孔選擇耦合連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu),起爆彈從孔底反向起爆,周邊孔及后排孔采用底部耦合裝藥上部不耦合裝藥,防止周邊孔及后排孔拉裂或后沖產(chǎn)生大塊石。
4.1.3 調(diào)節(jié)炸藥密度
炸藥密度的大小對炸藥威力有一定影響,而對猛度的影響更顯著,炸藥密度與體積威力成正比例關(guān)系�；煅b乳化炸藥的密度在現(xiàn)場可以調(diào)節(jié),范圍為1.05~1.25g/cm3。一般在選擇密度時,微新巖選擇高密度,強(qiáng)風(fēng)化巖選擇低密度,周邊孔、后排孔選擇低密度,同一炮孔底部裝高密度上部裝低密度。
4.1.4 優(yōu)化布孔形式和起爆網(wǎng)絡(luò)
一般采用梅花形布孔排間起爆或距形布孔“V”形起爆,即達(dá)到寬孔距小排距布置原理,使巖石充分受到擠壓而破碎。炮孔密集系數(shù)在M=2~3之間取值。
4.1.5 其他措施
也可以采取以下措施來降低大塊率:提高炸藥單耗,減小堵塞長度;縮小周邊孔及后排孔與相鄰主炮孔的間距;采用留碴微差擠壓爆破等。
4.2 孔內(nèi)有溶溝溶槽或者較大的裂縫
如果發(fā)現(xiàn)有漏藥、吃藥或串藥現(xiàn)象,說明孔內(nèi)可能有溶溝溶槽或者較大的裂縫,這時切不可盲目裝藥對線裝藥密度的影響非常大,從而對整個炮區(qū)的裝藥質(zhì)量的好壞有直接影響,影響爆破效果。這時切不可盲目裝藥,而應(yīng)該隔斷溶溝或溶槽,采用堵袋子、沙子、石子或其他充填物進(jìn)行充填后再裝藥。
4.3 底部出現(xiàn)炮根和貼坡
使用混裝炸藥車,在爆破孔的孔深控制到位的情況下 混裝炸藥車在施工中的應(yīng)用底部炮根基本可以消除,但如果底部抵抗線過大或者前排臨空面的處理不到位,兩側(cè)緩沖孔前部即夾制作用明顯的兩個三角形夾角未處理也會造成底部有炮根、邊墻留有貼坡。這種情況下處理炮根通常采取加大前排孔的裝藥量的方法。而對于貼坡的處理通常采取減小緩沖孔的間距、排距的方法。
5 在大型硐室群施工中應(yīng)用混裝炸藥車所應(yīng)注意的一些問題
5.1 要熟知洞內(nèi)的交通路徑和通行情況
溪洛渡水電站右岸導(dǎo)流洞的道路交通錯綜復(fù)雜,4#、5#、6#三條導(dǎo)流洞呈平行布置,有三條支洞及其下岔道貫穿每條導(dǎo)流洞,洞內(nèi)的施工縱橫交錯,且施工通道變化頻繁,萬一走錯路就會耽誤裝藥爆破作業(yè),引起很大的麻煩,因此熟悉洞內(nèi)的交通是十分重要的。
5.2 裝藥爆破作業(yè)前盡量做到條件具備、時間充足
因為洞內(nèi)施工情況很復(fù)雜,如果沒有合理的安排,常常會引起不必要的麻煩�，F(xiàn)場是否具備裝藥條件(如鉆孔是否達(dá)到要求、臨空面是否處理到位等),水孔膠管能否下到孔底,即裝藥設(shè)備方面能否滿足裝藥的需要,是作為一名隊長和技術(shù)員首先應(yīng)關(guān)心的問題,如果不能滿足應(yīng)尋求解決辦法和措施。這就要求我們加強(qiáng)現(xiàn)場協(xié)調(diào)能力。
5.3 嚴(yán)格控制孔網(wǎng)參數(shù)和裝藥量
在孔網(wǎng)參數(shù)的確定方面要充分考慮各種安全及技術(shù)性的問題,做到防范于未然。硐室是地下覆蓋體,在洞內(nèi)施工安全尤為重要,單響過大一方面容易引起洞壁塌方、掉塊等惡劣的事故,另一方面爆速過大容易造成爆破沖擊波將距離較近的設(shè)備毀壞(主要是玻璃被震碎)。
5.4 爆破操作規(guī)程要清楚
混裝炸藥裝藥操作規(guī)程是否熟練掌握,關(guān)系到爆破質(zhì)量的好壞。起爆彈和一級巖石乳化炸藥如何下到混裝炸藥中去,采用什么型號的導(dǎo)爆索及如何綁結(jié),水孔如何處理,炸藥密度的選擇和測量,堵塞長度的多少及堵塞時間控制,破碎藥包的安放等操作規(guī)程是每個操作手或爆破員以及技術(shù)員所要熟練掌握的。因此加強(qiáng)爆破隊伍的責(zé)任心、提高爆破隊伍的整體素質(zhì)。
5.5 控制前排藥量、控制飛石
裝藥時第一排孔、第二排孔應(yīng)注意裝藥量問題。前排抵抗線、炮區(qū)周圍環(huán)境、孔排距情況、布孔的形式、后排孔藥量等,這些都是影響飛石距離的直接因素。我們應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的具體情況,考慮各種因素的影響,合理地調(diào)整裝藥量以達(dá)到最理想的爆破效果。
5.6 及時調(diào)整裝藥結(jié)構(gòu)
孔網(wǎng)參數(shù)發(fā)生變化時裝藥結(jié)構(gòu)應(yīng)如何作相應(yīng)調(diào)整,如在遇到采用常規(guī)炸藥設(shè)計的孔網(wǎng)參數(shù)或不規(guī)則孔網(wǎng)參數(shù)過密、要獲得較好的級配或強(qiáng)調(diào)不允許有大塊產(chǎn)生(便于小反鏟挖裝)等問題時,在裝藥結(jié)構(gòu)方面應(yīng)分別對待,并結(jié)合密度的可調(diào)節(jié)性進(jìn)行合理裝藥。但是無論選擇怎樣的裝藥結(jié)構(gòu),根據(jù)爆破要達(dá)到的目的而選擇單耗的標(biāo)準(zhǔn)不能變,除非有特殊的情況,即所裝的藥爆炸產(chǎn)生的能量不能做功或根本達(dá)不到爆炸標(biāo)準(zhǔn),這時單耗要增加,但不能無目的地盲目增加。
5.7 做好洞內(nèi)爆破安全警戒
在硐室內(nèi)各種施工距離較近,通常在相隔幾十米的部位會有多種施工在進(jìn)行,因此在爆破前一個小時應(yīng)通知炮區(qū)附近尤其是同一條直洞內(nèi)的設(shè)備提前撤離。在硐室內(nèi)使用混裝炸藥進(jìn)行爆破,考慮在隧洞中爆破振動和沖擊波的影響,爆破警戒范圍沿導(dǎo)流洞距離爆區(qū)400米外,相鄰洞室中的作業(yè)人員必須撤離到安全地點(diǎn)。在一些照明不足的死角更要注意,切不可存有僥幸心理。由于在硐室中視野狹隘,各個部位的警戒員之間、隊長或班長與主爆手及警戒員之間應(yīng)使用信號效果好的對講機(jī)聯(lián)系。
6 爆破振動監(jiān)測
為了確保洞內(nèi)爆破施工的安全,我們針對混裝炸藥車在右岸導(dǎo)流洞的應(yīng)用組織了專門的爆破振動監(jiān)測試驗,并對監(jiān)測試驗結(jié)果進(jìn)行了分析,其垂直質(zhì)點(diǎn)振動和水平質(zhì)點(diǎn)振動測試成果分別見表2、表3。
表2 垂直質(zhì)點(diǎn)振動測試數(shù)據(jù)表
測點(diǎn)編號
測試時間
爆心距R(m)
最大單響藥量Q(kg)
測試電壓V
垂直振速v(cm/s)
MVT1
4.1
22.3
57
2.78
10.11
MVT 2
4.1
27.5
57
2.45
8.45
MVT 3
4.1
38.1
57
2.10
7.17
MVT 4
4.1
56.5
57
1.28
4.56
MVT 5
4.1
81.7
57
0.54
1.96
MVT 6
4.1
97.5
57
0.35
1.25
MVT 7
4.1
30.5
57
2.10
7.19
MVT 8
4.1
45.5
57
1.39
4.83
表3 水平質(zhì)點(diǎn)振動測試數(shù)據(jù)表
測點(diǎn)編號
測試時間
爆心距R(m)
最大單響藥量Q(kg)
測試電壓V
水平振速v(cm/s)
MVT1
4.1
22.3
57
2.76
10.00
MVT 2
4.1
27.5
57
2.33
8.47
MVT 3
4.1
38.1
57
2.12
7.36
MVT 4
4.1
56.5
57
1.32
4.51
MVT 5
4.1
81.7
57
0.53
1.83
MVT 6
4.1
97.5
57
0.26
0.94
MVT 7
4.1
30.5
57
1.52
5.41
MVT 8
4.1
45.5
57
1.21
4.19
以上監(jiān)測結(jié)果表明,在導(dǎo)流洞中使用混裝炸藥車裝藥只要做到單孔單響,將單段最大起爆藥量控制在60kg以內(nèi),就能夠滿足爆破振動要求,將振速控制在10cm/s以內(nèi)。
7 結(jié)語
“科 混裝炸藥車在施工中的應(yīng)用學(xué)技術(shù)為第一生產(chǎn)力”�，F(xiàn)場乳化炸藥混裝技術(shù)作為先進(jìn)的現(xiàn)代化爆破技術(shù),它的作用已經(jīng)得到了充分的展現(xiàn),它的地位已經(jīng)得到人們的肯定。但是科學(xué)的發(fā)展日新月異,我們不能僅滿足于目前所取得的這些成績,而要不斷創(chuàng)新,積累經(jīng)驗,總結(jié)教訓(xùn),為加快國家重點(diǎn)工程建設(shè)步伐做出突出貢獻(xiàn)。
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