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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(kāi)挖是水利水電工程施工的關(guān)鍵施工項(xiàng)目,如何更好地在大型硐室群開(kāi)挖施工中應(yīng)用混裝炸藥車來(lái)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(wèn)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(kāi)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(shì)
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(dòng)式地面站兩部分組成,它集原材料運(yùn)輸、炸藥現(xiàn)場(chǎng)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(shì)。該系統(tǒng)從原材料地面站儲(chǔ)備、半成品生產(chǎn)到現(xiàn)場(chǎng)混制的整個(gè)加工運(yùn)輸過(guò)程中都不產(chǎn)生成品炸藥,不會(huì)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(wú)雷管感度的炸藥,因此消除了傳統(tǒng)炸藥生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存及裝藥過(guò)程中的不安定因素,對(duì)環(huán)境也不會(huì)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(chǔ)存、運(yùn)輸、人工裝藥過(guò)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(duì)洞挖效率有較大的提高。
尤其是在開(kāi)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(chǎng)倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)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(chǎng)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(shí)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(cè)算評(píng)估,相對(duì)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(dòng)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(gè)孔只需裝3~4分鐘,而常規(guī)炸藥裝藥一個(gè)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(duì)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(tái)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(shí)間減少70%左右,因此大大地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
1.2 改善了施工安全條件
乳化炸藥是通過(guò)移動(dòng)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(cāng)里,然后用混裝炸藥車將半成品運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行配制生產(chǎn),現(xiàn)場(chǎng)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(gè)生產(chǎn)加工和運(yùn)輸過(guò)程中不存在意外爆炸危險(xiǎn)。平常無(wú)須倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存,徹底消除了傳統(tǒng)炸藥生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存過(guò)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(jì)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(gè)問(wèn)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(duì)于深孔梯段爆破,其對(duì)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(dòng)性大,可以通過(guò)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(wú)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(shí)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(dòng)式地面站的炸藥生產(chǎn)系統(tǒng),對(duì)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(cāng)中,這樣就完成了炸藥半成品的制備。
2.2 炸藥的儲(chǔ)存和運(yùn)輸
由于混裝車可以實(shí)現(xiàn)炸藥的現(xiàn)場(chǎng)制備和裝藥,因此平常可在混裝炸藥車上準(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(chǎng)配置生產(chǎn)、裝藥
混裝炸藥車到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)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(guò)程中,根據(jù)需要隨時(shí)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(zhǎng)的特點(diǎn),我們?cè)谙宥捎野秾?dǎo)流洞上層開(kāi)挖完成以后,對(duì)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(jiàn)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(shí)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(chǎng)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(duì)被爆巖體的破碎程度,同時(shí)減小爆破振動(dòng)對(duì)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(jiǎn)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(kāi)挖施工應(yīng)用中可能遇到的一些問(wèn)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(shí)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(huì)產(chǎn)生塊粒較大的巖塊,針對(duì)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(guò)長(zhǎng)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(guò)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(jì)算,(K取0.08~0.1kg/m3,L為堵塞長(zhǎng)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(duì)炸藥威力有一定影響,而對(duì)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(chǎng)可以調(diào)節(jié),范圍為1.05~1.25g/cm3。一般在選擇密度時(shí),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(lái)降低大塊率:提高炸藥單耗,減小堵塞長(zhǎng)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(shuō)明孔內(nèi)可能有溶溝溶槽或者較大的裂縫,這時(shí)切不可盲目裝藥對(duì)線裝藥密度的影響非常大,從而對(duì)整個(gè)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(shí)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(guò)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(gè)三角形夾角未處理也會(huì)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(duì)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(wèn)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(cuò)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(cuò),且施工通道變化頻繁,萬(wàn)一走錯(cuò)路就會(huì)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(shí)間充足
因?yàn)槎磧?nèi)施工情況很復(fù)雜,如果沒(méi)有合理的安排,常常會(huì)引起不必要的麻煩�，F(xiàn)場(chǎng)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(duì)長(zhǎng)和技術(shù)員首先應(yīng)關(guān)心的問(wèn)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(chǎng)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(wèn)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(guò)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(guò)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(jí)巖石乳化炸藥如何下到混裝炸藥中去,采用什么型號(hào)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(cè)量,堵塞長(zhǎng)度的多少及堵塞時(shí)間控制,破碎藥包的安放等操作規(guī)程是每個(gè)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(duì)伍的責(zé)任心、提高爆破隊(duì)伍的整體素質(zhì)。
5.5 控制前排藥量、控制飛石
裝藥時(shí)第一排孔、第二排孔應(yīng)注意裝藥量問(wèn)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(chǎng)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(shí)調(diào)整裝藥結(jié)構(gòu)
孔網(wǎng)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)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(jì)的孔網(wǎng)參數(shù)或不規(guī)則孔網(wǎng)參數(shù)過(guò)密、要獲得較好的級(jí)配或強(qiáng)調(diào)不允許有大塊產(chǎn)生(便于小反鏟挖裝)等問(wèn)題時(shí),在裝藥結(jié)構(gòu)方面應(yīng)分別對(duì)待,并結(jié)合密度的可調(diào)節(jié)性進(jìn)行合理裝藥。但是無(wú)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(shí)單耗要增加,但不能無(wú)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(huì)有多種施工在進(jìn)行,因此在爆破前一個(gè)小時(shí)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(dòng)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(gè)部位的警戒員之間、隊(duì)長(zhǎng)或班長(zhǎng)與主爆手及警戒員之間應(yīng)使用信號(hào)效果好的對(duì)講機(jī)聯(lián)系。
6 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)
為了確保洞內(nèi)爆破施工的安全,我們針對(duì)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(dòng)監(jiān)測(cè)試驗(yàn),并對(duì)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析,其垂直質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)和水平質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)測(cè)試成果分別見(jiàn)表2、表3。
表2 垂直質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)表
測(cè)點(diǎn)編號(hào)
測(cè)試時(shí)間
爆心距R(m)
最大單響藥量Q(kg)
測(cè)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(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)表
測(cè)點(diǎn)編號(hào)
測(cè)試時(shí)間
爆心距R(m)
最大單響藥量Q(kg)
測(cè)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(cè)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(dòng)要求,將振速控制在10cm/s以內(nèi)。
7 結(jié)語(yǔ)
“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(chǎng)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(jī),而要不斷創(chuàng)新,積累經(jīng)驗(yàn),總結(jié)教訓(xùn),為加快國(guó)家重點(diǎn)工程建設(shè)步伐做出突出貢獻(xiàn)。
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