小直径孔桩爆破的实践经验

2011-11-16杜建科陈爱国丁林敏佟明山

采矿技术 2011年5期

关键词：排气口飞石进尺

杜建科,陈爱国,丁林敏,佟明山

(长沙矿山研究院, 湖南长沙 410012)

小直径孔桩爆破的实践经验

杜建科,陈爱国,丁林敏,佟明山

(长沙矿山研究院, 湖南长沙 410012)

在长沙县佳兆业水岸新都二期孔桩爆破工程施工中,采用小直径孔桩掘进爆破循环进尺,优化爆破参数,且进行井口覆盖防护,并在爆破实施时进行动态摄影观测分析,得出定向控制飞石的经验。

孔桩爆破;循环进尺;井口防护

1 工程概述

佳兆业投资建设的水岸新都二期 8座 33层高楼房采用嵌岩桩敦基础,爆破掘进数量 1039条,爆破量 4500 m3,分布在东西长 430 m、南北宽 130 m的宽条带区域内。该工程北面紧靠小区围墙,爆区内距墙外最近民房距离约 20 m,西面距石岩湖大道20 m,由高 6 m的建筑围挡阻隔。

工程最大特点是:孔桩数量较多,直径小,桩径0.9～1.2 m的占施工总量的 87%,其中 70%桩径为 0.9～1.0 m;被爆石灰岩体埋藏浅,初始爆破井深小于 4 m的数量占总量的 35%。这些特点存在于一个工程中的情况比较少见,工程具有一定难度。

本文总结介绍该工程中爆破循环进尺及爆破井口防护两方面的实践经验和观测结果。

2 小直径孔桩爆破循环进尺

爆破循环进尺,即一次爆破可以达到的最大掘进深度,决定着爆破的效率及孔桩开挖速度。当孔桩小于 1.0 m后,常规设计施工循环进尺只能达到0.7 m。水岸新都二期小直径孔孔桩内基岩爆破,按常规设计爆破,其结果一次装药 4 kg循环进尺只有0.5 m,且有部分孔桩发生冲炮,个别 1 m炮孔,残留孔深 0.7～0.6 m。为了改变这一状况,在试验分析基础上,对常规设计施工参数、技术进行了改进。

(1)爆破参数。优化后的爆破参数见表1。装药时,实际装药量由爆破员根据内岩性变化取值。

表1 优化后的爆破参数

(2)掏槽孔方向。掏槽孔朝向垂直孔呈 75°中心对称,锥形布孔。掏槽孔深度 1～1.1 m,略深于周边孔。

(3)炮孔起爆顺序。小直径爆破中心掏槽孔爆破效果决定着掘进深度,周边孔只能在掏槽孔爆破后形成有效侧向自由面的情况下,才能发挥好的作用。采用常规楔形掏槽时,布置 3～4个掏槽孔,同段爆破,远不如逐孔起爆的掏槽效果,而周边孔同段起爆孔数只需考虑爆破震动的安全要求。

(4)炮孔起爆顺序。各炮孔起爆采用的雷管段别,由掏槽孔爆破为周边孔形成有效侧向自由面所需时间及口覆盖防护有效防护时间决定。由摄影观测分析后,优选值如图1 所示。

图1 炮起爆顺序

改进后,当钻孔深度为 1 m时,单次爆破掘进深度进尺大幅提高,变化范围 0.6～1.0 m,平均 0.8 m。数值大小还与爆破员对内岩体可爆性难易的判断,及装填操作是否达标有关。

3 孔桩井口防护

3.1 爆破对常规井口覆盖防护作用

水岸新都二期爆破常规井口覆盖防护见图2。

图2 安全防护示意

当爆破井深 4～5 m时,摄影观测得到:起爆后不超过 50 ms,井口预留的排气口由混合气体高速喷出,同时对井口覆盖的防护物施压冲击,其后覆盖物出现 3种运动情况。

(1)当覆盖防护足够重,排气口通畅,装药量较少,产生气体及上冲碎石量少时,覆盖物在原处振动,此时不产生飞石。

(2)覆盖防护重量不足,排气口较小,装药量,产生气体及上冲碎石量很多时,覆盖物会被快速推向空中并解体,覆盖防护在爆破初期就已失效,其后高速气体携带碎石爆破岩块飞出井口,造成飞石。全过程 4～5 s。

(3)覆盖防护重量适中,排气口通畅,装药量适中,覆盖物受冲击作用,虽向上移动,但未解体,上升后在重力作用下回落,同时将内冲出的碎石压制散落在井口周围。这种情况可明显看到,爆炸气体冲出与爆破基岩岩块冲出时间相隔约 250 ms。整个爆破过程防护持续有效。

3.2 覆盖防护防飞石的定向作用

在上一节中第一种情况最安全,防飞石效果最好,但防护用料多、施工量大。近百条同时爆破施工,一般对施工单位有一定压力。特别爆破深度小于 4 m,为获得好的循环进尺,爆破单耗取值较高时,常规防护爆破上冲很难避免。而爆破环境条件较好,在第三种状态下,巧妙地对口进行防护,将爆破飞石控制在许可的范围,即省工又省料,有一定的使用价值。

控制飞石方向,大体有以下方法:

(1)尽量增加排气口面积及掌握好方向。因爆炸气流首先从预留排气口冲出,并起到引导随后爆破产物流向作用。被保护建筑背离排气口方向,这在水岸新都二期孔桩爆破工程中被大量使用。

(2)控制覆盖板倾向及上压砂包堆积重心。实践证明在井口覆盖防护施工时,若将覆盖板倾斜放置且上压砂包堆体重心适当偏向低端,起爆后井内飞石石块将会受盖板制约更多向高端一面散落,控制得当散落范围不超过 20 m。