柏泉铁矿粗碎车间及通廊基础爆破开挖工程设计研究

2015-06-16霍飞彪河北钢铁集团矿业公司龙烟矿山分公司河北张家口075200

中国科技纵横 2015年11期

霍飞彪（河北钢铁集团矿业公司龙烟矿山分公司，河北张家口　075200）

霍飞彪
（河北钢铁集团矿业公司龙烟矿山分公司，河北张家口075200）

柏泉铁矿粗碎车间及通廊基坑开挖工程采用穿孔爆破、铲装运输施工方案。选取合理的钻机类型和爆破参数，采用毫秒微差延期爆破法，较好的控制了爆破对工程区边界及周边的影响。总体工程分段施工、逐层降段开挖，坑壁及基底预留保护层，单独处理，采用流水段施工作业，合理衔接工序，保证了工程施工工期。

穿孔爆破参数选取流水施工工期

1　前言

柏泉铁矿粗碎车间及通廊基坑开挖工程总面积为4240m2，开挖深度25m。粗碎车间主厂房基坑顶部开口尺寸50m×42.5m，底部开口尺寸27m×19.5m，内部基坑坡比1：0.3，基坑分为两层，上层深度为15m，下层深度为10m，中间预留宽度为4m的安全平台，开挖方量为35000m3。通廊基坑长90m，顶部开口宽23.5m，底部开口宽8.5m，两侧坡比1：0.3，开挖深度从水平面逐渐降至25m，与主厂房基坑底部保持水平，开挖方量为21000m3，总计开挖方量56000m3。

工程区勘探深度未见地下水，岩石坚固性系数达到f=12以上。工程开挖区边界距离矿山生活区约250m，要求确保生活区建筑物及人员的安全。

2　工程总体施工设计

工程采用穿孔、爆破，挖掘机开挖、自卸汽车运输的施工方案。为保证工期，安排两台钻机同时作业。

通廊基础部位可作为主厂房开挖的运输斜坡路。钻机要首先安排在通廊基础部位穿孔，先按照1：8的坡度作业形成预留运输栈道。其次安排钻机在主厂房开挖区进行穿孔作业，由于开挖深度较大，该区域需要分作三个阶段逐层爆破开挖。第一阶段区域开挖深度为8m，第二阶段开挖深度为7m，第三阶段开挖深度为10m。最后安排钻机处理通廊基础部位，沿设计区域放线一次性穿孔到位，挖掘机逐层回退开挖处理。

总体施工顺序宜安排流水施工作业。开挖施工间隔段应以下一次穿孔爆破作业完毕为宜。总体施工工期为40天。

3　爆破技术方案

工程采用毫秒微差松动爆破形式。设计方案主要选用2#岩石膨化硝铵，20m塑料毫秒导爆管雷管、导爆索和起爆用塑料导爆管，起爆方法采用导爆索-导爆管联合起爆法。钻孔设备选用宣化英格索兰CM351高风压露天潜孔钻机。

4　爆破参数选取

4.1钻孔布置

采用横向台阶法布置多排垂直钻孔。方形布孔，具有相等的孔、排距。

4.2孔径

根据钻机的选型，孔径d=90mm。

4.3阶高及孔深

主厂房基坑取阶高H1=8m，H2=7m，H3=10m。孔深L1=8.4m，L2=7.4m，L3=10.4m。沿开挖界线四周第一排钻孔深度为3.3m，距离最终边线1m，第二排以后钻孔深度为8.4m。依次计算安排第二及第三阶段的孔深。

通廊基坑最初作业时最大挖深阶高H=10m，按照1：8的坡度预留斜坡路，取超钻深度h=0.6m，孔深从1.6m逐渐增至10.6m。主厂房基坑开挖完毕后，通廊基坑要重新测量放线，找准基点。

4.4底盘抵抗线

根据w1=d（7.85△τh/mqH）1/2=2.5m。

4.5孔距及排距

孔距a=mw1=2.5m，方形布孔排距b=2.5m。

4.6单位炸药消耗量

根据岩石坚固性系数f=12，单位炸药消耗量q可取0.67kg/m3。

4.7单孔装药量

主厂房基坑第一阶段单孔装药量，其中第一排孔Q=qw1aL=0.67 ×2.5×2.5×3.3=13.8kg，第二排以后孔Q=qw1aH1=0.67×2.5×2.5 ×8.0=33.5kg，依此计算第二及第三阶段单孔装药量。

4.8装药长度

第一排孔Ly=4Q/πd2△=2.2m，第二排以后孔Ly=5.3m。

4.9填塞长度

第一排孔L1=1.1m，第二排以后孔L2=3.1m。

4.10爆区安排

为了最大限度的保证周边待保护建筑物的安全，满足安全校核计算结果，保证工期，同时满足流水施工的需求及试爆的目的，考虑工人当天的劳动强度，可分为七个爆区。第一次安排爆破通廊基坑同时作为运输斜坡路。主厂房区域第一阶段爆破可安排为两个爆区，可以保证铲装与穿孔作业的同步性，不至于窝工。第二阶段作业参照第一阶段同样可分为两个爆区，第三阶段整体作为一个爆区，最后通廊基坑的形成作为一个爆区。

4.11起爆网路

本方案采用排间毫秒延期起爆方法。第一排为1段，第二排为2段，依次类推。每钻孔内2发雷管，导爆管伸出孔外与导爆索联结，构成混合起爆网路。