1 工程概况
主副厂房洞总长210.0m, 下部开挖宽度24.5m, 上部开挖宽度26.0m, 最大开挖高度为53.4m。副厂房、主厂房、安装场从左到右成“一”型布置于主副厂房洞内, 其中主厂房长144.5m;安装场长44.5m, 开挖高度25m;副厂房长21.0m, 宽度上下相同, 为24.5m, 最大开挖高度53.4m, 分七层开挖。三~六层均采用梯段爆破进行开挖, 其中第三层高度为5m, 四~六层高度均为7m。
2 地质条件
地下厂房洞室群围岩以块状~次块状结构为主, 局部为镶嵌结构, 围岩以Ⅱ~Ⅲ类为主, 局部为Ⅳ类, 断层破碎带为Ⅳ~Ⅴ类。地下厂房洞围岩基本稳定, 局部稳定性差。
3 情况说明
地下厂房三~六层开挖计划采用梯段爆破, 且岩壁梁混凝土已浇筑完成, 需要考虑爆破振动速度对已浇岩壁梁混凝土及厂房高边墙稳定的影响。
爆破振动速度公式:V=K (Q1/3/R) α
式中Q—一次起爆最大药量kg
V—爆破振动速度cm/s
R—爆破中心至目标的距离m
K—与岩石的性质、爆破方式及地形条件等因素相关的系数
α—爆破地震波衰减系数, 与地形条件及距离爆破中心的距离有关
根据爆破振动速度公式可知, α、K值是固定的, 影响爆破振动速度主要为一次起爆最大药量 (单段药量) Q, 和爆破中心至目标的距离R。由于地下厂房内空间是一定的, 爆破中心至目标的距离R基本固定, 因此控制一次起爆最大药量 (单段药量) Q, 能有效的控制爆破振动速度。
开挖爆破一般均采用毫秒雷管进行分段起爆, 一次起爆药量即单段爆破药量, 控制一次起爆最药量需要控制一段内几个孔和每孔的装药量。每孔的装药量是由炮孔深度、炮孔间距和岩石强度决定的, 炮孔深度与每层开挖的厚度一致, 梯段爆破的炮孔间距一般在1~2m之间, 因此每孔装药量能调整的空间不大。
梯段爆破常用联网方式有“一”字型和“V”字型。“一”字型是指一排炮孔为一段, 由前向后一排一排进行爆破。“V”字型是指由第一排中间炮孔为第一段, 按“V”字型进行联网, 侧向爆破。
“一”字型和“V”字型联网每段均有较多炮孔, 一次起爆最大药量较大, 爆破振动速度较高, 对岩壁梁混凝土及高边墙岩石稳定影响较大, 因此地下厂房开挖采用“V”型梯段爆破方式, 单孔单段爆破方法。单孔单段爆破方法即利用毫秒雷管不同段位的延时, 将每个孔作为一段进行起爆, 一次爆破一个孔, 来减少一次起爆最大药量。单孔单段爆破方法分为双向延时和单向延时两种方式。
4 双向延时梯段爆破设计
双向延时即利用不同的毫秒雷管段位在横向和纵向两个方向增加延时雷管进行延时爆破。横向采用MS3段进行延时, 每列爆破孔增加一个MS3段毫秒雷管, 依次进行延时;纵向采用MS5段进行延时, 每列爆破孔增加一个MS5段毫秒雷管, 依次进行延时;起爆毫秒雷管采用MS15段。
孔1-1前面未加其他延时雷管, 因此延时时间为MS15自身延时880毫秒;孔1-2前面增加1个MS3雷管 (延时50毫秒) , 因此延时时间为50+880=930毫秒;孔1-3前面增加2个MS3雷管 (延时100毫秒) , 因此延时时间为100+880=980毫秒;孔2-1前面增加1个MS5雷管 (延时110毫秒) , 因此延时时间为110+880=990毫秒;孔2-2前面增加1个MS3雷管和1个MS5雷管 (延时50+110=160毫秒) , 因此延时时间为160+880=1040毫秒;孔2-3前面增加2个MS3雷管和1个MS5雷管 (延时50+50+110=210毫秒) , 因此延时时间为210+880=1090毫秒;孔3-1前面增加2个MS5雷管 (延时110+110=220毫秒) , 因此延时时间为220+880=1100毫秒;孔3-2前面增加1个MS3雷管和2个MS5雷管 (延时50+110+110=270毫秒) , 因此延时时间为270+880=1150毫秒;孔3-3前面增加2个MS3雷管和2个MS5雷管 (延时50+50+110+110=320毫秒) , 因此延时时间为320+880=1200毫秒。
根据延时时间可知炮孔起爆顺序为:孔1-1→孔1-2→孔1-3→孔2-1→孔2-2→孔2-3→孔3-1→孔3-2→孔3-3。而且每个炮孔延时时间均不相同, 实现了单孔单段爆破。
由于中间炮孔首先起爆, 形成中间自由面, 两侧岩石已断开, 左侧炮孔爆破振动速度不影响右侧岩壁梁和高边墙, 右侧炮孔爆破振动速度不影响左侧岩壁梁和高边墙, 因此可以对称进行炮孔布置和联网。
延时爆破主要控制在第1段爆破前, 所有的孔内起爆雷管已经引燃, 避免第一段爆破破坏孔外的延时雷管为引燃孔内起爆雷管, 造成盲炮。因此根据所有延时雷管爆破的最长延时时间来确定起爆毫秒雷管的段位。
根据上图可知, 孔外延时雷管最长爆破延时时间为640毫秒, 通过表1毫秒雷管延时时间表, MS15段延时880毫秒>640毫秒, 满足设计要求。
双向延时梯段爆破设计优点是采用的雷管段位较少 (只有3种) , 容易进行配置;缺点是浪费大量的延时雷管, 增加了施工成本, 并且由于延时雷管数量大增加了爆破联网的难度, 易出现联网错误。
5 单向延时梯段爆破设计
单向延时即利用不同的毫秒雷管段位在纵向一个方向增加延时雷管进行延时爆破。纵向采用MS3段进行延时, 每列爆破孔增加一个MS5段毫秒雷管, 依次进行延时;横向利用不同段位的爆破雷管自身的延时差别进行延时爆破。
孔1-1前面未增加其他延时雷管, 因此延时时间为MS7自身延时200毫秒;孔1-2前面未增加延时雷管, 因此延时时间为MS8自身延时250毫秒;孔1-3前面未增加延时雷管, 因此延时时间为MS9自身延时310毫秒;孔2-1前面增加1个MS3雷管 (延时50毫秒) , 因此延时时间为50+250=300毫秒;孔2-2前面增加1个MS3雷管 (延时50毫秒) , 因此延时时间为50+310=360毫秒;孔2-3前面增加1个MS3雷管 (延时50毫秒) , 因此延时时间为50+380=430毫秒;孔3-1前面增加2个MS3雷管 (延时50+50=100毫秒) , 因此延时时间为100+310=410毫秒;孔3-2前面增加2个MS3雷管 (延时50+50=100毫秒) , 因此延时时间为100+380=480毫秒;孔3-3前面增加2个MS3雷管 (延时50+50=100毫秒) , 因此延时时间为100+460=560毫秒。
根据延时时间可知炮孔起爆顺序为:孔1-1→孔1-2→孔2-1→孔1-3→孔2-2→孔3-1→孔2-3→孔3-2→孔3-3。而且每个炮孔延时时间均不相同, 实现了单孔单段爆破。
由于中间炮孔首先起爆, 形成中间自由面, 两侧岩石已断开, 左侧炮孔爆破振动速度不影响右侧岩壁梁和高边墙, 右侧炮孔爆破振动速度不影响左侧岩壁梁和高边墙, 因此可以对称进行炮孔布置和联网。
延时爆破主要控制在第1段爆破前, 所有的孔内起爆雷管已经引燃, 避免第一段爆破破坏孔外的延时雷管为引燃孔内起爆雷管, 造成盲炮。因此根据所有延时雷管爆破的最长延时时间来确定起爆毫秒雷管的段位。
根据上图可知, 延时雷管最长爆破延时时间为200毫秒, 通过表3毫秒雷管延时时间表, MS7段延时200毫秒≥200毫秒, 满足设计要求, 因此采用MS7段~MS15段雷管作为爆破雷管。
单向延时梯段爆破设计优点是采用的延时雷管数量较少 (只有4发) , 增加的成本少, 容易进行联网;缺点是采用的雷管段别较多, 还需要不常用的双段位雷管, 需要提前进行雷管段位配置。
6 总结
梯段爆破采用“V”型, 单孔单段爆破方法, 既降低了爆破振动速度保护了岩壁梁混凝土, 又减小了爆破抵抗线降低了炸药量单耗;而两种延时爆破可根据现场实际情况进行选择, 若炸药库雷管段位种类比较充足, 则选用单向延时梯段爆破设计, 否则选用双向延时梯段爆破设计, 以保证现场正常施工。
梯段爆破可以进行大体积岩石爆破, 并采用机械化施工, 提高了工作效率, 加快了施工进度, 减少了施工成本, 增加了工程效益, 宜在大洞室开挖或边坡开挖进行推广。
摘要：根据现场施工情况开挖采用梯段爆破, 梯段爆破采用“V”型爆破设计, 单孔单段爆破方法, 既降低了爆破振动速度保护了岩壁梁混凝土, 又减小了爆破抵抗线, 降低了炸药量单耗;单孔单段爆破方法可以采用两种延时爆破参数, 即双向延时爆破和单向延时爆破。根据现场实际情况进行选择合适的爆破设计, 以保证现场正常施工。
关键词：地下厂房,梯段爆破,单孔单段,参数设计,爆破技术
参考文献
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