工业数码电子雷管在隧洞爆破中的应用
摘要:随着民用爆炸装置的发展,爆破技术和工艺不断完善,特别是数字电子技术的发展和应用,对爆破技术进行了重大改革。然而,由于中国数字雷管研究起步较晚,其原有的性能,成本和应用经验处于劣势。因此,以城市爆破应用为例,通过对数字电子雷管和普通导爆管雷管应用效果的对比分析,从安全性,爆破效果和经济性等方面比较两者的优缺点。结果表明:使用电子雷管更安全,更简单,更可靠,更好,它可以减少爆炸物的单位消耗量,但是数码电子雷管是采用电子控制模块对起爆过程进行控制的雷管,其生产成本比较高。但是,通过未来市场经济的发展,数字电子雷管将逐渐成为主流产品,降低自身成本。
关键词:数码电子雷管;隧洞爆破;爆破振动;光面爆破
数字电子雷管又称电子雷管或数字雷管,是可任意设定的新型电雷管,可准确实现延迟发射时间。它们具有两个主要的技术特征:对雷管燃烧时间的高控制精度和对延迟时间的灵活设置。电子雷管是新型雷管,价格昂贵。本文就以广西金建华爆破公司在隧道中的 工程应用实例来描述,以供类似项目参考。随着市政工程和城市建设的发展,爆破环境变得越来越复杂,特别是在城镇爆破中。爆破危险的控制要求更加严格,数码电子雷管的诞生推动了爆破技术的发展。
1 数码电子雷管发展简述
电子雷管的研究工作始于20世纪80年代初开始,在20世纪90年代电子雷管及起起爆系统取得快速发展,国外电子雷管技术已经成熟,365体育已投入实际使用。国内电子雷管的起步也比较早,20世纪80年代冶金环保安全研究院于1988年完成我国第一代电子雷管,云南燃一厂于1996年开展电子延期电雷管的研制工作,2001年通过技术鉴定和技术定型,目前,贵州久联民爆器材发展股份有限公司也相继开展此项研究工作,并取得较大突破。我公司广西金建华年产2000万发的数码电子雷管生产线已通过验收,并在365体育中得以广泛应用。
2 工程概况
2.1 项目概况
本项目起点(即平拉隧道起点)位于滇桂两省交界处,与广西省拟建的百色至洋水公路通过隧道方式接线。随道进口处位于广西省拟建的百色至泮水公路5标的K93+619.540,出口处位于云南境内K0+225处隧道全长385米,本隧道为一座短隧道,工程量较小。
由于国道323线在滇桂两省通过隧道接线,情况特殊。根据百色至泮水公路建设办公室《365体育:365体育:加快完善六香隧道设计图的函》等相关函件的要求,为保证交界处能平顺连接,本隧道的内轮廓与建筑限界、排水设施、机电设施等均与云南境隧道统一。
2.2工程简介
六香隧道设计为单洞双车道的三级公路隧道,隧道长160m,纵坡为-1.4%/164.54,净空9.0×5.0米,进口明洞为5米,隧道道路设计等级为单洞双车道三级公路;0.75米(左侧人行道)+0.25米(左侧向宽度)+2*3.5米(行车道)+0.25米(右侧向宽度)+0.75米(右侧人行道);隧道设计时速40Km/h;二次衬砌砼抗渗等级不小于P8;公路汽车荷载等级:公路~Ⅲ级;隧道净宽9.0m,净高5.0m,内轮廓净空宽度10.0m,内轮廓净空高度6.75m。
本隧道设计均采用中粒式沥青混凝土上面层、中粒式沥青混凝土中面层与水泥混凝土下面层组成的复合式路面,上面层采用AC~16中粒式沥青混凝土抗滑层厚4cm,中面层采用AC~20中粒式沥青混凝土抗滑层厚6cm,选用阻燃型沥青混凝土,在沥青面层和水泥面板层中设置防水层;水泥混凝土面板下面层厚24cm。混凝土下面层的弯拉强度不应小于5.0MPa,弯拉弹性模量不小于3.1×104Mpa。
2.3 工程地质
项目区属亚热带季风气候,夏长而炎热,冬短而暖和,热量丰富,光照充足,无霜期长,气温较高,全地区年平均降雨量较为丰富,十分有利于植物生长。
百色市右江区:平均气温21.6~22.1度,极端最高气温34~42.5度,极端最低气温5.2~0.4度,右江区年降雨量1085~1207mm。
根据工程要求,需进行隧道掘进爆破、路基开挖爆破。拟建线路基本处于荒山之中,365体育周边环境比较简单,根据365体育环境
情况和相关的施工设计经验,严格按设计要求进行施工装药,做好堵塞质量,警戒到位,做好安全防护和环境降尘等措施,可以达到爆破安全及快速开挖目的。
3 爆破施工工艺
(1)钻孔:钻孔采用风动凿岩机进行钻孔作业,选用42mm的钻孔直径。
(2)炸药的性能与装药量:炸药的性质直接影响掏槽爆破的效果和抛掷率,应选用炸药的性质与岩石阻抗相匹配的炸药,为克服孔底夹制作用,孔底可采取加强装药措施,耦合装药或选用高威力波炸药。
在设计和施工中,装药量基本以装药长度来确定。浅孔填塞长度10~20cm,深孔填塞长度20~40cm,其余全部装药,装药系数0.90~0.95,炸药单耗(6~10)kg/m3。单孔装药量为2~5Kg。
(3)辅助孔:钻孔深度取值为3.0m,炮眼直径d炮眼=42mm,孔距为90cm。
(4)掏槽布置:上部台阶采用楔形掏槽方式掘进,周壁光面爆破,短进尺爆破,2#岩石乳化炸药装药、数码电子雷管逐孔起爆网路,中台阶、下台阶采用数码电子雷管毫秒微差起爆网路起爆。
(5)爆破器材选择:炸药选用广西金建华生产的防水型2#岩石乳化炸药,Φ32mm和Φ25mm两种直径药卷,岩石段采用广西金建华的数码电子雷管毫秒微差网路起爆。
(6)爆破采用数码电子雷管起爆,实现短时间间隔的逐孔爆破技术(单孔单响),最大限度减小爆破振动对软弱围岩及周边环境影响,防止爆破过程中隧道坍塌。
4 爆破参数
根据岩石条件,通过现场爆破试验,确定钻孔深度、眼间距、装药量、装药结构、掏槽方式等参数,尤其应对周边眼的爆破参数进行优化;每循环爆破后,对残眼长度、爆碴集中度和块度、周边孔痕迹率、岩面平整度、循环间衔接台阶高度、围岩稳定性以及断面轮廓、超欠挖等爆破效果进行量测与描述,作为调整循环进尺、周边孔布置、内圈孔间距及抵抗线、钻孔密集度及炸药用量、掏槽孔布置及掏槽孔深度等爆破设计参数的依据。
4.1孔隙率参数
孔布局显示为总共95个孔。
孔间距:底孔60cm,周边孔60cm,其他孔80-90cm。
孔方向:槽孔与挖掘面之间的角度为70°,槽孔两侧挖掘面与角孔之间的夹角为65-85°,周边孔孔向外倾斜4 %,其它孔垂直于挖掘表面。
钻孔深度:钻孔深度3m,辅孔3m,掏槽孔3.2-3.3m,周边孔3m,底孔3.2m。
4.2装药量
单孔加料:掏槽孔1200-1500g,辅助孔900-1200g,侧壁周边孔600-900g,顶拱孔600g,底孔1200-1500g。
总用量:106kg。
延迟时间间隔:50ms。
4.3光面爆破
应达到以下要求:
1、留炮孔痕迹在开挖轮廓面上均匀布置;
2、炮孔痕迹保存率:完整岩石在80%以上,较完整和完整性差的岩石不少于50%,较破碎和破碎岩石不小于20%;
3、邻两孔间的岩面平整,孔壁不应有明显的爆震裂缝;
5 爆破效果
起爆后,周边眼优先沿各孔的中心连线形成贯通裂缝并破碎岩层向外抛掷,使开挖面爆破后一次成型并使开挖面光滑平整,对隧道周围围岩不产生或产生轻微破坏,爆渣均匀,爆破效果良好。
结语
通过隧道掘面爆破的实例,提出了一套控制爆破参量选择的方法,并证明了有效的控制爆破掘进不但能加快施工进度,减少超欠挖量,同时可以有效保护围岩结构,减少地质灾害发生的几率。对今后此方向的研究及隧道的设计、施工具有一定的参考价值。
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来源:《基层建设》2018年第23期 作者:韦春笑