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工業數碼電子雷管在隧洞爆破中的應用

2021-06-16 責任編輯:崔瑋娜

 

摘要:隨著民用爆炸裝置的發展,爆破技術和工藝不斷完善,特別是數字電子技術的發展和應用,對爆破技術進行了重大改革。然而,由于中國數字雷管研究起步較晚,其原有的性能,成本和應用經驗處于劣勢。因此,以城市爆破應用為例,通過對數字電子雷管和普通導爆管雷管應用效果的對比分析,從安全性,爆破效果和經濟性等方面比較兩者的優缺點。結果表明:使用電子雷管更安全,更簡單,更可靠,更好,它可以減少爆炸物的單位消耗量,但是數碼電子雷管是采用電子控制模塊對起爆過程進行控制的雷管,其生產成本比較高。但是,通過未來市場經濟的發展,數字電子雷管將逐漸成為主流產品,降低自身成本。

關鍵詞:數碼電子雷管;隧洞爆破;爆破振動;光面爆破

數字電子雷管又稱電子雷管或數字雷管,是可任意設定的新型電雷管,可準確實現延遲發射時間。它們具有兩個主要的技術特征:對雷管燃燒時間的高控制精度和對延遲時間的靈活設置。電子雷管是新型雷管,價格昂貴。本文就以廣西金建華爆破公司在隧道中的工程應用實例來描述,以供類似項目參考。隨著市政工程和城市建設的發展,爆破環境變得越來越復雜,特別是在城鎮爆破中。爆破危險的控制要求更加嚴格,數碼電子雷管的誕生推動了爆破技術的發展。

1 數碼電子雷管發展簡述

電子雷管的研究工作始于20世紀80年代初開始,在20世紀90年代電子雷管及起起爆系統取得快速發展,國外電子雷管技術已經成熟,爆破工程已投入實際使用。國內電子雷管的起步也比較早,20世紀80年代冶金環保安全研究院于1988年完成我國第一代電子雷管,云南燃一廠于1996年開展電子延期電雷管的研制工作,2001年通過技術鑒定和技術定型,目前,貴州久聯民爆器材發展股份有限公司也相繼開展此項研究工作,并取得較大突破。我公司廣西金建華年產2000萬發的數碼電子雷管生產線已通過驗收,并在爆破工程中得以廣泛應用。

2 工程概況

2.1 項目概況

本項目起點(即平拉隧道起點)位于滇桂兩省交界處,與廣西省擬建的百色至洋水公路通過隧道方式接線。隨道進口處位于廣西省擬建的百色至泮水公路5標的K93+619.540,出口處位于云南境內K0+225處隧道全長385米,本隧道為一座短隧道,工程量較小。

由于國道323線在滇桂兩省通過隧道接線,情況特殊。根據百色至泮水公路建設辦公室《關于關于加快完善六香隧道設計圖的函》等相關函件的要求,為保證交界處能平順連接,本隧道的內輪廓與建筑限界、排水設施、機電設施等均與云南境隧道統一。

2.2工程簡介

六香隧道設計為單洞雙車道的三級公路隧道,隧道長160m,縱坡為-1.4%/164.54,凈空9.0×5.0米,進口明洞為5米,隧道道路設計等級為單洞雙車道三級公路;0.75米(左側人行道)+0.25米(左側向寬度)+2*3.5米(行車道)+0.25米(右側向寬度)+0.75米(右側人行道);隧道設計時速40Km/h;二次襯砌砼抗滲等級不小于P8;公路汽車荷載等級:公路~Ⅲ級;隧道凈寬9.0m,凈高5.0m,內輪廓凈空寬度10.0m,內輪廓凈空高度6.75m。

本隧道設計均采用中粒式瀝青混凝土上面層、中粒式瀝青混凝土中面層與水泥混凝土下面層組成的復合式路面,上面層采用AC~16中粒式瀝青混凝土抗滑層厚4cm,中面層采用AC~20中粒式瀝青混凝土抗滑層厚6cm,選用阻燃型瀝青混凝土,在瀝青面層和水泥面板層中設置防水層;水泥混凝土面板下面層厚24cm;炷料旅鎸拥膹澙瓘姸炔粦∮5.0MPa,彎拉彈性模量不小于3.1×104Mpa。

2.3 工程地質

項目區屬亞熱帶季風氣候,夏長而炎熱,冬短而暖和,熱量豐富,光照充足,無霜期長,氣溫較高,全地區年平均降雨量較為豐富,十分有利于植物生長。

百色市右江區:平均氣溫21.6~22.1度,極端最高氣溫34~42.5度,極端最低氣溫5.2~0.4度,右江區年降雨量1085~1207mm。

根據工程要求,需進行隧道掘進爆破、路基開挖爆破。擬建線路基本處于荒山之中,爆破工程周邊環境比較簡單,根據爆破工程環境

情況和相關的施工設計經驗,嚴格按設計要求進行施工裝藥,做好堵塞質量,警戒到位,做好安全防護和環境降塵等措施,可以達到爆破安全及快速開挖目的。

3 爆破施工工藝

(1)鉆孔:鉆孔采用風動鑿巖機進行鉆孔作業,選用42mm的鉆孔直徑。

(2)炸藥的性能與裝藥量:炸藥的性質直接影響掏槽爆破的效果和拋擲率,應選用炸藥的性質與巖石阻抗相匹配的炸藥,為克服孔

底夾制作用,孔底可采取加強裝藥措施,耦合裝藥或選用高威力波炸藥。

在設計和施工中,裝藥量基本以裝藥長度來確定。淺孔填塞長度10~20cm,深孔填塞長度20~40cm,其余全部裝藥,裝藥系數0.90~0.95,炸藥單耗(6~10)kg/m3。單孔裝藥量為2~5Kg。

(3)輔助孔:鉆孔深度取值為3.0m,炮眼直徑d炮眼=42mm,孔距為90cm。

(4)掏槽布置:上部臺階采用楔形掏槽方式掘進,周壁光面爆破,短進尺爆破,2#巖石乳化炸藥裝藥、數碼電子雷管逐孔起爆網路,中臺階、下臺階采用數碼電子雷管毫秒微差起爆網路起爆。

(5)爆破器材選擇:炸藥選用廣西金建華生產的防水型2#巖石乳化炸藥,Φ32mm和Φ25mm兩種直徑藥卷,巖石段采用廣西金建華

的數碼電子雷管毫秒微差網路起爆。

(6)爆破采用數碼電子雷管起爆,實現短時間間隔的逐孔爆破技術(單孔單響),最大限度減小爆破振動對軟弱圍巖及周邊環境影響,防止爆破過程中隧道坍塌。

4 爆破參數

根據巖石條件,通過現場爆破試驗,確定鉆孔深度、眼間距、裝藥量、裝藥結構、掏槽方式等參數,尤其應對周邊眼的爆破參數進行

優化;每循環爆破后,對殘眼長度、爆碴集中度和塊度、周邊孔痕跡率、巖面平整度、循環間銜接臺階高度、圍巖穩定性以及斷面輪廓、

超欠挖等爆破效果進行量測與描述,作為調整循環進尺、周邊孔布置、內圈孔間距及抵抗線、鉆孔密集度及炸藥用量、掏槽孔布置及掏槽

孔深度等爆破設計參數的依據。

4.1孔隙率參數

孔布局顯示為總共95個孔。

孔間距:底孔60cm,周邊孔60cm,其他孔80-90cm。

孔方向:槽孔與挖掘面之間的角度為70°,槽孔兩側挖掘面與角孔之間的夾角為65-85°,周邊孔孔向外傾斜4 %,其它孔垂直于挖掘表面。

鉆孔深度:鉆孔深度3m,輔孔3m,掏槽孔3.2-3.3m,周邊孔3m,底孔3.2m。

4.2裝藥量

單孔加料:掏槽孔1200-1500g,輔助孔900-1200g,側壁周邊孔600-900g,頂拱孔600g,底孔1200-1500g。

總用量:106kg。

延遲時間間隔:50ms。

4.3光面爆破

應達到以下要求:

1、留炮孔痕跡在開挖輪廓面上均勻布置;

2、炮孔痕跡保存率:完整巖石在80%以上,較完整和完整性差的巖石不少于50%,較破碎和破碎巖石不小于20%;

3、鄰兩孔間的巖面平整,孔壁不應有明顯的爆震裂縫;

5 爆破效果

起爆后,周邊眼優先沿各孔的中心連線形成貫通裂縫并破碎巖層向外拋擲,使開挖面爆破后一次成型并使開挖面光滑平整,對隧道周圍圍巖不產生或產生輕微破壞,爆渣均勻,爆破效果良好。

結語

通過隧道掘面爆破的實例,提出了一套控制爆破參量選擇的方法,并證明了有效的控制爆破掘進不但能加快施工進度,減少超欠挖量,同時可以有效保護圍巖結構,減少地質災害發生的幾率。對今后此方向的研究及隧道的設計、施工具有一定的參考價值。

參考文獻:

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來源:《基層建設》2018年第23期


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