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1泥巴拉火體爆破試驗
泥巴拉火體特殊的結(jié)構(gòu)使得開挖難度很大,充填物多膠結(jié)差的地方能用機械設(shè)備直接挖除,充填物少膠結(jié)好的地方不能用機械設(shè)備直接挖除,須進(jìn)行爆破開挖。充填物多和充填物少的地方及膠結(jié)好與膠結(jié)不好的地方均不是均勻連續(xù)的,使得直接用機械開挖時設(shè)備效率很低,爆破開挖時鉆孔難度大,容易卡鉆,基本超過3m就無法再繼續(xù)往下鉆,這樣鉆孔效率相當(dāng)?shù)停茀?shù)很難進(jìn)行控制;爆破時爆破應(yīng)力容易在充填物多的地方擴散導(dǎo)致爆破效果差,往往爆破后堆積體就只裂開了幾條縫隙,因此爆破的孔排距及裝藥結(jié)構(gòu)都是很難把握的。通過對常用的幾種大方量露天開挖的爆破方法進(jìn)行試驗,通過爆破試驗效果對比進(jìn)而選取最好的爆破方法及基本爆破參數(shù)。
2鋼管強爆試驗
鋼管強爆試驗選在1580m高程,分別進(jìn)行一次垂直鋼管試驗和一次水平鋼管試驗。先進(jìn)行垂直鋼管試驗,藥井采用手風(fēng)鉆造孔,乳化炸藥配合電雷管進(jìn)行擴孔,人工出渣,試驗耗時30d。1#鋼管井深15m,井直徑1m,2#鋼管井深8m,直徑1m,采用孔內(nèi)延時非電毫秒微差起爆,1#鋼管用MS3非電雷管,裝藥量1.5t,2#鋼管用MS5非電雷管,裝藥量0.8t,用導(dǎo)爆索聯(lián)線,為防止豎井堵填時損壞導(dǎo)爆索,導(dǎo)爆索采用20PVC管保護(hù)。爆破后,鋼管1#豎井內(nèi)的堵塞物被沖出,井口成漏斗狀,破壞半徑僅為12m,但整個破壞半徑范圍內(nèi)的泥巴拉火體未被完全炸開,只形成了幾道明顯的裂縫,通過對表層解炮處理,內(nèi)層部分得到破壞,但大部分渣料粒徑都在2m以上,基本都需要二次解炮處理,爆破效果極差。鋼管2#局部石渣被翻起,破壞半徑約僅6m,雖然石渣得到了破壞,但大部分石渣粒徑仍超過2m,仍須二次解炮處理,爆破效果也沒有達(dá)到預(yù)期效果。垂直鋼管強爆后進(jìn)行了水平鋼管強爆試驗,水平鋼管強爆采用CM351鉆機進(jìn)行直立面水平造孔,孔徑115m,孔深8m,再使用乳化炸藥配合電雷管進(jìn)行擴壺施工,藥室約為0.03m3橢圓形狀,裝藥30kg,爆破后破壞半徑僅為2.5~3m,且渣料粒徑基本在1.5m以上,須二次解炮處理。鋼管強爆試驗表明,無論是垂直鋼管強爆還是水平鋼管強爆都是失敗的,其原因是因為泥巴拉火體組成物質(zhì)特性不均衡,膠結(jié)好的結(jié)構(gòu)物與膠結(jié)不好的結(jié)構(gòu)物不連續(xù),并且在膠結(jié)物中充填有粉細(xì)土和粉細(xì)砂,這樣爆破時爆破沖擊波遇到充填物和結(jié)構(gòu)松散體時強度驟減,能量頓時損失,不能在巖體里有效傳遞,使得結(jié)構(gòu)物不能得到有效破壞。這樣大部分區(qū)域未被完全爆開,大部分渣料粒徑大,須二次解炮,且藥室施工難度大,施工周期長,施工進(jìn)度緩慢,不但效率沒有提高,反而降低,爆破直接成本和效率低下帶來的間接成本也很高,技術(shù)和經(jīng)濟效益都不理想,加之?dāng)U壺時安全隱患大,因此鋼管強爆法對于泥巴拉火體開挖不理想。
3深孔臺階爆破試驗
深孔臺階爆破的臺階高度一般為5~15m,針對泥巴拉火體的特性,擬選10m臺階和6m臺階兩種臺階高度進(jìn)行試驗。在爆破鉆孔時,卡鉆嚴(yán)重,結(jié)構(gòu)均勻程度越差,越容易卡鉆,很多夾雜松散體和充填粉細(xì)土較多的部位鉆孔超過3m就開始卡鉆,并且成孔深度有限,即使鉆孔深度大,成孔深度也基本不超過3m,因此深孔臺階爆破試驗選在膠結(jié)體結(jié)構(gòu)比較均勻連續(xù)的區(qū)域進(jìn)行,對于膠結(jié)體相對連續(xù)的部位,當(dāng)孔鉆到5m時開始卡鉆,超過6m時每鉆進(jìn)不到0.5m就需要進(jìn)行掃孔,鉆孔效率特別低,每個孔的后5m所耗時間基本在前5m所耗時間10倍以上,而且部分孔因為卡鉆嚴(yán)重而無法繼續(xù)鉆進(jìn),成了報廢孔。爆破后,10m臺階爆破區(qū)整個堵塞段完全沒有被炸開,只裂開了幾條縫,6m臺階爆破區(qū)堵塞段也基本是超徑體,需要二次解炮,整個爆破屬于失敗。分析其原因是深孔臺階爆破因孔排距相對較大,堆積體內(nèi)松散體的空隙使得爆破應(yīng)力不能對膠結(jié)體產(chǎn)生理想的破碎效果;同時孔排距大最小抵抗線也要加大,堵塞長度也會相應(yīng)增大,因泥巴拉火體的特殊組成結(jié)構(gòu),使裝藥段的爆破沖擊力無法正常對堵塞段產(chǎn)生破碎效果,但如果減小堵塞長度,則得加大裝藥量,單耗也相應(yīng)加大,同樣增加了成本,即使減小堵塞長度裝藥量不變,但因最小抵抗線不變,同樣爆破效果不佳。綜合以上爆破試驗結(jié)論分析,深孔臺階爆破法對于泥巴拉火體開挖不是最理想的施工方法。
4淺孔臺階爆破試驗
爆破試驗使用CM351鉆機鉆孔,1.6m3反鏟挖掘機裝渣,20t自卸汽車將渣料運至指定渣場。在爆破鉆孔時,鉆孔比較順利,只有少量4.5m臺階爆破區(qū)遇到卡鉆的情況。爆破后2.5m臺階爆破區(qū)均被破碎,沒有需要二次解炮的超徑體,4.5m臺階爆破區(qū)有個別超徑體。此次爆破效果比較理想,不足的是如果臺階高度太小,鉆孔深度太小,移動鉆機的次數(shù)較多,影響鉆孔效率,而且對于整個開挖區(qū)來計算爆破臺階太小所需導(dǎo)爆索和雷管需要量增加,對整個開挖區(qū)成本過高。通過2.5m臺階和4.5m臺階兩種淺孔臺階爆破試驗結(jié)果反應(yīng),爆破效果良好,膠結(jié)體基本都被破碎,基本沒有需要二次解炮的超徑體。從兩種臺階的對比進(jìn)行分析,臺階高度越小,爆破效果相對越好,但鉆機移動頻繁,對整個開挖區(qū)來講,鉆機移動太多會降低鉆孔效率,加大成本,而且臺階高度太小會增加導(dǎo)爆索和雷管的使用量,增加了成本,而且在一定范圍內(nèi)臺階高度越小,成本越大;臺階高度越大,相對鉆孔效率要高,導(dǎo)爆索和雷管使用量少,但超過一定的高度,鉆孔深度超過4m時就容易卡鉆,鉆孔成本也相應(yīng)增加。另外,因泥巴拉火體內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻連續(xù),膠結(jié)好的堆積物夾雜著膠結(jié)差的堆積物,并且內(nèi)部有很多粉細(xì)砂和粉細(xì)土等填充物,膠結(jié)差的堆積物和粉細(xì)土和粉細(xì)砂是不需要爆破開挖的,如果采用淺孔臺階爆破,每次爆破完清理工作面時,可以將大量的可直接開挖的結(jié)構(gòu)物直接挖除,節(jié)省了對這部分結(jié)構(gòu)物也進(jìn)行爆破的成本。綜合以上分析,淺孔臺階爆破法對泥巴拉火體開挖是一種比較理想的方法。
5硐室爆破試驗
泥巴拉火體內(nèi)夾雜著軟細(xì)粉砂或粉土等松散體,而且分布沒有規(guī)律,在進(jìn)行硐室施工時容易塌陷,施工到一定的深度后只要遇到松散體,再也無法繼續(xù)施工,很難形成達(dá)到要求的硐室,整個爆破試驗因無法形成滿足要求的硐室而不能正常進(jìn)行下去,爆破試驗失敗。硐室爆破方法還在實施階段就無法進(jìn)行,更不用看爆破效果,因此硐室爆破法對泥巴拉火體的開挖不是一種合適的開挖方法。綜合以上四種爆破方法試驗分析,從其鉆孔效率、爆破效果進(jìn)行對比可以得出結(jié)論:泥巴拉火體最適宜的開挖爆破方法是淺孔臺階爆破法,其基本爆破參數(shù)以上結(jié)論能為類似泥巴拉火體的開挖施工提供參考。當(dāng)然,任何開挖施工爆破參數(shù)都不是一成不變的,施工前必須根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行生產(chǎn)性試驗,以選取最優(yōu)參數(shù)。
作者:王亞輝李茜單位:中國人民武裝警察部隊