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1水壓爆破技術(shù)施工工藝流程

在水壓爆破施工過程中，炮眼布眼、鉆眼、網(wǎng)絡(luò)連接和雷管梯段與常規(guī)爆破相同，僅在裝炸藥的過程中增加了水袋安裝、炮泥堵塞這兩個(gè)程序。

1．1水袋制作

水袋由KPS-60型塑袋灌裝封口機(jī)生產(chǎn)而成，外型尺寸1000mm×600mm×400mm，每臺(tái)機(jī)器每小時(shí)可以制作650個(gè)水袋，基本可供兩3個(gè)循環(huán)使用，因此只要在爆破前1h進(jìn)行水袋制作即可。塑料袋為聚乙烯塑料，由廠家專門加工制作而成，袋厚為0．8mm，袋長220mm，直徑為35mm左右。水袋制作關(guān)鍵是封口要嚴(yán)密，裝水時(shí)不宜過滿，充滿水袋90%即可。水袋可輕微變軟，不影響裝填和爆破效果。

1．2炮泥制作

炮泥由PNJ-AB160型炮泥加工機(jī)生產(chǎn)而成，炮泥機(jī)為普通設(shè)備，外型尺寸1710mm×595mm×290mm，兩個(gè)人1h可制作200～400個(gè)，能夠滿足1個(gè)循環(huán)需要量。炮泥材料為普通黏土，配合比是黏土∶砂∶水=75∶10∶15，應(yīng)具備一定的塑性和強(qiáng)度，做好的炮泥應(yīng)按200～300mm的長度切割成段。

2應(yīng)用實(shí)例分析一(不改變炮眼裝藥量)

2．1工程概況

太行山隧道位于山西省與河南省交界處，起于山西省長治市平順縣石城鎮(zhèn)克昌村，止于河南省安陽市林縣姚村鎮(zhèn)墳頭村。隧道采用雙洞單線方案，左線隧道全長18125m，右線隧道全長18108．066m。隧道最大埋深915m，最小埋深12m。線路在DK590+335～DK590+740(DyK590+310～DyK590+705)下穿露水河淺埋地段。運(yùn)用水壓爆破技術(shù)施工的隧道進(jìn)口3號(hào)斜井設(shè)計(jì)長度475m，與正洞相較于DK580+195，擔(dān)負(fù)正洞施工任務(wù)左線3710m、右線3748m。此段地質(zhì)巖層為強(qiáng)風(fēng)化砂巖、頁巖、弱風(fēng)化砂巖與頁巖、石英砂巖互層、弱風(fēng)化砂巖、石英砂巖，隧道圍巖巖石力學(xué)強(qiáng)度高，層間結(jié)合良好，圍巖基本分級(jí)為Ⅲ級(jí)。

2．2鉆爆設(shè)計(jì)

太行山隧道進(jìn)口3號(hào)斜井?dāng)嗝婷娣e為42．7m2，打眼深度2．69m。

2．3試驗(yàn)內(nèi)容

在相同的炮眼布置、炮眼數(shù)量、炮眼深度、裝藥量、網(wǎng)絡(luò)連接、雷管梯段下，在太行山隧道3號(hào)斜井按照圖1進(jìn)行了3個(gè)循環(huán)常規(guī)爆破，按照圖2進(jìn)行了9個(gè)循環(huán)水壓爆破。在實(shí)驗(yàn)過程中采用了AKFC-92A型礦用粉塵采樣器對(duì)爆破后距離作業(yè)面20m處粉塵濃度進(jìn)行了監(jiān)測。

2．4爆破效果分析

提高了炸藥能量利用率，即相對(duì)節(jié)省了炸藥。在同樣炮眼布置、炮眼數(shù)量、炮眼深度、起爆順序與間隙時(shí)間和地質(zhì)條件下，每鉆爆一個(gè)循環(huán)，常規(guī)爆破與水壓爆破實(shí)際用藥量均為121．87kg，實(shí)際單位用藥量由常規(guī)爆破1．37kg/m3下降到1．19g/m3，降低了13%。提高了施工進(jìn)度(施工效率)［3］。在同樣條件下，每鉆爆1循環(huán)，常規(guī)爆破實(shí)際進(jìn)尺平均為2．09m，而水壓爆破增加到2．41m，提高掘進(jìn)深度0．32m，即常規(guī)爆破7個(gè)循環(huán)僅相當(dāng)于水壓爆破6個(gè)循環(huán)的進(jìn)尺。提高了經(jīng)濟(jì)效益。由于水壓爆破降塵效果明顯，單個(gè)掌子面通風(fēng)機(jī)通風(fēng)時(shí)間縮短約20min，即節(jié)約電費(fèi)110×2÷3×0．75=58．4(元);每延米節(jié)約炸藥為7．75kg，單個(gè)掌子面節(jié)約炸藥費(fèi)用為243元。水壓爆破與常規(guī)爆破相比，每循環(huán)節(jié)省費(fèi)用301元。改善了施工環(huán)境，保護(hù)了洞內(nèi)施工作業(yè)人員的身體健康。水壓爆破與常規(guī)爆破相比，粉塵煙霧有明顯的降低，經(jīng)過粉塵監(jiān)測儀器實(shí)測，粉塵濃度降低了40%。

3應(yīng)用實(shí)例分析二(減少炮眼裝藥量)

3．1工程概況

東風(fēng)隧道位于南盤江至昆明南區(qū)間，設(shè)計(jì)為單面上坡，隧道最大埋深約170m，進(jìn)口里程DK638+769，出口里程DK650+065，中心里程DK644+417，全長11296m。為加快施工進(jìn)度、解決施工及運(yùn)營期間通風(fēng)、排水及棄碴等問題，結(jié)合地形、地質(zhì)條件，于DK641+000、DK643+500、DK646+000、DK648+700線路前進(jìn)方向右側(cè)分別設(shè)置無軌單車道運(yùn)輸橫洞一座。進(jìn)行試驗(yàn)的1號(hào)橫洞承擔(dān)主洞DK641+000～DK643+500施工任務(wù)，巖層為中厚層灰?guī)r夾薄層灰?guī)r或泥質(zhì)條帶，隧道圍巖巖石力學(xué)強(qiáng)度高，層間結(jié)合良好，圍巖基本分級(jí)為Ⅲ級(jí)。地質(zhì)復(fù)雜，有溶洞、溶槽、突水、突泥及巖爆等。

3．2鉆爆設(shè)計(jì)

東風(fēng)隧道主洞上半斷面面積為76m2，打眼深度均為3．8m。東風(fēng)隧道主洞上半斷面炮眼設(shè)計(jì)布置如圖6所示。

3．3試驗(yàn)內(nèi)容

在相同的炮眼布置、炮眼數(shù)量、炮眼深度、網(wǎng)絡(luò)連接、雷管梯段下，適當(dāng)減少裝藥量，在東風(fēng)隧道主洞按照圖1進(jìn)行了3個(gè)循環(huán)常規(guī)爆破，按照圖2進(jìn)行了6個(gè)循環(huán)水壓爆破。實(shí)驗(yàn)過程中采用了AKFC-92A型礦用粉塵采樣器對(duì)爆破后距離作業(yè)面20m處粉塵濃度進(jìn)行了監(jiān)測。

3．4爆破效果分析

提高了炸藥能量利用率，即節(jié)省了炸藥。在同樣炮眼布置、炮眼數(shù)量、炮眼深度、起爆順序與間隙時(shí)間和地質(zhì)條件下，每鉆爆一個(gè)循環(huán)，常規(guī)爆破實(shí)際用藥量為237．9kg，而水壓爆破僅為229．3kg，不但提高了掘進(jìn)深度，還節(jié)省了炸藥8．6kg，實(shí)際單位用藥量由常規(guī)爆破0．91kg/m3下降到0．81kg/m3，降低了10．9%。提高了施工進(jìn)度(施工效率)。在同樣條件下，每鉆爆1循環(huán)，常規(guī)爆破實(shí)際進(jìn)尺平均為3．44m，而水壓爆破增加到3．72m，提高掘進(jìn)深度0．28m，每循環(huán)爆破進(jìn)尺有所提高;水壓爆破與常規(guī)爆破相比，大塊率降低了30%，提高了巖石破碎度，炮堆長度縮短了24%，方便清渣，大大縮短了出渣時(shí)間。提高了經(jīng)濟(jì)效益。由于水壓爆破降塵效果明顯，單個(gè)掌子面通風(fēng)機(jī)通風(fēng)時(shí)間縮短約20min，即節(jié)約電費(fèi)110×2÷3×0．75=58．4(元);每排炮節(jié)約炸藥為8．6kg，節(jié)約炸藥費(fèi)用為269元。水壓爆破與常規(guī)爆破相比，每循環(huán)節(jié)省費(fèi)用327．4元。保護(hù)了洞內(nèi)施工作業(yè)人員的身體健康。東風(fēng)隧道1號(hào)橫洞洞內(nèi)作業(yè)人員反映爆炸后的粉塵煙霧有所降低，經(jīng)粉塵采樣器檢測濃度降低了23%。

4結(jié)束語

(1)通過從以上兩個(gè)工地的應(yīng)用，不難看出水壓爆破比常規(guī)爆破具有“三提高一保護(hù)”［3］的效果，即提高了炸藥能量利用率，提高了施工進(jìn)度，提高了經(jīng)濟(jì)效益，降低了粉塵濃度，改善施工環(huán)境和保護(hù)了人員健康。(2)在東風(fēng)隧道應(yīng)用過程中，減少了炸藥量增加了一定量的水袋，應(yīng)用效果并沒有因炸藥的減少而影響進(jìn)尺，反而進(jìn)尺有所提高，水袋里的水在爆炸的瞬間產(chǎn)生了“水楔”效應(yīng)［4］，起到了重要的劈裂作用。(3)最初工程現(xiàn)場施工人員對(duì)水壓爆破的應(yīng)用持有懷疑態(tài)度，但進(jìn)行了2個(gè)循環(huán)以后，能夠熟練掌握制作水袋、炮泥以及裝水袋、堵炮泥等工序，且工程銜接更加緊密，提高了施工效率，使隧道掘進(jìn)水壓爆破達(dá)到最佳效果，得到一致認(rèn)可。(4)水壓爆破的環(huán)保效果極其顯著，粉塵濃度明顯下降，改善了隧道內(nèi)爆破后的作業(yè)環(huán)境，減少了爆破粉塵對(duì)洞內(nèi)作業(yè)人員身體健康危害，符合國家可持續(xù)發(fā)展的基本要求。

作者：李慶斌單位：中鐵十八局集團(tuán)有限公司