爆破法在疏挖尾水河床方面的應用

論文類別:工學論文 > 水利工程論文
論文作者: 董芳
上傳時間:2008/7/21 8:39:00

摘 要:位於下遊幹流上某水電站是一座低水頭徑流式電站,廠房為河床式,為了提高機發 電效益,本文結合了在某電廠用爆破法疏挖尾水河床的成功實例,利用鉆孔爆破法對水下爆破進行施工,分別介紹了在該工程中進行水下爆破施工的施工工藝流程、爆破參數的設計以 及水下爆破安全校核方面的內容,可供類似爆破工程借鑒。結果表明,爆破後,巖石破碎塊 度理想,水下清渣順利,對閘門及周圍建築物無影響。

關鍵詞:尾水河床;水下控制爆破;淺孔爆破

Abstract:
There is a low-head runoff electric station at lower reaches of principal river and the workshop is the style of riverbed. A successful example of dredging tail water riverbed with the blasting technology in an electric power plant is introduced with the measure of drilling dynamite for enhancing dynamoelectric benefit in the paper. The construction process flow, detonating parametric design and the security issues of the underwater demolition are discussed in detail and it will give light to the similar project. The results indicate that the lumpiness of rock breaking is ideal and it is favoring to clear up dreg without influence on strobe and the surrounding building.

Keywords:the tail water riverbed;underwater controlling demolition;Shallow-hole blasting

1. 引言
本文從位於下遊幹流上某水電站是一座低水頭徑流式電站,廠房為河床式,設計裝機容
量 3×1.8 萬 KW,汛期電站存在大壩溢流問題, 運行表明,廠房尾水位高於設計原尾水位, 嚴重影響機組出力和發電效益,經分析論證,擬進行尾水渠疏挖改造。
工程項目和工作範圍:本次疏挖工程由兩部分組成:拆除尾水渠右側部分砼導墻,該 導墻長約 45m,墻頂高程▽52.0 m,厚 1.5 m,分上下兩段,每段長約 22.5m,拆除伸縮縫 下遊側的一段,拆至高程▽45.0m;疏挖導墻內渠底和導墻下遊約 100 m 範圍內的河床,從 上至下疏挖寬度為 45~70 m,疏挖後底高程約為▽43.0~▽42.5 m,但不高於▽43.0 m。該 段疏挖河床大部為板巖,部分為砂卵石。
爆破和疏挖工程施工要求:本工程施工過程中,由於正直電廠 2#機組大修,機組流道 中沒有充水,因此,設計中應考慮水下爆破施工可能對機組檢修閘門造成的影響。施工中提 高爆破效率,降低爆破震動和飛石對附近建築物的破壞影響,是影響工程施工進度和安全的 關鍵所在。
2. 水下爆破施工
根據信息論的觀點,根據以往類似工程經驗和投入工程水下鉆爆機械設備力量綜合考 慮,對水下爆破選用鉆孔爆破法施工。其施工工藝流程如下:
爆破設計→錨定鉆孔作業平臺→移機就位→確定孔深→套管護孔→鉆孔→成孔沖洗→
測量驗孔→裝藥→連線→平臺撤離→起爆信號→起爆、震動監測→爆破效果檢查→解除警戒
[1]。
施工中的幾項主要技術措施分述如下: 鉆孔作業平臺設計
制作浮箱式簡易起升鉆爆作業平臺船(16 m×6 m)。作業平臺采用鋼體浮箱結構,兩浮 箱間距 5 m。浮箱內徑 Φ1 100 mm,單長 12 m,扣除浮箱、平臺鋼結構自重,浮力約為
15t。通過槽鋼、工字鋼將兩浮箱焊接為承載鉆機及附屬設備的船體[2]。潛孔鉆鉆機由腳手 架鋼管鉸接固定在平臺上,組成鉆機作業平臺。浮箱兩側各向外伸出 0.5 m,另外焊接兩個 小平臺,可供 4 臺 KQ-100 型潛孔鉆機工作之用。為加快鉆機就位速度,鉆機平臺可沿槽鋼 軌道滑動移位(圖 1)。
爆破法在疏挖尾水河床方面的应用
圖 1 水上鉆孔平臺 (m)
Fig.1 Drilling bed on the water
測量定位後,采用 8 只鐵錨及 100 m以上的錨繩,由機動小駁船牽引到達爆破區域後,
依靠船上人工收縮錨繩配合準確就位。
利用 5t手拉葫蘆人工控制將 4 根立柱(Φ240mm)沈入河底,使鉆孔平臺升起基本脫離 水面,此時整個鉆孔平臺上的荷載完全支承在 4 根鋼管立柱上。鉆孔施工時,不會受到波浪 起伏的影響,保證成孔質量。鉆孔平臺移位時,先收回立柱,使鉆孔平臺浮在水面上,此時 通過拉動錨繩將平臺移到下一鉆孔位置施工(圖 2)。
爆破法在疏挖尾水河床方面的应用
圖 2 水下鉆孔平臺(m)
Fig.2 Drilling bed under water
鉆孔設備及爆破器材的選擇
(1)鉆孔設備的選型
由於水下鉆孔爆破,加之水面上的限制,選用 KQ-100 潛孔鉆機鉆孔,孔徑 Φ90 mm。
(2)鉆孔附屬機構
水下爆破條件采用垂直鉆孔作業。鉆孔機具選用 KQ -100 型潛孔鉆,,藥卷為 Φ70 mm, 炸藥選用抗水性能良好的乳化炸藥。為保證鉆孔後的裝藥和清孔,在鉆孔之前,先將 1 根下 端帶有環形(鉆徑 Φ117 mm)的中空套管鉆透覆蓋層(淤泥層),並鉆入基巖一定深度,然後 在套管中下鉆桿,在基巖中進行鉆孔。為確保開挖達到設計深度,鉆孔應有一定的超鉆深度, 超鉆深度取 1. 0~1.5 m,即實際鉆孔深度為 1.5 m~4.5 m。
(3)爆破器材的品種選取。
選用具有防水性能良好的乳化炸藥,裝入 Φ80mmPVC 管中。非電雷管用“雙高”雷管。 起爆網絡采用孔內高段位、孔外低段位毫秒微差復式起爆網絡,以確保傳爆的準確性。為確 保安全,用粗砂將炮孔堵滿,防止沖炮。在每只爆孔孔口用砂袋封口覆蓋,砂袋系一浮球露 出水面,其作用:①作為爆破孔位標記,便於集中裝藥;②裝藥後便於連接導爆管腳線沒, 形成起爆網絡。

免費論文下載中心 http://www.hi138.com (4)導爆管的放置。 在水中放置浮胎,使其固定地飄浮在水面上,將“每船同排”的導爆管按綁在一只輪胎上,
按照“從後到前的順序”將輪胎上的導爆管用“同段”非電雷管連接起來,為了不使傳爆雷管將 其他導爆管炸斷造成拒爆現象,連接時應將雷管置於浮胎上面,並用泡沫盒包住紮緊,不能 浮在水面隨波漂移[3]。
爆破區域的劃分
爆破的分區是根據施工工藝和安全的角度等進行考慮的,共分五個大區,每個大區又從
左至右均分為四個小區,共計 20 個爆區。 布孔方式和孔網參數[4] 水下炮孔布置原則上越簡單越好。介於本工程水下爆破為中深孔開挖,采用矩形鉆孔排 列方式,由於孔深相差較大,故不同的部位孔網參數也相應發生改變,即孔距 1.5 m~3.0 m, 排距 1.0 m~2.5 m,最小抵抗線為 1.0 m~3.0 m。
裝藥量計算 炸藥單耗采用廣泛使用的瑞典設計方法
q  q1  q2  q3  q4
式中,q1—基本炸藥單耗,是一般陸地梯段爆破的 2 倍;q2—爆區上方水壓增量,q2=0.01h2; h2—水深,m;q3—爆區上方覆蓋層增量,q3=0.02 h3;h3—覆蓋層(淤泥或土、砂)厚度, m;q4—巖石膨脹量,q4=0.03 h;h—梯段高度,m。
為計算炸藥單耗,以炮孔直徑 φ90 mm,孔深 3.0 m,水深 5 m,垂直孔,藥卷直徑 φ70
mm 為例計算。
一般的梯段爆破炸藥單耗為 0.45 kg/m3,則
q1=0.9+0.1=1.0 kg/m3,則
q=1.0+0.01×5+0.02×1+0.03×3=1.16 kg/m3
輔助眼的裝藥量為 4 kg,裝藥長度為 2 m。
爆破法在疏挖尾水河床方面的应用
圖 3 裝藥結構圖
Fig.3 The structure picture of filling dynamite
起爆網絡設計
采用電雷管起爆法起爆。即用導爆管並串聯網絡,采用 1 段非電雷管將各個炮孔內雷管 連接起來,為確保每個孔的準爆,每孔裝 4 發非電雷管,實現交叉復式爆破網絡,見圖 4。
爆破法在疏挖尾水河床方面的应用
圖 4 爆破網絡圖
Fig.4 The mesh picture of dynamiting
表 1 爆破參數表
List.1 The parameter of dynamiting
爆破法在疏挖尾水河床方面的应用
3. 水下爆破安全校核
水下爆破所產生的危害表現為爆破地震效應、水中沖擊波效應、空氣沖擊波效應和水面 波浪效應[5]。個別飛石和空氣沖擊波的安全校核計算如下。
一般爆破飛石安全距離計算
R=20n2W,m
式中,n—爆破作用指數;w—最小抵抗線,m;R—飛石距離,m。該工程n=0.75,W=3.0,
則 R=33.75 m。爆區離 2#機組閘門的最近距離為 27 m,因是水下爆破,考慮到水的因素, 飛石不會對此有影響。
爆破振動速度計算[6]
V=K(Q1/3/R)α,cm/s 式中,V—介質質點振動速度,cm/s;Q—裝藥量(齊發爆破的總藥量;毫秒微差爆破或秒差 爆破時取最大一段裝藥量),kg;R—爆源至被保護物的距離,m;K—與介質性質、爆破方 式等因素有關的系數;α—與傳播途徑和地質地形等因素有關的指數。經計算所得:Q=50 kg; 根據相關工程類比取 K=25.3;α=1.5,爆破震動在距爆區 30 m 處的振速為 1.08 cm/s。滿足
《爆破安全規程》要求。 水中沖擊波
具體實施爆破時可參照下表 1。
表 2 水中沖擊波安全距離(m)
List.2 The safety distance of shock-wave in the water
爆破法在疏挖尾水河床方面的应用
湧浪
由於離閘門 5 m 的半徑範圍需構築一安全防護簾,用數個直徑為 75 mm 的鋼管,間距
為 1 m 在此範圍內均勻固定在基巖上,再用荊芭和草簾從下到上固定在所形成的鋼管上,以 此保護閘門。對其它需要保護的也采取相關的措施。
4. 爆破效果
爆破後,巖石破碎塊度理想,水下清渣順利;經檢驗,對閘門及周圍建築物無影響。


參考文獻


[1] 劉殿中,楊仕春.工程爆破實用手冊(第 2 版)[M].北京:冶金工業出版社,2003:50-63.
[2] 王延武,劉清泉,楊永琦等.地面與地下工程控制爆破[M].北京:煤炭工業出版社,1990:30-46.
[3] 汪旭光,於亞倫,劉殿中.爆破安全規程實施手冊[M].北京:人民交通出版社,2004:71-89.
[4] 胡國忠,王宏圖,劉菊梅.結構物拆除爆破的安全分析及防護方法[J].爆破器材 2005:34-32.
[5] 王德勝,龔敏.露天礦山臺階中深孔爆破開采技術[M]. 北京:冶金工業出版社,2007:44-65.
[6] 汪旭光,於亞倫,劉殿中等. 爆破安全規程實施手冊[M].北京:人民交通出版社.2004:59-74.
[7]免費論文網

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