前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇爆破工程安全防护措施范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
关键词:爆破施工;技术措施;安全控制
Abstract: This paper is combined with many years of work experience as well as project-specific case, the main box culvert (tunnel) for the case of blasting demolition techniques to make a brief description of analysis for reference.
Keywords: construction blasting; technical measures; security controls.
中图分类号:P624.8文献标识码:A 文章编号:
1工程概况
诸暨市旧城改造工程中,需要将11#地块箱涵(隧道)拆除,为了减少拆除施工对线路的封锁时间和减少施工对周边的影响,决定采用拆除控制爆破的方法拆除箱涵。
1.1待拆除建(构)筑物结构
该箱涵(隧道)为钢筋混凝土结构,布筋较粗密,长为100米,宽为10.5米,高为5米,顶板厚0.85米,边墙厚0.85米。
1.2爆区周边环境
该箱涵(隧道)位于市中心,东侧70米为诸暨市财税局大楼,南侧为11#地块(正在施工),200米外为祥生大酒店,西侧连接陶朱路,北侧为10#地块(正在施工),平时周边人流量很大,周边紧邻市政道路、高压线,爆破施工环境复杂。
1.3爆破总量
本次共拆除砼约2000立方米。
2 设计方案
根据爆区环境和爆破要求,严格按城市控制爆破进行设计。实行密孔少药、分段延期起爆等控制技术来保证安全和效果。采用毫秒延时分别解除结构物之间约束使其失稳坍塌。做好安全防护(搭设安全防护网和孔口放置沙袋防护)和安全警戒工作(配合公安、交警对人员进行撤离和道路进行临时管制),以减少爆破施工对周围人员、房屋、设备和车辆等的影响。
2.1爆破参数
2.2爆破网络
爆破网路采用孔内、外延期毫秒微差传爆网路,网路主线采用双雷管,单段延时δ≥50ms。引爆系统采用高能起爆器激发起爆。需要特别注意,在铺设防护材料时必须细心操作,防止挂坏网络联线,注意保护网络安全。
2.3装药结构、堵塞介质与长度
装药结构设计采用柱状连续装药结构,堵塞介质为可塑状的黏土将炮孔堵塞密实,堵塞至孔口。
3 安全技术措施
3.1 爆破震动速度的控制:
根据国家爆破规程中对建(构)筑物的安全要求,主要是控制被保护建(构)筑物的振速,民房等允许的安全振速为2cm/s。振动速度计算形式如下:
V=K×(Q1/3/R)
式中:R—爆破震动安全距离,R取70 m;
Q—单响药量,按6Kg计算。
K、-与爆破地形、地质条件有关的系数或衰减指数。本次爆破K值取100,=1.5
根据计算得出:本工程需要重点考虑爆破对诸暨市财税局大楼和祥生大酒店的影响,距离财税局最近约70m。爆破时70m位置振动速度0.42cm/s,小于控制振动速度2cm/s。满足国家爆破安全规程规定的爆破振动安全允许标准,故爆破作业可以保证周边建筑物的安全。
3.2 个别飞石的距离计算
根据爆破规定在城市控制爆破梁或柱时飞石的飞散距离可按下式计算:
Rf=70q0.53(无阻挡飞石的飞散距离)
q—炸药单耗
当q=0.8Kg/m3时,计算得Rf=62m。故应采取防护措施,以便将爆破飞石控制在安全范围以内。飞石安全防护是控制爆破中的关键工序,必须从严要求,认真检查验收,不合格禁止爆破。采取措施如下:
(1)覆盖防护:为减缓爆破时飞石抛出的速度和保护爆体表面上起爆网络不受飞石的冲击,需在局部爆体表面上铺设以一层草(或麻袋),铺设的草包(或麻袋)应将爆体表面局部覆盖。
(2)脱离防护:对爆体进行全封闭钢管竹帘网防护(北侧墙体外有填土的除外)防护网用钢管做骨架,钢管用扣环联接,然后将两层竹笆满铺在骨架上,搭设高度距爆体顶面不小于2m, 两侧边墙安全防护网依据实际情况搭设。
3.3 冲击波的影响
由于工程爆破单响药量较小,故冲击波的影响可忽略。
3.4 安全警戒:
根据现场施工环境情况和我国《爆破安全规程》〔GB6722-2003〕规定,警戒范围定为 300米。爆破前通知爆破施工区域周围各单位,爆破时所有人员及机械设备必须全部撤到安全区域。工程设立爆破安全领导小组,做好应急预案。
4 爆破施工
钻孔:钻孔设备主要采用小型凿岩机(孔径ø=42mm)。(边墙钻孔由于高度原因需要搭设钢管脚手架)钻孔前进行测量放样。严格按照设计和孔深、角度和方向钻孔。每钻完一孔及时检查并进行孔口保护。
装药:装药前必须仔细检查有无堵孔、卡孔现象。严格按照设计的装药量装药,装药过程中经常检查装药部位的深度,防止炸药过装或装不到位产生上下段隔爆。
堵塞:用黄泥堵塞,堵塞的动作要轻,防止损坏导爆管造成拒爆现象,堵塞长度必须符合设计要求。
联网:联网时孔与孔之间的管线要保持一定的松紧度,防止拉脱导爆管造成拒爆。
5主要安全控制措施
5.1施工技术措施
(1)选择科学合理的爆破施工方法;
(2)选择合适的爆破次序和爆破方向,爆破规模尽可能控制小;
(3)严格控制一次爆破的药量,采取松动控制爆破;
(4)爆破参数的选取要科学合理;根据试爆情况进行调整;
(5)保证一定的堵塞,采用先进的非电微差爆破网络爆破网路。
5.2安全保证措施
(1)严格遵守国家、省、市的有关法规、安全规程规范;
(2)施工人员须持证上岗;
(3)按批准的爆破方案精心施工,控制好爆破抵抗线的大小、爆破方向;
(4)爆破技术由爆破工程师,爆破队长,爆破员层层把关;
(5)爆破前,对施工人员进行安全教育,增强安全意识,杜绝安全事故的发生。
(6)建立严格的管理、监督机制,以确保爆破安全;
(7)做好安全防护工作,确保爆破安全;
(8)火工品严格按照《爆破安全规程》及市公安局有关规定管理;
(9)做好安民告示、安全警戒工作,做好施工范围内的安全管理;
5.3安全组织措施
(1)进入现场,必须正确佩带好安全帽,施工人员必须穿戴好工作服和工作鞋。
(2)爆破作业前必须经公安部门严格审批,并取得批文。火工品的存放及装药、堵塞、连线、起爆均按国家有关规定的程序操作,杜绝违章作业和习惯性违章。严禁在工棚和宿舍存放炸药、加工雷管。
(3)爆破作业现场设立“爆破现场、禁止入内”标牌,禁止无关人员进入爆破施工现场。
(4)施爆前必须划定警戒范围及爆破的具体时间。
(5)成立爆破安全指挥小组,由工地(项目部)领导、技术员、安全员和爆破施工人员参加。
(6)施工现场设置“爆破施工,注意安全”的安全警告标志。
(7)在各主要交通道口设立警戒点和醒目标志,确保各警戒点的定岗定员,每一警戒点配备一部对讲机,警戒人员应佩带袖标。
(8)工程施工前告知爆破区域附近人员(居民),并与之签订安全协议书,让其配合我方的爆破工作。
(9)爆破作业前,组织警戒范围内所有居民做好撤离工作。
(10)爆破前,同时发出音响和视觉信号,使危险区的人员能听到和看到。
6爆破效果
地面的振动比较小,周围建筑物和道路设施安然无恙,完全达到预期的效果。
参考文献:
[1] 汪旭光,于亚伦.拆除爆破理论与工程实例[M].北京:人民交通出版社,2008.
[2] 傅菊根,姜建农,张字本.高耸建筑物爆破拆除切口高度理论计算[J].工程爆破,2006,12(2):56—58.
关键词:岩体;浅孔爆破;输油气管道;管道保护;振速;施工设计 文献标识码:A
中图分类号:TE973 文章编号:1009-2374(2017)07-0220-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2017.07.105
1 工程概况
1.1 爆破对象
G567线是国家发展和改革委发改基础[2013]980号《国家发展改革关于印发的通知》中新增的一条国道,主线小川至长坝段起于成县小川镇,接S205线,终点止于康县长坝镇,路线全长61.252km。2014年12月30日,甘肃路桥建设集团公司接到G567线礼成康公路维修改造工程设计施工总承包中标通知书,项目业主陇南公路管理局。沿线公路拓宽过程中需要对机械不能开挖的部分岩体进行爆破解体,以满足铲装要求。需要爆破的路段起讫桩号见表1:
1.2 需重点保护对象(兰成石油管线、中贵天然气管线)
G567线礼成康公路维修改造工程项目沿线在河口段附近有兰成石油管线与中贵天然气管线双线并行敷设。根据《石油天然气保护法》相关规定,在油气管道线路中心线两侧各200m和管道附属设施周边500m地域范围内,进行爆破工程挖掘,施工单位应当向管道所在地管道保护工作的部门提出申请,与管道企业协商确定施工作业方案,并签订安全防护协议。该段公路岩体爆破需要编制专项的施工作业方案提交石油天然气管道部门进行论证审核。
兰成石油管线简介,管径Φ610mm、材质X65、D610×15.9、壁厚8~15mm,埋深1.612~7.574m,输送介质原油。中贵天然气管道简介,管线设计输气能力150×108m3/a,设计压力10MPa,管径Φ1016mm,材质为X80,埋深1.612~7.574m,输送介质天然气。各爆破点距石油管道的距离见表2:
1.3 爆破环境及安全要求
各爆破点分布在管道周围,距离远近不同,但爆破点的岩性主要为白垩系砂砾岩、砂岩,属于中硬岩石,需要爆破清除危石、岩堆,保证公路施工及运营过程的安全。同时要做好爆破地震波的控制与防护,防止对石油管道的破坏。还有对爆破个别飞散物(飞石)的控制防护,防止造成人员伤亡、建筑物和仪器设备等损坏。爆破作业前,必须把通讯电缆线移至爆破飞石的安全距离之外。
2 爆破技术设计
2.1 设计依据
法规方面:《爆破安全规程》(GB 6722-2014)、《石油天然气管道保护法》、《民用爆炸物品管理条例》等其他与爆破相关的法律法规及规定。数据方面:现场勘察数据资料;陇南清管站提供的输油管道具置、埋设情况,爆破振动控制标准;G567线礼成康公路维修改造工程石方开挖爆破施工方案。
2.2 设计原则
2.2.1 该段工程中主要施工难点在于需爆破施工的区域200m范围内有输油管道通过。因此,在施工过程中,需严格控制爆破飞石及爆破振动,严格执行中石油相关保护要求,爆破方案必须经过专家论证和石油管道业主的同意。爆破作业过程中,要保证公路正常通行。
2.2.2 在孔底集中装药,有利于降低装药高度、减少单孔装药量,改善爆破效果,控制爆破个别飞散物危害。严格控制装药、填塞高度和质量,做好炮孔覆盖防护及降尘工作。
2.2.3 在正式爆破前,对单孔装药量进行试爆,以确定合理的炮孔深度、孔距、排距等爆破参数。爆破过程中,严格按输油管道保护措施实施安全防护,同时注意对爆破点附近地区的民房及有关设施的防护,施工期间做好爆破振动监测记录。
2.3 技术方案选择
根据施工现场条件及人员、设备配备效率,考虑到爆破点离输油管道、通讯线路、民宅及其他设施很近,人员、车辆流动大,为了保证周围设施、人员和财产的绝对安全,应严格限制炸药量,减少爆破震动,较大土石方爆破采用以中深孔台阶爆破为主,临近边坡地带和距民房25m内爆破时采用浅孔爆破,边坡采用预裂爆破方案,以上爆破方法均采用毫秒延期非电雷管起爆,炸药使用铵油炸药。遵循“多打眼、少装药”的控制爆破原则,采用潜孔钻掘凿中深孔(或5m以下孔径为Ф100mm的浅孔)的爆破方法施工。使用该方法,施工人员少,钻孔方便、安全,成本低。因为孔径大,可以在孔底集中装药,降低炮孔装药高度。
2.4 爆破参数
根据公路设计边坡坡面要求,采用露天台阶爆破方案施工。爆破参数包括孔径、孔深、超深、底盘抵抗线、孔距、排距、堵塞长度和单位炸药消耗量。
2.5 爆破施工工艺
修整@孔平台布置炮孔钻孔装药填塞网路连接检测网路警戒起爆炮后检查。
3 爆破安全技术设计
3.1 爆破危害控制
本爆破工程安全考虑的主要有爆破地震波、飞石、空气冲击波等对周围的输油管道和天然气管道、输电线路、通讯线路、民房、行人及车辆的影响和破坏。地震波、空气冲击波造成的爆破危害可以通过一次齐发药量来控制;飞石危害可通过合理的装药量(尤其是小抵抗线炮孔的装药量)和适当的防护措施来控制。
3.2 保护石油管道的安全技术措施
爆破震动产生的地振波造成输油管道破裂,民房坍塌是最主要的爆破危害。限制爆破振动源强度,根据爆源至保护对象的距离及管道允许振速,校正爆破装药量是否符合保护对象安全允许距离的要求,作为本次爆破不产生爆破振动危害的装药量。减少一次爆破的装药量,是控制爆破地震及冲击波危害重要技术措施。在现场实际爆破中,根据爆破振动安全允许距、最大一段装药量,核定保护对象允许振速。由最大一段装药量,计算的爆破振动速度小于石油管道安全允许速度,则最大一段装药量合理。
3.3 输油管道对爆破最大安全振速的确定
《爆破安全规程》(GB 6722-2014)中没有明确规定输油管道的安全振速标准,参照其他类似工程参考,鉴于输油管道保护的重要性,根据中石油管道公司在同类管道邻近地段爆破的成熟施工经验,决定对输油管道最大安全振动速度保守取值10cm/s(中石油管道公司取值13~14cm/s),对一般民用建筑物取1.5cm/s。
3.4 爆破点安全允许最大一段装药量的调整
根据石油天然气管道保护法有关规定,距石油天然气管道20m范围内严禁爆破作业;距民房25m范围内需要爆破作业时,采用浅眼爆破法。设计的各爆破点最大一段装药量爆破时引起的爆破振动速度小于石油管道、民房的安全允许速度。例如4#爆破点实际安全距离取25m,即此爆区只允许在距石油管道25m外进行钻孔爆破作业。依据现场数据测量,爆破点设计装药量调整见表3:
4 结语
综上所述,本次工程主要是爆破产生的振动效应对输油管道和天然气管道的影响,爆破地震对输油管线和天然气管道一旦产生破坏,是隐蔽的、不容易及时发现,引发的经济损失和安全危害非常大,因此对输油管线和天然气管道的爆破控制是本次工程的重点和难点,必须在设计施工过程中严格论证审核,科学规范施工。
参考文献
关键词:复杂环境;烟囱;爆破;参数设计;有害效应验算
中图分类号:P633.2 文献标识码:A 文章编号:
随着科学技术的不断发展,采用爆破拆除废旧烟囱,较人工拆除方法来说是一项经济、安全而又简便可行的方法。近几年来,我公司在荷塘镇庆和新型墙体材料厂烟囱拆除爆破工程、杜阮镇化工专区砖厂烟囱拆迁爆破工程和新会区古井镇长乐旧砖厂烟囱定向拆除爆破工程的施工中,为了使烟囱能准确地按指定方向和范围倾倒,对于爆破切口的形状及大小、装药量的计算、倒塌的过程及受力状态等方面,进行了理论上的探讨,并在实践中积累不少经验。
1 工程概况
某砖混烟囱高41.8m,现需拆除。烟囱四周环境非常复杂,靠近南边厂房和住宅,相距距离只有11m,东边也有厂房,相距距离只有5m,西北处也有住宅,相距最近距离只有7.7m,烟囱周围环境见图1。
图1 周围烟囱环境示意
2 烟囱结构特点
(1)烟囱矮而粗。烟囱高约40m,筒身及基础材料为普通粘土砖,有内衬。烟囱外径为3.08m,内径为1.4m,周长为9.68m,壁厚为84cm,其中外壁厚50cm,内壁厚24cm,空气隔热层厚10cm。
(2)支撑部位有大缺口。烟囱的东面有高2m、宽0.8m的烟道口,现已用单层砖头封堵;烟囱的西面有高为0.8m,宽为0.5m的出灰口;烟囱的南面,有高为0.6m、宽为0.4m打通的缺口。
(3)由于筒身有裂隙,则烟囱的刚度减小,这就可能在倒塌过程中出现折断,不利于定向整体倒塌。由于烟道口在支撑部位,影响倾倒方向的准确性,因此需对烟道口进行加固处理。烟囱南面的缺口,刚好在定向窗的左下方,如不进行处理,爆破缺口形成后会转变为定向窗,从而导致倒塌中心线偏移,改变烟囱的倒塌方向,且周围环境复杂,不利于爆破安全防护,不利于定向倒塌。
3 爆破技术方案
根据现场勘测,只有烟囱西面有倒塌空地,且仅有约20°夹角的倾倒范围,故采用向西定向倒塌方案。
(1)爆破缺口。在实际工程中,在设计的爆破缺口两段进行预拆除施工,开凿定向窗,其目的是为了使倒塌方向得到控制。这是因为一次性爆破产生的爆破缺口与设计要求相比误差较大,会导致烟囱倒塌的方向发生变化。在本工程中的爆破缺口形状选择正梯形,并在两侧开凿定向窗,见图2。
图2 爆破缺口展开平面
(2)缺口圆心角。烟囱在爆破过程中是否能够平稳倒塌,取决于截面弯矩的大小,而截面弯矩的大小由爆破缺口长度来决定。爆破缺口长度选择的基本原则为:保证被拆除建筑重力引起的截面弯矩等于或稍大于预留支撑界面最大抗弯矩。爆破缺口长度取决于爆破缺口圆心角的大小,通过对同类工程的类比,本工程取爆破缺口圆心角为214°,见图3。
图3 爆破缺口断面
(3)缺口展开长度。烟囱爆破缺口中心截面处底部筒体周长为9.68m,缺口圆心角为214°,则底部展长为5.754m,实取5.8m。根据现场的勘察,由于烟囱北边为废弃民房,而南边的民房需要保护,所以烟囱可以稍微偏北倒塌,因此选出灰口的左侧约0.2m为倒塌中心线。根据烟囱的结构特点和倒塌方向控制,缺口两侧预开三角形定向窗,定向窗底长0.7m,高0.7m,出灰口作为中间定向窗,见图2。
(4)缺口高度。缺口高度(H)的确定与烟囱的材质和筒壁的厚度有关,是烟囱拆除爆破设计的重要参数。烟囱拆除爆破要求爆破缺口的筒壁瞬间离开原位,使烟囱在重力作用下失稳,据一般工程经验,设计要求爆破缺口的高度H=(1.5~3)δ,式中δ为缺口处烟囱的壁厚,δ=0.75m,则取H=1.125~2.25m,实取1.4m。
(5)缺口位置。从底部平台起+0.5~+1.9m。
4 爆前预处理
(1)把爆破缺口范围内筒身上的管架(含避雷线)全部拆除。
(2)当烟囱爆破缺口形成时,由于烟道存在于烟囱的后支座上,可能影响烟囱的倒塌方向,出现不可预期的后果,因此为保证烟囱能够准确的定向倒塌,需将烟道口用砖头封堵,其厚度与烟囱壁厚相同,并用C30混凝土对后部整个支撑部位高度范围进行加固,加固的厚度为20cm,高度超过爆破缺口高度50cm。待混凝土晾干、凝固后方可爆破。
(3)烟囱南面的缺口,如果不进行封堵,当爆破缺口形成时,定向窗可能往后移,导致烟囱倒塌方向可能偏移。因此也要封堵,封堵方法如封堵烟道口。
5 爆破参数设计
5.1 外壁参数
孔径为40mm;外壁厚B=50cm;孔深L=2/3×B=35cm;孔距a=30cm,排距b=a=30cm;单耗q=2100g/m3;单孔装药量Q=qabB=94.5g,实取100g。
采用三角形布孔方式,经计算统计,烟囱爆破缺口内(开定向窗的炮孔除外)总共布孔71个,炸药量7.1kg,每个孔内装2发雷管,外壁孔内共需雷管142发。
5.2 内壁参数
由于内衬厚24cm,而内径仅1.4m,不能打孔,因此采用药龛法处理。在内壁凿出12cm×12cm×6cm的长方体,孔距0.3m,排距0.3m,共15个炮孔,炮孔最底下一排离地面0.8m。每个炮孔装0.4kg,炸药量6kg,每个孔内装2发雷管,内壁孔内共需雷管30发。
本工程共需172发1段非电毫秒延期导爆管雷管(含孔内)。烟囱具体爆破参数见表1。
表1 烟囱拆除工程爆破参数
5.3 网络设计
烟囱单孔内使用2发1段非电导爆管雷管,每20发1段非电雷管抓一簇,用2发1段雷管连接,烟囱共分5簇1段非电雷管,将10发雷管绑一簇,用2发电雷管连接。本工程采用MFB—150起爆器,起爆网络见图4。
图4 爆破网络示意
6 爆破有害效应验算
6.1 爆破地震效应
根据爆破安全规程规定,对于烟囱拆除爆破,应考虑被保护对象的质点振动速度峰值和主振动频率来判断爆破地震效应的大小。振动安全回归计算公式:
式中:V—介质质点的振动速度,cm/s;
Q—炸药量,kg;
R—爆破地震安全距离,m;
K、a—与爆破地质条件等有关的系数;
K1—修正系数,跟爆破方式有关的系数。
本工程各参数取值如下:一次最大起爆药量Q=7.1kg,最大允许振动速度取为2cm/s,R=5m,取K=80,a=2.5,K1取值0.2。
即V=0.2×80×[7.11/3/5]2.5≈1.5cm/s<2cm/s
综上所述,烟囱爆破拆除时所产生的质点振动速度小于最大允许振动速度2cm/s,不会对周围建筑物造成危害。
6.2 爆破个别飞散物安全距离
为预防爆破过程中产生飞石,避免造成人员伤亡、物体损坏、环境破坏,先对飞石最远飞行距离进行验算。根据设计,个别飞石的安全距离RF按照下列经验公式计算:
RF=20KFn2W
式中:KF—安全系数,一般取KF=1~1.5,本工程取1.4;
n—最大药包爆破作用指数,按爆破单耗取n=1.1;
W—最小抵抗线,即W=0.23m。
则RF=20×1.4×1.12×0.23=7.792m>5m,即个别飞石的最远距离大于烟囱与建筑物的最近距离,故在施工过程中对烟囱缺口部位采用4层胶皮网进行防护。
7 结束语
通过选取科学合理的爆破方案、爆破参数以及一系列的安全校核及安全防护措施,爆破后烟囱按照预定方向倾倒。经爆破后检查,四周建(构)筑物和设施安全无损,爆破完全达到了预期的效果,为今后此类烟囱的爆破拆除提供了很好的参考范例。
参考文献
【关键词】铁路复线微差控爆隔离墙安全防护飞石控制。
中图分类号:F530.32 文献标识码:A 文章编号:
1 工程概况
本路堑石方爆破工程位于遂宁至重庆增建第二线工程,里程为ZDK33+280~ZDK33+980,位于既有铁路左侧,开挖石方量34.68万m3,山体紧邻既有线,岩体坡脚最外侧距既有线轨道中心线为3.6m,坡体陡峭,垂直坡度为1:0.2。爆破平均高度为23m,最高37.5m。岩体主要为强、弱风化砂岩及粉质粘土覆盖层,主要结构面为软弱夹层,节理裂隙发育,风化严重,雨季裂隙渗水严重。
此扩堑项目为高陡坡,扩堑施工场狭窄,既有线运营繁忙,列车通过的间隔时间约为35分钟,施工与铁路运营干扰大。且路基顶部90m远为附近村庄的砖砌民房。施工过程如何在确保工期及质量的情况下保证铁路安全行车及附近房屋的安全是本工程的重中之重。
2 现场情况分析及爆破方案确定
2.1 现场安全情况分析
爆破方案及布孔、起爆方式的错误,安全防护方法不当均会使岩石飞向铁路;岩石的节理、裂隙构造向既有线倾斜,也易因由于列车通过的振动或清碴机械工作的触动,使岩体塌落在铁路上,造成行车安全事故。
2.2 爆破方案确定
由于为紧邻既有铁路且开挖宽度不大(一般为8m)的石方,深孔爆破所需要的作业条件难以达到,所以深孔爆破不适合于本项目的石方爆破,经过对现场实际情况进行了详细勘察及结合以往的施工经验,决定采用预留隔墙纵向拉槽法进行扩堑,其做法是将紧邻既有线的岩体保留适当一层作为预留隔墙,先爆破开挖预留层至路堑边坡的纵向槽,并随着纵向槽的下降,采用挖掘机直接挖除或采用松动爆破逐段将隔墙拆除,施工时,留置的隔墙高度为2~4m,厚度1.5~2.5m。预留隔墙纵向拉槽法如图1所示。
图1预留隔墙纵向拉槽法示意图
该方法再加上钢管排架及岩体覆盖炮被等防护措施,选择合理的爆破参数,具有在封闭的槽内进行石方爆破,对既有线的影响非常小可实现爆破不开天窗的优点。
3 爆破工艺
施工前要通过试爆,优化设计参数,确定孔网参数、装约量等,以提高爆破效果,确保安全施工。
3.1纵向拉槽爆破
由于有纵向隔墙作为保护线路的屏障,故采用多排微差浅孔控制爆破方法,并采取宽孔距、小抵抗线爆破技术,以改善爆破效果,降低爆破震动强度,同时能降低大块率,提高石方清理速度,由顶面逐层爆破清碴。
1)炮孔排列方式:根据施工现场的具体条件确定,一次爆破量较少时,用单排孔,一次爆破量较大时,布置多排孔。为更好地达到爆破的效果,多排孔时采用平行形式。
2)单位炸药消耗量q
岩石为中硬石及次坚石,炸药采用岩石2#硝铵炸药,台阶自由面数由现场施工条件确定,要尽量以前次开挖的纵向面为台阶自由面,q值在0.2~0.6kg/m3,取0.2~0.35kg/m3。
3)炮孔直径d、炮孔深度L及超深h
炮孔直径根据选用的凿岩设备采用42mm,L值由各断面台阶高度H的具体情况进行确定,钻杆最长为4.5m,L≤4.0m。
h=(0.1~0.15)H
L=H+h
4)底盘抵抗线W底
按W底 =(0.5~0.9)H确定,取W底=0.7H。
H为台阶高度,由各断面的现场实际情况来确定。
5)炮孔间距a
根据各断面的具体情况进行确定。
a=(1.0~2.0)W底
6)炮孔排距b
按b=(0.8~1.2)W底
7)堵塞长度l2
堵塞长度按l2=(0.7~1.0)W底或l2 =(20~30)d取值。
8)单孔装药量Q
按公式Q=qW底 H或Q=qabHe进行计算
式中:e为岩石影响系数,这里取1。
控制爆破参数见下表。
表1浅孔松动控制爆破中间炮孔参数见下表
在正式爆破前进行现场爆破试验,并根据岩石硬度、裂隙发育等情况合理调整现场爆破参数,以便确定爆破技术参数的准确性。并在施工过和中不断总结经验,不断提高爆破技术水平。
9)装药结构
隔墙侧炮孔采用间隔分段装药,每个炮孔分为3段,药量自上而下按0.25:0.35:0.4进行分配。中间炮孔采用连续装药,堵塞长度为(0.7~1.0)W。
3.2边坡面预裂爆破
为控制超欠挖及保持边坡的稳定,路堑坡面采用浅孔预裂爆破:d=42mm;a=0.5m,钻孔倾斜度为1:0.4,比主炮孔超深0.3 m;装药集中度q=0.25~0.29 kg/m。
装药量计算:Q=2qL1+qL2
式中:L1—孔底加强段长度;L2—中间正常装药段长度。
装药结构:用炸药卷和导爆索进行分段间隔装药,分段间隔一般为15~20cm,为克服炮孔底部的夹制作用,孔底0.5范围的药量增加一倍。堵塞长度为1.0~1.2m。
3.3孔眼的平面排列及起爆网络
人工风枪打眼,为了人工清渣方便和平行作业,采用台阶法,台阶宽度为路堑宽度,长度4~8m,高度2~4 m,一般情况下3~5个台阶一起爆破。中间主炮孔采用梅花型布置。预裂孔沿按路堑设计坡度打斜孔,边炮孔与主炮孔均为垂直打眼。
采用导爆管起爆系统。在同一台阶上,为便于施工和提高起爆网路的可靠性和降低成本,排与排之间炮孔采取孔内微差,先起爆台阶内侧的预裂孔,然后沿线路走向隔段逐排起爆,边炮孔滞后于同排主炮孔而与后一排主炮孔同时起爆,台阶与台阶之间采取孔外微差,由下至上逐台阶起爆。
图2炮眼布置及起爆网络图
3.4纵向隔墙爆破
隔墙要尽量采用挖掘机进行清除,将破碎岩块向拉槽内勾挖,挖掘机难以施工部分方采用松动爆破。
隔墙紧靠既有线,对既有线安全威胁很大,须严格按照控制爆破原理,采用“多打眼,少装药,多段起爆”的方法,使爆破能量得到合理的利用和控制。
钻爆参数:d=42mm;w=b=0.5~0.6m;a=0.7~1.0m;L=0.7D,D为隔墙厚度。孔口药量Q1=1.2Kabw,孔底药量Q2=0.5Q1,K=0.2~0.4kg/m3,隔墙上部酌减。
起爆方法:采用非电毫秒雷管跳段使用,原则上先孔口,后孔底,先下部,后上部。
4 爆破安全控制
爆破安全主要考虑爆破地震波、爆破飞石对爆破区域周边建筑物及人员的安全影响。
4.1 爆破地震波安全控制
为了确保周边建筑物的安全,齐爆最大允许用药量按下式进行计算:
Q=R3(V/K)3/α
式中:Q—齐爆药量,齐发爆破取总炸药量,延期爆破为最大单段药量,kg;R—药包至建筑物距离,m;V—安全振动速度,cm/s;K、α—分别为与安全保护对象有关的地形、地质系数和衰减系数,查表取K=200,α=1.7。
区域内距离爆破点最近的建筑物为90m外当地砖砌房屋,查《爆破安全规范》取安全振动速度V=2.5m/s。因爆破采用分段延时技术,则每段最大起爆药量按上式计算结果进行控制:
则:Q=903×(2.5/200)3/1.7=319kg
由计算结果可得,为确保周边房屋的安全,最大单段药量要少于319kg,实际施工时最大单段药量为217.5kg。
4.2飞石对人员的安全距离
爆破飞石安全允许距离按下式进行计算:
R=20kn2w
式中:R—与岩石性质、地向有关的系数,取1.5;n—爆破作用指数,取1;w—最小抵抗线,取2.8。
R=20×1.5×12×2.8=84m,按300m距离范围设置安全警戒。
5防护措施
1)钢管排架防护
为防止爆破开挖产生的飞石和滚石对既有线及其周围的人员及建(构)筑物造成危害,开挖前对爆破体进行有效防护。使用钢管排架对边坡进行防护,钢管排架构造为:在路堑边坡架设钢管排架,竖杆间距为1m,横杆间距为1.2m。排架高度高出爆破体2~3m,排架靠坡面部分每个钢管结点用锚杆锚固,锚固材料用早强砂浆,高出堑顶部分用钢丝绳拉于地锚固定,并在钢管排架内侧绑扎竹夹板封闭,排架顶部铺设钢丝网,构筑成全封闭防护体系。防护排架随着扩堑的进展而逐层拆除。在防护排架施工时要防止钢管触及铁路接触网,而发生施工安全事故。钢管排架防护见图3。
图3钢管排架防护图
2)岩体覆盖防护
为进一步防止飞石,在爆破体上方采用“炮被”覆盖,炮被采用废旧汽车轮胎切成长条,编制成象棉被一样。爆破时把炮被覆盖在岩体表面上,炮被间采用铁丝连接在一起,为增加覆盖重量,在炮被上压装土编织袋。
3)钢轨覆盖防护
为防止个别小飞石及尘土污染道碴,在钢轨上铺设较厚的塑料布,在爆破后把飞石及尘土除走。
6结束语
依照此爆破设计方案进行施工及线路防护,取得了良好的爆破效果。爆破振动小,且无任何飞石,确保了既有线的行车安全及附近建筑物、铁路设施的安全。
参考文献
关键词:爆破安全;危险源;风险评价;系统设计
1、前言
爆破作业是露天开采的一道重要工序,通过爆破作业,将整体矿岩进行破碎和松动,为后续的采装作业提供工作条件。随着爆破作业的进行,爆破震动带来的危害也会造成相当大的人员和财产损失,爆破飞石和噪音影响、对空气质量的影危害也是不可忽视[1-2]。王用学等[3]提出了加强露天矿山爆破安全管理主要通过优化爆破设计方案,完善安全生产责任制度等爆破生产几个阶段来实现露天矿山的爆破作业安全管理。郝庆军[4]通过了解国内外的露天爆破安全管理现状,依据现场经验在完善现场管理体制的同时也提出了现场炸材的妥善管理,现场工人对爆破安全的重大影响。矿山爆破在改善破碎质量、维护边坡稳定、装运效率提高、经济效益提升及降低爆破有害效应等方面有着重要作用,因此分析矿山爆破的危险源及如何让爆破全面的从精准化、规模化、信息化和安全高效化的方向发展,成为行业发展亟需解决的问题。
2、露天矿山爆破事故机理及原因分析
爆破所使用的材料多为危险品,保管、运输、使用中的危险性很高,一旦发生意外,将产生非常严重的后果。直接因爆炸材料或爆破作业导致的伤亡、财产损失等事故即爆破事故。爆炸材料的性质决定了爆破事故的突发性,所以,必须重视爆破事故预防和治理。人-机-环境系统工程是运用系统科学理论和系统工程方法,从露天矿山爆破安全事故中及其事故发生原因可以总结出,根据人机环境系统,将露天矿山爆破安全事故危险源主要分为:人、技术、材料、设备、环境共五个分类。
3、安全风险评价体系
爆破工程项目风险评价,就是在施工前,通过分析事故类型,总结专家经验,对各风险潜在因素进行辨识,以达到有效降低项目风险,为风险管理提供依据的目的。但由于不可能存在大量的爆破安全事故,没有充足的数据统计资料做定量分析,单纯的凭借主观经验估计又缺乏科学依据,不能形成准确而有说服力的结论。运用层次分析法,统计专家经验,建立层次结果模型,直观地反映出各风险因素之间的权重关系,从而揭示爆破工程项目风险管理的重点[5]。采用专家调查法得出爆破工程风险评价的指标体系,如图1所示。
图1露天矿山爆破安全评价指标体系
以某露天矿山爆破工程为实例,根据层次分析法的相关原理及计算方法,结合多位爆破领域专家意见,建立露天矿山爆破工程项目安全评价指标体系,并对各风险因素按照1-9比例标度表进行赋值,构造一个层次判断矩阵,得出A-B层次判断矩阵如表2所示。
利用MATLAB进行数据计算,得出Amax=4.117,C,R=0.0438
图2露天矿山爆破风险因素权重图
可以看出,影响露天矿山爆破安全的风险指标前十项依次是:工作面环境、材料数量、质量规格、炸药、雷管车、施工方案与现场核对、气候环境、现场防护、爆破队人员风险、混装炸药车。
由此可见,人的管理水平以及炸材管理等是影响露天矿山爆破安全的主要因素。提高露天矿山爆破项目的安全水平,应首先提高施工,设计人员的操作水平及专业素质,注重爆破产生的危害效应对边坡及环境的影响,加强安全防护措施。同时,设计前应对环境进行考察,确保资料的完整及可靠,加强现场炸材的装卸,运输及使用等环节的安全管理。
4、爆破安全管理系统
由于露天矿山爆破作业的特殊性,在施工过程中稍有不慎就会导致严重的人员伤亡和财产损失,因此,通过现有技术建立露天矿山爆破安全管理软件系统[6-7],能够提前对施工过程中的风险进行识别、评价,并采取有针对性的应对措施,将能实现以最少的投资获得最大的安全。基于以上目的,露天矿山爆破安全管理系统需要达到的要求包括:(1)系统能够根据采集到的信息进行处理,识别危险源,辨识重大危险源并进行集中管理。(2)对各类风险事件,根据采集到的数据,进行数据处理,划分风险等级,从而指导施工。(3)进行事故统计与管理,针对相应事故给出应急预案,从而为事故发生后的应急救援给出指导。(4)能够进行安全检查用户和时间的设置,确保责任落实,有效防止人员工作懈怠,安全检查流于形式。综上所述,系统主要实现的功能包括:安全检查与隐患管理,重大危险源识别与管理,风险评价与管理,事故管理,应急预案管理。
系统利用VS2010集成开发环境进行程序的编辑和调试,采用C#编程语言进行二次开发。系统主要包括企业信息、爆破设计、安全检查与隐患管理、重大危险源管理、安全评价、事故与应急管理、后台管理共7大模块。
5、结论
(1)从人-机-环境系统出发总结露天矿山爆破事故原因及安全危险源识别,并利用层次分析法对爆破安全进行风险评价;
(2)基于某矿山爆破安全管理评价,提出人的管理水平以及炸材管理等是影响露天矿山爆破安全的主要因素并加强对爆破炸材的有效管理;
(3)开发露天矿山爆破安全管理系统,从爆破设计,安全管理等方面对爆破现场进行风险性评价并记录安全事故,为实际矿山爆破开采提供指导和监管作用。(作者单位:贵州新联爆破工程集团有限公司)
参考文献:
[1]黄建军,李克民,常治国,等.中小型露天矿山爆破有害效应分析[J].露天采矿技术,2011,008(6):1-3.
[2]姜东君.提高露天矿爆破质量的方法[J].矿业工程,2005,3(3):32-33.
[3]王用学,李润鹏,温雪峰.露天矿爆破作业的安全管理[J].露天采矿技术,2003,21(4):45-46.