课题1.3 爆破施工
1.3.1 爆破的基本方法
1.裸露爆破法
裸露爆破法又称表面爆破法,系将药包直接放置于岩石的表面进行爆破。药包放在块石或孤石的中部凹槽或裂隙部位;体积大于1m3的块石,药包可分数处放置,或在块石上打浅孔或浅穴破碎。为提高爆破效果,表面药包底部可做成集中爆力穴,药包上护以草皮或是泥土沙子,其厚度应大于药包高度或以粉状炸药敷30cm厚。用电雷管或导爆索起爆。
裸露爆破法不须钻孔设备,操作简单迅速,但炸药消耗量大(比炮孔法多3～5倍),破碎岩石飞散较远。适于地面上大块岩石、大孤石的二次破碎及树根、水下岩石与改建工程的爆破。
2.浅孔爆破法
浅孔爆破法系在岩石上钻直径25～50mm、深0.5～5m的圆柱形炮孔,装延长药包进行爆破(图1.18)。炮孔直径通常用35mm、42mm、45mm、50mm几种。为使爆破有较多临空面,常按阶梯形爆破使炮孔方向尽量与临空面平行成30°～45°角。炮孔布置一般为交错梅花形,依次逐排起爆,炮孔排距b=(0.8～1.2)W;同时起爆多个炮孔应采用电力起爆或导爆索起爆。
图1.18 浅孔法阶梯开挖布置
1—堵塞物;2—药包L1—装药深度;L2—堵塞深度;L—炮孔深度
浅孔爆破法不需复杂的钻孔设备;施工操作简单,容易掌握;炸药消耗量少,飞石距离较近,岩石破碎均匀,便于控制开挖面的形状和尺寸;可在各种复杂条件下施工,在爆破作业中被广泛采用。但爆破量较小,效率低,钻孔工作量大。适于在各种地形和施工现场比较狭窄的工作面上作业,如基坑、管沟、渠道、隧洞爆破或用于平整边坡、开采岩石、松动冻土以及改建工程拆除控制爆破。
图1.19 深孔爆破法
3.深孔爆破法
深孔爆破法系将药包放在直径75～270mm、深5～30m的圆柱形深孔中爆破。爆破前宜先将地面爆成倾角大于55°的阶梯形,做垂直、水平或倾斜的炮孔,如图1.19所示。钻孔用轻、中型露天潜孔钻,装药采用分段或连续。爆破时,边排先起爆,后排依次起爆。深孔爆破法单位岩石体积的钻孔量少,耗药量少,生产效率高;一次爆落石方量多,操作机械化,可减轻劳动强度。适用于料场、深基坑的松爆,场地整平以及高阶梯中型爆破各种岩石。
4.药壶爆破法
药壶爆破法又称葫芦炮、坛子炮,系在炮孔底先放入少量的炸药,经过一次至数次爆破,扩大成近似圆球形的药壶(图1.20),然后装入一定数量的炸药进行爆破。爆破前,地形宜先造成较多的临空面,最好是立崖和台阶。每次爆扩药壶后,须间隔20～30min。扩大药壶用小木柄铁勺掏渣或用风管通入压缩空气吹出。当土质为黏土时,可以压缩,不需出渣。药壶法一般宜与炮孔法配合使用,以提高爆破效果。
图1.20 药壶爆破法
1—药包;2—药壶
药壶爆破法一般宜用电力起爆,并应敷设两套爆破路线;如用火花起爆,当药壶深为3～6m时,应设两个火雷管同时点爆。药壶爆破法可减少钻孔工作量;可多装药;炮孔较深时,将延长药包变为集中药包,可大大提高爆破效果。但扩大药壶时间较长,操作较复杂,破碎的岩石块度不够均匀,对坚硬岩石扩大药壶较困难,不能使用。适用于露天爆破阶梯高度为3～8m的软岩石和中等坚硬岩层,坚硬或节理发育的岩层不宜采用。
5.洞室爆破法
洞室爆破法又称竖井法、蛇穴法,系在岩石内部开挖导洞(横洞或竖井)和药室进行爆破。导洞截面一般为1m×1.5m(横洞)或1m×1.2m或直径1.2m(竖井),设单药室或双药室(图1.21)。横洞截面小于0.6m×0.6m时称蛇穴。药室应选择在最小抵抗线W比较大的地方或整体岩层内,并离边坡1.5m左右。按洞长度一般为5～7m,其间距为洞深的1.2～1.5倍。竖井深度一般为(0.9～1.0)H,a及b=(0.6～0.8)H,药室应在离底0.3～0.7m处,再开挖浅横洞装集中药包。蛇穴底部即为药室。导洞及药室用人力或机械打炮孔爆破方法进行,横洞用轻轨小平板车出渣;竖井用卷扬机、绞车或桅杆吊斗出渣。横洞堵塞长度不应小于洞高的3倍,堵塞材料用碎石和黏土(或砂)的混合物,靠近药室处宜用黏土或砂土堵塞密实。
图1.21 竖井和平洞爆破的布置形式
洞室爆破法操作简单,爆破效果比炮孔法高,节约劳动力,出渣容易(对横洞而言),凿孔工作量少,技术要求不高,同时不受炸药品种限制,可用黑火药。但开洞工作量大,较费时,排水堵洞较困难,速度慢,比药壶法费工稍多,工效稍低。适于六类以上的较大量的坚硬石方爆破,竖井适于场地整平、基坑开挖松动爆破,蛇穴适于阶梯高不超过6m的软质岩石或有夹层的岩石松爆。
1.3.2 爆破施工
水利工程施工中一般多采用炮眼法爆破。其施工程序大体为:炮孔位置选择、钻孔、制作起爆药包、装药与堵塞、起爆等。
1.炮孔位置选择
选择炮孔位置时应注意以下几点:
(1)炮孔方向尽量不要与最小抵抗线方向重合,以免产生冲天炮。
(2)充分利用地形或利用其他方法增加爆破的临空面,提高爆破效果。
(3)炮孔应尽量垂直于岩石的层面、节理与裂隙,且不要穿过较宽的裂缝以免漏气。
2.钻孔
图1.22 风动冲击凿岩机结构示意图
1—气缸;2—活塞;3—配气孔道;4—钎杆;5—转动套管;6—棘轮;7—棘爪;8—钎尾;9—凸环;10—钻头
(1)人工打眼。人工打眼仅适用于钻设浅孔。人工打眼有单人、双人打眼等方法。打眼的工具有钢杆、铁锤和掏勺等。
(2)风钻打眼。风钻是风动冲击式凿岩机的简称,如图1.22所示。风钻按其应用条件及架持方法,可分为手持式、柱架式和伸缩式等。风钻用空心钻钎送入压缩空气将孔底凿碎的岩粉吹出,称为干钻;用压力水将岩粉冲出称为湿钻。国家规定地下作业必须使用湿钻以减少粉尘,保护工人身体健康。
(3)潜孔钻。潜孔钻是一种回转冲击式钻孔设备,如图1.23所示,其工作机构(冲击器)直接潜入炮孔内进行凿岩,故名潜孔钻。潜孔钻是先进的钻孔设备,它的工效高,构造简单,在大型水利工程中被广泛采用。
图1.23 潜孔钻
1—钻杆;2—滑架;3—履带;4—拉杆和调斜度板;5—电动机;6—减速箱;7—冲击器;8—钻头;9—推压气缸;10—卷扬机;11—托架;12—滑板;13—副钻杆
3.制作起爆药包
(1)火线雷管的制作。将导火索和火雷管联结在一起,称为火线雷管。制作火线雷管应在专用房间内,禁止在炸药库、住宅、爆破工点进行。制作时将非聚能穴的一端用手揉松,用专用的锥子(木、竹制的或铜制的)沿药包中央长轴方向扎一个小孔,然后将起爆雷管全部插入(至少达雷管体长度2/3以上),用胶布或细绳捆扎好,如图1.24所示。
(2)电雷管检查。对于电雷管应先作外观检查,把有擦痕、生锈、铜绿、裂隙或其他损坏的雷管剔除,再用爆破电桥或小型欧姆计进行电阻及稳定性检查。为了保证安全,测定电雷管的仪表输出电流不得超过50mA。如发现有不导电的情况,应作为不良的电雷管处理。然后把电阻相同或电阻差不超过0.25Ω的电雷管放置在一起,以备装药时串联在一条起爆网络上。
(3)制作起爆药包。起爆药包只许在爆破工点于装药前制作该次所需的数量。不得先做成成品备用。制作好的起爆药包应妥善保管,不得震动,亦不得抽出雷管。
用电雷管起爆导爆索,由导爆索传爆并起爆药包,有三种方法:
(1)将导爆索直接绑扎在药包上[图1.25(a)],然后将它送入孔内。
(2)起爆散装炸药。将导爆索的一端系一块石头或药包[图1.25(b)],然后将它下放到孔内,接着将散装炸药倒入。
(3)当采用起爆药柱时,将导爆索的一端绑扎在起爆药柱露出的导爆索扣上。
4.装药、堵塞及起爆
(1)装药。在装药前首先了解炮孔的深度、间距、排距等,由此决定装药量。根据孔中是否有水决定药包的种类或炸药的种类。同时还要清除炮孔内的岩粉和水分。在干孔内可装散药或药卷。在装药前,先用硬纸或铁皮在炮孔底部架空,形成聚能药包。炸药要分层用木棍压实,雷管的聚能穴指向孔底,雷管装在炸药全长的中部偏上处。在有水炮孔中装吸湿炸药时,注意不要将防水包装捣破,以免炸药受潮而拒爆。当孔深较大时,药包要用绳子吊下,不允许直接向孔内抛投,以免发生爆炸危险。
图1.24 起爆药包
1—药卷开口;2—导火索;3—扎口绳;4—火雷管;5—炸药
(2)堵塞。装药后即进行堵塞。对堵塞材料的要求是:与炮孔壁摩擦作用大,材料本身能结成一个整体,充填时易于密实,不漏气。可用1︰2的黏土粗砂堵塞,堵塞物要分层用木棍压实。在堵塞过程中,要注意不要将导火线折断或破坏导线的绝缘层。
图1.25 导爆索起爆药包
(3)网络敷设和连接。实施这项工作时应该十分认真仔细,要求网络敷设牢固、连接紧密、导电性能良好、绝缘可靠和符合设计要求。所有各类导线在连接之前必须短接(即短路),正式连接时将它打开,用砂纸或小刀擦净或刮掉线芯上的氧化物和油污。如果采用的是单股导线,则多采用直线型连接法,如图1.26所示。主线一般多采用多股芯线的胶皮线或电缆,连接时,先将导线的各股单线分别扳开成伞骨形,再将每根单线用砂纸或小刀擦净和刮光,然后参差地相向合并,用钳子将各根单线向合并的电线绕接,如图1.27所示。
图1.26 直线型连接法
图1.27 多股绞线连接法
(4)导通和通电起爆。导通的目的是用导通仪来检验网络敷设和连接的质量,以确保网络通电后能顺利地起爆。导通的原理是用导通仪测定整个网络或网络的某一局部的电阻值与设计计算的电阻值进行比较,如果两者相差太大,则证明网路中某部分发生了断路、短路、漏连和漏电等毛病,因此要对网路进行检查和修正。
用来测量电爆网络和电雷管电阻的导通仪必须是爆破专用的爆破线路电桥和爆破欧姆表,不能采用普通的电桥、欧姆表和万能表等。