石方爆破方案c.pdf
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1、 管道三公司西部管道工程项目部 石方管沟爆破施工方案 管三编码 XB-0G-M-41H-TS-002 监理审核人 监理批准人 业主审核人 业主批准人 EPC审核人 EPC批准人 A3 4/1 报批 林志宏 李龙波 陈连山 A2 17/12 报批 林志宏 李龙波 陈连山 A1 5/12 报批 林志宏 李龙波 陈连山 版本 日期 文件状态 起草人 校审人 批准人 六、七标段施工方案 石方管沟爆破施工方案 第-1-页 共 42 页 目 录 1、工程概况2 2、施工总体部署及计划2 2.1 组织机构 2 2.2 爆破机组的平面布置 3 2.3 爆破工期安排 3 3、爆破技术设计4 3.1 爆破质点振动
2、速度计算式的确定 4 3.2 基本术语和基本概念 5 4、爆破施工方法及技术措施8 4.1、远距离的爆破施工8 4.2、中等距离的爆破施工11 4.3、近距离的爆破施工14 5、爆破安全保证措施17 5.1爆破作业基本规定 17 5.2爆破警戒与信号 19 5.3爆破后的安全检查和处理 19 5.4 盲炮的处理 19 5.5起爆器材的加工和起爆方法 21 5.5 起爆器材的加工和起爆方法 21 5.6露天爆破 24 5.7水下爆破 25 5.8安全距离 28 5.9爆破器材的储存 32 5.10爆破器材运输37 5.11爆破器材的检验与销毁40 6、施工人员配备42 7、施工机具配备42 六、
3、七标段施工方案 石方管沟爆破施工方案 第-2-页 共 42 页 石方管沟爆破施工方案 1、工程概况 本施工段为第六、七标段,西起新甘省界(桩号为 BA001),东止安西玉门市交界处(桩号为 BA147)全线水平长度 228.84km。根据初步设计统计期间存在大约有128公里的石方段,具体工程量如下表 六、七标段石方工程量统计表 序号 起止桩点 长度(Km)岩石种类 1.BA101-BA154+670 74.239 硬质岩石 2.BA157-540BA157+280 0.82 硬质岩石 3.BA159-1340BA160-290 1.588 硬质岩石 4.BA160-160BA160 0.16
4、硬质岩石 5.BA162-200BA169 10.178 硬质岩石 6.BA170+320BA171-60 1.532 硬质岩石 7.BA171+350BA175 7.01 硬质岩石 8.BA176+90BA177+110 1.888 硬质岩石 9.BA177+830BA179+925 2.978 硬质岩石 10.BA181-1550BA181-920 0.63 硬质岩石 11.BA201-1560BA203-520 4.485 硬质岩石 12.BA203-520BA209+420 12.042 硬质岩石 13.BA242-850BA242-360 0.49 硬质岩石 14.BA242+240
5、SLcy1 10.702 硬质岩石 注:此数据来源于初设 具体数据以现场实际情况为准 2、施工总体部署及计划 2.1组织机构 我们在 EPC甘肃分部爆破领导小组的领导下成立管道三公司爆破领导小组,名单如下:组 长:陈连山 副组长:李建军、李龙波 成 员:乔飞、赵忠献、赵赞华、曹文志、杨文凯 六、七标段施工方案 石方管沟爆破施工方案 第-3-页 共 42 页 组织机构图如下:2.2 爆破机组的平面布置 根据本单位承担的石方爆破工程量及目前了解的各爆破单位的施工能力,我们拟定共计采用 8 个爆破施工作业面。由于本段地处荒漠戈壁社会依托比较差。因此我们计划 8 个爆破作业机组和主体机组的营地建设在相
6、同的地点,以便相互作为依托。具体营地位置为:柳沟、安北、石板墩、柳园(2 个机组)、大泉、赵东、红柳河。2.3爆破工期安排 根据目前队伍进场情况,我们拟定在 3 月 1 日前爆破出约 10 公里的连续地段,以便焊接机组能够顺利地进行正常作业施工。2005年 3月 1日后,根据各爆破机组的实际进度情况,随时向既定的营地调遣队伍。确保到 5 月 15 日完成全部爆破工作。由于目前许多分包商的进场时间尚未得到通知,以及春节期间的休假安排尚未明确。加之具有大量石方段的极旱保护区的征地进程尚未明确。目前我们尚不能编制详细的计划。爆破四队 爆破六队 爆破七队 爆破八队 爆破一队 爆破二队 爆破三队 EPC
7、 甘肃分部爆破领导小组 管道三公司 爆破领导小组 工程部 控制合同部 财务部 采办部 行政办公室 征地办公室 QHSE部 爆破五队 六、七标段施工方案 石方管沟爆破施工方案 第-4-页 共 42 页 3、爆破技术设计 3.1 爆破质点振动速度计算式的确定 长期以来,国内外对爆破振动引起的结构和设施危害问题进行了大量的研究工作,将爆破振动产生的地面介质质点振动速度或加速度作为建筑物、设施和构件的振动破坏判据或建立与自身相适应的通用安全振动标准。关于地面介质质点振动速度的计算式,各个国家不尽相同,大家比较熟悉的计算式有:前苏联 M.A 萨道夫斯基根据弹性力学的牛顿动力相似定律提出的方程:)1.(.
8、3RQKV 式中:V质点振动速度峰值cm/s;Q一次齐爆炸药量 kg,(当采用毫秒微差爆破时,取折算药量,根据爆源与被保护目标间的地形、地貌及地质结构状况确定折算计算方法;通常折算方法是采用各微差段药量的平方和的开方值;当微差延期时间大于压缩波峰值可能叠加的最小时间或采用秒延期时,取最大段药量。);R测点离爆心的距离 m;K与爆源及岩石特性有关的系数;衰减指数。美国矿业局上世纪六十年代通过露天深孔爆破测试分析提出的振动速度计算方程:)2(.21WDHV 式中:V质点振动速度峰值,cm/s;W一次齐爆炸药量,kg;D测点离爆心的距离,m;H与岩石特性等有关的系数;衰减指数。日本采用的经验公式为:
9、)3.(.).(,275.0scmRQCV 式中:C 与爆破条件有关的系数,露天爆破为 100;隧道爆破为 300。瑞典兰格福斯提出的经验公式为:六、七标段施工方案 石方管沟爆破施工方案 第-5-页 共 42 页 )4.(.).(,2123SmmRQKV 式中:K 与介质性质及传播距离有关的系数,对坚硬的岩石取值为 400。我国爆破工作者对以上这些方程在实际工程中进行了大量的实践,结果表明,这些公式预测爆破振动速度方面都比较实用。而相对使用广泛和可靠的计算式是公式(1),尤其在经济较为发达的沿海地区和建(构)筑物相对稠密地区,该公式更是得到爆破工作者的普遍认可。在西北地区,由于建(构)筑物相对
10、分散,使用以上计算公式进行质点振动速度验证的机会很少。据查,该地区尚无团体或组织对爆破振动速度计算公式进行试验对比。在进行西部原油成品油管道工程爆破模拟试验前,相关技术人员对以上经验公式进行了详细的分析对比,认为在西气东输管线和西部原油成品油管道所处的地形、地貌及地质条件下,使用公式(1)是比较贴切的,模拟试验的结果分析和计算也充分证明了这一点。为此,在后续的西部原油成品油管道工程爆破作业中,应统一按试验所得的相关参数(,K值)使用公式(1),即,M.A 萨道夫斯基经验公式作为质点振动速度的判据计算式。3.2 基本术语和基本概念 参加西部原油、成品油管道工程爆破施工的相关单位对本指导书所涉及的
11、一些基本概念和基本术语可能并不陌生,但因各载体对这些概念和术语描述语言的不同,使人们在理解或使用它们时存在差异。为确保各单位在实际工程中能切实执行模拟试验获得的各项安全参数,有必要在此对相关术语和基本概念进行统一描述。3.2.1 基本术语 爆轰 爆轰是炸药在瞬间发生分解反应的一种特定形式,其实质是爆轰波在炸药中的传播。爆轰的特点是:(1)化学反应区很薄,凝聚相高级炸药的化学反应区厚度在0.52.5mm之间;(2)化学反应区以常速传播,该速度大于炸药中的声速;(3)在波阵面上产生很高的温度梯度和压力梯度。爆速 炸药中爆轰传播的速度称为爆速。爆速高的炸药冲击效应强。炸药在约束状态下(在钢管或合金铝
12、管中)的爆速比空气中的无约束爆速高。常用工业炸药爆速在六、七标段施工方案 石方管沟爆破施工方案 第-6-页 共 42 页 20007000m/s 之间。爆轰波 流体力学爆轰理论认为:爆轰过程是一个带有化学反应区的强冲击波在炸药中的传播过程。这种在炸药中传播的带有化学反应区的冲击波称为爆轰波。当冲击波在炸药中传播时,由于炸药受到冲击波的冲击压缩而引起高速的化学反应,产生气体产物并释放出炸药的潜能,这些能量又供给冲击波对下一层炸药的冲击压缩,使下一层炸药又发生高速的化学反应。如此重复进行,利用炸药的爆炸反应释放出的能量维持在炸药中传播的冲击波以不变的速度传播下去而不至于衰减,因此,爆轰波只能存在于
13、炸药的爆轰过程,当炸药爆轰过程结束时,爆轰波的传播也随之结束。冲击波 冲击波是炸药在爆炸后的介质中产生的传播速度高于介质声速的一种压缩波,其波阵面有着陡峭的前沿,介质压力在波阵面发生突跃上升,随着波的长距离传播能量被介质吸收后,压力曲线逐渐趋向平缓,最终冲击波衰减为声波。应力波 炸药在土岩介质中爆炸时,其冲击压力以波动形式向四周传播,这种波统称应力波。当该波的应力应变曲线呈非线性关系时,介质中传播的波为塑性波和冲击波,呈线性关系时为弹性波。爆破地震波 爆破远区,应力波衰减并变成振荡式波形,称为爆破地震波。表征地震波特点的参数有位移、速度、加速度、持续时间、频率。因爆破地震波有可能对周围建筑物造
14、成一定危害,对大型爆破工程多进行地震波预报和测定。殉爆与殉爆距离 当一装药爆轰时能够通过惰性介质引起相距一定距离的另一装药产生爆轰的现象成为殉爆。所谓殉爆距离就是指引起殉爆时两装药间的最大距离。实践证明,砂、土等介质衰减冲击波的能力很强,因此,在使用孔内分段延时起爆时,可用砂土作为分割填塞物。不耦合装药 采用钻孔爆破时,当药包直径小于药孔直径时,药包在药孔中与孔壁接触不密实,这种装药形式称为不耦合装药。这种装药形式通常在光面爆破和预裂爆破中使用。六、七标段施工方案 石方管沟爆破施工方案 第-7-页 共 42 页 3.2.2 基本概念 最小抵抗线 在有限介质中爆破时,临空面离装药中心最短的距离称
15、为最小抵抗线。当被爆破介质存在多个临空面时,可能存在几个最小抵抗线,但此时的最小抵抗线长度应当是相等的。图3-1 解释了最小抵抗线的概念。爆破漏斗和爆破作用指数 靠近地表埋置的集中药包爆破后产生的倒圆锥形爆坑(图 3-1),称为爆破漏斗。倒圆锥上口的半径称为爆破漏斗半径 R,药包埋深以 W 表示,R 与 W 之比称为爆破作用指数 n,WRn;n=1 时爆破漏斗称为标准爆破漏斗,n1 称为抛掷爆破,1n0.75 称为加强松动爆破,n0.75 称为弱松爆破。临界埋深和最佳埋深 药包大小一定,在一定埋深范围内,随着埋置深度的增加,爆破漏斗的体积也有所增加,当深度到达一定值时,再增加埋置深度,漏斗体积
16、反而减小,到达某一个深度时,不再出现爆破漏斗。把爆破漏斗体积最小的埋深称为最佳埋深,把不出现爆破漏斗的最小埋深称为临界埋深。利文斯顿经长期研究,发现临界埋深和最佳埋深均与炸药量的三分之一次方成正比,对特定炸药和特定岩石,其比例系数是个常数。实际上,正确掌握和理解最佳埋深对工程实践具有较大的指导意义。如在长输管线的岩石段管沟开挖中,正确运用最佳埋深可获得良好的成沟质量并降低炸药单耗。预裂爆破 所谓预裂爆破,就是沿开挖面钻预裂孔,在开挖区爆破前先将装药起爆,使岩石沿设计开挖面拉断,形成较整齐的贯通裂隙。由于裂隙将开挖区与保留区岩体分开,使得开挖区爆破时的应力波在裂隙面上产生折射和反射,使通过它的应
17、力波强度大大六、七标段施工方案 石方管沟爆破施工方案 第-8-页 共 42 页 减弱。此方法经常作为减震手段。微差爆破 微差爆破又称为毫秒爆破。是以一定顺序按规定的千分之几秒或百分之几秒的时间间隔先后起爆装药,每后一个药包的起爆在前一个药包所爆破的岩体已部分被破坏、但在岩体中所引起的应力尚未消失的一瞬间发生的。因此,后一药包是在岩体已被松动的条件下爆破的,此时后一药包已经获得了新的自由面,并且可以利用前一次爆破所产生的剩余应力对岩体实施补充破碎。这种利用形成新自由面所需要的时间为开始移动时间加上爆破区岩石脱离开岩体作为合理间隔时间的爆破起爆方法称为微差爆破。在有爆破振动限制的露天孔爆破中,经常
18、采用该爆破方式来降低爆破振动峰值,同时提高爆破效率。扩壶爆破(药壶爆破)扩壶爆破也称药壶爆破,有时人们还形象的将其称为葫芦炮或坛子炮。它是集团或集中装药的一种形式,为节约穿孔成本,在可压缩比较大的岩体内凿成深孔或浅空,小药量多次将穿孔底部扩大成壶(葫芦)型药室,以便装入更多的炸药。药壶的形状通常为球体或椭圆球体形状,这种爆破方法人们将其称作为扩壶爆破。在以上三部分中,从最大允许药量函数关系式到相关参数、基本定义、基本概念,我们逐一进行了确定和统一。以此为基础,下面可以进一步讨论并确定在各种距离(西部管道与西气东输)上,西部管道工程爆破施工的具体方式、方法等。按试验输出结果及相关参数分析并考虑西
19、部管道与西气东输管道并行段现场地质条件,西部管道工程在与西气东输管道相距一定范围内的爆破开挖施工中,必须采取相应的爆破安全技术措施。即根据现场地形、地貌、西部管道与西气东输管道相对位置等,对爆破开挖采取的方法、爆破类型、起爆技术、网孔参数、炸药及火工品等诸因素实施限制措施,旨在确保带压西气东输管道的运行安全和西部管道工程的顺利进行。验证试验结果与计算数值比较分析表明,在各种距离上为确保相关参数使用的准确性,必须按距离区分使用。综合考虑试验输出结果及数据分析结论,同时考虑专家评审会入会专家意见,决定分三个距离范围对西部管道爆破施工的爆破方法、爆破类型、起爆技术、网孔参数、炸药及火工品使用等进行分
20、析和限定。三种距离范围具体划分为:30m 以内为近距离范围;3050m 为中等距离范围;50m 以外为远距离范围。六、七标段施工方案 石方管沟爆破施工方案 第-9-页 共 42 页 4、爆破施工方法及技术措施 4.1、远距离的爆破施工 当西部管道与西气东输管道间的距离大于 50m 时,将其划分为远距离爆破作业。该距离范围内的 K 及取值应分别为 110 和 1.30,按此参数计算的最大允许单次齐爆药量(所有药量限制均以 2 号岩石硝铵炸药为基准)数值比较大,如表(4-1)。这并不能说明在该距离上可随意实施爆破作业。如果爆破作业诸参数选择不合理仍然存在安全隐患(诸如单耗过大,网孔参数不合理等,虽
21、然药量未超过允许值,但会导致大块岩石飞溅,大块飞石的落地的冲击作用同样会对西气东输管道造成危害,该地区小尺寸沟槽爆破开挖工程实践成功经验为:炸药单耗在 0.70.9 之间),建议施工过程中,对该距离范围内的爆破作业实施现场单耗控制。所谓炸药单耗是指单位体积土石方爆破后所使用的炸药量。表 4-1 远距离单次齐爆最大允许药量 距离 R(m)K maxV(cm)允许药量)(333maxKVRQ(kg)60 1.3 110 14 1855.49 70 1.3 110 14 2946.45 80 1.3 110 14 4398.20 90 1.3 110 14 6262.28 100 1.3 110 1
22、4 8590.23 常规沟槽爆破及管道作业带降坡所使用的装药量,一般都不会超过该距离上表4-1 所列的最大允许药量,此时的爆破作业切忌随意性。大量爆破工程实践总结出常规沟槽爆破的经验参数,见表 4-2、4-3。各单位可在实际工程中参考。表 4-2 常规沟槽爆破参数 沟槽深度,m 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 炮孔深,m 1.5 2.0 2.7 3.2 3.8 4.8 抵抗线,m 0.8 0.9 0.9 1.0 1.0 0.9 上层装药高度,m 0.2 0.3 0.5 0.7 0.8 1.0 上层装药量,kg 0.1 0.2 0.4 0.6 0.7 0.9 六、七标段施工方案
23、石方管沟爆破施工方案 第-10-页 共 42 页 底层装药高度,m 0.2 0.4 0.4 0.55 0.55 0.8 底层装药量,kg 0.3 0.5 0.5 0.7 0.7 0.9 单孔药量,kg 0.4 0.7 0.9 1.3 1.4 1.8 炸药单耗,kg/m3 0.8 0.9 0.8 0.8 0.9 0.8 注:岩石为裸露、表层中风化中粒花岗岩,实际沟槽宽度 3.5m,孔径 38 40mm,每排设计 45 孔,使用的乳化炸药密度较低且局部粘度降低。当采用 2#岩石(铵梯)炸药时,应适当降低药量,经验证明,当地使用的乳化炸药当量约为 2#岩石铵梯炸药的 85%。表 4-3 快速沟槽爆破
24、参数 沟槽深度 m 2.0 2.5 3.0 3.5 4.5 钻孔深 m 2.7 3.3 3.9 4.6 5.8 抵抗线 m 1.6 1.6 1.6 1.5 1.5 装药高度 m 0.8 1.1 1.5 2.0 3.1 单孔药量 kg 2.7 3.1 5.5 7.0 9.6 炸药单耗 kg/m3 1.0 1.1 1.2 1.3 1.3 注:岩石为裸露、表层中风化中粒花岗岩,实际沟槽宽度 4.04.5m,孔径 64 66mm,每排设计 43 孔穿插,微差起爆,段间延时 75ms。爆破后岩石破碎均匀,但部分边坡有超挖现象,沟槽边坡光滑程度比表 4-2 差。在该距离范围,对施工单位的爆破方法、起爆方式
25、、网孔参数及炸药火工品可不作硬性要求和限制,但炸药单耗必须进行控制。如果采用微差起爆,其炸药单耗不得大于3/4.1mkg;当采用电雷管一次性起爆(不超过最大装药允许值)时,炸药单耗不得超过3/0.1mkg。否则,将有块岩石产生远距离飞溅。4.2、中等距离的爆破施工 将离西气东输管道 3050m 的距离划分为中等距离,与西气东输管道并行在该距离范围内是最多的。试验结果表明,在此范围内对爆破作业的多个要素必须实施控制。首先,必须对爆破的单次齐爆药量加以控制,各距离处单次齐爆装药量见表 5-1;表 5-1 中等距离单次齐爆最大允许药量 六、七标段施工方案 石方管沟爆破施工方案 第-11-页 共 42
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