小直径短竖井全断面一次钻孔反井爆破出渣施工技术.pdf

29小直径短竖井全断面一次钻孔反井爆破出渣施工技术任王贵/中国水利水电第十二工程局有限公司【摘要】小直径短坚井开挖爆破在国内一般采用正井自上而下全断面开挖爆破施工。该方案需在井口设置卷扬提升系统，用于爆破后石渣运输。但采用该工艺施工进度慢，且需设置用于出渣的提升系统，施工成本较高。周宁抽水蓄能电站排水管道竖井和主变通风竖井开挖爆破采用自上而下全断面一次钻孔反井爆破出渣工艺，较好地完成了竖井开挖任务。【关键词】小直径短竖井自上而下全断面一次爆破1根概述周宁抽水蓄能电站位于福建省宁德市周宁县境内，电站装机容量为12 0 0 MW（4X 30 0 M W），主要由上水库、地下厂房系统及下水库等建筑物组成。排水埋管竖井为厂房排水系统的一部分，排水管道竖井高24.391m，断面为直径d=3.0m的圆形，按照国内目前总体划分，井径小于3m的竖井为小井径竖井，故该竖井为小井径竖井。排水埋管竖井顶部连接厂房排水洞，断面尺寸为3.0 m3.0m（宽高），底部通过尾闸室与集水井连接，形成厂房渗漏水排水通道。该竖井围岩类型为花岗岩，节理裂隙较发育，围岩稳定性较差，开挖难度较大。2施工方案选择行业内竖井常规施工方案主要为全断面施工、先导井后扩挖施工两种工艺。采用先导井后扩挖施工方案在近几年竖井开挖中采用较多，一般采用反井钻机先钻设一条直径为1.42.0 m的导井，再通过扩挖爆破方式完成竖井开挖。由于本工程排水埋管竖井井径只有3m，导井施工完成后的剩余扩挖厚度只有0.5 0.8 m，进行薄壁扩挖的施工安全风险极高，同时由于本工程排水管道竖井顶部与排水洞相连，排水洞断面尺寸仅3.0 m3.0m（宽X高），受通道限制，反井钻机施工设备运输难度较大。采用全断面施工又分为自下而上及自上而下的施工方法，自下而上全断面施工由于作业环境的限制及安全风险高等因素，近几年国内已严禁使用。自上而下全断面施工一般采用在井口设置卷扬提升系统，通过吊篮完成人员上下及石渣正井出渣要求，该方案需要随着竖井开挖紧跟完成支护工作。全断面一次钻孔反井爆破出渣施工工艺采用在竖井平台上钻设爆破孔，自下而上分段装药爆破，从下平洞出渣，施工从始至终都在平地上作业，施工设备采用常规施工设备即可完成，降低安全风险，且大幅减少施工成本，同时对竖井上部通道要求极低，满足人员设备通行即可。综合以上分析比较，采用全断面一次钻孔反井爆破出渣法施工。3竖井全断面一次钻孔反井爆破施工采用竖井中心设置空孔，周边环形布置掏槽孔，采用直孔掏槽爆破。为保证竖井开挖后成型质量，沿结构面设置周边控光面爆破。3.1爆破方案设计3.1.1钻孔布置竖井爆破孔布置共布置3排孔，在竖井中心位置布设一个g120mm空孔，以提供爆破自由面，提高爆破效果；空孔外围沿空孔布设4个$90 mm掏槽孔，距离空孔0.35 m，环形布置，掏槽孔间距0.35 m；主爆孔设置1排，环形布置在掏槽孔外侧，距离掏槽孔0.5 5 m，炮孔间距0.9m；最外侧沿竖井结构面设置1排光爆孔，光爆孔间距0.5 m，孔径均为$90 mm，钻孔深度一次性到底。具体钻孔装药布置方案见图1。30厂程地下.上端.竖井下端沙袋5：62.085535353562.08图1排水埋管竖井钻孔装药布置图(单位:mm)3.1.2装药结构根据工程岩石特性及以往爆破经验，爆破单耗取3.57kg/m，光爆孔线装药密度取2 5 0 g/m，爆破长度每次取4m，循环进尺按照2.5 m控制，爆破方量17.67m，总装药量6 2.5 kg。周边孔炸药选用g32mm，其余均采用?7 0 mm，封堵底部采用提前制作好的沙袋配合炮泥，顶部采用细砂封堵，起爆采用非电毫秒雷管起爆网络，电雷管起爆。排水埋管竖井爆破参数见表1。3.2.钻爆施工3.2.1钻孔施工（1）钻孔采用YQ10 0 潜孔钻钻孔，炮孔孔径为$90mm，中间空孔孔径为$12 0 mm。由于钻孔深度较深，钻孔间距较小，一旦控制不到位，影响爆破效果及竖井成型质量，为竖井爆破重点工序。（2）钻孔前应对施工范围进行混凝土找平，以利于钻机稳定，并设置插筋对钻机进行固定。钻机固定设置样架，采用型钢制作，确保稳定。（3）开孔前先在开孔点钻设深10 cm的辅助孔，然后在辅助孔上进行开孔，防止钻机开孔点移位。钻机架设固定后，采用测量检查，确保钻机安装准确；开孔时使用弱冲击慢钻进的方法，钻进深度达到2 0 cm、5 0 c m、100cm，校验三次，合格后方可正常钻进。钻孔过程中，利用定制的量角器及吊线锤全程控制，使线锤与钻杆重合，并在钻机钻进过程中做到3m以内每钻进一根钻杆检查校核一次，3m以上每2 3根钻杆校核一次，发现偏差及时纠正。控制钻孔速度在5 min/m左右，并加设导向钢管，以保证钻孔的垂直精度。每一孔造孔完成后，应进行认真测量检查，合格后封堵保护。表1排水埋管竖井爆破参数表部位钻孔参数装药参数孔径孔深炮孔间距孔数药卷直径单孔药量线装药密度总装药量炮孔类型段位/mm/cm/cm/个/mm/kg/(g/m)/kg掏槽孔MS1、M S 3904.0494705.2521.0全断面开挖辅助孔MS5904.0906703.7522.5光爆孔MS7904.05019321.025019.0合计2962.53.2.2装药爆破施工（1）测孔：为分层爆破设计提供孔深，了解下部空间高度和顶板线的形状。采用测绳下部系挂一0.5 m长弧形金属杆（两端重中间轻），杆中部和一端各设一个系点，将系好金属杆的测绳顺着炮孔放到底部后，再拉平金属杆慢慢往上提到竖井爆破后顶板，量测测绳记录读数，测出每个炮孔孔深及顶板状况，测后拉断中间系绳提出金属杆，继续下一个炮孔的爆后参数量测，如此量测出所有炮孔的孔深及掌握顶板状况。根据顶板分布形状调整各孔的装药长度，以调整爆后顶板呈倒漏斗形。（2）堵孔：在排水埋管竖井井口平台用铁丝绑扎混凝土塞中心处的吊环，下放混凝土塞至孔底以上10 cm区间处进行固定，随后用绳子绑一个直径$8 0 mm、长度40 cm的长条沙袋，按每个炮孔测孔深度从炮孔井口上部下放到离炮孔底部约10 cm位置后，再从上部扔下适当炮泥的方法堵炮孔；装药后炮孔上部用细砂土封堵长度1.5 m。31小直径短竖井全断面次钻孔反井爆破出渣施工技术（3）装药：为控制好装药和满足装药的结构要求，根据各孔装药长度制作毛竹片，将炸药捆绑固定在毛竹片上，用绳索加胶带绑住毛竹片从上部沿孔壁慢慢放下的方式进行炮孔装药。为保证药卷间的传爆，药卷间加一导爆索连接线。（4）爆破：起爆采用高能起爆器起爆。在装药连线完成且现场及周边所有人员撤离到2 0 0 m爆破警戒安全距离以外，确认安全后进行起爆。（5）爆破后检查：爆破后首先确定是否有盲炮，经确认安全无隐患后进入现场进行查看，等洞内炮烟排尽后，进人洞内查看爆破效果，然后测量孔深，检查是否有堵孔现象。若有则采用潜孔钻机洗孔处理，否则进人下一个装药爆破循环施工。4结语工程通过采用全断面一次爆破成型施工工艺在工程排水埋管竖井开挖爆破中的应用，仅用10 d便完成了竖井开挖任务，没有发生过一起安全事故，大大缩短了施工工期，降低了施工成本，社会经济效益明显。开挖爆破后对开挖形体进行检查，平整度较好，超挖基本在15 cm以内，成型质量良好。该方法应用至后续施工的主变通风竖井，同样取得了成功，说明该方法在控制好钻孔精度、解决装药方法后，在抽水蓄能电站小井径、短竖井开挖爆破中能够起到良好的效果。