堰塞湖应急处理的方法很多,这里仅就堰塞体成槽泄流的泄流渠爆破方法作一介绍。堆石堰塞体的快速成槽爆破,可采用裸露接触抛掷爆破(或扬弃爆破),或挖坑装药的内部抛掷爆破。根据泄流槽断面尺寸、堰塞体断面及地形地质条件,布置单排、双排或多排药包。泄流槽较深时可进行多次分层抛掷爆破。堰塞湖爆破大多处于山区旷野,附近很少有需要防护的建筑物,但应对爆破的危害影响应做出评估,尤其应对爆破振动和空气冲击波作用进行分析计算,防止上部山体失稳形成新的地质灾害。
(1)泄流渠爆破参数。
1)裸露接触爆破。采用裸露接触爆破法开挖块石堰塞体泄流渠时,根据设计泄流的渠宽度、深度、长度来确定药包排数或个数,以及其他爆破参数。
药包排数的确定,按式(8-1)计算,取整数:
式中 m——药包排数;
D——泄流沟渠的设计宽度,m;
H——拟破碎深度,m。
药包个数的确定,按式(8-2)计算,取整数:
式中 N——总的装药包个数;
L——设计的沟渠长度,m;
其他符号意义同前。
药包的间距、排距均为1.5H,当设置2排药包时可对称布置,当设置3排以上药包时宜交错布置。
单个药包装药量,按式(8-3)计算:
式中 Q——单个药包装药量,kg;
H——拟破碎深度,m;
KQ——岩石抗力系数,根据岩石性质确定,取值范围为1.5~5.0,岩石坚硬取大值,岩石软弱取小值。
总药量,按式(8-4)计算:
2)内部(埋设)药包爆破。采用内部爆破法开挖泄流沟渠时,应根据设计要求的泄渠开口宽度、底宽、深度、长度来确定爆破参数。
药包排数的确定,应满足设计的泄流渠宽度要求,按式(8-5)计算:
式中 m——装药的排数;
k——随爆破作用指数n值变化的系数,一般为0.4~1.0,n值越大取值越小,通常取n=2,则k=0.7;
D——泄流渠的设计口宽;
P——泄流渠的设计深度,当n=2时,P=1.4h,h为药包最小抵抗线。
考虑满足底宽要求时,可按式(8-6)计算:
式中 D′——泄流渠设计底宽;
其他符号意义同前。
药包个数按式(8-7)计算:
式中 N——总的药包个数;
L——设计的沟渠长度,m;
r——为药包的间距、排距,m;
其他符号意义同前。
药包的间距、排距均为r,当布置2排药包时要对称布置,布置3排药包时要交错布置。(www.xing528.com)
单个药包装药量按式(8-8)计算:
式中 Q——单个药包装药量,kg;
W——最小抵抗线长度,m;
K′Q——装药系数。
装药系数为经验参数,依靠设计者的经验选取。同时,应根据岩土性质、爆破作用指数n及现场地形条件等确定,取值范围为3~17,土岩越坚硬取值越大,n值越大取值越大,反之取值就越小。当为较平坦地形时取较小值,当在凹洼和沟内加深爆破时取较大值。
因为堰塞湖地段环境复杂,气候情况多变,药包布置在渣堆中,从防水防潮和施工方便考虑,一般选用防水性能好、爆破威力较强的乳化炸药。
(2)泄流渠起爆网路。在堰塞湖爆破时,为确保爆破效果和起爆网路的安全,不管是大石解小爆破,还是裸露接触爆破或挖坑抛掷爆破,均宜同时起爆,同一网路不需分段。采用导爆索起爆网路,所有药包全部用导爆索引出后连通起爆。也可采用非电起爆网路,在所有药包内装相同段位的高段位非电毫秒雷管(8~11段),再以非电毫秒雷管1段将所有药包连通后用电雷管起爆。
(3)块石裸露爆破。
1)常规药包裸露爆破。在形成的堰塞体中,表面往往块石成堆、高低不平,堰塞体表面的巨大块石、边坡危石和悬石,以及机械无法挖装的块石,通常采用裸露爆破法施工,块石裸露爆破亦称为巴炮、贴炮、明炮。
裸露爆破用于堰塞体泄流渠开挖较大的孤石时,爆破空气冲击波较强,个别碎块石飞散很远,易造成建筑物、设备的损伤,人员的伤害,应采取必要的防护措施。
裸露爆破的药包布置可分为两种情况,其一是只需将孤石炸裂、破碎便于设备清除,这时可将药包放于孤石的平面或凹面,最好放在孤石的中心,用黏土封闭覆盖,其覆盖厚度应大于药包直径,黏土内不得有石块和杂物,裸露爆破破碎块石装药见图8-1。其二是将药包放置于孤石侧面或下方,并用土或石渣覆盖药包,将孤石爆破破碎,裸露破碎孤石药包布置见图8-2。
图8-1 裸露爆破破碎块石装药示意图
图8-2 裸露破碎孤石药包布置示意图
破碎孤石炸药单耗可在0.6~1.0kg/m3范围内选取,岩石坚硬,整体性好,又无凹面可利用时,选用大值;反之,选用小值。孤石抛掷爆破时,炸药单耗量可在1~2kg/m3范围内选用,孤石炸药量还应根据药包安放的位置对抛掷方向是否有利及抛掷远近的要求综合确定,当孤石有部分或大部分的体积埋入土中时,可在孤石旁或底部挖药洞埋入药包,药包药量可按式(8-9)计算:
式中 Q——用药量,kg;
K——标准抛掷时岩石的单位耗药渣量,kg/m3;
V——孤石的体积,m3。
堰塞体内的中小型孤石裸露爆破单位用药量可参照表8-3选用。
表8-3 中小型孤石裸露爆破单位用药量表
在堰塞体上大块岩石裸露爆破时,其岩石体积与药量关系见表8-4。
表8-4 裸露爆破岩石体积与药量关系表
堰塞体岩石裸露爆破可为孤炮或群炮爆破,采用群炮爆破时可采用非电导爆管雷管共同起爆,药包位置应放置适当,使先爆的药包不至影响邻近其他块石的药包。裸露爆破一般采用筒装炸药,当采用散装药时,应采用防潮材料捆绑牢靠,防止炸药受潮并利于安放炸药。
2)聚能药包裸露爆破。在堰塞体块石裸露爆破时,可采用聚能装药爆破法对块石进行破碎,聚能穴的形状宜采用半球形。聚能药包破碎大块石的优点是:不需打孔、施工简单、劳动强度低、爆破效果好、安全性比常规裸露药包高。
聚能药包所使用的炸药有硝铵炸药压制型、RDX和TNT混合熔铸型、RDX和乳化炸药混装型。聚能穴的形状多采用半球形,聚能药包见图8-3。聚能药包加工简单、破碎能力较大。
目前,国内生产用于破碎大块石的有PS型等规格聚能药包,其药柱为50%~70%的TNT和50%~30%的RDX熔铸炸药,炸药密度为1.66g/cm3,爆速高达7750m/s。PS型聚能药包的药柱结构尺寸与破碎能力见表8-5。
图8-3 聚能药包示意图
1—雷管孔;2—包装纸壳;3—外壳;4—药柱;5—聚能穴
表8-5 PS型聚能药包的药柱结构尺寸与破碎能力表
施工中应将聚能药包垂直放置在大块石或孤石的顶面中心平整的部位,并将聚能穴朝下,在聚能药包上部用泥沙覆盖。
近年来,在矿山推广采用了一种水封聚能药包破碎法,它是在模具内压制2号岩石炸药制成定型的聚能药包,药包重量有500g、1000g、1500g数种。施工时,将一种专制的八角形充水塑料袋在聚能药包上进行覆盖封闭,这种水封方法,可获得较好的破碎效果,并能进一步降低炸药消耗量,并有一定控制岩尘和飞石的作用。
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