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临近输油管道深孔爆破振动控制方案及安全措施
2019-05-17
以某石灰岩矿临近输油管道控制爆破作业为工程背景,根据爆区特点及被保护管道 的安全允许振速,制定了合理的控制爆破方案,设计了深孔爆破参数,并对爆破振动进行了监测。 经过精心设计与施工,保证了输油管道安全,为类似工程积累了宝贵经验。
Serial No. 600 April. 2019 现ꢀ 代ꢀ 矿ꢀ 业 MODERN MINING 总第 600期 2019 年 4 月第 4 期 方案试验研究[J]. 有色金属:矿山部分,2016,68(2):69-72. ( 收稿日期 2019-02-23ꢀ 责任编辑ꢀ 何ꢀ 伟) 临近输油管道深孔爆破振动控制方案及安全措施 1 ,2 1,2 1,2 金ꢀ 科 ꢀ 张西良 ꢀ 江东平 ( 1. 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司;2. 马鞍山矿山研究院爆破工程有限责任公司) ꢀ ꢀ 摘ꢀ 要ꢀ 以某石灰岩矿临近输油管道控制爆破作业为工程背景,根据爆区特点及被保护管道 的安全允许振速,制定了合理的控制爆破方案,设计了深孔爆破参数,并对爆破振动进行了监测。 经过精心设计与施工,保证了输油管道安全,为类似工程积累了宝贵经验。 关键词ꢀ 露天矿山ꢀ 控制爆破ꢀ 爆破振动ꢀ 工程经验 DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2019. 04. 021 Controlling Scheme of Blasting Vibration and Safety Measures of the Deep Hole Blasting Practice Near Oil Pipeline 1 ,2 1,2 1,2 Jin Ke ꢀ Zhang Xiliang ꢀ Jiang Dongping ( 1. Sinosteel Maanshan Institute of Mining Research Co. ,Ltd. ; 2. Maanshan Institute of Mining Research Blasting Engineering Co. ,Ltd. ) Abstractꢀ Taking the controlled blasting practice of a limestone mine near the oil pipeline as the engineering background,according to the characteristics of the explosion zone and the safe vibration speed of the protected pipeline,a reasonable controlled blasting scheme is developed,deep hole blasting parame- ters are provided,and blasting vibration is monitored. Through careful design and construction,the normal mining needs of the mine is met,safety of the oil pipeline is ensured,besides that,the valuable experience for similar projects is accumulated. Keywordsꢀ Open-pit mine,Controlled blasting,Blasting vibration,Engineering experience ꢀ ꢀ 在露天矿山深孔爆破开采过程中,会不可避免 对位置见图 1。 地产生一些有害效应,爆破振动是其中危害性较大 [ 1] 的一类 。 特别是当爆破区域周边存在需要被保 护的建筑物或设施设备时,必须对爆破振动进行严 [ 2] 格控制 。 本研究以某石灰岩矿临近输油管道控 制爆破作业为例,根据爆区特点及被保护管道的安 全允许振速,制定深孔爆破分区控制方案,并对爆破 振动进行监测分析。 1 ꢀ 工程概况 某石灰岩矿设计开采规模为 70 万 t/ a,采用露 天深孔爆破,分台阶自上而下开采,台阶高度为 10 m,孔径 90 mm。 矿权外西北侧 80 m 处有一输油管 道通过,采用埋设方式布置,埋设深度 1. 5 ~ 2 m,相 ꢀ ꢀ 金ꢀ 科(1993—),男,硕士研究生,243000 安徽省马鞍山市经济 技术开发区西塘路 666 号。 8 2 ꢀ ꢀ 金ꢀ 科ꢀ 张西良等:临近输油管道深孔爆破振动控制方案及安全措施ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2019 年 4 月第 4 期 图 2ꢀ 最大段药量计算结果对比 ■ ▲ —式(1); —式(2) 由图 2 可知:随着 R 的增大,由式(1)、式(2)计 算的 Q 值的差异呈现明显增大趋势。 式(1)计算的 Q 值较小,是由 K、α 值分别选择了爆破振动传播衰 减最慢的极大值,按该公式计算的爆破振动传播至 图 1ꢀ 输油管道与矿权的相对位置 2 ꢀ 输油管道安全振速及爆破控制方案 2 . 1ꢀ 输油管道振动安全判据 穿越该矿区的输油管道属巢湖—含山段,同时 参考矿区所在地区抗震设防烈度(6 度),故对穿越 矿区的输油管道抗震烈度按 6 度考虑。 根据《中国 [ 3] 地震烈度表》 (GB / T 17742—2008) 可知,矿区地 震烈度 为 6 度, 对 应 的 地 面 峰 值 速 度 为 ( 5 ~ 9 cm/ s)。 综合考虑,该输油管道的安全允许振动速 度 V 取 5 cm/ s。 2 . 2ꢀ 控制爆破区域划分 根据爆区至输油管道的不同距离,将临近输油 管道 80 ~ 200 m 范围内的区域划分为 6 个控制爆破 区,分别为 80 ~ 90 m、90 ~ 100 m、100 ~ 125 m、125 ~ 150 m、150 ~ 175 m、175 ~ 200 m,进而采取针对性 的控制爆破方案。 2 . 3ꢀ 最大段药量控制 爆破最大段药量 Q 的计算公式为 σ 3 R = K / V · Q , (1) 式中,R 为被保护物至爆区的距离,m;V 为地面质点 的振动速度,cm/ s;K、α 为与爆区地形、地质等条件 有关的系数和衰减指数,分别取 350、1. 3。 矿方以往研究得到的矿山爆破在输油管道方向 的爆破振动传播规律可描述为 1 . 117 3 98. 79 / V · Q , R = (2) ꢀ ꢀ 通过式(1)、式(2)计算的 Q 值见图 2。 8 3 总第 600 期 现代矿业 2. 4ꢀ 爆破参数选取 2019 年 4 月第 4 期 原有管道的振动速度偏大,更有利于维护输油管道 安全,对输油管道而言,根据该公式计算的 Q 值对 于装药量控制较有利。 (1)单耗。 矿区岩体较为坚硬,结合已实施的 3 控制爆破参数,单耗取 0. 38 kg / m 。 本研究以 10 倍单段药量为限控制总装药量,控 制药量取值见表 3。 ( 2)底盘抵抗线。 为克服台阶底部爆破效果差 的问题,通常在进行爆破设计时,将最小抵抗线用底 盘抵抗线来替换,采用松动爆破方式,设计的底盘抵 抗线为 4 m。 表 3ꢀ 分区控制爆破药量 爆区 编号 爆区范围 / m R Q 允许最大 最大孔深 / m / kg 总药量/ kg / m ( 3)炮孔深度和超深。 为解决根底问题,炮孔 # 1 80 ~ 90 90 ~ 100 100 ~ 125 125 ~ 150 150 ~ 175 175 ~ 200 80 90 28. 3 40. 3 283 403 7. 7 9. 7 深度 L 必须适当超出台阶高度 H,超出的部分即为 超深 h,一般按(0. 1 ~ 0. 15)H 取值。 # 2 # 3 100 125 150 175 55. 2 552 12. 0 20. 0 20. 0 20. 0 (4)孔距及排距。 孔距取值为 a = mW,其中 m 为炮孔密集系数,通常大于 1;W 为最小抵抗线。 排 距 b 按照(0. 6 ~ 1. 0)W 取值。 # 4 107. 8 186. 4 295. 9 1 078 1 864 2 959 # 5 # 6 ( 5)单孔装药量。 单孔平均承担的爆破体积与 ꢀ ꢀ 考虑到矿山生产爆破台阶高度为 10 m,将 80 ~ 0 m 爆区台阶高度限制为 6 m,将 90 ~ 100 m 爆区 炸药单耗 q 之积即为单孔装药量 Q。 Q 取值及其余 爆破参数取值见表 4。 9 台阶高度限制为 8 m,其他爆区台阶高度取 10 m。 表 4ꢀ 爆破参数取值 台阶高度 炮孔直径 / mm 炮孔倾角 底盘抵抗线 孔距 / m 排距 / m 超深 / m 炮孔填塞长度 / m 孔深 / m 单孔装药量 爆区编号 / m / (°) / m 3. 5 3. 5 4. 0 / kg 24 32 49 # 1 6 90 90 3. 5 3. 5 4. 0 3. 0 3. 0 3. 2 0. 8 1. 0 1. 5 ≥3. 0 6. 8 9. 0 11. 5 # 2 8 90 90 ≥3. 0 # # 3 ~ 6 10 90 90 ≥3. 5 2 . 5ꢀ 起爆网路及起爆顺序 为降低爆破振动的影响,采用导爆管雷管逐孔 起爆方式,采用反向起爆方法,孔内延期与孔外延期 [ 4-5] 相结合的毫秒微差起爆技术 。 孔内双发毫秒延 期导爆管雷管,雷管段别 1、3、5 段;区间采用 7 段毫 秒延期雷管延期,起爆网路如图 3 所示。 3 ꢀ 爆破振动控制效果监测 为验证爆破设计方案的合理性和保证输油管道 的安全性,在输油管道附近布置了 IDTS-3850 爆破 振动记录仪,实地监测爆破振动情况。 在输油管道 相邻爆区方向距离 1 m 处布置了爆破振动监测仪, 根 据该点的振动数据分析输油管道处的振动情 8 4 ꢀ ꢀ 金ꢀ 科ꢀ 张西良等:临近输油管道深孔爆破振动控制方案及安全措施ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2019 年 4 月第 4 期 包括采用间隔装药、在管道临近爆区一侧开挖减震 沟等,可以视工程实际情况采用。 4 . 2ꢀ 爆破飞石控制措施 准备爆破前应对各个炮孔的抵抗线进行测量 ① 和比较,如果抵抗线与设计的抵抗线不符,须修正装 药量;②保证填塞质量,应用细沙、钻屑等颗粒较细 且均匀的物质填塞炮孔,填塞物中不应含有碎石,还 须保证填塞高度;③爆破前发出警报,所有与爆破无 关的人员立即撤至爆破安全警戒线以外,待解除警 戒信号发出后,方可恢复正常活动。 图 3ꢀ 起爆网路示意 6-7] 。 90 ~ 100 m、125 ~ 150 m、150 ~ 175 m 3 个爆 [ 况 区的爆破振动监测结果见表 5。 4 . 3ꢀ 其他措施 其他措施主要有:①严格落实安全生产责任到 表 5ꢀ 3 个爆区的爆破振动监测结果 90 ~ 100 m 爆区 通道 人制度,指定专人负责施工现场生产安全;②严禁在 突出的危石、峭壁下进行休息、作业、摆放施工工具 等;③对于存在山体滑坡危险的施工区域,应安排专 人定期对边坡情况进行检查,若施工中出现山体滑 动现象,必须立即停止施工,撤出工作人员,并及时 上报工程部处理;④在施工机械进行工作时,无关人 员严禁靠近,若有必要,可在施工机械周边设置围栏 等;⑤在上方有落石或滚石滑落危险的道路上,必须 设置警示牌,必要时可采取覆盖防护网等设施。 振动速度最大值/ (cm/ s) 时刻/ s 主频率/ Hz 0 1 2 0. 761 0. 659 8. 545 0. 716 0. 779 0. 690 0. 465 12. 959 17. 822 1 25 ~ 150 m 爆区 通道 振动速度最大值/ (cm/ s) 时刻/ s 0. 759 0. 735 0. 738 主频率/ Hz 8. 789 0 1 2 0. 583 0. 762 0. 699 8. 789 8. 789 1 50 ~ 175 m 爆区 通道 振动速度最大值/ (cm/ s) 时刻/ s 0. 854 0. 287 0. 299 主频率/ Hz 7. 324 5 ꢀ 结ꢀ 语 0 1 2 0. 183 0. 312 0. 387 以某石灰岩矿临近输油管道控制爆破作业为工 8. 300 程背景,通过科学划分爆破控制分区,严格控制最大 段药量和一次爆破总药量,维护输油管道安全。 实 践表明:该方案可将爆破振动控制在输油管道的安 全允许范围内,对于类似工程也有一定的借鉴价值。 7. 324 ꢀ ꢀ 由表 5 可知:通过分区爆破方案,在输油管道处 引起的振动远小于安全允许振动速度 5 cm/ s,因 此,可认为采用该控制爆破方法进行作业不会对输 油管道造成影响。 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 4 ꢀ 爆破作业安全措施 [1]ꢀ 汪旭光. 爆破设计与施工[M]. 北京:冶金工业出版社,2014. [ 2]ꢀ 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准 化管理委员会. GB 6722—2014ꢀ 爆破安全规程[ S]. 北京:中 国标准出版社,2015. 4 . 1ꢀ 爆破振动安全控制措施 ( 1)爆破施工时严格控制最大段药量和一次爆 [8] 破总药量 。 在影响爆破振动强度的众多因素中, 药量是最重要的因素之一。 爆破使用的炸药中,相 当一部分炸药能量会转化成爆破地震波,从而引起 爆破振动。 因此必须严格按照划分的各个控制爆区 的爆破参数进行设计、作业。 在 80 ~ 90 m 以及 90 [ 3]ꢀ 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. GB / T 17742— 2 008ꢀ 地震烈度表[S]. 北京:中国标准出版社,2008. [4]ꢀ 陈ꢀ 英. 微差起爆时间对地下采场爆破效果影响分析研究 D]. 武汉:武汉工程大学,2014. [ [ 5]ꢀ 程ꢀ 平. 逐孔起爆技术及其应用研究[D]. 西安:西安建筑科 技大学,2008. ~ 100 m 2 个爆区内,由于最大孔深分别为 7. 7 m 和 . 7 m,均小于正常台阶高度 10 m,故需将爆区内的 台阶高度分别降低至 6 m 和 8 m。 2)选取合理的微差间隔时间。 合理的微差时 [ 6]ꢀ 严ꢀ 鹏,邹玉君,卢文波,等. 基于爆破振动监测的岩石边坡开 挖损伤区预测[ J]. 岩石力学与工程学报,2016,35 (3):538- 548. 9 [ [ [ 7]ꢀ 姜ꢀ 楠,邹ꢀ 锐,渠银录,等. 爆破开挖附近地铁隧道振动监测 数值分析[J]. 工程爆破,2013,19(4):46-49. ( 间能够使地震波相互减弱,从而减弱爆破振动。 根 据该矿区的地质条件及类似工程爆破经验,采用相 邻孔延期时间相差 1 个段别、相邻区延期时间相差 8]ꢀ 宋光明,廖宇强,欧志杰,等. 基于事件树分析法的爆破作业安 全管理规范体系[J]. 工程爆破,2017,23(1):39-45. 9]ꢀ 熊祖钊,易ꢀ 流,黄小武,等. 城市复杂环境下基坑土石方爆破 振动控制研究[J]. 爆破,2016,33(1):45-49. 9 个段别的微差间隔时间。 [9] ( 3)其他控制措施 。 其他可选用的控制措施 (收稿日期 2018-11-06ꢀ 责任编辑ꢀ 王小兵) 8 5
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