- 水利工程施工与建筑材料
- 朱显鸽主编
- 11327字
- 2021-10-29 22:06:11
第二节 爆破施工
一、爆破材料
(一)炸药
炸药是指在一定条件下能够发生快速化学反应、放出能量、生成气体产物并显示出爆炸效应的化合物或混合物。由氧化剂和还原剂两类物质组成。
因环境和条件的不同,炸药有4种不同形式的化学变化,即热分解、燃烧、爆炸和爆轰。
炸药按照成分、用途、使用环境不同可分为多种类型。
1.按组成分类
按组成炸药可分为单体(质)炸药和混合炸药两大类。
(1)单体炸药又称为爆炸化合物。它本身是一种化合物,即一种均一的相对稳定的化学系统。
(2)混合炸药是由两种或两种以上化学性质不同的组分组成的混合物。混合炸药是目前工程爆破中应用最广、品种最多的一类炸药。
2.按用途分类
按用途炸药可分为起爆药、猛炸药、发射药。
(1)起爆药是一种对外界作用十分敏感的炸药,主要用于装填雷管和其他火工品,利用它来起爆猛炸药。最常用的起爆药有雷汞、叠氮化铅和二硝基重氮酚等。
(2)猛炸药具有相当大的稳定性,对外界作用的敏感度比起爆药低得多,在使用时需用起爆药起爆,如TNT、乳化炸药、浆状炸药和铵油炸药等都是猛炸药。
(3)发射药又称火药,其主要特点是对火焰敏感,化学反应呈燃烧形式,但在密闭条件下可变为爆炸。
3.按使用环境分类
按使用环境,炸药可分为煤矿许用炸药、岩石炸药和露天炸药。
(二)起爆器材
起爆器材按其作用可分为起爆材料和传爆材料,各种雷管属于起爆材料,导爆索、导爆管属于传爆材料,继爆管、导爆索既可起爆也可用于传爆。
1.雷管
工程爆破中常用的工业雷管有火雷管、电雷管和导爆管雷管等。电雷管和导爆管雷管又可分为瞬发、秒延期、毫秒延期等品种。
(1)火雷管。在工业雷管中,火雷管是最简单的一个品种,但又是其他各种雷管的基本部分,其结构如图2-3所示。水利建设工程中,随着起爆器材的发展,这种雷管现已被强制取消。
(2)电雷管。
1)瞬发(即发)电雷管。瞬发电雷管是一种通电即爆炸的电雷管。瞬发电雷管的结构如图2-4所示。它的装药部分与火雷管相同。不同之处在于其管内装有电点火装置。电点火装置由脚线、桥丝和引火药组成。
工程爆破中最常见的是8号瞬发电雷管,其起爆药量与8号火雷管的起爆药量相同。
图2-3 火雷管结构示意图
1—管壳;2—传火孔;3—加强帽;4—DDNP正起爆药;5—加强药(副起爆药);6—聚能穴
图2-4 瞬发电雷管结构示意图
1—脚线;2—管壳;3—密封塞;4—纸垫;5—线芯;6—桥丝(引火药);7—加强帽;8—散装DDNP;9—正起爆药;10—副起爆药
2)延期电雷管。延期电雷管有秒延期电雷管和毫秒延期电雷管。秒延期电雷管就是通电后隔一段以秒为计量单位的时间才爆炸的电雷管,秒延期电雷管的结构如图2-5所示,毫秒延期电雷管的结构如图2-6所示。
图2-5 秒延期电雷管结构示意图
1—脚线;2—密封塞;3—管壳;4—引火头;5—副起爆药;6—导火索;7—加强帽;8—主起爆药
(3)非电毫秒雷管。非电毫秒雷管是用塑料导爆管引爆而延期时间、以毫秒数量计量的雷管,它的结构如图2-7所示。它与毫秒延期电雷管的主要区别在于:不用毫秒电雷管中的电点火装置,而用一个与塑料导爆相连接的塑料连接套,由塑料导爆管的爆轰波来点燃延期药。
图2-6 毫秒延期电雷管结构示意图
1—塑料塞;2—延期管壳;3—延期药;4—加强帽
图2-7 非电毫秒雷管结构示意图
1—塑料导爆管;2—塑料连接套;3—消爆空腔;4—信号帽;5—延期药;6—加强帽;7—主起爆药DDNP;8—副起爆药RDX;9—金属管壳
2.索状起爆材料
(1)导火索。导火索由索芯和索壳组成,如图2-8所示,其索芯是用轻微压缩的粉状或粒状黑火药做成。
图2-8 工业导火索结构示意图
1—芯线;2—索芯;3—内层线;4—中层线;5—防潮层;6—纸条层;7—外线层;8—涂料层
工业导火索在外观上一般呈白色,其外径为5.2~5.8mm,索芯药量一般为7~8g/m,燃烧速度为100~125m/s,为了保证可靠地引爆雷管,导火索的喷火强度(喷火长度)不小于40mm。导火索在燃烧过程中不应有断火、透火、外壳燃烧、速燃和爆燃等现象。导火索的燃烧速度和燃烧性能是导火索质量的重要标志。导火索还应具有一定的防潮耐火能力:在1m深的常温静水中浸泡2h后,其燃速和燃烧性能不变。
普通导火索不能在有瓦斯或矿尘爆炸危险的场所使用。
(2)导爆索与继爆管。
1)导爆索。导爆索是用单质猛炸药黑金或泰安作为索芯,用棉、麻、纤维及防潮材料包缠成索状的起爆材料。导爆索能够传递爆轰波,经雷管起爆后,导爆索可直接引爆炸药,也可作为独立的爆破能源。
普通导火索能直接起爆炸药。但是这种导爆索在爆炸过程中,产生强烈的火焰,所以只能用于露天爆破和没有瓦斯或矿尘爆炸危险的井下作业。
导爆索的爆速与芯药黑索金的密度有关。目前国产普通导爆索的索芯(黑索金)密度为1.2g/cm3左右,药量为12~14g/m,爆速不低于6500m/s。
普通导爆索具有一定的防水性能和耐热性能。在0.5m深的水中,浸泡24h后,其感度和爆炸性能仍能符合要求,在50℃±3℃的条件下保温6h,其外观和传爆性能不变。
普通导爆索的外径为5.7~6.2mm。每50m±0.5m为一卷,有效期一般为两年。
安全导爆索专供有瓦斯或矿尘爆炸危险的井下爆破作业使用。
2)继爆管。继爆管是一种专门与导爆索配合使用、具有毫秒延期作用的起爆器材。单纯的导爆索起爆网络中各炮孔几乎是齐发起爆。导爆索与继爆管的组合起爆网路,可以借助继爆管的毫秒延期作用,实施毫秒微差爆破。
继爆管的结构如图2-9所示,由一个装有毫秒延期元件的火雷管与一根消爆管组合而成。
单向继爆管只能单向传播,如果连接颠倒则不能传爆;双向继爆管在两个方向均能可靠地传播。
继爆管的起爆威力不小于8号电雷管,在40℃±2℃的高温和-40℃±2℃的低温条件下,其性能不应有明显的变化。
(3)导爆管及导爆管连接元件。导爆管是20世纪70年代出现的一种全新的非电起爆系统的主体。
图2-9 继爆管结构示意图
1—导爆索;2—连接套;3—消爆管;4—减压室;5—延期药;6—起爆药;7—猛炸药
1)导爆管。导爆管是一种内壁涂有混合炸药粉末的塑料软管,管壁材料是高压聚乙烯,外径为3mm,内径为1.5mm。混合炸药含量为:91%的奥克托金或黑索金,9%的铝粉。药量为14~16mg/m。
工业雷管、普通导爆索、火帽、专用电子型点火器等能够产生冲击波的起爆器材都可以激发导爆管的爆轰,一个8号工业雷管可激发50根以上的导爆管。最适宜可靠的激发根数为20根。但是一般的机械冲击不能激发导爆管。导爆管的传爆速度一般为(1950±50)m/s,也有的为(1580±30)m/s。导爆管的传爆性能良好,一根长达数千米的导爆管,中间没有中继雷管接力或导爆管管内的断药长度不超过15cm时,都可以正常传爆。导爆管具有良好的抗水性能,将导爆管与金属雷管组合后,具有很好的抗水性能,在水下80m深处放置48h后仍能正常起爆。若对雷管加以适当的保护措施,还可以在水下135m深处起爆炸药。
导爆管具有传爆可靠性高、使用方便、安全性能好、成本低等优点,而且可以作为非危险品运输。
2)导爆管的连接元件。在导爆管组成的非电起爆系统中,需要一定数量的连接元件与之配套使用。连接元件的作用是将导爆管连接成网路,以便传递爆轰波。目前常用的连接元件为带传爆雷管和不带传爆雷管两大类。
a.连接块。连接块是一种用于固定击发雷管(或传爆雷管)和被爆导爆管的连通元件。连接块通常用普通塑料制成,其结构如图2-10所示。
连接块有方形和圆形两种,不同的连接块,一次可传爆的导爆管数目不同。一般可一次传爆4~20根被爆导爆管。
主爆导爆管先引爆传爆雷管,传爆雷管爆炸冲击作用于被爆导爆管,使被爆导爆管激发而继续传爆。如果传爆雷管采用延期雷管,那么主爆导爆管的爆轰要经过一定的延期才会激发被爆导爆管。因此采用连接块组成导爆管起爆系统,也可以实现毫秒微差爆破。
b.连通管。连通管是一种不带传爆雷管的、直接把主爆导爆管和被爆导爆管连通导爆的装置。连通管一般采用高压聚乙烯压铸而成。集束式连通管有三通、四通和五通3种,其结构如图2-11所示。
图2-10 连接块结构示意图
1—主动导爆管;2—塑料连接块;3—传爆雷管;4—塑料卡子;5—从动导爆管
图2-11 集束式连通管示意图
集束式连通管的长度均为46mm±2mm,管壁厚度不小于0.7mm,内径为3.1mm±0.15mm,与国产塑料导爆管相匹配。
连通管取消了传爆雷管,降低了成本,提高了作业的安全性;但是由连通管组成的导爆管起爆网路,其抗拉能力小,防水性能较差。
二、起爆方法和起爆网路
1.非电起爆
应用导火索、导爆管、导爆索、引爆药包的方法都属于非电起爆。
2.电力起爆
利用电雷管通电后起爆产生的爆炸能引爆炸药的方法,称为电力起爆法。电力起爆法是通过由电雷管、导线和起爆电源三部分组成的起爆网路来实施的,使用范围十分广泛,无论是露天或井下、小规模或大规模爆破,还是其他工程爆破中均可使用。电力起爆网路的基本形式为串联法和并联法,如图2-12所示。
图2-12 电力起爆网路
1—电源;2—网路干线;3—药包;4—网路支线
在工程爆破中,单纯的串联或并联网路只适用于小规模爆破。为了准爆和减少电线消耗,施工中多采用混合连接网路,如串并联或并串联网路,见图2-10(c)、(d)。对于分段起爆的网路,若各段分别采用即发或某一延迟雷管时,则宜采用一串一并联网路,如图2-10(e)所示。
电力起爆应注意以下几点:
(1)只允许在无雷电天气、感应电流和杂散电流小于30mA的区域使用。
(2)爆破器材进入爆破区前,现场所有带电的设备、设施、导电的管线设备必须切断电源。
(3)起爆电源开关须专用且在危险区内人员未撤离、避炮防护工作未完前禁止打开起爆箱。
(4)为了安全准爆,要求通过每个电雷管的最小准爆电流:直流电流为1.8A,交流电流为2.5A;雷管电阻为1.0~1.5Ω,成组串联的电雷管电阻差最大不得大于0.25Ω,成组串联的电雷管最好是同厂家、同批次、同规格产品。
(5)不同种类的即发和延发雷管不能串联在同一支路上,只能分类串联,各支路间可以相互并联接入主线,但各支路电阻必须保持平衡。
三、钻孔爆破设计
根据不同工程任务的需要,一般有裸露爆破法、炮眼爆破法、药壶爆破法和洞室爆破法等基本方法,其中以炮眼爆破法最为常用,如基岩开挖、洞室开挖、石料开采等工程任务都是采用炮眼爆破的方法进行的。
炮眼爆破根据炮眼深度大小(或台阶高度大小)区分为浅眼爆破和深孔爆破。在水电工程建设施工中,当基岩开挖厚度较大时,常以深孔梯段爆破作为主要的开挖方法,对开挖深度不大的基岩可采用浅孔爆破的方法。
为达到某种质量目标,按炮眼起爆的时间顺序和作用形式又有不同的方式,常见的有齐发爆破、微差爆破、小抵抗线宽孔距爆破和微差挤压爆破等,对周边起控制作用的还有预裂爆破和光面爆破。
(一)露天浅孔爆破
爆破工程中通常将孔径在50mm以下及深度在5m以下的钻孔称为浅孔。在水平面上进行钻眼、装药、堵塞及起爆作业。
1.炮眼排列形式
炮眼排列形式可分为单排眼和多排眼两种。一次爆破量较小时用单排眼,一次爆破量较大时则要布置多排眼,一般不宜超过3~4排,多排眼的排列可以是平行的,也可以是交错的。图2-13、图2-14所示为常用的炮眼布置形式。
图2-13 露天小台阶炮眼爆破
H—台阶高度;L—眼深;h—超深;L1—装药长度;L2—堵塞药长度;W底—底盘抵抗线
2.爆破参数
爆破参数应根据施工现场的具体条件和类似矿山的经验选取,并通过试验检验修正,以取得最佳参数值。
图2-14 露天小台阶炮眼爆破的炮眼布置形式
(1)单位炸药消耗量q。q值与岩石性质、台阶自由面数目、炸药种类、炮眼直径等多种因素有关。在大孔径深孔台阶爆破中,q值在0.2~0.6kg/m3范围内变化,浅眼小台阶爆破可参照此数值或稍高一些选取。
图2-15 小台阶炮眼布置示意
1—垂直眼;2—倾斜眼
(2)炮眼直径d和炮眼深度L。露天小台阶炮眼爆破与深孔爆破的一个主要区别是炮眼直径和炮眼深度不同,小台阶炮眼爆破时,采用浅眼凿岩设备,炮眼直径和炮眼深度都远小于深孔参数,眼径多在50mm内,眼深多在5m内,此时台阶高度H也在5m以内,若台阶底部辅以倾斜炮眼,台阶高度可增加,如图2-15所示。
(3)底盘抵抗线W底。在台阶爆破中,一般都用这一参数代替最小抵抗线进行有关计算,以便保证台阶底部能获得预期的爆破效果,W底与台阶高度H有如下关系,即
式中 Kw——岩质系数,一般取15~30,坚硬岩石取小值,松软岩石取大值;
d——钻孔直径,mm。
在坚硬难爆的岩体中,若台阶高度较高时,计算时应取较小的系数。
(4)炮眼超深h。如前所述,为了克服台阶底部岩石对爆破的阻力,炮眼深度要适当超出台阶高度H,其超出部分h为超深,h一般取台阶高度的10%~15%,即
(5)炮眼孔距a与排距b。同一排炮眼间的距离叫炮眼间距,常用a表示。通常a是不大于L、不小于W底,并有以下关系,即
(6)装药量计算。浅孔爆破药量按延长药包计算,单孔药量为
式中 q——浅孔台阶爆破单耗,一般为0.2~0.6kg/m3,可按照岩性不同从有关资料中选取。
(7)起爆网路。浅孔台阶爆破现多采用导爆管起爆网路,进行微差间隔起爆。常用的微差间隔起爆方法包括排间微差和V型微差,如图2-16所示。
(二)露天深孔爆破
爆破工程中通常将孔径在50mm以上及深度在5m以上的钻孔称为深孔。深孔爆破一般是在台阶上或事先平整的场地上进行钻孔作业,并在深孔中装入延长药包进行爆破。
图2-16 台阶爆破的微差间隔起爆方式
1,2,3,…,5—雷管段别
为了达到良好的空孔爆破效果,必须合理地确定布孔方式、孔网参数、装药结构、装填长度、起爆方法、起爆顺序和单位炸药消耗量等参数。
(三)深孔微差爆破
微差爆破又称毫秒爆破,是指在深孔孔间、深孔排间或深孔内以毫秒级的时间间隔,按一定的顺序起爆的一种爆破方法。通常用不同段别毫秒雷管调节排间微差时间,这种方法具有降低爆破地震效应、改善破碎质量、降低炸药单耗、减小后冲、爆堆比较集中等明显优点。因此,在各种爆破工程中得到广泛应用,特别是大区多排孔微差爆破方法已成为露天爆破开挖工程的一种主要方法。
随着开挖工程规模的不断扩大,大区多排微差爆破越来越显示出其优越性。为保证达到良好的爆破质量,必须正确选择起爆方案。起爆方案是与深孔布置方式和起爆顺序紧密结合的,需要根据岩石性质、裂隙发育程度、构造特点、爆堆要求和破碎程度等因素进行选择。
常用的起爆方案如图2-17所示。
图2-17 几种常用的起爆方案
此外,在方形或三角形布孔方式中,也可采用单孔顺序微差起爆方案。
目前,多采用三角形布孔对角起爆或V型起爆方案,以形成小抵抗线宽孔距爆破,使深孔实际的密集系数增大到3~8,以保证岩石的破碎质量。
(四)预裂爆破和光面爆破
为保证保留岩体按设计轮廓面成型并防止围岩破坏,须采用轮廓控制爆破技术。常用的轮廓控制爆破技术包括预裂爆破和光面爆破。预裂爆破就是首先起爆布置在设计轮廓线上的预裂爆破孔药包,形成一条沿设计轮廓线贯穿的裂缝,再在该人工裂缝的屏蔽下进行主体开挖部位的爆破,保证保留岩体免遭破坏;光面爆破是先爆除主体开挖部位的岩体,然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包,将光爆层炸除,形成一个平整的开挖面。
预裂爆破和光面爆破在坝基、边坡和地下洞室岩体开挖中获得了广泛应用。
1.成缝机理
预裂爆破和光面爆破都要求沿设计轮廓产生规整的爆生裂缝面,两者成缝机理基本一致。现以预裂缝为例论述它们的成缝机理。
预裂爆破采用不耦合装药结构,其特征是药包和孔壁间有环状空气间隔层,该空气间隔层的存在削减了作用在孔壁上的爆炸压力峰值。因为岩石的抗压强度远大于抗拉强度,因此可以控制削减后的爆压,不致使孔壁产生明显的压缩破坏,但切向拉应力能使炮孔四周产生径向裂纹;加之孔与孔间彼此的聚能作用,使孔间连线产生应力集中,孔壁连线上的初始裂纹进一步发展,而滞后的高压气体的准静态作用使沿缝产生气刃劈裂作用,使周边孔间连线上的裂纹全部贯通成缝。
2.质量控制标准
(1)开挖壁面岩石的完整性用岩壁上炮孔痕迹率来衡量,炮孔痕迹率也称半孔率,为开挖壁面上的炮孔痕迹总长与炮孔总长的百分比。在水电部门,对节理裂隙极发育的岩体,一般要求炮孔痕迹率达到10%~50%;节理裂隙中等发育者应达50%~80%;节理裂隙不发育者应达80%以上。围岩壁面不应有明显的爆生裂隙。
(2)围岩壁面不平整度(又称起伏差)的允许值为±15cm。
(3)在临空面上,预裂缝宽度一般不宜小于1cm。实践表明,对软岩(如葛洲坝工程软岩)裂缝宽度可达2cm以上,而坚硬岩石预裂缝难以达到1cm。
四、爆破施工
(一)深孔梯段爆破作业施工
凿岩爆破的施工包括平整穿孔施工场地、安装穿孔设备以及供电、供水、供风管网和线路的架设与安装等。此外,还有运输道路的平整、爆破施工的各种准备工作及爆破作业。
1.凿岩作业
凿岩作业应严格遵守设备维护使用规程,按岗位规程的标准化作业程序进行操作。在进行凿岩作业时,把质量放在首位,凿岩就是为了给放炮提供高质量的炮孔、孔深、角度、方向都满足设计要求。
(1)风钻打眼。风钻是风动冲击或凿岩机,如图2-18所示。风钻在水利工程中使用较多,按其应用条件及架持方法,可分为手持式、柱架式和伸缩式。风钻用空心钻钎送入压缩空气将孔底凿碎的岩粉吹出,叫做干钻;用压力水将岩粉冲出叫做湿钻。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。
图2-18 风动冲击凿岩机结构示意图
1—汽缸;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—凸轮;10—钎头
(2)潜孔钻打眼。潜孔是一种回转冲击式钻孔设备,其工作机构(冲击器)直接潜入炮孔内进行凿岩,故名潜孔钻,如图2-19所示。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。
(3)炮孔检查。炮孔检查指孔深和孔距检查。孔距一般都能按参数控制,因此炮孔的检查主要是炮孔深度的检查。孔深的检查分三级检查负责制,即打完孔后个人检查,接班人或班长抽查,以及专职检查人员验收,检查的方法最简单的是用软绳(或测绳)系上重锤(球)来测量炮孔深度,测量时要做好记录。
图2-19 潜孔钻结构示意图
1—钻钎;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—推压汽缸;10—卷扬机;11—托架;12—滑板;13—副钻杆
根据实践,炮孔深度不能满足设计要求的原因有:炮孔因碎石塌落而堵孔,排出的岩渣因某种原因回填孔底;孔口封盖不严造成下雨时雨水冲垮孔口或孔内片石下落堵塞炮孔;凿岩时,因故岩渣未被吹出,残留岩渣在孔底内沉积造成孔深不够。
为防止堵孔应该做到:钻完孔后,要将岩渣吹干净,防止回填,若不能吹净,应摸清规律适当加大钻孔深度;凿岩时将孔口岩石清理干净,防止掉落孔内,防止雨天雨水流入到孔内,可采用围住孔口做围堤的办法;在有条件的地方打完孔后,尽快爆破也是防止堵孔的一个重要方法。
在没有防水炸药的情况下,可以将孔内积水排除,排水方法有提水法、爆破法、高压风吹出法等。使用这些方法孔内积水仍无法排干时,应该采用防水炸药进行爆破。
2.爆破作业
台阶深孔爆破是一项涉及面广、影响范围较大、工作环节较多的作业,它包括爆区的准备工作、炸药的运搬、装药、填塞、网路的连接、爆破警戒、起爆、爆后检查等。
(1)装药。爆区装药量核对无误,应在装药开始前先核对孔深、水深,再核对每孔的炸药品种、数量,然后清理孔口附近的浮渣、石块,做好装药准备,再核检微差雷管段别,装药时炸药应避免与岩渣接触,装粉状炸药要用无底布口袋,装防水炸药要用铝铲将炸药切成小块,保持装药顺畅。
装药的技术问题简述如下:
1)装药结构。装药结构主要有两种型式,即连续装药和分段装药(间隔装药)。当炸药充满炮孔时,称耦合连续装药[图2-20(a)],当炸药与孔壁间有一定间隙时,称不耦合装药[图2-20(b)],又称径向间隔。轴向间隔装药[图2-20(c)]一般用空气或填塞料分隔,前者一般用于中硬以下的岩石中,间隔装药可以根据炮孔参数和所穿过岩层的情况,调节装药长度和局部爆破能量,达到较好的爆破效果。
图2-20 装药结构示意图
1—炮泥;2—雷管;3—药卷;4—药卷间隔;5—散装药;6—导爆索
2)装药中心。这是反映装药质量的一个参数,它是炮孔内炸药在长度方向上的中点,故称装药中心。这个参数是为了评估深孔爆破的根底产生情况而求算的,装药中心过高,则可能出现根底,且容易从台阶中部某一点造成飞石远抛事故,影响爆破安全。
装药中心过低现象产生的原因,一是因底盘抵抗线过小,炸药量过小;二是下部炮孔出现空洞,每米炮孔装药量过大;三是使用不防水炸药时,孔底有水,炸药溶于水。
装药中心过高的原因,一是装药堵孔;二是装药前未检查出孔深的变化。
装药不慎会造成堵孔,堵孔原因,一是在水孔中由于炸药在水中下降慢,装药速度超过下降速度而造成堵孔;二是炸药块度过大,在孔内下不去;三是由于在装药过程中,装药将孔口浮带入孔内或将孔内松石碰到孔中间,堵住了炸药造成堵孔;四是由于孔内水面因装药而上升,将孔壁松石冲到孔中间堵孔;五是起爆药包未装到接触炸药处,在孔中部某一处停留又未被发现,继续装药就造成堵孔。
3)起爆雷管的加工。就是将导火索和火雷管按照要求结合在一起,加工好的雷管叫做起爆雷管。此项加工工作必须在专门的加工房或洞室内进行。
加工起爆雷管时,首先检查导火索和火雷管的质量,确认为合格的方能使用。然后根据导火索燃速、炮眼深度、炮眼数目、躲炮安全距离及点炮时间等确定导火索长度。导火索最短不得小于1.2m。
用锋利的小刀按所需长度从导火索卷中截取导火索段,插入火雷管的一端一定要切平,点火的一端可以切成斜面,以便增大点火时的接触面积。导火索插入雷管内,与雷管的加强帽接触为止。如雷管壳是金属的,则需用专门的雷管钳夹紧雷管,使导火索固接在火雷管中,如果是纸壳雷管可以采用缠胶布的方法固定导火索。
4)制作起爆药包。加工起爆药包就是将起爆雷管装入药包内。加工起爆药包时,首先要将药包的一端用手揉松,然后把此端的包装纸打开,用专用锥子(木质的、竹质的或铜质的)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,并将药包四周的包装纸收拢紧贴在导火索上,最后用胶布或细绳捆扎好。
起爆药包只许在爆破工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小心妥善保管,不得震动,也不得抽出雷管。
制作过程如图2-21所示,分以下几个步骤:
图2-21 药包制作过程
a.解开药筒一端。
b.用木棍(直径5mm、长10~12cm)轻轻插入药筒中央,然后抽出,并将雷管插入孔内。
图2-22 导爆索起爆药包捆扎方法示意图
c.雷管插入深度。对于易燃的硝化甘油炸药,将雷管全部插入即可;对于其他不易燃的炸药、雷管应埋在接近药筒的中部。
d.收拢包皮纸用绳子扎起来,如用于潮湿处则加以防潮处置,防潮时防水剂的温度不超过60℃。
对于深孔爆破,起爆药包的加工有3种方法:一种是将导爆索直接绑扎在药包上[图2-22(a)],然后将它送入孔内;另一种是散装药时,将导爆索的一端系一块石头或药包[图2-22(b)],然后将它放到孔内,接着将散装药倒入;第三种方法是采用起爆药柱时,将导爆索的一端绑扎在起爆药柱露出的导爆索扣上[图2-22(c)]。
(2)填塞。填塞工作是在完成装药工作以后进行的,对于塑性较好的炸药,应在完成装药后过10~30min再进行填塞,以防填塞物渗入炸药内。
填塞物块度应小于30mm,填塞前要用塑料袋装一小袋岩渣放入孔内,然后再正式充填;填塞时要防止导线或导爆管被砸断、砸破,填塞的长度应按设计要求,不得用石头、木桩堵塞炮孔或代替充填物,以防飞石远抛事故。
(3)网路的连接。由于爆轰波的作用力在其传播方向上最强,与爆轰波传播方向成夹角的导爆索方向上,起爆能力会减弱,减弱的程度与此夹角大小有关。所以导爆索与导爆索之间的连接方式应采用图2-23所示的搭接、扭接、水手接和T形连接几种方式。其中搭接应用最多,为保证传爆可靠,搭接部分的长度应大于15cm,支导爆索与主导爆索搭接时,其接头应朝向爆轰波的传播方向,夹角应大于90°,在导爆索连接较多的情况下,为了防止弄错传爆方向,可以采用图2-24所示的三角形接法,这种方法不论主导爆索传爆方向如何都能保证起爆。
图2-23 导爆索间的连接方式
导爆索与雷管的连接方式较为简单,可直接将雷管捆在导爆索上,不过雷管的聚能穴端应与导爆索传爆方向相同。
图2-24 导爆索的三角形连接
1—主导爆索;2—支导爆索;3—捆绳
导爆索网路的敷设要严格按设计的方式和要求进行。敷设工作必须从最远地段开始,逐步向起爆源后退,即先进行炮孔导爆索与相应支导爆索的连接,然后逐段进行支导爆索与主导爆索以及继爆管的连接。支导爆索与主导爆索的连接全部完成,经检查无误,所有操作人员全部撤出危险区之后,方可进行起爆雷管与主导爆索的连接。
敷设应避免导爆管打结、对折、管壁破损、管径拉细、异物入管等问题,以保证爆轰正常传播而不至拒爆。对联线的安全问题做一强调。
1)导线或导爆管等要留有一定富余长度,防止因炸药下沉拉断网路。
2)网路的连接应在无关人员撤离爆区以后进行,连好后,要禁止非爆破人员进入爆破区段。
3)网路连接后要有专人警戒,以防意外。
4)要有专人核对装药、起爆炮孔数或检查网路。
(4)爆破警戒。爆破实施警戒工作应按规定执行,警戒范围主要依爆破安全距离。
1)按指定的时间到达警戒地点进行警戒。
2)按指定的警戒范围,爆破员负责禁止人员、设备、车辆进入警戒范围。
3)注意本身的避炮位置要安全可靠。
4)爆破后经检查确认安全,经爆破责任人许可后方可撤除警戒。
(5)起爆。按爆破设计采用相关起爆方法进行,非电起爆方法采用火雷管击发引爆时,导火线应按安全撤离距离设置导火索长度。
点火前必须用快刀将导火索点火端切掉5mm,严禁边点火边切割导火索。必须用导火索段或专用点火器材点火,严禁用火柴、烟头点火。应尽量推广采用点火筒、电力点火和其他的一次性点火方法。
点火起爆的工作一般在生产工人撤离现场或下班以后进行。爆破指挥人员要确认周围的警戒工作完成,并确认发布放炮信号后方可发出起爆命令。
(6)爆后检查。爆后必须对爆破现场进行检查,检查的内容包括是否全部炮孔起爆、爆后对周围设备及建筑物的影响情况、爆堆的形状及安全状况。检查出有盲炮时,应分析出盲爆的原因。
(7)盲炮处理。检查网路未被破坏时,可以采用重新起爆,如果抵抗线有变化,则要验算安全距离,加强警戒,再连线起爆。在距离炮孔口不小于10倍炮孔直径处另打平行孔装药起爆,参数应另行确定;对于不抗水炸药,可以向孔内灌水,使炸药失效,然后做进一步处理。
(二)避免爆破公害和安全防护
在完成岩石爆破破碎的同时,爆破作业必然会伴生爆破飞石、地震波、空气中冲击波、噪声、粉尘和有毒气体等负面效应,即爆破公害。因此,在爆破作业中,需研究爆破公害的产生原因、公害强度的分布与衰减规律,通过科学的爆破设计,采用有效的施工工艺措施,以确保保护对象(包括人员、设备及邻近的建筑物或构筑物等)的安全。
爆破公害的控制与防护是工程爆破设计中的主要内容,为防止爆破公害带来破坏,应调查周围环境,掌握人员、机械设备及重要建(构)筑物等保护对象的分布状况,并根据各种保护对象的承受能力,按照有关规范规程规定的安全距离,确定允许爆破规模。爆破施工过程中,危险区的人员、设备应撤至安全区,无法撤离的建(构)筑物及设施必须予以防护。
爆破公害的控制与防护可以从爆源、公害传播途径以及保护对象3个方面采取措施。
(1)在爆源控制公害强度。在爆源控制公害强度是公害防护最为积极有效的措施。合理的爆破参数、炸药单耗和装药结构既可保证预期的爆破效果,又可避免爆炸能量过多地转化为震动、冲击波、飞石和爆破噪声等公害;采用深孔台阶微差爆破技术可有效削弱爆破震动和空气冲击波强度;合理布置岩石爆破中最小抵抗线方向,不仅可以有效控制飞石方向和距离,而且对降低与控制爆破震动、空气冲击波和爆破噪声强度也有明显的效果。保证炮孔的堵塞长度与质量,针对不良的地质条件采取相应的爆破控制措施,对消减爆破公害的强度也是非常重要的。
(2)在传播途径上削弱公害强度。在爆区的开挖线轮廓进行预裂爆破或开挖减震槽,可有效降低传播至保护区岩体中的爆破地震波强度。对爆区临空面进行覆盖、架设防波屏削弱空气冲击波强度,阻挡飞石。
(3)保护对象的防护。当爆破规模已定,而在传播途径上的防护措施尚不能满足要求时,可对危险区内的建筑物及设施进行直接防护。对保护对象的直接防护措施有防震沟、防护屏及表面覆盖等。
此外,严格执行爆破作业的规章制度,对施工人员进行安全教育也是保证安全施工的重要环节。