聚能水壓光面爆破試驗(yàn)總結(jié)

PVC爆破聚能管主要應(yīng)用于隧道、煤礦、鐵礦等需要進(jìn)行光面爆破施工的工程。采用聚能管的光面爆破可減少鉆孔，擴(kuò)大孔距，減少導(dǎo)爆管用量，減少超挖，減少噴漿，提高半孔率，既節(jié)省了成本又提高了施工效率。聚能光面爆破技術(shù)，布孔和普通光面爆破完全一樣，鑿巖工具和工藝均無(wú)變化。不同之處在于周邊眼的間距，普通光面爆破40至50cm，聚能光面爆破周邊眼間距布置80至100cm,加大了孔間距，減少了炮孔鉆孔量，節(jié)約了鉆孔時(shí)間，節(jié)省了炮工的工作時(shí)間，降低了成本。起拱線、圍巖節(jié)理發(fā)育處可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況適當(dāng)縮小孔間距。

爆破聚能管可根據(jù)炮眼深度采用合適的聚能管管體，不需其他工具幫助送入炮眼，切縫方向準(zhǔn)確，兩端的前錐形定格帽和后定格堵外徑與炮眼內(nèi)徑一致，保證聚能管管體同心，定向準(zhǔn)確。且利于工業(yè)化生產(chǎn)，作業(yè)安全。

原理說(shuō)明

聚能管聚能效應(yīng)共四個(gè)過(guò)程：

1. 炸藥爆炸產(chǎn)生的爆轟波通過(guò)聚能管的聚能槽，將炸藥的動(dòng)能于勢(shì)能轉(zhuǎn)換成高壓、高速、高能的射流，切割巖石成縫，形成1~2cm的深縫。

2. 射流在孔壁產(chǎn)生的射流壓力高達(dá)7000MPA，巖石動(dòng)載抗壓強(qiáng)度為200MPA，抗拉為1/8~1/10的抗壓強(qiáng)度，響鈴的兩個(gè)炮孔即為鄰空面，疊加后的壓縮波變?yōu)橄∈璨?，在兩炮孔連線上使巖石分子結(jié)構(gòu)斷裂，形成裂紋。

3. 準(zhǔn)靜態(tài)氣體膨脹，靜態(tài)壓力在兩炮孔z短連線兩側(cè)產(chǎn)生拉力使巖石裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展。

4. 根據(jù)爆破應(yīng)力集中氣刃作用原則，爆破氣體沿裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大貫通，拋落巖石。

聚能水壓光面爆破就是炮孔中由聚能管裝置替代了常規(guī)光面爆破炮孔中的藥卷和傳爆線,炮孔的z底部和上部有水袋, 用專用設(shè)備加工成的炮泥回填填塞。

常規(guī)光面爆破炮孔中的炸藥爆炸后，在巖石傳播應(yīng)力波時(shí)產(chǎn)生徑向壓應(yīng)力和切向拉應(yīng)力, 由于光爆炮孔相鄰互為“空孔”,所以在光爆炮孔連線兩側(cè)產(chǎn)生應(yīng)力集中度很高的拉應(yīng)力超過(guò)了巖石抗拉強(qiáng)度,于是使炮孔之間的巖體形成的初始裂縫要比其他方向厲害的多,除此之外,由于炸藥爆炸生成的高壓氣體膨脹產(chǎn)生的靜力作用促使初始裂縫進(jìn)一步延伸擴(kuò)大。而聚能水壓爆破除上述應(yīng)力波作用外,聚能槽產(chǎn)生的高溫高壓射流以及光爆孔中的水袋在爆炸作用下產(chǎn)生的“水楔”效應(yīng),促使巖石初始裂縫延伸擴(kuò)展加大。聚能水壓光爆炮孔由于水袋炮泥復(fù)合填塞,有力控制炸藥爆炸生成的膨脹氣體于炮孔中, 其膨脹氣體靜力作用要比常規(guī)光面爆破不填塞強(qiáng)的多, 更有利于已形成的裂縫再延伸擴(kuò)展加大。

聚能水壓光面爆破技術(shù)由于聚能管的高溫高壓射流、“水楔”作用以及增強(qiáng)了膨脹氣體的靜力作用，解決了常規(guī)光面爆破的不足，同時(shí)由于在光爆炮孔中放置了水袋，在爆破過(guò)程中產(chǎn)生的水霧起到了降塵的效果，改善了作業(yè)環(huán)境，保護(hù)了施工人員的身體健康。

聚能管光面爆破相對(duì)比常規(guī)光面爆破的優(yōu)勢(shì)：

1、節(jié)省周邊孔數(shù)量50%；

2、周邊孔節(jié)省雷管50%，炸藥7%，導(dǎo)爆索80%;

3、節(jié)省噴射砼15%~30%；

4、節(jié)省鉆孔工人一名；

5、每個(gè)循環(huán)節(jié)約時(shí)間1.5~2小時(shí)，節(jié)約成本約30%；

6、安全方面，因?qū)ΡＡ魢鷰r擾動(dòng)小，不塌方，不滲水；

7、因采用聚能光面爆破，周邊圍巖平整度好，曲面圓順，鋪設(shè)防水板及二襯在同一面上，防水板與二襯之間沒(méi)有間隙，防水效果更佳。

數(shù)據(jù)對(duì)比方面

技術(shù)效果對(duì)比

經(jīng)濟(jì)效果對(duì)比分析（相同條件下，單個(gè)循環(huán)為單位）

實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比

1、橫洞地質(zhì)情況

試驗(yàn)段掌子面圍巖等級(jí)為IV級(jí)，支護(hù)參數(shù)S4a，預(yù)留變形量8cm。揭露圍巖為中風(fēng)化板巖、變質(zhì)砂巖互層，圍巖裂隙發(fā)育，巖體破碎-較破碎，呈楔形碎裂隙鑲嵌結(jié)構(gòu)，洞內(nèi)地下水不甚發(fā)育，以潮濕狀-滴水狀為主。綜述，圍巖為IV級(jí)較差類型。

2、試驗(yàn)分為3個(gè)循環(huán)，大峽谷隧道峨眉端橫洞試驗(yàn)3個(gè)循環(huán)，開挖掘進(jìn)長(zhǎng)度分別為：3.3m、3.2m、3.2m。

3、所使用聚能管外形型號(hào)如下圖:

C型聚能管

材質(zhì)：PVC型材

尺寸：可定制

規(guī)格：φ32mm、φ36mm、φ40mm（可定制）

介紹：本產(chǎn)品共分為管體及蓋板兩部分，結(jié)合后呈字母C形狀，主管體兩側(cè)具有聚能槽，可應(yīng)用于隧道及礦井，根據(jù)實(shí)際操作環(huán)境，可調(diào)整注藥量，現(xiàn)有規(guī)格可直接裝填各尺寸的乳化炸藥。產(chǎn)品材質(zhì)可根據(jù)客戶要求進(jìn)行定制。

表1：

試驗(yàn)開挖進(jìn)尺情況對(duì)比

結(jié)論：表中所示，聚能爆破平均每循環(huán)開挖長(zhǎng)度為3.23m，普通爆破平均每循環(huán)開挖長(zhǎng)度為3.02m,增加開挖長(zhǎng)度0.21m。

表2：

聚能爆破周邊眼數(shù)據(jù)情況

表3：

普通爆破周邊眼數(shù)據(jù)情況

表4：

周邊孔眼循環(huán)火工品數(shù)據(jù)情況

結(jié)論：①聚能爆破：平均進(jìn)尺/平均孔深=3.23/3.5=92.3%

          ②普通爆破：平均進(jìn)尺/平均孔深=3.02/3.5=86.3%

表5：

噴射混凝土用量對(duì)比表（一）

結(jié)論：粗略統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得知：延米噴射混凝土減少2.6m3/m。

試驗(yàn)結(jié)果

1、人工成本：

①鉆孔分析：普通情況下，橫洞開挖班組共11人，每天2個(gè)班，一個(gè)班2.5小時(shí)，即2*2.5=5小時(shí)；采用聚能爆破時(shí)，開挖班鉆孔眼數(shù)量減少15個(gè)，單個(gè)孔眼一個(gè)工人鉆孔10分鐘，即可減少150分鐘。

②裝藥分析：每循環(huán)裝藥50分鐘，即增加100分鐘?？傮w而言減少20分鐘，人工成本基本不變。

2、火工品成本：（周邊眼）

1、普通爆破每延米炸藥用量為114根。

2、采用聚能爆破每延米炸藥用量為57.5根，數(shù)碼雷管節(jié)約15發(fā)。

3、延米炸藥用量減少11.3kg，延米費(fèi)用減少124.3，數(shù)碼雷管4.7元/發(fā)，減少15發(fā)。費(fèi)用減少70.5元；即火工品費(fèi)用減少194.8元，延米費(fèi)用減少64.9元。

3、噴砼成本：

①采用噴砼總用量統(tǒng)計(jì)法，每延米噴砼減少2.6m3。勞務(wù)成本單價(jià)350元/m3。減少費(fèi)用為910元。

4、附加成本：包含減少攪拌噴砼、減少鉆孔所用高壓風(fēng)、水、電，每延米按60元/m計(jì)算。

5、聚能爆破成本：

①聚能管：平均開挖3.23m，采用聚能管平均長(zhǎng)度2.5m，循環(huán)孔眼數(shù)為23個(gè)，總長(zhǎng)度57.5m，每延米長(zhǎng)度為19.1m，單價(jià)為20元/米，延米費(fèi)用為382元，一循環(huán)附屬用品100元，延米費(fèi)用30.9元，總延米費(fèi)用為412.9元。

6、試驗(yàn)成本分析：

表6：

延米成本分析（砼總量分析法）      單位：元  

結(jié)論

1、采用聚能爆破需要圍巖結(jié)構(gòu)性完整，才能達(dá)到較好效果。大峽谷隧道81%為III級(jí)圍巖,后期使用效果進(jìn)入主洞后進(jìn)行試爆。聚能水壓爆破經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)段IV級(jí)圍巖炮眼殘留率達(dá)66.6%，但結(jié)構(gòu)不完整及節(jié)理裂隙、斷層發(fā)育部位，即使能達(dá)到較好的炮眼殘留率，但受開挖擾動(dòng)而出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象、節(jié)理斷層面楔形切割形成凹槽，綜合評(píng)定實(shí)驗(yàn)實(shí)際情況，炮眼殘留率較低，不能滿足光爆要求；使用聚能爆破可以較好的控制圍巖的超欠挖，節(jié)約炮眼成孔及裝填時(shí)間，節(jié)約火工品費(fèi)用，節(jié)約噴射混凝土方量及噴射混凝土作業(yè)時(shí)間。

表：7：

周邊眼炮眼半眼殘留情況

1、對(duì)超挖現(xiàn)象控制情況較好，理論計(jì)算減少超方噴射混凝土方量較大。

2、每循環(huán)減少的施工時(shí)間約40分鐘，對(duì)整體施工影響較大。

建議

針對(duì)目前的圍巖情況和當(dāng)前施工工藝，超挖量較大，導(dǎo)致噴砼超方嚴(yán)重，光爆差、初支平整度差。

1、根據(jù)圍巖強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)完整性，嚴(yán)格控制開挖周邊眼間距，嚴(yán)禁為省工擴(kuò)大間距。

2、控制每循環(huán)進(jìn)尺，以及周邊眼單孔孔深及炸藥用量。

3、根據(jù)已開挖的超挖情況分析，可適當(dāng)縮小開挖輪廓線，減少超挖。