无声爆破技术在危岩体清理工程中的应用

2023年12月29日发(作者：沙坑)

４０　河　北　地　质　２Ｏ１３年第４期　无声爆破技术在危岩体清理工程中的应用　刘彦林　李志勇　（１．河北地矿建设工程集团公司石家庄Ｏ５００８１；２．河北省地矿局第五地质大队唐山０６３０（）ｏ）　摘要在崩塌危岩治理施工中，采用无声爆破技术，实现了高危环境条件下大方量危岩体的安拿清除。本　文结合丁程实例论述了无声爆破技术的作　机理、施　ｆ　艺及操作委点　关键词　景区陡崖　崩塌　无声爆破技术　１　工程概况　张家口市桥西区两太平山崩塌地质灾害治理工　程位于桥西区城区大境门景区的陡崖之上。该危岩　安全警示牌，并设专人警戒施工区范围。　（２）在稳定基岩处打设直径４２ｒａｍ地锚．锚杆　长度２．５ｍ，钢筋直径２５ｒａｍ，人岩深度不小于］ｍ，　注入Ｍ３０砂浆，用以固定施工人员及手持机械设备　的安全带。　带全长约１３８０ｍ，高６０～１００ｍ，下方居民房屋和古　建筑一般依山而建。部分房屋后墙紧贴崖面，安全风　险极大。为永久性消除地质灾害隐患，保护国家　“ＡＡＡＡ”级旅游景区风貌，保持与山下古建一条街　的风格协调，摒弃了修建拦石墙等遮拦建筑物的方　案，采取无声爆破技术，实现了高危环境条件下大方　（３）在待清除危岩体两侧稳定岩体上打设直径　４２ｒａｍ以上锚杆孑Ｌ，下人直径１６ｒａｍ钢丝绳锚杆，并　灌注水灰比为０．４～０．５的纯水泥浆液。用钢丝绳　网包裹待清除危岩体，养护３天后，将钢丝绳网与钢　丝绳锚杆连接并适当预紧，以防止较大危石在爆破　量危岩体的安全清除，取得了较高的综合效益。　操作过程中下落，危害施工人员及危岩下方人员　安全。　２无声爆破作用机理　无声爆破又称静态爆破，其破碎机理是以特殊　硅酸盐、氧化钙为主要原料，配合其他有机、无机添　加剂而制成的粉末状物质，典型的化学反应式为：　Ｃａ（）４－Ｉ－－Ｉ２Ｏ—Ｃａ（ＯＨ）２　－６．５×１０　Ｊ　４（４）在待清除危岩下方设置沙袋墙或临时被动　网，确保爆破过程中产生的小块危石危及下方人员　安全。　（５）设备进场。无声爆破作业设备包括钻孔设　备、灌装工具、防护用具。　表１　主要施工设备工具表　当氧化钙变成氢氧化钙时，其晶体结构发生变　化，会引起晶体体积的膨胀。根据测定，在自由膨胀　的前提下，反应后的体积可增长３～４倍，其表面积　也增大近ｉ００倍，同时每摩尔还释放出６．５×ｌ０　Ｊ　的热量。如果将它注入炮孔内，这种膨胀受到孔壁　的约束，压力可上升到５０ＭＰａ，而一般岩石的抗拉　强度为５～２５ＭＰａ。由此可见，静态爆破剂在炮孔　中产生的膨胀力远大于各种岩石的抗拉强度，可导　序号　１　２　３　４　名称　空压机　凿岩机　电子秤　水桶　型号／规格　３．５ｍ。　ＹＮ一３０　用途　钻孔动力　钻孑Ｌ　爆破剂称量　调配爆破剂用水　５　６　拌合盆　捅杆　艮镜广口容器　木杆　防　ｃ爆破剂　爆破剂捣实　安全防护　致各种岩石的开裂。　３无声爆破治理方案　３．１爆破前准备　（１）在待清除危岩周边及岩石滚落范围内设置　收稿日期：２０１　３—１０－－０Ｉ；修订日期：２Ｏｌ３－１０－２８；编辑：韩文华　８　防护手套耐酸碱橡胶手套　安全防护　作者简介：刘彦林（１９６９一），男，工程师，主要从事岩土工程、地基与基础　程施工技术与管理工作。　

２０１３年第４期　３．２无声爆破施工工艺　刘彦林等：无声爆破技术在危岩体清理工程中的应用　４１　破清除。每层爆破厚度为１～１．５ｍ，每爆破一层后，　用风镐将碎石清除干净，再进行下一层爆破，直至全　对于体积较小的危岩，可采取一次爆破的工艺。　对体积较大的危岩体，通过自上而下、台阶式逐层爆　（１）布设孔位　布孔前首先要确定至少有一个以上临空面，钻孑Ｌ　方向尽可能做到与临空面平行。按照横向分布孔距３Ｏ　￣４０ｃｍ，纵向间距３０￣４０ｃｍ，布置成平排炮孔，采取逐　排作业，逐层爆破。爆破层厚依据现场危岩状态和便　于清运的原则而定，过小不利于涨裂剂发挥作用，过深　则产生的块体较大，不符合安全原则且不便于清运。　经试验，爆破层厚以０．８～１．５ｍ为宜。　钻孑Ｌ布置平面大样图　钻孔布置剖面图　部清除。具体工艺流程为：　（２）钻孔　钻孔直径与破碎效果有直接关系。钻孑Ｌ直径　过小，不利于药剂充分发挥效力；钻孔直径太大，易　发生冲孑Ｌ。综合考虑各方面因素，决定采用直径　４２ｒａｍ钻孔。孔深为破碎危岩体层厚的０．８～０．９　倍，且以不小于８０ｃｍ为宜，以便使爆破效率最大　化，并不会因孔深过浅发生冲孔。终孔后用压缩空　气将钻孔内余水和余渣吹洗干净，并清除钻孑Ｌ口　渣石。　（３）配制爆破剂浆液　在水桶内加入清水，再徐徐加人无声爆破剂。　爆破剂质量必须符合ＪＣ５０６—９２６无声破碎剂》强制　性行业标准，配合比见下表：　表２无声爆破施工配合比　倒人静态爆破剂过程中，要用木棍充分搅拌，以　避免结块的产生。制浆量一般不超过ｌＯｋｇ，并根据　钻孔数量和操作人员数量，确保５ｍｉｎ内将浆体倒　人炮孔。制浆过程中如发现浆体升温迅速，且烫手　变干，不得将浆体倒人钻孔中，以免造成冲孔。　（４）充填爆破剂浆液　①根据钻孔数量，采取协作灌装的方式。即一　人负责灌装进孔，另一人负责捅紧捣实，采用“同步　操作，少拌勤装”的方式。　②在每次操作循环过程中，装孑Ｌ的孔数不能　过多。　③每次拌药量不能超过实际能够完成的工作　量，必须保证在５ｍｉｎ内将浆体倒入炮孑Ｌ、灌满。　④因所施工孔为垂直炮孔，故不必堵炮孔；对　于水平孔或斜孔，可用砂浆泵灌人炮孑Ｌ，也可将爆破　剂搓成条状送入孔内，用木塞堵孔。　

４２　河　北　地　质　２０１３年第４期　⑤灌装过程中，已经发烫和开始冒气的药剂不　允许装入孔内。　⑥操作时应注意观察装填孔，发现有气体冒出　有“嘶嘶”声时，冲孔可能立刻就要发生，要立即停止　装药。　（５）破碎清理　因施工时段正值夏季，气温较高，装药后即可等　待反应。一般经过８ｈ左右危岩体即可自然开裂。　开裂后用风镐将碎石清除。然后进入下一工作循环　作业。　３．３　无声爆破施工主要操作要点　（１）冲孑Ｌ现象的控制　冲孔是因施工技术参数或工艺选择不当，造成　的在装填药剂过程中或等待期间发生的药剂被反应　产生的气体冲出孑Ｌ口的现象，是一种不可完全控制　的现象。因药剂有腐蚀性且冲孔时温度较高，防护　不当会发生伤人事故，同时也会影响到无声爆破作　业的正常施工，所以必须采取有效措施，减少冲孔现　象的发生。因此，必须对以下技术参数及工艺做严　格控制：　①钻孑Ｌ直径的选择要合理。钻孑Ｌ直径不宜过　大，应控制在直径３５～４２ｒａｍ。钻孔孔深应控制在　０．８～１．５ｍ。　②控制作业环境。拌合用水的温度过高、气温　过高、炮孑Ｌ内有残留水、炮眼温度过高等，都可能造　成冲孔。　③控制材料质量。药剂不得曝晒或潮解，应置　于干燥、遮阳的环境之中。　④选用合理的配合比，并做到计量准确。抑制　剂必须先加入水中，搅拌溶解后方可加入爆破剂。　⑤严格控制药剂倒入水中到灌注结束的时间，　一般不超过５分钟。如灌注时混合物已经在发热冒　气时不得继续灌注。反之易造成冲孔。　⑥药剂人孔后，用略小于钻孔的捅杆捣实捅　紧，使之密实，避免产生空气隔层。　（２）药剂反应时间的控制　药剂（卷）反应时间过快易发生冲孑Ｌ伤人事故，　反应时间过慢则造成等待时间延长，影响工期。在　施工现场可根据实际情况控制反应时间，在确保安　全的前提下提高施工效率。　实际操作中，控制药剂反应速度过快的方法　有两种，一种是在拌和水中加入抑制剂，抑制剂的　加入量为拌和水的５　～６　；另一种方法是控制　拌和水、干粉剂和岩石的温度，如破碎前采取对被　破碎物遮挡，避免其被爆晒，药剂存放低温处，将　拌和水温控制在１５℃以下等措施。　若环境温度过低，则可在静态破碎剂中加入　加速剂、提高拌合水温度等措施，来加快反应　速度。　４安全措施和注意事项　（１）非施工人员不得进入施工现场。　（２）除常规安全防护配置外，必须佩戴符合国家　安全标准生产的防冲防尘ＰＶＣ劳保眼镜和耐酸碱　橡胶手套。　（３）严禁在小口容器内配制浆液，或将浆液灌入　小口容器内。　（４）刚钻完的钻孔，因孔壁温度较高，必须待清　洗干净且温度符合要求时才可装药。　（５）在破碎施丁中，若需改变和控制反映时间，　必须依照规定加入抑制剂或促发剂，并按要求配制　使用，严禁擅自加入其它任何化学物品。　（６）在药剂灌入钻孔到岩石开裂前，不可将面部　直接面对已装药的钻孔。药剂灌装完成后，盖上麻　袋或棕垫，远离装灌点，观察裂隙发展情况时应避开　正面。　（７）爆破剂在运输和存放过程中应防潮、防曝　晒。开封后应立即使用。如一次未使用完，应立即　扎紧袋口，需要时再开封。　（８）施丁现场应准备清水和毛巾，发生冲孑Ｌ时，　若造成药剂溅入眼内或皮肤　，应立即用请水冲洗。　情况严重者要立即送医院治疗。　５　治理效果及经济效果评价　采用无声爆破技术对崩塌危岩体进行处理，　然后将爆破之后的小块危岩体人＿丁清除，可以将　已发现的崩塌隐患点一次性根治，是崩塌地质灾　害治理的一种好方法。与其它拆除方法比较，无　声爆破拆除具有安全、施工快速、无震动、无飞石、　噪音小、操作简单等特点。工程中产生的块石经　调配，可作为工程施工材料，分别用于落石平台工　程和危岩体支撑工程，产生的效益部分抵扣了危　岩清除工程中的人工搬运费支出，发挥了较好的　综合效益。