通电高压线下桩井控制爆破技术设计.pdf

第”卷第4 期 2 0 l O 年1 2 月 爆破 B L A S T I N G 、r 0 1 ．2 7N o ．4 D e c ．2 0 1 0 D O I 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 4 8 7 X ．2 0 1 0 ．0 4 ．0 1 4 通电高压线下桩井控制爆破技术设计 周信，周思远 湖南省送变电建设公司送电第一分公司，长沙4 1 0 0 1 5 摘要在通电高压线下进行桩井开挖爆破作业，必须保证高压线路的安全。分析了高压线路对爆破作业 的影响，选择合理的起爆网路和防护措施。根据桩井爆破的难点和特点。针对桩井不同的断面尺寸，对炮孔 配置方式和爆破参数进行了优化设计，并从经济效益的角度出发，对导爆管起爆网路，炮孔装药结构进行了 详细计算和分析，实践证明爆破效果非常好。所设计的爆破方案和施工方法作业速度快、安全度高、可靠性 强、经济效益显著，可为类似条件下实施开挖爆破提供参考。 关键词高压线；桩井爆破；非电起爆网路 中图分类号T D 2 3 5 ．1 4文献标识码B文章编号1 0 0 l - 4 8 7 X 2 0 1 0 0 4 0 0 5 5 一0 4 C o n t r o l l e dB l a s t i n gD e s i g no fS h a f tE x c a v a t i o n u n d e rH i g hV o l t a g eL i n e Z H O UX i n ，Z H O US i 一”‘口n T h eF i r s tB r a n c hT r a n s m i s s i o nC o m p a n y ，H u n a nP o w e rT r a n s m i s s i o na n d T r a n s f o r m a t i o nC o m p a n y ，C h a n g s h a4 1 0 0 1 5 ，C h i n a A b s t r a c t T h es a f e t yo fh i g hv o l t a g el i n em u s tb ec o n t r o l l e ds t r i c t l yw h i l ee x c a v a t i n gs h a f tu n d e rh l s hv o l t a g e l l n e ．H i g hv o l t a g el i n eh a sa ni m p o r t a n ti n f l u e n c eo nb l a s t i n go p e r a t i o n ，a n di n i t i a t i o nn e t w o r ka n dp r o t e c t i o nm e a s * u r e sm u s tb es e l e c t e dp r o p e r l y ．A c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i co fs h a f tc o n t r o l l e db l a s t i n g 。t h el a y o u to fb o r e h o l e sa n d b l a s tp a r a m e t e r sa 砖o p t i m i z e d ．F r o mt h ev i e wo fe c o n o m i cb e n e f i t s ，i n i t i a t i o nn e t w o r ka n dc l l a 妒s t r u c t u r ea r ea n a - l y z e da n dc a l e u l a t e dd e t a i i l y ，a n dt h eb l a s tr e s u l ti sw e l li ne x p e r i e n c e ．T h ed e s i g n e ds c h e m eh a sh J i g hr e l i a b i l i t y ， 8 撕a n dg o o de c o n o m i cb e n e f i t s ，a n dc a np r o v i d er e f e r e n c e sf o rs i m i l a rp r o j e c t s ． K e yw o r d s h i g hv o l t a g el i n e ；s h a f tc o n t r o l l e db l a s t i n g ；n o n e l e c t r i ci n i t i a t i o nn e t w o r k O引言 2 0 0 8 年湖南省遭遇罕见的冰灾，各级电网均遭 受严重破坏。为提高输电线路抵御冰灾等各种自然 灾害的能力，需要对各高压线路进行为期3Y 的防 倒塌技术改造。除了冰改，为了节约用地，目前线路 的多回路改造也在开始进行。在线路技术改造过程 中，为了保证电力正常供应，在新基塔没有架设完成 收稿日期2 0 1 0 0 4 1 0 作者简介周信 1 9 7 5 一 ，工程师，主要从事送变电工程建设，E m a i l m h p p h m 0 0 1 1 2 6 ．C O I n o 之前，老线路照常通电。但是由于新基塔距离老基 塔很近，很多桩井就在老基塔正下方，距离高压线也 仅仅只有十几米，因此爆破环境非常苛刻，增加了爆 破的难度。为确保爆破施工不会对通电高压线路造 成影响，需要重点考虑通电高压线附近的环境和地 质特点，精心设计施工方案，增强防护措施，确保高 压输电线路的绝对安全刮。 1 高压线路对爆破作业的影响 高压输电线路关系着厂矿企业的正常运行和人 民生活的正常次序。非特定和紧急情况下，必须保 万方数据 爆破 2 0 1 0 年1 2 月 证高压输电线路的正常工作。高压线路工作时，在 高压输电线路通过或变压器和电开关的附近，都存 在着一定强度的电磁场。如果在这些电磁场所覆盖 的范围内实施采用电起爆网路起爆，可能会在电起 爆网路中产生感应电流。当感应电流超过一定数值 之后，可引起电雷管爆炸，造成早爆事故。因此在电 磁场较强的环境下进行爆破，需要对雷管和起爆线 路进行谨慎设计。 我国爆破安全规程G B 6 7 2 2 - - 2 0 0 3 中规定，在 电爆区边缘有高压电线通过时，其最小安全距离如 表l 所示。 表1 爆区距高压线路的安全距离 为了预防感应电流造成的危害，可采取以下技 术措施 1 当电爆网路平行于输电线路时，两者的距离 应尽可能加大；2 2 条母线、联接线等，应尽量靠近； 3 炮孔间的联线应尽量采用并联，少用或不用串 联；4 当感应电流值超过安全所允许的数值时，应 采用非电起爆系统。 在高压输电线路下，感应电流的大小及方位可 用杂散电流测定仪配合环形线圈进行测定。高压输 电线在电爆网路内的感应电流值，也可通过计算求 得。由于高压线路抗冰改造的重点在1 1 0 5 0 0k V 的高压线路，经过计算和校核，只能采用上述第4 种 措施，即采用非电起爆系统。但是，采用非电导爆管 起爆系统成本很高，起爆前无法用仪表检测线路导 通情况，线路的连接依赖于爆破工人的熟练程度和 责任心，起爆网路可靠性需要认真校核。为此，如何 提高非电起爆系统可靠性和经济性也是高压线路线 下实施爆破的重点和难点。 此外，由于爆区距离高压线很近，爆破所导致的 振动、飞石等任何不当干扰都有可能造成高压线路 的意外跳闸。据了解，某些公司施工中曾多次产生 跳闸现象，造成了严重的经济损失。为此，爆破产生 的飞石、振动、冲击波等危害的控制也需要精心设计 和计算。 2 桩井爆破技术设计 2 ．1 桩井爆破难点 高压线桩井主要分为2 种，一种是掏挖式桩井， 即小断面桩井，其数量较大；另一种是开挖式桩井， 其断面一般为2 0 5 0m 2 ，其数量较少。对于开挖 式桩井的爆破，主要采用竖孔扩壶爆破技术，使用松 动爆破药量，利用机械进行清渣，其施工速度较快， 且消耗雷管、炸药量较小。这里主要介绍小断面桩 井爆破新技术的情况。小断面是指断面小于1 0i n 2 的断面。小断面桩井由于断面小，只有1 个自由面， 爆破的夹制作用大，进尺受到限制，通常炮孔深度为 断面直径的0 ．3 ～0 ．5 倍，存在炮眼利用率低，炸药 损耗大，钻孔数目多等诸多问题，严重影响了掘进单 位施工成本、施工质量和掘进速度，这也是现阶段小 断面桩井爆破技术发展所面临的最大困境所在。经 过多年工程实践，在湖南省高压线路基塔桩井开挖 过程中采用了如下技术方案，取得了良好的施工效 果和经济效益。 2 ．2 炮孔配置方式 炮孔配置方式是影响爆破效果和效率的关键因 素。合理的炮孔配置，应根据桩井断面尺寸和开挖 深度进行优化设计。由于桩井断面尺寸不同，炮孔 配置方式也应有所区别。在实践过程中，采用了以 下几种不同的炮孔配置方式。对直径为0 ．81 1 1 1 的小 断面桩井，由于受作业空间的限制，决定采用布孔 4 5 个，中间仅1 个垂直掏槽孔，其余均为周边孔的 布孔方式。对直径为1 ．0m 的小断面桩井，决定采 用布孔6 ～7 个，在中间布置2 个掏心孔，角度为 7 5o 对心“V ”形掏槽孔；对直径为1 ．21 1 1 的小断面 桩井，决定采用布孔7 ～9 个，对直径为1 ．41 1 “ 1 的小 断面桩井，布孔8 1 1 个，对直径为1 ．6m 的小断面 桩井，布孔9 1 2 个，小眼桶形掏槽的形式，中间3 个掏槽孔呈三角形布置，外围为周边孔。炮孔布置 平面图如图l 所示。施工过程我们发现，由于垂直 掏槽孔在爆破中抛掷作用不明显，大部分能量用来 挤碎岩石，岩石碎块仍滞留在槽腔内，影响自由面的 形成，并且由于岩石的夹制作用，破碎深度达不到钻 孔深度，效果不好，因此决定将中间掏槽孔向中心线 倾斜8 0o ，并加深2 0c I n ，先于其余孔起爆，加深松 动中部岩石，这样有利于掏槽孔起爆时，岩石最大深 度地向中部方向松散，形成l 层自由面，加大周边孔 爆破效果，提高炮孔利用率。炮孔布置剖面图如 图2 所示。对直径大于1 ．6m 的小断面桩井，布孔 万方数据 第2 7 卷第4 期周信，周思远通电高压线下桩井控制爆破技术设计 5 7 根据实际情况而定，炮孔布置前期采用了中空孔直 眼爆破技术，后期主要采用中心孔装药辅助孑L 留空 爆破技术。 D ≤0 ．80 ．8 D 1 ．2 1 ．2 D I ．6D ≥1 ．6 图1 炮孔布置平面图 单位m 图2 炮孔布置剖面图 单位m 2 ．3 爆破参数选择 基桩开挖爆破参数既不能套用矿山小竖井掘进 爆破参数，也不能搬用一般市区岩石沟槽开挖控爆 参数，其取值应根据桩井开挖直径大小、所爆岩石性 质和风化程度、裂隙发育情况以及所用炸药性能而 变化。 1 单位用药量系数K 基桩开挖爆破的岩石多为强风化和中风化岩 石，而桩井开挖直径通常只有1 ～2m ，夹制力很大。 根据一些工程归纳类比，在桩井直径为1 - 2m 的情 况下，桩井控制爆破单位用药量系数K 为 岩石强风化或坚固性系数f 2 4 时， K 8 0 0 12 0 0g ／m 3 ； 岩石强一中风化或坚固性系数f 4 6 时， K 12 0 0 16 0 0g ／m 3 岩石中风化或坚固性系数f 6 7 时， K 16 0 0 20 0 0g ／m 3 。 2 炮孔间距口 本工程基桩开挖爆破采用手持式风动凿岩机打 孑L ，炮孔直径d 3 8n l n l ，贝0t ／, 1 5 2 0 d ，即 a 5 7 7 6c m 。选取时尽量取小值。 3 炮孔深度己与循环进尺￡’ 在小直径基桩开挖爆破中，岩石夹制力大，炮孔 深度不宜过大，否则爆破地震大而爆破效果不好，炮 孔利用率低。一般炮孔深度￡取开挖桩直径D 的 o ．7 0 ．8 倍，即L 0 ．7 0 ．8 D 。其中掏槽孔可 超深1 0 ～2 0c m 。 基桩开挖爆破炮孔利用率叼一般可达0 ．8 5 0 ．9 5 ，则循环进尺L7 r ／L O ．8 5 ～0 ．9 5 ￡。 4 孔装药量 通常按装药量体积公式先求出每循环进尺所需 用药量Q ，即Q o ．7 5 K D 2 L ，再按工作面炮孔数 r 分配调整。一般情况下，掏槽孔装药量q 。多装 2 0 ％～2 5 ％，即q 。 1 ．2 1 ．2 5 q ／J v ；周边孑L 装药 量q b 少装5 ％～1 0 ％，即q h 0 ．9 0 ．9 5 Q ／N 。 5 微差起爆时间 采用分段微差起爆实现桩孔全断面掘进，微差 起爆时间间隔影响掏槽效果。在含空孔的直孑L 掏槽 爆破中，起爆微差时间应大于岩石的破碎时间和抛 体加速阶段的时间，否则将达不到掏槽爆破的作用。 根据这一原则，结合小断面桩井爆破中炮孔深度较 浅、抵抗线较小的特点，选定微差间隔时间为 5 0 6 0m s 。 2 ．4 炸药品种、装药结构和填塞 炸药品种要结合工程地质情况来具体确定。如 果由于桩井开挖较深，井内经常有渗水，一般选用防 水性较好的乳化炸药。如果没有乳化炸药，而是粉 状膨化硝胺炸药，那么必须进行防水处理。可以利 用塑料袋进行密封捆绑，也可以利用其它方式进行 隔离。 工程实践表明，在硬岩桩井中采用反向连续装 药方式的爆破效果比较明显，可以提高炮眼利用率。 装药时要用木棍轻轻的将药卷推入炮孔，先装起爆 药卷 即在药卷中装入雷管 ，再按设计要求装入被 动药卷。要注意药卷末端聚能穴的朝向必须一致， 否则会影响爆破效果。 炮孔装药后，应对炮孔进行封堵，以增加有效破 岩的能量提高爆破效果，孔I 1 封堵的材料常用3 l 的泥沙混合物。实地对井口外的泥土进行观测后， 发现可以直接在井口外取黄土加水和成炮泥，炮泥 湿度以手捏成团、不沾或微沾手为准。装药结构与 孔口堵塞如图3 所示。 3 提高经济效益的措施 3 ．1 从起爆方式上节约导爆管消耗 在进行起爆网路设计时，采用起爆导线代替导 爆管作为起爆主线可以大幅度降低导爆管的消耗 量，大大节约开支成本。假设每进尺1i n 需要放炮 2 次，爆破安全距离为8 0m ，那么每进尺1m 就可以 节约导爆管长度1 6 0n l 。按照目前市价每米1 ．2 元 计算，每进尺lm 仅导爆管费用就是1 9 2 元。采用 万方数据 爆破2 0 1 0 年1 2 月 击发针起爆，由于1 枚击发针可以使用5 0 次左右， 其价格仅有几十元，起爆2 次成本也不足1 0 元，起 爆导线更是可以多次使用。因此该方法每迸尺lm 可以节约成本1 8 0 元。 导爆管 泥 图3 装药结构与孔口堵塞示意图 3 ．2 从布孔和装药结构上优化上节约火工品的消耗 对于坚硬岩石和较大断面的小断面桩井，一般 采用中空孔直眼掏槽技术。经过分析表明，直眼掏 槽时空眼越多效果越明显，主要是充分利用了炸药 爆炸后形成的应力波的叠加强度大大超过岩石的极 限强度而使岩石破碎，由于小断面桩井掏槽所需的 范围小，可以尝试增加单孔的装药密度，多留空眼的 方法，对掏槽眼的布孔方式、装药量、装药方式及起 爆方式进行了优化。将原方案掏槽眼的中心孔留空 辅助孔装药的方式改为中心孔装药辅助孔留空的方 式，避免了辅助孔起爆时相邻孔的挤压作用，增大了 中心孔的附加自由面，使中心孑L 的炸药爆炸后形成 的应力波在相邻辅助孔间叠加，达到增大中心孔以 外的其它辅助孔、周边孔的爆破自由面。为了保证 中心孔中炸药都能完全起爆，并增强抛渣能力，中心 孔的炸药采用双雷管分段起爆，两段之间用少量炮 泥隔开，装药结构如图4 所示。 图4 修改后的中心孔装药结构示意图 经过优化调整后的爆破方案的实施和测试，取 得了显著的效果，炮孔利用率可以达9 0 ％以上，岩 石块度适中，而炸药和雷管的消耗量进一步得到了 降低。施工进度和经济效益显著提高。以桩井口径 为1 ．2m 、孔深1m 为例，具体爆破方案实施前后的 主要技术经济指标见表2 所示。 表2 爆破方案实施前后的主要技术经济指标见表 序号项目 盛蒹 由表2 可知，根据具体工程地质情况进行爆破 参数设计，其经济效益非常明显。各种材料目前价 格为2 ’岩石硝铵炸药1 2 ．6 形k g ，导爆管雷管 4 ．7 影个。采用优化后的爆破方案后每米桩井可 节省成本4 1 ．6 元，提高了经济效益。 4 结语 在湖南省高压输电线路基塔桩井开挖过程中， 我们根据地质条件，工程进度、作业总量等因素对炮 孔配置方式，爆破参数、装药结构和施工方法进行了 优化设计和合理安排，使爆破作业更适合于高压输 电线环境。并且从提高经济效益的角度出发，对导 爆管起爆网路，炮孔装药结构进行了详细计算和设 计，实践证明效果非常好。针对通电高压输电线路 下进行爆破作业的特点，我们所设计的爆破方案和 施工方法爆破效果好、安全度高、可靠性强、经济效 益显著，受到湖南省电力建设系统领导和专家们的 普遍赞誉和一致好评。 参考文献 [ 1 ] 郭进平，聂兴信．新编爆破工程实用技术大全[ M ] ．北 京光明出版社，2 0 0 2 ． [ 2 ]田厚建，毛益松．实用爆破技术[ M ] ．北京解放军出 版社，1 9 9 9 ． [ 3 ]吕庭刚，石玉莲，庙延钢，等．影响工程爆破安全实现 的人为因素探讨[ J ] ．云南冶金，2 0 0 5 ，3 4 6 l l - 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