深埋地下空洞的爆炸夯实技术.pdf

第 “ 卷第 期 ““ 年 月 爆破 “ /017 “ ’A;-A B,-C;ADEA’; F;GA;,,A;G H’ I;DC’ 0““3“，HCA;） /3-./6C, ,;GA;,,A;G 5,EC’J ’K LLMA;G EC, NEA;G E’ -’5L-E EC, -AEM ;J, -AA AL’E A L,,;E,J 8 ,O,;EA J,E’;EA;G 5,EC’J ;J -’5NA;A;G J,,L ;J C’P -’;-,;EE,J -EAJG, , J’LE,J，;J CAGC4,;,GM4,, -’5L-EA’; A J’LE,J KE, EC, NEA;G -’5L-EA’; 6C, 5,,5,;E ,E C’P ECE EC, 5,EC’J -’5L-E EC, ;J,4 G’;J -AEM A; J,LEC ’K ’, “ 5，E’ J,AG;,J -’5L-E;,-’5L-EA’; NM NEA;G；-’;-,;EE,J -EAJG,；-’5L-EA’; 5,EC’J 收稿日期 ““ . “2 . 作者简介 陈想番 （230 . ） ， 男； 兰州 甘肃省机械化工程公司总工程 师 工程概况 甘肃省兰州中川民用机场位于冲、 洪积盆地边 缘与黄土丘陵前缘交接地带， 场地平坦开阔， 主要岩 性为黄土状粉土、 粉细砂、 粉土、 粉质粘土及角砾。 地层交错沉积、 层位起伏较大。勘察结果表明， 由于 早期该地区农业生产的需要， 人们曾在地下开挖洞 室， 开采地层中的砂、 角砾石， 形成地下空洞。地下 空洞的形状如图 所示， 其顶板埋深约 5， 空洞高 约 0“ 5， 内有局部坍塌土。空洞以上顶板土层为 分布较为广泛的湿陷性黄土， 具有Q“级自重湿 陷性， 厚度大于 3“ 5， 最大厚度约为 ““ 5。由于 湿陷性黄土具有较多的可溶盐和一定负孔隙压力存 在， 在含水量较低的情况下具有较高的结构强度。 但如果土体受水侵蚀而产生胶溶作用， 则土的结构 图 地下空洞形状及药包布置示意图 （单位 5） 万方数据 力就逐渐减弱， 减少到一定程度就产生湿陷。地下 空洞的采深 与采厚“ 比 （ ““） 远小于 ， 属于极不稳定的地下空洞， 其变形和破坏将 引起建 （构） 物附加应力的重新分配， 原有的均匀荷 载将变成非均匀荷载， 从而导致建 （构）筑物的变形 和破坏， 同时还将改变排水系统和道面的坡度， 影响 道面的平整度， 危及飞行安全。 因此， 必须采取有效 的技术措施进行处理。 就目前的技术而言， 处理类似地下空洞的工程 技术方法主要有 回填法、 压力灌浆法， 这些方法各 有其适用条作。曾在兰州中川机场飞行区工程中试 验了这些方法， 发现效果不佳。而目前国内机场地 基处理中采用较多的强夯法， 由于其处理深度的有 限性， 达不到设计要求； 此外， 采用强夯法处理采厚 较大的空洞时还存在安全上的问题。为了弥补上述 处理方法的不足， 在工程中采用爆炸强夯夯实技术 法处理地下空洞， 取得了较好的工程效果。 爆炸夯实深埋空洞的作用原理 在一般情况下， 具有湿陷性地黄土地层中的含 水量较低， 强度较高， 对顶板土层厚度大、 埋深大的 地下空洞， 即使是采用目前普遍使用的高能级强夯 法， 亦难以压缩破坏顶板土层， 使空洞得以填实并达 到设计要求。 利用爆炸法处理深部空洞， 就是应用药包内部 作用原理， 使炸药爆破时产生的大部分能量用于压 缩周围介质， 同时避免和减少由于介质抛掷或气体 冲击而造成有效能量的降低， 使药包上部覆盖层产 生松动破坏， 而使药包以下的土体破坏， 回填空洞空 间并产生压实效果。为此， 要求埋置于地表下一定 深度的炸药包， 爆炸时地表不出现抛掷或鼓包现象。 在爆炸气体溢出后， 地面只出现环状裂缝或塌陷漏 斗 ［“ ’ ］ 。 爆破设计 “单孔药包药量的计算 根据最大内部作用药包原理和美国利文斯登集 中药包的爆破漏斗理论， 由临界深度来计算单孔药 包药量， 然后考虑结构形式的变化， 适当予以调整。 利氏爆破漏斗理论的临界深度计算公式为 ’ “ 式中 ， 为药包临界埋深； 为集中药包药量*； 为变形能量系数。 介质的变形能量系数与介质性质， 炸药种类等 有关， 可通过现场试验求得。由于该地下空洞埋深 大、 顶板厚度大， 采用一次性爆破时的装药量大， 对 周围环境的影响大， 故需要采取不同深度装药、 顺序 起爆的方式， 以尽可能地减少爆破振动效应。由现 场试验得到在黄土地区使用硝铵炸药条件下的变形 能量系数， ’ “,-。 根据地下空洞顶板土层厚约 “ ， 分浅部、 深 部装药。 由于采用人工掘井装药， 可近似认为是集中 装药， 设计中对浅部药包不作调整， 由于采用浅部药 包、 深部药包顺序起爆， 故对深部药包作适当调整。 浅部装药埋深 ’ ， 药包的装药量 ’ , *； 深部装药埋深 ’ . ， 药包的装药量为 ’ / *。 设计单耗 ““ *0。 装药井参数 设计采用人工掘井装药， 装药井直径 * ’ 1 ， 浅部井深 ， 深部井深 . ， 井位按梅花型 布置。 浅部装药井与深部装药井交错布置。 井间距 ， 排距 ， 整个处理面积为 “- ， 人工掘井 , 个， 浅井、 深井各 “ 个， 共装药 “ *。 爆破设计工 程量汇总如表 “ 所示。 表 装药井参数及工程量 药井装药井直径0井间距0排距0井深0单耗0 （* 2 ） 井数0个 单井装药量0*总装药量0* 浅井1“““,,1 深井1.“““/1, 起爆方式 对浅部装药井和深部装药井各采用一套非电起 爆系统， 装药井之间间隔起爆， 先起爆浅井， 后起爆 深井。埋设起爆网路时， 应将深井与浅井分开。 ,爆破地震安全距离 由于爆破点距离尚在使用的原有跑道约 / 左右， 故爆破时必须对地震波的安全距离进行计算 和校核。根据爆破安全规程， 有 地’ ,地 “ - 式中， 地为地震波危险半径； 为单个药包最大 装药量 *； - 为爆破作用指数， 取 /； ,地为地震系 数， 取 .。 代入各项指标值， 得 地’ ,“1 . / 符合安全距离要求， 不影响跑道安全。 （下转第 ““, 页） ““爆破 年 “ 月 万方数据 图 实际装药与堵塞结构示意图 （单位 “） 注 图中 ， ， ， 为起爆体编号 爆破振动测试结果表明， 距爆区 ’ “ 处的破 碎机房的振动速度为 *“,， 比理论估算值小 ’ *“,， 表明爆前的爆破振动速度理论估算是正 确的。测试数据回归分析得出 “ -， . 。此成果对本采场今后生产爆破的震动安全 校核具有十分重要的意义。 此次长岭山采石场采用小型硐室爆破进行石料 开采在武汉市市郊采石行业属于首次， 对于今后武 汉市在市效采石场推广小型硐室爆破进行规模生 产， 逐渐减少劳动强度大、 安全事故隐患多的浅眼爆 破， 降低武汉市石料开采行业的事故隐患等均具有 一定的借鉴价值。 参考文献 ［］ 朱立新硐室爆破开采石料 ［/］ 爆破， ’’， 0 （） 0 1 0 ［］ 刘殿中工程爆破实用手册 ［2］ 北京 冶金工业出版 社， 333 ［］ 许华， 肖林 小型硐室爆破崩塌爆破采矿 ［/］ 爆 破， ’’， 0 （） 0 1 0- ［］ 李红杰 坚硬岩体上堆石料硐室爆破开采技术研究 ［/］ 爆破， ’’， 0 （） 1 0 ［-］ 任全亮复杂条件下的硐室爆破 ［/］ 爆破， ’’， 3 （） 1 ［］ 朱立新硐室爆破在排险工程中的应用 ［/］ 爆破， ’’， 3 （） 1 （上接第 ’ 页） 爆破后的强夯处理 鉴于爆破后一定深度范围内的土层处于松散状 态， 必须进行处理。为此， 在爆破后的地表采用 0 ’’’ 4/能量级强夯法进行处理。夯点按三角形布 置， 夯点间距取 ’ “， 排距为 - “， 点夯击数 - 击， 隔点隔行分两遍进行强夯。点夯完成后采用 ’’’ 4/能级进行满夯。 对爆破、 强夯后的区域采用人工探井进行了检 测， 结果表明， 原有空洞部位已被夯实， 其密实度 （实 测干密度最大干密度） 达到了 ’05 以上， 满足机场 场道基础的设计要求。 -结论 ） 在机场场道工程中采用爆破6强夯法处理深 埋地下空洞是有效、 可行的。 ） 处理后的地下空洞已被充填、 压实， 满足设计 要求的标准， 爆破、 强夯施工设计参数是合理的。 参考文献 ［］ 边克信露天大爆破 ［2］ 北京 冶金工业出版社， 353 ［］ 赵福兴控制爆破工程学 ［2］ 西安 西安交通科技大 学， 300 ［］ 金骥良 柱状药包爆炸加密松散厚砂基的试验研究 ［7］ 工程爆破文集一全国工程爆破学术会议论文选 （第五章）［8］ 武汉 中国地质大学出版社， 33 1 爆破’’ 年 月 万方数据