一种临近高压输气管道的爆破施工方法

摘要

本发明公开了一种临近高压输气管道的爆破施工方法，该方法包括距离高压输气管道由近至远的禁止施工段、严控区施工段、限制区施工段和一般区施工段；所述严控区施工段采用静态爆破法施工，所述限制区施工段采用微差控制爆破方法施工，所述一般区施工段采用深孔控制爆破方法施工。本发明的有益效果为：通过将高压输气管道周边的爆破施工区划分为不同等级的施工段，在不同的施工段区域内选择不同的爆破施工方式，每种爆破施工方式有相应的爆破参数，既保证了高压燃气管道安全，又提高了施工效率。同时提供的爆破振动控制措施和爆破飞石防护措施，进一步提高了高压输气管道周边施工的安全性。

说明书

技术领域

本发明涉及爆破施工技术领域，具体而言，涉及一种临近高压输气管道的爆破施工方法。

背景技术

高压输气管道具有易受外界扰动、输送介质易燃易爆和灾害事故后果影响巨大的特点，一旦因施工导致输送介质泄露，将导致非常严重的安全事故，而当不得不在高压输气管道周边开展施工，尤其是涉及大体量岩石开挖作业时，存在机械或人工破碎岩石效率低下、经济成本高等弊端，使得爆破施工作业成为最佳选择。现有的针对临近既有隧道、公路、地下管线的爆破施工技术所采取的分析方法及爆破方式，不适用于高压输气管道的安全控制等级要求。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种临近高压输气管道的安全、高效的爆破施工方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种临近高压输气管道的爆破施工方法，该方法包括距离高压输气管道由近至远的禁止施工段、严控区施工段、限制区施工段和一般区施工段；其中，

所述严控区施工段采用静态爆破法施工，采用所述静态爆破法施工包括：确定静态爆破参数，根据确定的所述静态爆破参数进行爆破施工；

所述限制区施工段采用微差控制爆破方法施工，采用所述微差控制爆破方法施工包括：确定微差控制爆破参数，根据确定的所述微差控制爆破参数进行爆破施工；

所述一般区施工段采用深孔控制爆破方法施工，采用所述深孔控制爆破方法施工包括：确定深孔控制爆破参数，根据确定的所述深孔控制爆破参数进行爆破施工。

作为本发明进一步的改进，所述禁止施工段为距离所述高压输气管道0～5m的施工范围。

作为本发明进一步的改进，所述严控区施工段为距离所述高压输气管道5～50m的施工范围。

作为本发明进一步的改进，所述限制区施工段为距离所述高压输气管道50～70m的施工范围。

作为本发明进一步的改进，所述一般区施工段为距离所述高压输气管道大于70m的施工范围。

作为本发明进一步的改进，所述严控区施工段采用静态爆破法施工，所述静态爆破参数包括：

孔径d，d＝42mm；

台阶高度H：H的取值范围为：1.0～3.0m；

炮孔深度L：L的取值范围为：1.1～3.3m；

底盘抵抗线Wp：Wp的取值范围为：0.25～0.3m；

孔间距a：a的取值范围为：0.25～0.4m；

排间距b：b的取值范围为：0.25～0.4m；

炸药单耗q：q的取值范围为：20～30kg/m

钻孔超深△h，△h的取值范围为：0.1～0.3m；

静态破碎剂种类为SCA-I型号；布孔方式为方形或梅花形；装药结构为连续药柱耦合装药。

作为本发明进一步的改进，确定微差控制爆破参数，所述微差控制爆破参数包括：：

最小抵抗线W：W＝25Φ；

钻孔超深h：h＝0.4W；

炮孔深度L：L＝H+h；

堵塞长度lˊ：lˊ＝(1.0～1.3)W；

装药长度l：l＝L–lˊ；

孔间距a：a＝1.2W；

排间距b：b＝W；

单孔药量Q：Q＝q·a·b·H；

炸药单耗q：q＝0.35～0.40；

其中，Φ为钻孔直径，取Φ＝42mm；H为台阶高度。

作为本发明进一步的改进，所述一般区施工段采用深孔控制爆破方法施工，确定深孔控制爆破参数，所述深孔控制爆破参数包括：

最小抵抗线W：W＝(30～35)Φ；

钻孔超深h：h＝(0.25～0.35)W；

炮孔深度L：L＝H+h；

堵塞长度lˊ：lˊ＝(0.8～1.5)W；

装药长度l：l＝L-lˊ；

孔间距a：a＝(1.0～1.5)W；

排间距b：b＝(0.8～1.0)W；

单孔药量Q：Q＝q·a·b·H或Q＝q·W·a·H；

其中，Φ为钻孔直径，取Φ＝76mm；H为台阶高度。

作为本发明进一步的改进，所述方法还包括对爆破振动进行安全距离计算，所述严控区施工段、所述限制区施工段和所述一般区施工段的爆破振动安全距离采用以下公式计算：

其中，R为爆区到建筑物的距离；Q为允许的最大单响安全装药量；V为最大安全振动速度，取V＝3.0cm/s；k为与地形、地质条件有关的系数；α为爆破衰减指数。

作为本发明进一步的改进，所述方法还包括爆破飞石防护，采用表面覆盖装置进行爆破飞石防护，所述表面覆盖装置包括：覆盖在孔口上的孔口沙包，所述孔口沙包上覆盖铁丝网，所述铁丝网上覆盖铁丝网沙包。

作为本发明进一步的改进，所述严控区施工段的施工方法包括以下步骤：

钻孔，按预先设计的炮孔孔径进行钻孔，钻好的炮孔内余水和余渣用高压风吹洗干净，孔口旁应保持干净，无土石渣；

药剂搅拌，将粉末状药剂与水混合在一起充分搅拌；其中，

对于垂直孔，水与药剂的重量比为0.34：1，水温与大气温度一致；

对于水平孔和斜孔，水与药剂的重量比为0.28：1，水温与大气温度一致；

灌注，将制备好的药剂灌装进炮孔，多个炮孔的灌装操作同步进行，其中，

对于垂直孔，直接将搅拌好的药剂倒入孔中，并将药剂填充密实；

对于水平孔和斜孔，使用一根与炮孔孔径大小一致的钢管，将钢管按直径分成两半，将胶泥状混合物装入合并的钢管中，插入孔内，直至反应结束，插放的角度以钢管拼接缝与开采对象破裂方向一致的原则确定，钢管可重复使用。

本发明的有益效果为：通过将高压输气管道周边的爆破施工区划分为不同等级的施工段，在不同的施工段区域内选择不同的爆破施工方式，每种爆破施工方式有相应的爆破参数，既保证了高压燃气管道安全，又提高了施工效率。同时提供的爆破振动控制措施和爆破飞石防护措施，进一步提高了高压输气管道周边施工的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例所述的一种临近高压输气管道的爆破施工方法的施工方式示意图；

图2为本发明实施例所述的一种临近高压输气管道的爆破施工方法的静态爆破法的方法流程示意图；

图3为本发明实施例所述的一种临近高压输气管道的爆破施工方法的深孔控制爆破的断面图；

图4为本发明实施例所述的一种临近高压输气管道的爆破施工方法的深孔控制爆破的钻孔布置平面图；

图5为本发明实施例所述的一种临近高压输气管道的爆破施工方法的起爆网络示意图；

图6为本发明实施例所述的一种临近高压输气管道的爆破施工方法的表面覆盖装置的结构示意图。

图中，

1、炮孔；2、孔口沙包；3、铁丝网；4、铁丝网沙包。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

本发明实施例所述的一种临近高压输气管道的爆破施工方法，如图1所示，该方法包括距离高压输气管道由近至远的禁止施工段、严控区施工段、限制区施工段和一般区施工段；其中，

禁止施工段为距离所述高压输气管道0～5m的施工范围，在禁止施工段内禁止进行机械开挖、修筑建筑物、构筑物、堆放物品、实施爆破作业、倾倒、排放腐蚀性物质和种植深根植物等活动。

严控区施工段为距离所述高压输气管道5～50m的施工范围，严控区施工段采用静态爆破法施工，以防止施工对高压输气管道造成影响。静态爆破参数包括：

孔径d，d＝42mm；

台阶高度H：H的取值范围为：1.0～3.0m；

炮孔深度L：L的取值范围为：1.1～3.3m；

底盘抵抗线Wp：Wp的取值范围为：0.25～0.3m；

孔间距a：a的取值范围为：0.25～0.4m；

排间距b：b的取值范围为：0.25～0.4m；

炸药单耗q：q的取值范围为：20～30kg/m

钻孔超深△h，△h的取值范围为：0.1～0.3m。

一种可选的实施方式，静态破碎剂种类为SCA-I型号；布孔方式为方形或梅花形；装药结构为连续药柱耦合装药。本发明不对静态破碎剂种类、布孔方式和装药结构做具体限定，包括但不限于上述方式。

本实施例中严控区施工段采用的静态爆破法的施工方法，如图2所示，包括：

钻孔，钻孔直径与破碎效果有直接关系，钻孔过小，不利于药剂充分发挥效力；钻孔太大，易冲孔。需按预先设计的炮孔孔径和测量位置进行钻孔，钻好的炮孔内余水和余渣用高压风吹洗干净，孔口旁应保持干净，无土石渣。

药剂搅拌，将粉末状药剂与水混合在一起充分搅拌；其中，

对于垂直孔，水与药剂的重量比为0.34：1，水温与大气温度一致；

对于水平孔和斜孔，水与药剂的重量比为0.28：1，水温与大气温度一致。

操作时应将药剂慢慢倒入已经称量好的水中，而不是将水慢慢倒入药剂中。在倒入时应不停地搅拌，直至药剂与水的混合物变成流质糊状或胶泥状。倒入和搅拌的速度要快，从药剂加入水中至灌入钻孔结束的时间应控制在5-10分钟以内，否则易冲孔。

灌注，在装药前应该保证钻孔孔内和孔旁洁净，余水和余渣应用高压风吹洗干净。每次装填药剂，都要观察确定岩石、药剂以及拌和水的温度是不是符合要求。

将制备好的药剂灌装进炮孔，多个炮孔的灌装操作同步进行，其中，

对于垂直孔，直接将搅拌好的药剂倒入孔中，并将药剂填充密实；

对于水平孔和斜孔，使用一根与炮孔孔径大小一致的钢管，将钢管按直径分成两半，将胶泥状混合物装入合并的钢管中，插入孔内，直至反应结束，插放的角度以钢管拼接缝与开采对象破裂方向一致的原则确定，钢管可重复使用。

药剂灌装进炮孔后用堵塞料将孔口堵塞。

因从药剂制备至灌孔封堵所要求的时间较短，因此需安排多个灌装小组。每小组由主副两名灌装手组成。取药搅拌时，主灌装手负责药剂和水的称量，副灌装手负责药剂的搅拌。灌装时，主灌装手负责灌装进孔，副灌装手负责确保药剂捣实及孔口封堵。各小组采用“同步操作，少拌勤装”的方式操作，灌装小组在每次操作循环过程中负责装孔的孔数不易过多，各灌装小组在称量、拌和、灌装等过程中应基本保持同步，尽可能让每个孔内药剂的最大膨胀力度出现的时间同期，有利于基岩石破碎。

同时，还应严格控制药剂反应时间。药剂反应的快慢与温度有直接的关系，温度越高，反应时间越快，反之则慢。实际操作中，控制药剂反应时间的方法有两种，一种是在拌合水中加入抑制剂，另一种方法是严格控制拌和水、药剂和预碎基岩的温度。夏季气温较高，破碎前应对被破碎物遮挡，药剂存放低温处，避免曝晒。已经开始发生化学反应的药剂(表现开始冒气和温度快速上升)不得装入孔内。

采用静态爆破法施工时应注意：静态爆破发生冲孔是正常现象，也是不可预见和不可完全控制的现象。冲孔时药剂温度较高且有腐蚀性，冲入眼内会对角膜造成严重损害。为防止伤人事故，操作人员必须配戴符合国家安全标准生产的防冲击防尘PVC护目镜进行操作。在药剂灌入钻孔到岩石开裂前，不可将面部直接近距离面对已装药的钻孔。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更加小心。施工现场应专门备好清水和毛巾，冲孔时如药剂溅入眼内和皮肤上，应立即用清水冲洗，情况严重者立即送医院清洗治疗。不得擅自在选定破碎剂中加入任何其他化学物品。刚钻完孔的孔壁温度较高，应确定温度正常符合要求并清洗干净后才能进行装药。

限制区施工段为距离所述高压输气管道50～70m的施工范围，限制区施工段的场坪开挖部位石方采用微差控制爆破方法施工，减小施工对高压输气管道造成影响。

一种可选的实施方式，微差控制爆破钻孔直径Φ＝42mm，炮孔平面例如布置成梅花型，垂直钻孔，并使用管状乳化炸药；爆破参数包括：

最小抵抗线W(m)：W＝25Φ；

钻孔超深h(m)：h＝0.4W；

炮孔深度L(m)：L＝H+h；

堵塞长度lˊ(m)：lˊ＝(1.0～1.3)W；

装药长度l(m)：l＝L–lˊ；

孔间距a(m)：a＝1.2W；

排间距b(m)：b＝W；

单孔药量Q(kg)：Q＝q·a·b·H；

炸药单耗q(kg/m

其中，Φ为钻孔直径；H为台阶高度。

由此计算得到的微差控制爆破参数如表1所示：

表1

一般区施工段为距离所述高压输气管道大于70m的施工范围，一般区施工段采用深孔控制爆破方法施工。爆破参数的确定主要依据待爆岩体的性质、爆破区域周边环境和钻孔机械等。如遇特殊地质构造等情况应适当调整爆破参数。

一种可选的实施方式，为了满足粒径要求，降低大块率，同时满足爆破、挖装、运输效率的最优化，爆破区域钻孔直径不宜选择过大。根据边界条件，选用深孔爆破钻孔直径选择Φ＝76mm，由于爆破区域内多为普坚石、特坚石，应针对不同的岩石类型，选用不同的炸药单耗。本实施例中炸药单耗为0.35～0.45kg/m

最小抵抗线W(m)：W＝(30～35)Φ；

钻孔超深h(m)：h＝(0.25～0.35)W；

炮孔深度L(m)：L＝H+h；

堵塞长度lˊ(m)：lˊ＝(0.8～1.5)W；

装药长度l(m)：l＝L-lˊ；

孔间距a(m)：a＝(1.0～1.5)W；

排间距b(m)：b＝(0.8～1.0)W；

单孔药量Q(kg)：Q＝q·a·b·H或Q＝q·W·a·H；

其中，Φ为钻孔直径，取Φ＝76mm；H为台阶高度。

由此计算得到的深孔控制爆破参数如表2所示：

表2

采用上述深孔控制爆破方法应注意单位长度装药量为4kg/m。

基于上述深孔控制爆破参数，确定每次爆破布孔不超过6排，并采用梅花形或长方形布孔，本发明对布孔的方式不做具体限定，只要满足设计要求即可。深孔控制爆破的钻孔布置平面图如图4所示，深孔控制爆破的断面图如图3所示。

本实施例中深孔台阶控制爆破方法使用乳化炸药作起爆药，主爆炸药为散状铵油炸药或乳化炸药，堵塞材料使用商品石粉碴，起爆药包位于炮孔下部。当孔内有水时，先用高压风管进行吹水；水吹不干净时，孔内存水高度范围内全部采用管状乳化炸药充填，高出水面1m以上可用散状铵油炸药或乳化炸药。大块岩石二次破碎均采用管状乳化炸药做主爆炸药，整卷下装，起爆雷管置于炮孔底部，使用商品石粉碴堵塞，并在孔口加压砂包。

起爆网络选用目前使用最为安全可靠的电与非电导爆管混合起爆网路，孔内和主体网路连接均使用导爆管雷管，最终由电雷管引爆。爆区以排间毫秒延时为宜，排间微差时间为50～100ms。起爆网络示意图如图5所示，图中数字代表雷管段别。采用电与非电混合式起爆网路时，在装药、堵塞作业结束后，电雷管才能与非电导爆管雷管的导爆管束绑扎联接，如有雷暴天气，则电雷管不能接入起爆网路。

进一步的，若爆破主振频率如与高压输气管道结构的自振频率相同，则会出现共振现象，对高压输气管道的结构造成较大影响。为保证高压输气管道的安全性，采用如下方式计算爆破振动安全距离，以减小爆破振动对高压输气管道造成的影响。在严控区施工段、限制区施工段和一般区施工段的爆破振动安全距离采用以下公式计算：

其中，R为爆区到建筑物的距离(单位：m)；Q为允许的最大单响安全装药量(单位：kg)；V为最大安全振动速度，取V＝3.0cm/s；k为与地形、地质条件有关的系数；α为爆破衰减指数，k和α需要进行现场测试确定。

一种可选的实施方式，k和α按中硬岩石的值取为150和1.8，装药量和爆破振动安全距离的计算结果如表3所示，

表3

根据上表计算结果，根据爆破区与高压输气管线的距离，确定爆破最大单响药量及爆破规模，从而控制爆破振动，避免对高压输气管道造成影响。

为了降低爆破振动，爆破振动控制措施还包括：

1)据爆破区域的实际环境情况采用微差爆破技术。

2)选择合理起爆间隔时间，控制最大单响药量，避免采用压碴爆破方式进行多排孔爆破。

3)确定合理的起爆方向和起爆顺序，尽可能使爆破最小抵抗线侧向或背向保护目标。

4)正常爆破施工前利用几次小规模的爆破试验，开展爆破振动监测，寻找爆破振动的衰减规律，并确定出振动衰减公式中的有关参数，由此可根据被保护物的振动安全要求，确定最大允许单响药量或最小安全距离，指导爆破施工。

进一步的，为确保爆破过程的安全性，方法还包括爆破飞石防护，采用表面覆盖装置进行爆破飞石防护，表面覆盖装置包括：覆盖在炮孔1孔口上的孔口沙包2，孔口沙包2上覆盖铁丝网3，铁丝网3上覆盖铁丝网沙包4。

一种可选的表面覆盖装置的实施方式，如图6所示，每个炮孔1的孔口处通过两个孔口沙包2封堵，在孔口沙包2的上面覆盖一层铁丝网3，铁丝网3的边缘超过位于最外侧的炮孔一定距离，例如2m的距离，确保铁丝网3覆盖整个爆破区域，铁丝网3可以设置一层或多层，本实施例中设置两层，铁丝网3的上面加压一层铁丝网沙包4，铁丝网沙包4均匀的设置在铁丝网沙包上，铁丝网沙包4的间隔根据实际情况确定，保证铁丝网3和沙包能够承受爆破冲击。爆破过程中还应严格控制孔网参数，逐孔计算装药量，严禁过量装药，确保炮孔1填塞长度和质量。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。