■ 陳 歡
(中鐵十八局集團建筑安裝工程有限公司,天津 300308)
瓦斯是一種無色、無味的氣體,極易燃燒,但并不具有自燃性,瓦斯和空氣混合之后,遇到明火會發生劇烈的燃燒和爆炸。如果瓦斯隧道工程中,瓦斯的濃度在5%~6%到14%~16%時,一旦遇到明火就會發生爆炸。在瓦斯隧道工程施工中,必須結合工程特性和現場實際情況,采取合理的施工技術和施工方法,才能最大限度上保證施工的安全性和施工質量,爆破施工技術具有施工速度快、效果好等優勢,是隧道工程施工中比較常用的技術。
王家巖隧道為特長隧道,位于四川盆地東北緣與陜南鄂西山地之間過渡地帶,進口位于張家溝右岸側斜坡,出口位于廟溝左岸。左線起止樁號GZK220+979~GZK225+937,全長4958米,右線起止樁號GK221+166~K225+914,全長4748米。隧道穿越的萬源市紅欣煤礦為低瓦斯礦井,無煤與瓦斯突出煤層,局部可出現一般突出。煤層自燃傾向性為不易自燃。煤塵爆炸性為有爆炸性。根據紅欣煤礦礦產開采許可證,準許開采K1、K2、K5煤層,分別位于須家河組第三段(T3xj)、第七段(T3xj),厚度一般0.20~0.80m,屬碎裂~原生結構煤。根據相鄰的糖坊梁隧道洞身鉆孔瓦斯現場解析,瓦斯壓力值為0.32MPa,設計綜合評價為低瓦斯隧道。王家巖隧道煤巖系段落表如表1所示:
表1 王家巖隧道煤巖系段落
在本工程施工中,為避免瓦斯滲透到隧道工程中,在具體施工中,必須合理設置防水板,采用全封閉措施進行施工,通過冷粘法將防水板粘結到一起,搭接寬度不能小于10cm。在初期支護封閉過程中,仰拱二襯和初期支護之間需要設置防水層,進一步提升防水層的密閉性。如果不封閉,需要在二襯下鋪設10cm厚C20混凝土整平層,在整平層上鋪設防水層,從而使防水層全部封閉[1]。
本工程在爆破中采用了YT28氣腿式鑿巖機進行鉆孔,鉆孔孔徑為40mm。炸藥選擇了安全等級不低于二級的煤礦許用乳化炸藥,起爆器材選擇了瞬發雷管。
為保證爆破施工的安全性,本工程掏槽方式選擇了楔形掏槽方式,炮眼布置在開挖斷面的中央稍靠下方,促使底部的巖石能夠充分破碎,降低爆破形成的飛石傷人[2]。
裝藥結構按照現場實際情況,選擇兩種不同的裝藥結構,一種是間隔不耦合裝藥,另一種是耦合連續反向起爆裝藥結構(具體情況如附表1所示)。
在爆破施工中,按照圍巖結構的不同,合理選擇循環進尺、掏槽眼、輔助眼和周邊眼(具體情況如附表2所示)。
周邊眼間距50cm左右,周邊眼與內圈眼間距70cm,輔助眼間距取70~90cm。
在本工程施工中,采用了光面爆破法,具體的起爆順序為:先進行掏槽眼起爆,其次進行輔助眼起爆,然后進行周邊眼起爆,最后進行底板眼起爆。起爆方式都是毫秒雷管微差爆破方式,先進行內圈眼起爆,然后進行外圈起爆,以對臨空面進行有效控制,保證光面爆破的效果[3]。
1.測量布眼
確定鉆炮眼之前,要先確定好中線、水平線及斷面輪廓,按照光面爆破設計要求合理確定炮眼的位置,確定好之后,還要進行全面檢測,達到設計要求之后,才能進行鉆眼操作。
2.鉆孔和清孔
本工程的鉆孔由專業部門全部負責,嚴格按照設計圖紙進行鉆孔,尤其是在周邊眼和掏槽眼鉆孔時,要嚴格控制鉆孔的間距、位置及數量。每個鉆區由專人負責,在臺車操作時做到“二定三?!?,其中“二定”指的定人、定位,“三?!敝傅氖潜Y|、保量、保安全。炮眼鉆孔要做到“準、平、齊”。周邊眼需要在設計輪廓線5cm的連線上,眼底則要全部設計在輪廓線外5cm的連線上[4]。每個鉆孔的誤差不能超過10cm,保質兩排炮之間的錯臺誤差小于10cm。在鉆孔完成之后,按照炮眼的設計布置圖進行詳細檢查,并進行記錄,達到要求之后,才能進行裝藥操作。在進行裝藥之前,用鋼筋彎制的炮鉤、高壓風槍等方法,將炮眼中的泥漿、積水等全部清理干凈。
3.裝藥
裝藥時要分片分組安裝,按照設計圖紙進行嚴格裝藥,炮眼封泥長度要滿足如下要求:
第一,如果炮眼的深度在0.6~1.0m之間,封泥的長度不能小于炮眼總體深度的50%。
第二,當炮眼深度在1.0~2.5m之間時,封泥的長度不能小于0.5m。
第三,當炮眼深度大于2.5m時,封泥的長度不能小于1.0m。
4.聯結起爆網絡
為降低對圍巖造成較大的擾動,在本工程爆破施工中采用了復式起爆網絡,大大提升了爆破的可靠性和準確性。在具體聯結過程中,避免了導爆管發生打結、拉細等問題,同時保證各炮眼雷管連接次數一致。引爆雷管通過黑色膠布包扎到導爆管自由端約10cm以上的位置,聯結完成之后,由專人負責全面檢查,達到要求之后,才能起爆[5]。
超欠挖控制:當光面爆破完成之后,保證圍巖表面相對平整,超挖量要控制在10cm以內,嚴禁存在欠挖問題。
對圍巖破壞程度的控制:保證爆破之后,圍巖沒有粉碎巖石和明顯的裂縫,更加不允許存在浮石,保證炮眼的利用率不低于90%。
光面爆破控制:殘留的爆孔痕跡,在開挖輪廓面上要盡量均勻分布,且炮孔痕跡在硬巖上的保留率不能低于90%,在中硬巖上的保留率不低于75%,在軟巖上的保留率不低于55%[6]。兩個相鄰炮孔之間的巖面必須具有足夠的平整度,且孔壁之上不存留明顯的爆破裂隙。
在瓦斯隧道工程爆破施工中,對地面建筑物造成震動的最大震速要控制在25mm/s以下,且最鄰近的爆破點對周圍既有建筑物造成的沖擊噪音不能超過130dB,空氣超壓不能超過0.005MPa,對瓦斯隧道工程中新澆筑混凝土的震速要滿足表2中的要求:
表2 新澆筑混凝土的震速限值
在進行爆破振動量測時,要先按照被保護結構的特點,精確確定控制振動速度,通過INV306A型爆破振動測試儀對爆破振動情況進行全面量測[7]。將速度傳感器均勻布置在被保護目標的測試部位上,量測爆破引起的測點實際振動數據,并對各項數據進行全面分析,從而獲知爆破振動和地形、地質條件相關的系數和相應的衰減指數,并以此為依據,確定最大的裝藥量,避免爆破振動超過規定范圍。
本文結合工程實例分析了瓦斯隧道工程爆破施工,分析結果表明,瓦斯隧道工程施工難度較大,涉及到的影響因素也比較多,任何一個環節控制不當,都會影響施工的安全性和施工質量。因此,對爆破施工技術就提出了更高的要求,需要結合工程特性,選擇合理的爆破方式,避免發生嚴重的爆破事故。
附表1 裝藥結構表
附表2 炮眼深度