一种特高压输电线路桩井一次成型爆破方法与流程

本发明属于桩井爆破技术领域，具体涉及一种特高压输电线路桩井一次成型爆破方法。

背景技术：

目前输变电工程基础开挖施工常采用掏挖式桩井，岩石地段需采用爆破方法开挖。小断面(小于10m²)中深(小于10m)桩井爆破开挖，在高压线桩井施工中所占比例较大。中南大学张义平等提出的竖井深孔分层爆破法(竖井深孔分层爆破法的探讨及应用，张义平、陈寿如、王茂玲，采矿技术，2002.06)，在竖井或类似竖井的开挖岩面上，用深孔凿岩设备一次性(实际掘进深度小于30m)或分次(开挖爆深大于30m)钻凿大直径的垂直深孔，使中心孔、辅助孔、周边孔达到同一水平深度，而小直径的掏槽眼采用中深孔掏槽方式布孔打眼。深孔钻眼完毕，就用河砂充填到一定高度，充填高度为实际孔深减去下次爆破孔深。爆破通风后进行清碴(条件允许可采用机械和人工联合清碴)。在清理完后可用风镐和风管清出底板留下的大孔孔口，再用高压风管将大孔内的砂石吹空至所需高度。然后进行掏槽孔的打眼，打眼完成后开始下一循环的爆破，直至整个深孔循环深度完成。当整个阶段高(如30m)爆破掘进完成后，再进行下一深孔循环深度的钻孔。发明专利cn201510255636.5，预钻中孔竖井开挖爆破方法描述采用两次爆破成型的钻爆法施工，包括以下步骤：a、在爆破区域钻孔，用砂子回填中孔后，按照中央空孔直眼掏槽式要求钻出一次爆破掏槽孔、一次爆破辅助孔和一次爆破周边孔；b、装入炸药；d、起爆炸药；e、钻出二次爆破辅助孔和二次爆破周边孔；f、装入炸药；g、起爆炸药；h、向井下进行通风，将有害气体完全排出；f、重复步骤a至步骤h，分层进行爆破，直至设计标高。

由于桩井断面小，只有一个自由面，爆破的夹制作用大，进尺受到限制，目前常规的爆破方法开挖，通常一次爆破进尺为断面直径的0.3倍～0.5倍。存在爆破施工循环多，钻孔数目多，炮眼利用率低，炸药消耗大，桩井成形不理想，超挖、欠挖现象严重等诸多问题。影响了施工质量，制约了施工进度，增加了施工成本，也是当今小断面桩井爆破开挖所面临的技术难题。而特定条件下的大深度基础爆破开挖方法，天井深孔爆破法、大直径深孔球状药包后退式崩落采矿法，均为由下至上的爆破开挖顺序，不符合实际施工要求。竖井深孔分层爆破法，采用中心孔、辅助孔、周边孔一次钻孔，掏槽孔多次钻孔，竖井分层多次爆破的方法，该方法实施过程中很容易造成大直径的垂直深孔的破坏，操作难度大，施工周期与常规爆破方法比较没有明显提高。预钻中孔竖井开挖爆破方法是多次钻孔，循环爆破方法，该方法仅中心孔一次钻孔到位，其余孔均按常规方法钻凿施工，用砂子回填中孔同时增加了工作量，施工进度无明显提高，施工成本增加，不能满足特高压输电线路桩井开挖需要。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：针对特高压输电线路桩井(深度不大于10m)的开挖工程，解决桩井爆破开挖中爆破施工循环多，钻孔数目多，炮眼利用率低，炸药消耗大，施工风险高等问题。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种大角度双聚能预裂爆破、高精度数码雷管分层逐孔起爆、中深孔水压爆破相结合的一种特高压输电线路桩井一次成型爆破方法，与背景技术相比，实现了一次钻孔、一次爆破成型的桩井爆破。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种特高压输电线路桩井一次成型爆破方法，其特征在于：桩井所有设计炮孔一次钻凿完成，装药后一次点火，分区分层延时起爆，整个桩井一次爆破成型。

具体的，所述桩井所有设计炮孔一次钻凿具体步骤为先在桩井施工区域利用机械设备挖去地表土层修筑出完整的岩石开挖平面，再用深孔凿岩设备一次性钻凿大直径的中心孔、掏槽孔、辅助孔和周边孔达到同一水平深度；所述装药的形式为周边孔采用大角度双聚能预裂爆破装药形式，掏槽孔和辅助孔采用分层装药形式，中心孔仅在孔底进行装药填塞；点火起爆后，首先周边孔预裂爆破，一次爆破形成整个桩井的井壁，再掏槽孔、辅助孔，逐孔、逐层起爆，最终达到桩井的一次爆破成型效果。

优选的，所述深孔凿岩设备一次性钻孔时要保证钻孔的铅直性，误差不大于5‰。

优选的，所述深孔凿岩设备为潜孔钻机。

优选的，其特征在于：所述掏槽孔和辅助孔采用分层装药形式，层与层装药间隔为0.8-1倍的桩井直径，掏槽孔装药之间采用硬质材料间隔，辅助孔装药之间采用硬质材料与水间隔装药形式。

优选的，其特征在于：采用高精度数码雷管分层逐孔起爆。

优选的，其特征在于：装药和雷管装填完毕后，依次设置各区域雷管的准确延期时间；爆破过程中，首先周边孔预裂爆破，一次形成整个桩井的井壁；200-300ms延时后，第一层装药按掏槽孔、辅助孔的顺序依次逐孔起爆，孔间间隔时间30-50ms；再逐层完成起爆，层间间隔时间200-300ms，最底层爆破时，中心孔装药最先起爆，依次为掏槽孔、辅助孔，孔间间隔时间与上层一致。

本发明的优点与积极效果在于：

1、发明实现了特高压输电线路桩井的一次钻孔、一次爆破成型；

2、本发明使特高压输电线路桩井开挖人工井下作业量明显降低，大大减少了爆破次数(由传统的多次循环爆破变成一次点火爆破)，降低了施工过程的安全风险；

3、本发明实现了理想的爆破效果、降低了特高压输电线路桩井开挖的钻孔、人工、时间等成本，有效提高了施工效率。

附图说明

图1是特高压输电线路桩井一次成型爆破方法总体方案；

图2是炮孔布设示意图；

图3是炮孔装药示意图；

图4是起爆顺序示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

主要针对特高压输电线路桩井的爆破开挖，解决传统输变电工程基础爆破开挖方法存在爆破施工循环多，钻孔数目多，炮眼利用率低，炸药消耗大，桩井成形不理想，施工风险高等制约特高压电网工程建设发展的诸多实际问题，实现一次钻孔、一次爆破成型的桩井爆破开挖需要。桩井一次成型爆破方法避免了人工循环钻孔的井下作业方式，有效减少人工地面以下作业时间，爆破次数由循环多次爆破变成一次爆破，有效降低了整个爆破施工的安全风险。同时，本发明相对于传统的桩井钻孔、装药、爆破、清渣过程多次循环施工方法，施工效率更高。本发明对于深度不大于10m的特高压输电线路桩井采用一次钻孔到位，装药后一次点火，分区分层延期爆破，爆破完成后进行机械或人工清渣作业，爆破施工过程效率明显提高。

本发明主要涉及上述环境中的桩井爆破开挖，包括钻孔方式、装药结构、起爆方式、填塞方式，整体组成如图1所示，

(1)钻孔方式

与常见的凿岩机相比，潜孔钻机具有钻孔深、钻孔直径大、钻孔效率高、适应范围广等特点，是当前通用的大型凿岩设备。在钻进施工中必须根据地质、地形和技术条件，合理设计钻孔的轨迹。但受自然、技术以及人为因素的影响，在目前技术条件下，潜孔钻机在凿岩施工过程中常出现不同程度的偏斜，尤其是在中、深孔凿岩施工中较明显。凿岩偏斜率的产生对桩井能否一次爆破成型具有较大的影响。施工中，为减小凿岩偏斜率分别从钻机作业平台改造(利用机械设备修筑岩石开挖平面，必要时场地进行混凝土浇筑找平)、潜孔钻机钻压钻速等钻机参数控制等方面进行作业。采用潜孔钻(根据施工地形条件也可选择地质钻进行钻孔作业)，要保证钻孔的铅直性，误差不得大于5‰。

(2)周边成型孔

采用大角度双聚能预裂爆破技术。双聚能槽药卷的成形技术和确保聚能射流能够沿着预裂面发挥气刃作用的对中技术，使爆破应力波作用、高压气体的膨胀作用、聚能射流的气刃作用在岩体形成裂缝的瞬间能够有机结合、相互作用、相得益彰，从而完成了将预裂爆破和聚能爆破机理的有机结合，实现了聚能预裂爆破技术的生产性应用。大角度双聚能预裂爆破技术是根据特高压输电线路桩井一次爆破成型需要，对双聚能预裂爆破技术的改进，主要根据桩井的截面尺寸调整双聚能的角度，保证桩井井壁的一次成型效果，同时还大大减小了爆破对桩井井壁岩体的危害，增强井壁岩石的稳定性。

(3)起爆方式选择

高精度数码雷管分层逐孔起爆技术。它具有高精度毫秒延期同步起爆的能力，能够实现和满足高精度延时减振爆破的工程要求。延期范围可在1-15000ms范围内任意设定，最小延期设定间隔为1ms。工作状态可在线检测，延期数据可回读验证。通过并联网路组网的应用环境，可实现安全、方便和大规模的爆破网路设计。由于具有在线编程和检测的能力，容易随时修改网路起爆方案，可以较好满足特高压输电线路桩井一次成型爆破分层逐孔起爆的实际要求。

(4)装药形式的选择

辅助孔采用中深孔水压爆破技术。利用在水中传播的冲击波对水的不可压缩性，使爆炸能量经过水传递到围岩中几乎无损失，同时，水在爆炸气体膨胀作用下产生的“水楔”效应，有利于岩石破碎，炮眼中的水可以起到雾化降尘作用，大大降低粉尘对环境的污染。保证了桩井一次爆破成型效果、提高了装药能量利用率，同时起到了降低爆破危害效应的作用。

采用双聚能预裂爆破、大空孔底部抛渣装药掏槽、高精度数码雷管水间隔装药分层逐孔起爆的桩井一次成型爆破方法具体实施时，采用潜孔钻或地质钻进行钻孔作业(根据施工地形条件选择，进行施工面找平处理)，钻凿大直径的中心孔、掏槽孔、辅助孔和周边孔达到同一水平深度，保证钻孔的铅直性，误差不得大于5‰；钻孔完毕后，清理炮孔吹出残渣；如图3所示，装药时，周边孔采用大角度双聚能预裂爆破装药形式，掏槽孔和辅助孔采用分层装药形式，层与层装药间隔为0.8-1倍的桩井直径，掏槽孔装药之间采用硬质材料间隔，辅助孔装药之间采用硬质材料与水间隔装药形式，中心孔仅在孔底进行装药填塞；所有均采用高精度数码雷管起爆；装药和雷管装填完毕后，依次设置各区域雷管的准确延期时间。

爆破过程中，如图4所示，首先周边孔预裂爆破，一次形成整个桩井的井壁；200-300ms延时后，第一层装药按掏槽孔、辅助孔的顺序依次逐孔起爆，孔间间隔时间30-50ms；再逐层完成起爆，层间间隔时间200-300ms，最底层爆破时，中心孔装药最先起爆，依次为掏槽孔、辅助孔，孔间间隔时间与上层一致。

采用该发明方法，相较于现有桩井爆破施工方法，主要实现了深度不大于10m的特高压输电线路桩井的一次钻孔、一次装药、一次起爆的一次爆破成型目的，避免了循环爆破作业的缺点，减少了人工作业量，降低了施工过程的安全风险，同时降低特高压输电线路桩井施工的部分成本，有效提高了施工效率。

实施例：

直径2.5m，深9m的特高压输电线路桩井。

爆破参数设计如下：

(1)炮孔直径。中心孔、掏槽孔、辅助孔和周边孔的炮孔直径均取90mm，中心孔作为自由面和补偿空间。

(2)炮孔深度。中心孔、掏槽孔、辅助孔和周边孔孔深9.5m。

(3)布孔参数。周边孔孔距0.87m，共计布设9个孔；辅助孔孔距0.63，共计布设6个孔；掏槽孔共布设3个，中心孔1个。炮孔布设如图2所示。

(4)装药形式。周边孔采用大角度双聚能预裂爆破装药形式，掏槽孔和辅助孔采用分层装药形式，层与层装药间隔为0.8-1倍的桩井直径，掏槽孔装药之间采用硬质材料间隔，辅助孔装药之间采用硬质材料与水间隔装药形式，中心孔仅在孔底进行装药填塞。炮孔装药如图3所示。

(5)起爆顺序。首先周边孔预裂爆破，一次形成整个桩井的井壁；200ms延时后，第一层装药按掏槽孔、辅助孔的顺序依次逐孔起爆，孔间间隔时间50ms；再逐层完成起爆，层间间隔时间300ms，最底层爆破时，中心孔装药最先起爆，依次为掏槽孔、辅助孔，孔间间隔时间与上层一致。起爆顺序如图4所示。

技术效果：采用大角度双聚能预裂爆破、高精度数码雷管分层逐孔起爆、中深孔水压爆破相结合的桩井一次爆破成型技术，可以在岩质较硬、层理欠发育、岩石较完整地质条件下，一次爆破开挖深度9m桩井，井壁完整性较好，爆破振动危害效应控制理想。本发明爆破施工周期为2个工作日，爆破完成后进行清渣和井壁支护作业，不进行二次爆破，整体施工周期10天。常规方法，该尺寸桩井需要进行5-6个循环的爆破、清渣、支护作业，需进行6次以上的钻孔爆破作业，施工周期20-25天。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。