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      天然氣管道附近土石方爆破施工技術(shù)研究

      2018-09-22 09:46:26汪強(qiáng)
      重慶建筑 2018年9期
      關(guān)鍵詞:爆破作業(yè)藥量裝藥

      汪強(qiáng)

      (重慶市爆破工程建設(shè)有限責(zé)任公司,重慶 400020)

      1 工程概況[1]

      化工新材料二區(qū)平場及附屬工程位于重慶長壽經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)胡家坪區(qū)域晏家棉紡廠旁,北西側(cè)鄰319國道及渝宜高速和一天然氣管道,南側(cè)鄰污水處理廠,東側(cè)緊鄰跳蹬河,東南側(cè)緊鄰長江,整個場地地形坡角6°~25°??偯娣e約1.6km2,平場總挖方量1055.89萬m3,填方量1088.48萬m3,被爆巖石的硬度為軟巖Ⅳ級,泥巖、砂巖組成比為8.0∶2.0,總建設(shè)工期為360日歷天。開挖邊線距已建的天然氣管道最近距離約70m。

      圖1 爆破區(qū)域平面圖

      該燃?xì)夤艿朗谴鈻|送管道的一條支線——川維支線,全長152km,管徑559mm,設(shè)計壓力8MPa,爆破區(qū)域燃?xì)夤艿雷呦驗槲髂?東北走向,最大和最小埋深分別為1.7m和1.3m,壁厚8.8mm,管道材質(zhì)為X65。平整場地范圍涉及管道長度爆破區(qū)域長度約1.26km,如圖1。途經(jīng)重慶市梁平縣、墊江縣、長壽區(qū),于2009年4月投產(chǎn)運行,擔(dān)負(fù)著給重慶市地區(qū)供氣的重任,目前給重慶市的供氣量已達(dá)到400萬m3/天,管道正處于高壓運行狀態(tài)。燃?xì)夤芾矸礁鶕?jù)《石油天然氣管道保護(hù)條例》規(guī)定,在管道中心線兩側(cè)50m至500m范圍內(nèi)進(jìn)行爆破,應(yīng)當(dāng)事先征得管道企業(yè)同意,要求爆破單位在采取安全保護(hù)措施后,在土石方作業(yè)前爆破方案須經(jīng)專家評審?fù)ㄟ^后再實施爆破作業(yè),在爆破過程中派專人負(fù)責(zé)天然氣管道的安全工作,并嚴(yán)格按照方案實施。為有效保護(hù)天然氣管道的安全,防止因石方施工爆破開挖使管道受損,爆破作業(yè)時采用控制爆破施工,需嚴(yán)格控制爆破飛石及爆破振動。

      2 石方爆破施工

      2.1 總體方案

      根據(jù)工程施工現(xiàn)場情況,石方開挖施工總體采用控制爆破,朝向為朝場內(nèi),采取松動爆破后自上而下、階梯式分層開挖施工方案。在距離管道200m范圍內(nèi)爆破施工主要采用石方淺孔控制爆破。按照爆破安全規(guī)程規(guī)定及專家論證會的要求,燃?xì)夤芫€范圍爆破最大振動速度控制在1.5cm/s,確保地震波不會影響管道安全。

      為進(jìn)一步降低爆破地震效應(yīng),改變地震波頻率結(jié)構(gòu),分散能量,在爆破面與燃?xì)夤艿篱g距100m范圍內(nèi)設(shè)置減震溝。具體設(shè)置方法在開挖邊線3m處設(shè)置一寬度為2m、深度為比管道深1.2m的減震溝,長度比爆破作業(yè)面兩邊各多8m。

      2.2 爆破參數(shù)設(shè)計[2]

      2.2.1 最大允許單響藥量設(shè)計

      根據(jù)《爆破安全規(guī)程》的規(guī)定計算所允許的爆破安全振動速度Q=R3/(K/V)3/a。選取依據(jù)見表1、表2。

      式中:Q為炸藥量,齊發(fā)爆破為總藥量,延時爆破為最大一段藥量,kg;R為爆破振動安全允許距離,m;K,a為與爆源至保護(hù)物間地質(zhì)、地形有關(guān)系數(shù)和衰減指數(shù),該工程K=350,a=1.8;V為保護(hù)對象所在質(zhì)點振動安全允許速度,該工程安全允許速度V≤1.5cm/s,此值根據(jù)2015年12月8日天然氣管道專項防護(hù)方案專家評審意見確定。

      表1 爆破振動安全允許標(biāo)準(zhǔn)

      表2 爆區(qū)不同巖性的K、a值

      說明:根據(jù)管道單位提供的信息,該段天然氣管道沒有管道附屬設(shè)施,只有管道,所以只考慮管道的振速。由于相關(guān)單位對燃?xì)夤艿腊踩Wo(hù)震速沒有明確規(guī)定,該工程取值參考同類工程爆破對燃?xì)夤艿赖挠绊懽饔迷囼灱皩嶋H施工,一般取值為不大于2 cm/s。

      根據(jù)控爆巖地質(zhì)條件,最小安全距離為70m,理論最大允許單響藥包量為38.7kg。

      2.2.2 最大允許單響藥量計算

      根據(jù)控爆巖地質(zhì)條件,計算出理論最大允許單響藥包如表3。

      表3 理論最大允許單響藥量

      在實際施工過程中,針對不同的爆破施工區(qū)域及安全距離,對單段實際最大藥量進(jìn)行控制,如表4。

      表4 實際的最大單響藥量

      選取原則:盡量選取較小數(shù)值(即較大實際距離范圍的齊發(fā)爆破總藥量按較小實際距離范圍校核出來的齊發(fā)爆破總藥量來取值),結(jié)合不同巖質(zhì)的單孔裝藥量,應(yīng)嚴(yán)格控制齊發(fā)爆破總藥量或最大一段藥量。該工程齊發(fā)爆破總藥量或最大一段藥量確定為:

      (1)當(dāng)爆破區(qū)域距離管道70~80m時,齊發(fā)爆破總藥量取不超過38.0kg,即齊發(fā)爆破起爆個數(shù)確定為:淺孔48個;

      (2)當(dāng)爆破區(qū)域距離管道80m或80m以上時,齊發(fā)爆破總藥量取不超過47.0kg,即齊發(fā)爆破起爆個數(shù)確定為:淺孔59個。

      A、選取建筑物安全允許振速時,應(yīng)綜合考慮建筑物的重要性、建筑質(zhì)量、新舊程度、自振頻率、地基條件等因素;

      B、省級以上(含省級)重點保護(hù)古建筑與古跡的安全允許振速,應(yīng)經(jīng)專家論證選取,并報相應(yīng)文物管理部門批準(zhǔn);

      C、選取隧道、巷道安全允許振速時,應(yīng)綜合考慮建筑物的重要性、圍巖狀況、斷面大小、深埋大小、爆源方向,周邊環(huán)境等;

      D、永久性巖石高邊坡,應(yīng)綜合考慮邊坡的重要性,邊坡的初始穩(wěn)定性、支護(hù)狀況、開挖高度等。

      2.2.3 爆破設(shè)計[3]

      本次爆破采用露天淺孔臺階松動爆破,遵循“淺眼、密孔、少藥、分段延期控制爆破”的原則,依據(jù)《化工新材料二區(qū)平場及附屬工程施工圖》《中華人民共和國爆破安全規(guī)程》(GB6722-2014)、《爆破手冊》和《石油天然氣保護(hù)法》,我司根據(jù)以往施工類似該工程的成功經(jīng)驗、資料及施工現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)實際情況,采用連續(xù)裝藥,其爆破參數(shù)選擇如下:

      鉆孔直徑D=38mm 鉆孔排距b=0.866a=(0.7~1.2)m,鉆孔間距a=(0.9~1.3)m,鉆孔超深h=0.1L,鉆孔長度L=1.5~2.1m,堵塞長度L2,L2≥W,臺階高度H=L-h=(1.35~1.90)m,最小抵抗線W=b=(0.7~1.2)m,單孔裝藥量Q=qabH。

      q:單位耗藥量,松動爆破q=0.2~0.4kg/m3,根據(jù)爆破施工區(qū)域不同的巖體,q值取值為泥巖:q=0.25 kg/m3,砂巖:q=0.35 kg/m3。爆破參數(shù)選擇列表計算見表5、表6所示。

      表5 爆體為泥巖的淺孔爆破參數(shù)

      表6 爆體為砂巖的淺孔爆破參數(shù)

      為了保證爆破施工安全,以上炸藥單耗取值,通過試爆驗證,按照實際施工效果來調(diào)整炸藥單耗和單孔裝藥量。

      2.2.4 爆破網(wǎng)路設(shè)計[4]

      該工程引爆炸藥方法為電力起爆法,電爆網(wǎng)路的連接方式為串聯(lián)方式。

      最大單響藥量47.0kg,按砂巖較均衡單孔藥量0.8kg計算,其串聯(lián)炮孔最高個數(shù)為47.0kg÷0.8kg/孔=58.75≈59孔。

      1)串聯(lián)網(wǎng)路電阻情況

      串聯(lián)回線的最大總電阻為:R=R1+nR2+nr。

      式中:R1為主線電阻約為10Ω;R2為藥包之間的連接電阻約為3Ω;R為電雷管電阻約為6Ω;n為串聯(lián)回路中最大電雷管數(shù)目,該工程60個。得:R=10+59×3+59×6=541(Ω)

      2)電力起爆網(wǎng)路的準(zhǔn)爆驗算

      采用MFd-200型發(fā)爆器,其脈沖電壓峰值:1900伏。總電壓:V=I·R總電流:I=V/R=1900÷550=3.51A單個雷管電流i=I=3.51A

      超過流經(jīng)每個電雷管電流不小于2.5A的標(biāo)準(zhǔn)。電爆網(wǎng)絡(luò)完全準(zhǔn)爆。該工程起爆網(wǎng)路敷設(shè)如圖2。

      圖2 起爆網(wǎng)路敷設(shè)

      2.2.5 施工工藝

      1)爆破施工工藝流程:布孔→鉆孔→炮孔檢查裝藥→填塞→聯(lián)網(wǎng)→警戒→起爆→爆后檢查→解除警戒。

      2)裝藥按市公安局及專家評審批準(zhǔn)后的爆破方案進(jìn)行炮孔裝藥。各石質(zhì)連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)如圖3。

      圖3 各石質(zhì)連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)

      2.3 爆破施工組織

      2.3.1 爆破施工作業(yè)區(qū)及項目組織

      1)爆破作業(yè)區(qū):根據(jù)施工現(xiàn)場爆區(qū)實際情況和施工作業(yè)的需要,分為2個作業(yè)區(qū)塊同時進(jìn)行鉆爆和運輸作業(yè)。

      2)爆破項目組織機(jī)構(gòu):整個項目設(shè)立1個爆破作業(yè)項目部,分成多個作業(yè)面進(jìn)行鉆、爆、裝運流水線作業(yè)方法,并成立施工現(xiàn)場爆破指揮部,由爆破負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)現(xiàn)場內(nèi)外協(xié)調(diào)、組織施工、指揮爆破。

      爆破工程指揮部下設(shè)爆破技術(shù)組、鉆孔施工組、測量驗孔組、裝藥堵塞組、聯(lián)網(wǎng)起爆組、安全警戒組、后勤保障組7個專業(yè)組,分別對爆破實施過程的管理、指揮等各工作進(jìn)行協(xié)調(diào)組織,分工明確,責(zé)任到人。

      2.3.2 爆炸物品管理

      1)根據(jù)現(xiàn)場實際炸藥量不大情況,故現(xiàn)場不設(shè)存放倉庫。直接從長壽民爆公司倉庫領(lǐng)取爆破器材。

      2)爆破器材存放地距離天然氣管道200m以上,炸藥和雷管須分開存放并警戒。

      3)持證上崗,對爆破器材到達(dá)施工現(xiàn)場進(jìn)行入庫、登記檢查,并派專人負(fù)責(zé)。

      2.3.3 天然氣管道保護(hù)措施

      1)為了確保管道的安全,我們對于管道附近的土石方采用淺孔臺階松動爆破,嚴(yán)格控制最大單響藥量,并對不同巖石介質(zhì)的位置事先做小藥量的試爆;

      2)采用規(guī)格為2000x1500x10mm膠皮“炮被”對孔口覆蓋防護(hù),覆蓋范圍大于炮孔的分布范圍;

      3)采用挖減震溝主動防護(hù)方案,以減少向外輻射的能量,確保爆破不對天然氣管道造成危害。減震溝具體設(shè)置為在開挖邊線3m處設(shè)置一寬度為2m、深度為比管道深1.2m,長度比爆破作業(yè)面兩邊各多8m。

      4)在天然氣管道上設(shè)置監(jiān)測點,對振動波速和位移量監(jiān)測,如果監(jiān)測結(jié)果超過報警值,應(yīng)立即暫停施工,調(diào)整爆破參數(shù)后再進(jìn)行爆破作業(yè)。

      3 事故預(yù)防和處理措施[4]

      3.1 盲炮事故的預(yù)防措施

      (1)炸藥、雷管和其他爆破器材質(zhì)量合格;

      (2)裝藥前清理炮孔積水;

      (3)裝藥和堵塞時,必須確保其質(zhì)量,以防起爆藥包損壞;

      (4)正確對孔內(nèi)、外段位雷管的聯(lián)結(jié),以防雷管接錯而引起串段現(xiàn)象。

      3.2 盲炮事故的處理措施

      (1)在起爆網(wǎng)路檢查確認(rèn)無誤后再重新起爆;

      (2)在距拒爆炮眼0.3m處打平行孔裝藥再進(jìn)行起爆;

      (3)在當(dāng)班出現(xiàn)的盲炮當(dāng)班處理,如不能處理或未處理完畢時,應(yīng)與下一班將盲炮情況交接清楚后及時處理。

      4 應(yīng)急救援預(yù)案

      為了確保工程爆破工作的順利進(jìn)行,項目部切實加強(qiáng)對重特大天然氣安全事故處置工作的領(lǐng)導(dǎo),保證天然氣管道的安全,項目經(jīng)理部成立天然氣安全生產(chǎn)事故應(yīng)急救援工作領(lǐng)導(dǎo)小組,規(guī)定其小組相關(guān)職責(zé),配備相應(yīng)的應(yīng)急設(shè)施救護(hù)器材和設(shè)備,并按照應(yīng)急預(yù)案響應(yīng)程序進(jìn)行及時處置和救助。

      5 結(jié)語

      通過試爆和整個天然氣管道沿線范圍的爆破施工,并對其進(jìn)行全過程的監(jiān)測,其振動安全允許速度小于1.5cm/s,燃?xì)夤艿罌]有受損,確保了管道的穩(wěn)定和安全運行,使工程得以安全實施完成。在實際爆破施工中加以控制,為以后重要管道附近實施爆破作業(yè)提供了很好的依據(jù)和參考。

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