Strategier och tekniska metoder för förbättring av undervattensborrning och sprängning

Flera teoretiska och tekniska åtgärder för att förbättra undervattensborrning och sprängning

1 Introduktion

Det är välkänt att undervattensborrnings- och sprängningsprojekt är svårare att konstruera eftersom det finns ett vattenlager under vattenytan under byggnationen, vilket gör det omöjligt att direkt observera bergytans struktur, karstsprickor och andra strukturella förhållanden och sprängningseffekter. Det ogynnsamma flödet i forsar, tvärströmmar och virvlar i vattenområdet, liksom silt och grus som täcker bergytan, gör undervattensborrnings- och sprängningsgrävningsprojekt svårare.

Sprängning av sprängämnen är ett höghastighetskemiskt reaktionsfenomen. Detonationshastigheten för vanliga civila sprängämnen kan nå 3500~5000 m/s, vilket åtföljs av generering av stora påfrestningar såsom luftchockvågor, vattenchockvågor och seismiska vågor. Dessa påfrestningar kan hota och skada säkerheten för människor, djur, fartyg och byggnader nära explosionsplatsen, vilket måste ägnas tillräcklig uppmärksamhet.

Det finns två huvudsakliga egenskaper hos sprängämnen när de exploderar i mediet (berget). Den första är att när sprängämnen exploderar i berget i borrhålet producerar de explosiv kraft med hög temperatur, högt tryck och hög hastighet som sprutas ut i riktning mot explosionspunktens minsta motståndslinje. Denna egenskap är den huvudsakliga teoretiska grunden för att beräkna mängden sprängämnen och riktad sprängning; den andra är att efter att sprängämnen exploderar inuti berget producerar de kompressionskrossande cirklar, som kastar krossande cirklar, lossar skadade cirklar och spräcker vibrationscirklar inifrån och ut. Detta är den teoretiska grunden för att beräkna mängden sprängämnen som används i spränghålen, avståndet mellan spränghålen och avståndet mellan raderna.

2 Korrekt val av flera parametrar relaterade till beräkningen av mängden sprängämnen i spränghålen vid undervattensborrning och revsprängningsprojekt

Sedan 1970-talet har mitt land introducerat sänkborriggar från utlandet för undervattensborrning och revsprängning. Eftersom slagdonet (kombination av slaghammare och borrkrona) på sänkborriggen alltid har placerats på ytan och inuti berget, är förlusten av slagenergi mycket liten och slagborrningseffekten mycket hög. Därför har undervattensborrning och sprängning blivit den viktigaste och mest effektiva konstruktionsmetoden för undervattensrevsprängningsprojekt i vattenvägar.

I de tekniska specifikationerna för vattentransportteknik är beräkningsformeln för laddningen av spränghål:

Laddningen för den första raden av spränghål Q=0,9 baH₂.

Laddningen för den bakre raden av spränghål Q=q.baH.

I ovanstående formel:

Q----spränghålsladdning (kg);

a----spränghålsavstånd (m);

b ---- radavstånd för spränghål (m);

H. ----Konstruerad berglagertjocklek för schaktning, inklusive tjockleken på det beräknade superdjupvärdet (m);

q. ---- Sprängämnesförbrukning för undervattensrevsprängningsenhet (kg/m3), vilket är ett empiriskt värde, se tabell 2.3.2 i de tekniska specifikationerna för vattentransportteknik för val.

Beräkningsformeln för spränghålets laddning som nämns ovan bestäms huvudsakligen av produkten av mängden krossad sten efter sprängning, inklusive beräkningen av den superdjupa krossade stenen, enhetsförbrukningen av sprängämnen och den empiriska koefficienten. Beräkningsformeln är enkel och tydlig, men för att spränghålets laddning ska överensstämma med den faktiska situationen och undvika kvarvarande sten och stenryggar i sprängningsområdet på grund av spränghålets laddning, stenens överdrivna grovhet efter sprängning, vilket påverkar effektiviteten vid grävning och slaggborttagning, eller överdriven krossning av stenen, vilket ökar kostnaden för sprängämnesförbrukning, måste följande relevanta parametrar väljas korrekt.

2.1 Spränghålslängd L. Parametrar

I "specifikationerna" bör bottenhöjden för undervattensborrhål vara densamma som bottenhöjden för samma rad av hål, och laddningslängden bör vara 2/3~4/5 av håldjupet. Det mindre värdet används för mjuka bergarter och det större värdet används för hårda bergarter. Den viktigaste frågan här är om den beräknade laddningen för spränghålet uppfyller parameterkravet att laddningslängden ska vara 2/3~4/5 av spränghålets djup. Vid konstruktionspraxis för undervattensrevsprängning är laddningslängden för spränghålet ofta större än kravet på 2/3~4/5 av spränghålets djup eftersom spränghålets diameter är för liten eller förhållandet mellan den linjebelastade sprängämnesdiametern och spränghålets diameter är mindre än 0,80. Det vill säga, efter att spränghålet har laddats har spränghålet inte tillräckligt med utrymme för plugglängden, och inte ens spränghålets djup kan rymma den beräknade laddningen. När spränghålsladdningen är för lång finns det ofta kvarvarande sten och stenåsar i sprängområdet, vilket resulterar i ofullständig sprängning. För att ändra och övervinna ovanstående problem är de viktigaste åtgärderna att på lämpligt sätt öka spränghålets diameter eller förbättra kvaliteten på spränghålsladdningsrullens förpackning, på lämpligt sätt minska tjockleken på bambun som är bunden utanför rullen, eller använda hårda plaströr som rullförpackning för att effektivt öka laddningspaketets diameter och använda en laddningspaketets diameter ≥ 0,8 av spränghålets diameter.

2.2 Parametrar för spränghålsöverborrningsdjup h

Överborrningsdjupet för spränghålet avser överborrningsdjupets värde under tjockleken på det designade utgrävda berget, inklusive det beräknade överdjupsvärdet (0,2 m för markborrning och 0,4 m för undervattensborrning). Det bestäms genom att utforma den designade sprängtrattstorleken baserat på den empiriska koefficienten för spränghålets diameter, avstånd, radavstånd och spränghålsladdning. Överborrningsdjupsvärdet h för "Specifikation" väljs som en parameter på 1,0~1,5 m. Denna parameter har både teoretisk grund och empiriska faktorer, men i byggpraktiken, när spränghålsladdningslängden L uppträder, när värdet är större än 2/3~4/5 av borrhålets diameter, är sprängeffekten generellt dålig. För att lösa denna motsägelse har det gjorts försök att öka överborrningsdjupet till 2,0~2,2, eller till och med till 3~4 m, så att borrhålsladdningen blint ökar överborrningsdjupet. Praktiken har visat att inte bara bottenberget är för krossat, utan att ytbergblocken är för stora, vilket gör schaktning och slaggborttagning svårt, och ofta kräver det även sekundärsprängning, vilket leder till en betydande ökning av sprängämnesförbrukningen per enhet och ingenjörskostnaden för sprängning vid undervattensrev.

2.3 Justering av enhetsförbrukning av sprängämnen och parametrar som spränghålsavstånd och radavstånd för sprängning av undervattensrev

På grund av de komplexa geologiska och topografiska faktorerna, såsom hårdhet, skiktning, textur, sprickor i smält berg, vattendjup etc. hos undervattensberg, är den mest tillförlitliga och grundläggande åtgärden för att uppnå höga fördelar vid undervattenssprängningsprojekt för rev: före storskaliga spräng- och schaktningsarbeten eller i det tidiga skedet av konstruktionen, utför borrning, sprängning och schaktning samt slaggborttagningstester på ett litet område (100-600 kvadratmeter) av stenlager för att i tid kontrollera den faktiska effekten efter sprängning. Om det finns ogynnsamma förhållanden, såsom överdriven grovhet hos stenslagg efter sprängning, låg effektivitet vid maskinell schaktning och slaggborttagning, ofullständig sprängning av kvarvarande stenplattor och stenåsar, överdriven krossning av stenslagg efter sprängning och överdriven sprängämnesförbrukning per enhet, bör avståndet, radavståndet, överborrningsdjupet och sprängämnesförbrukningen per enhet för spränghål justeras på lämpligt sätt enligt den faktiska situationen tills goda fördelar efter sprängning uppnås.

3 Flera tekniska åtgärder för att förbättra den faktiska effekten av undervattensrevsprängning

3.1 Borrpositionering

I den konstruerade kanalen för sprängning i undervattensrev är det en grundläggande åtgärd att noggrant placera varje spränghål för att förhindra missad eller upprepad sprängning. Enligt erfarenhet är det bäst att använda en topografisk karta över kanalen i skala 1/100~1/300 och en totalstation för att lokalisera och arrangera borrningen. Det är inte lämpligt att använda ett vattenpass eller direkt använda ett måttband för att mäta avståndet, för att säkerställa att spränghålets position är ≤0,2 m från den planerade positionen. Om spränghålets faktiska plats är under dåliga geologiska förhållanden, såsom en karstklyfta, och borrning är omöjlig, bör borrning också utföras på en lämplig plats nära den planerade borrplatsen.

3.2 Åtgärder för att minimera antalet sprängningar

I storskaliga borr- och sprängningsprojekt kommer sprickorna i gränssprängningen efter varje borrning och sprängning att påverka nästa normala borreffektivitet och slaggborttagningseffektiviteten i varierande grad. Till exempel, vid borrning och sprängning av två grundstenar på flera tiotals kvadratmeter vardera vid en viss docka, var borr- och schakteffektiviteten extremt låg på grund av felaktiga åtgärder med att borra 1–2 hål varje gång för flerskiktssprängning i ett litet område, och byggtiden och kostnaden var mer än dubbelt så hög som planerat. Därför är det effektiva åtgärder för att förbättra arbetseffektiviteten att öka åtgärderna för last- och ledningssprängning och minimera antalet storskaliga sprängningar.

3.3 Åtgärder för att förbättra noggrannheten vid storskalig sprängning

3.3.1 För att förhindra blindsprängning av spränghålspaket på grund av problem med kvantitativ detonation av detonatorer och ledningsanslutningar, utöver att noggrant kontrollera den kvantitativa detonationen av detonatorer och kraftöverföringsledningar före sprängning, har praxis visat att intervallet mellan laddningspaketen i varje spränghål laddas med minst två detonerande detonerande stubiner, vilket är en av de effektiva åtgärderna för att förbättra noggrannheten vid undervattenssprängning av rev.

3.3.2 Före varje sprängning av ett stort område och flera borrhål måste en sprängnätverksdesign göras. Vid nätverksdesignen måste materialen i borrhålets detonerande sprängkapslar och trådar, ledningsanslutningsmetoden och sprängpaketets vattentäta prestanda beaktas. Ett sprängsimuleringstest måste utföras för att optimera nätverksdesignen i tid. För närvarande, vid detonering av ett nätverk av flera borrhål, kopplas vanligtvis flera plastdetonerande stubiner parallellt och grupperas sedan med 8# elektriska detonatorer eller slagverk för att detonera. Eftersom flera plastdetonerande stubiner är parallellt anslutna är det svårt att säkerställa att alla detoneras korrekt. För att förbättra noggrannheten kan antalet elektriska detonatorer ökas eller små sprängpaket läggas till för detonation. Dessutom använder det viktigaste sprängnätet direkt detonerande stubiner och andra åtgärder som parallell- eller seriekoppling med flera grupper av borrhål för slagverksdetonation.

3.3.3 Placera sprängnätsledningen på vattenytan i ett sprängområde med komplexa flödesmönster ovanpå flera bojar för att underlätta nätverksanslutning och inspektion och förhindra att den snabba strömmen får tråden att lossna och vägra explodera.

3.4 Åtgärder för användning av mikrodifferensblästringsteknik

Mikrodifferenssprängningstekniken med millisekundfördröjning för spränghålsladdning minskar inte bara mängden sprängämnen i den största sektionen (skottet) så mycket som möjligt för att effektivt minska hotet från seismiska vågor och vattenchock för säkerheten för närliggande byggnader och fartyg. När mikrodifferenssprängning med fördröjning utförs i varje stort område med flera hål, förskjuts de seismiska vågorna som genereras av sprängningen av varje spränghål för att minska överlagringen av seismisk stress, vilket bidrar till bergkrossning och förbättrar effektiviteten vid mekanisk slaggborttagning.

4 Slutsats

Sprängning av undervattensrev är ett speciellt vattentransportprojekt med omfattande ingenjörskonst. Under byggnationen är strikt och noggrann implementering av de tekniska specifikationerna för vattentransportteknik en viktig garanti för att erhålla högkvalitativ och effektiv projektering. Vid specifik tillämpning av de olika beräkningsparametrarna och tekniska måtten i specifikationerna kan småskaliga tester före byggnation, eller i byggpraktiken, kontinuerlig sammanfattning och korrigering enligt olika förhållanden som ingenjörsgeologi och vattenmönster på varje plats, erhålla verkligt värdefulla parametrar och tekniska måtten.