水文地質(zhì)
控制爆破技術(shù)在水文水井工程中的應(yīng)用情況
文章來源:地大熱能 發(fā)布作者: 發(fā)表時間:2021-10-28 14:16:06瀏覽次數(shù):1355
控制爆破是國內(nèi)外從20世紀(jì)50年代開始、60年代以后才迅速發(fā)展起來的一項新型爆破技術(shù)。它是根據(jù)工程要求和爆破環(huán)境、規(guī)模和對象等具體條件,通過精心設(shè)計,采取各種施工與防護(hù)等技術(shù)措施,嚴(yán)格地控制爆炸能的釋放過程和介質(zhì)的破碎過程,既要求達(dá)到預(yù)期的爆破效果,又要將爆破范圍、方向以及爆破地震波、空氣沖擊波、噪音和破碎物飛散等的危害控制在規(guī)定的限度之內(nèi)。
目前,控制爆破技術(shù)在城市建筑、橋墩、基礎(chǔ)的拆除,隧道的開挖和公路改建等工程中應(yīng)用較為廣泛,并有一套較為完善的理論和計算公式。那么,這項新技術(shù)在水文水井工程中的應(yīng)用情況如何?
埋卡鉆事故處理
在不穩(wěn)定地層中鉆進(jìn),由于操作工藝或泥漿使用不當(dāng),容易產(chǎn)生埋卡鉆事故。輕者,反復(fù)提降鉆具或強(qiáng)力提拔鉆具就能解除事故;重者,則需要把埋卡點以上鉆具起拔上來,再下粗徑管狀鉆具處理埋卡點以下的鉆具。起拔埋卡點以上鉆具,有些機(jī)臺常用反絲鉆桿一根一根地起拔,這種方法勞動強(qiáng)度大、時間長,且對鉆機(jī)和鉆桿損傷甚大。如果利用控制爆破,把一定藥量的爆破器下入埋卡點,炸斷鉆具,然后再起拔,可省時省力,并且對鉆機(jī)和鉆具沒有損傷。
起拔套管和井管
水文地質(zhì)鉆探,抽水試驗后需要回收起拔套管。對于孔深≤160m(管徑≤1461mm)的抽水套管提拔,可直接用鉆機(jī)升降機(jī)強(qiáng)力提拔’;而對于孔深>160 m(管徑≤146 mm)的抽水管套,由于地層的側(cè)壓力和管重力作用較大,顯然不能再強(qiáng)力提拔。這時,可采 用爆破方法在160~180 m處把套管炸斷,然后再用升降機(jī)起拔。
有些水井下管后出水量過小,沒有成井價值或下管時出現(xiàn)其他情況,都可利用爆破技術(shù)在升降機(jī)承載能力范圍內(nèi),把井管某一位置炸斷進(jìn)行處理。
卵石層中的鉆進(jìn)與擴(kuò)孔
在漂卵石層中鉆進(jìn)時,采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方法,效率低、材料消耗過大??椎灼咽S回轉(zhuǎn)鉆具轉(zhuǎn)動,出現(xiàn)多個切削面,造成重復(fù)破碎,只有當(dāng)孔底漂卵石破碎后的粒徑小于巖心管的內(nèi)徑時,才能被巖心管套撈出來。為此,在這類地層中鉆進(jìn),采用控爆技術(shù),使孔底漂卵石破碎,然后下管狀巖心管撈套碎塊。據(jù)有關(guān)資料:一般每爆破一次能往下炸碎巖石Im左右,孔徑擴(kuò)大300 mm左右。如河北平山縣生產(chǎn)的礫石彈就是一種較好的鉆進(jìn)輔助方法。
如果水井口徑要求過大(≥400 mm.),巖心管口徑則受到限制。這時,鉆進(jìn)后還需擴(kuò)孔。對于卵礫石層,擴(kuò)孔應(yīng)盡量避免。因為,擴(kuò)孔將導(dǎo)致孔壁坍塌,加之漂卵石粒徑相差較大,擴(kuò)孔后孔壁可能出現(xiàn)“葫蘆一形。這種情況潛伏危害很大。因此,對于大口徑水井施工,可用爆破方法一次爆擴(kuò)成井。爆破一次,下一趟巖心管,把碎塊撈取干凈,反復(fù)幾次,就可以克服“小眼鉆進(jìn),大眼擴(kuò)孔”成井工藝的問題。
破裂井管
在水丈水井工程中常有以下兩種情形:
(1)某一位置漏失嚴(yán)重,但還需要繼續(xù)鉆進(jìn)并且漏失層要求開采。
(2)下管時,由于鉆孔縮徑,井管和濾水管不能按預(yù)計位置下入。
第一種情形最常見,如駐馬店市l(wèi)lO m深處泥灰?guī)r漏失嚴(yán)重(行署供水井曾用15t黏土都未堵?。?,終孑L位置200~300 m。下部含水層水量不夠時,上部110 m深處含水層還需開采,由于情況特殊,顯然不能用一般的堵封工藝來處理這種情況,筆者推薦采用下列方法:
鉆至漏失層后,擴(kuò)孔下人大口徑井管,封閉漏失層,然后繼續(xù)鉆進(jìn)至終孔位置,再進(jìn)行二次下管。若下部含水層水量不滿足要求,則用控爆方法把上部井管炸裂,以達(dá)到取水目的。
第二種情形,因下入的井管不能再起拔出來,同時含水層與濾水管相應(yīng)位置可能錯開,為了盡可能挽救損失,可在下部下入小一級的井管或濾水管,上部含水層對應(yīng)的實壁井管可炸裂,以便疏通含水層與井內(nèi)的通道。
爆破洗井
對于巖溶區(qū)或基巖裂隙帶的水文水井,采用空壓機(jī)振蕩洗井(“間歇”工藝),效果欠佳。根據(jù)這類地層的特點和洗井機(jī)理,應(yīng)采用大降深、高壓力方法洗井。爆破則是一種行之有效的方法,它能在瞬時產(chǎn)生高壓和大量氣體,使巖溶充填物或裂隙充填物的力學(xué)平衡遭受破環(huán),并隨反沖氣體攜帶出來,同時,它還能使小裂隙得以擴(kuò)孔,增加進(jìn)水面積。如:l kg硝化甘油炸藥產(chǎn)生熱量為6.2×106 J,生成氣體715.7 L,其爆炸速度為2 000~6 000 m/s,溫度可達(dá)2000~5000℃,壓力可達(dá)5萬~20萬個大氣壓,所以,控爆技術(shù)用來洗井疏通含水層通道,效率高、成本低、效果好。
目前,控制爆破技術(shù)在城市建筑、橋墩、基礎(chǔ)的拆除,隧道的開挖和公路改建等工程中應(yīng)用較為廣泛,并有一套較為完善的理論和計算公式。那么,這項新技術(shù)在水文水井工程中的應(yīng)用情況如何?
埋卡鉆事故處理
在不穩(wěn)定地層中鉆進(jìn),由于操作工藝或泥漿使用不當(dāng),容易產(chǎn)生埋卡鉆事故。輕者,反復(fù)提降鉆具或強(qiáng)力提拔鉆具就能解除事故;重者,則需要把埋卡點以上鉆具起拔上來,再下粗徑管狀鉆具處理埋卡點以下的鉆具。起拔埋卡點以上鉆具,有些機(jī)臺常用反絲鉆桿一根一根地起拔,這種方法勞動強(qiáng)度大、時間長,且對鉆機(jī)和鉆桿損傷甚大。如果利用控制爆破,把一定藥量的爆破器下入埋卡點,炸斷鉆具,然后再起拔,可省時省力,并且對鉆機(jī)和鉆具沒有損傷。
起拔套管和井管
水文地質(zhì)鉆探,抽水試驗后需要回收起拔套管。對于孔深≤160m(管徑≤1461mm)的抽水套管提拔,可直接用鉆機(jī)升降機(jī)強(qiáng)力提拔’;而對于孔深>160 m(管徑≤146 mm)的抽水管套,由于地層的側(cè)壓力和管重力作用較大,顯然不能再強(qiáng)力提拔。這時,可采 用爆破方法在160~180 m處把套管炸斷,然后再用升降機(jī)起拔。
有些水井下管后出水量過小,沒有成井價值或下管時出現(xiàn)其他情況,都可利用爆破技術(shù)在升降機(jī)承載能力范圍內(nèi),把井管某一位置炸斷進(jìn)行處理。
卵石層中的鉆進(jìn)與擴(kuò)孔
在漂卵石層中鉆進(jìn)時,采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方法,效率低、材料消耗過大??椎灼咽S回轉(zhuǎn)鉆具轉(zhuǎn)動,出現(xiàn)多個切削面,造成重復(fù)破碎,只有當(dāng)孔底漂卵石破碎后的粒徑小于巖心管的內(nèi)徑時,才能被巖心管套撈出來。為此,在這類地層中鉆進(jìn),采用控爆技術(shù),使孔底漂卵石破碎,然后下管狀巖心管撈套碎塊。據(jù)有關(guān)資料:一般每爆破一次能往下炸碎巖石Im左右,孔徑擴(kuò)大300 mm左右。如河北平山縣生產(chǎn)的礫石彈就是一種較好的鉆進(jìn)輔助方法。
如果水井口徑要求過大(≥400 mm.),巖心管口徑則受到限制。這時,鉆進(jìn)后還需擴(kuò)孔。對于卵礫石層,擴(kuò)孔應(yīng)盡量避免。因為,擴(kuò)孔將導(dǎo)致孔壁坍塌,加之漂卵石粒徑相差較大,擴(kuò)孔后孔壁可能出現(xiàn)“葫蘆一形。這種情況潛伏危害很大。因此,對于大口徑水井施工,可用爆破方法一次爆擴(kuò)成井。爆破一次,下一趟巖心管,把碎塊撈取干凈,反復(fù)幾次,就可以克服“小眼鉆進(jìn),大眼擴(kuò)孔”成井工藝的問題。
破裂井管
在水丈水井工程中常有以下兩種情形:
(1)某一位置漏失嚴(yán)重,但還需要繼續(xù)鉆進(jìn)并且漏失層要求開采。
(2)下管時,由于鉆孔縮徑,井管和濾水管不能按預(yù)計位置下入。
第一種情形最常見,如駐馬店市l(wèi)lO m深處泥灰?guī)r漏失嚴(yán)重(行署供水井曾用15t黏土都未堵?。?,終孑L位置200~300 m。下部含水層水量不夠時,上部110 m深處含水層還需開采,由于情況特殊,顯然不能用一般的堵封工藝來處理這種情況,筆者推薦采用下列方法:
鉆至漏失層后,擴(kuò)孔下人大口徑井管,封閉漏失層,然后繼續(xù)鉆進(jìn)至終孔位置,再進(jìn)行二次下管。若下部含水層水量不滿足要求,則用控爆方法把上部井管炸裂,以達(dá)到取水目的。
第二種情形,因下入的井管不能再起拔出來,同時含水層與濾水管相應(yīng)位置可能錯開,為了盡可能挽救損失,可在下部下入小一級的井管或濾水管,上部含水層對應(yīng)的實壁井管可炸裂,以便疏通含水層與井內(nèi)的通道。
爆破洗井
對于巖溶區(qū)或基巖裂隙帶的水文水井,采用空壓機(jī)振蕩洗井(“間歇”工藝),效果欠佳。根據(jù)這類地層的特點和洗井機(jī)理,應(yīng)采用大降深、高壓力方法洗井。爆破則是一種行之有效的方法,它能在瞬時產(chǎn)生高壓和大量氣體,使巖溶充填物或裂隙充填物的力學(xué)平衡遭受破環(huán),并隨反沖氣體攜帶出來,同時,它還能使小裂隙得以擴(kuò)孔,增加進(jìn)水面積。如:l kg硝化甘油炸藥產(chǎn)生熱量為6.2×106 J,生成氣體715.7 L,其爆炸速度為2 000~6 000 m/s,溫度可達(dá)2000~5000℃,壓力可達(dá)5萬~20萬個大氣壓,所以,控爆技術(shù)用來洗井疏通含水層通道,效率高、成本低、效果好。