水平預裂爆破法在施工中的應用

何 琪劉金戰(zhàn)

（信陽信鋼中升冶金材料加工貿(mào)易公司 河南 信陽 464194）

1、施工難點及重點

1.1 施工難點

1.1.1 在鉆孔前，要填好施工平臺，根據(jù)鉆機滑架水平升高后的穩(wěn)定性，確定施工平臺距預裂孔的高度為1.5～2米為宜，寬度為3米左右。如果高度大于2米，施工時鉆機的滑架抬太高，鉆機的重心不穩(wěn)，加上鉆工在換鉆桿時對鉆機的影響，容易造成鉆機在鉆孔過程中出現(xiàn)飄鉆或交叉等現(xiàn)象；高度小于1.5米，施工平臺的寬度增加，不經(jīng)濟；

1.1.2 鉆機在鉆孔前，要檢查鉆機的油缸是否漏油，如果油缸漏油，在施工過程中，油缸卸載造成滑架失去支撐力，容易出現(xiàn)飄鉆現(xiàn)象。

1.1.3 鉆機在鉆孔時，滑架必須支撐在穩(wěn)定的巖石上，與鉆機兩個履帶板形成三角形，穩(wěn)定性好。如果鉆機在施工過程中出現(xiàn)滑架移位，容易出現(xiàn)交叉或飄鉆等現(xiàn)象。

1.2 施工重點

1.2.1 鉆孔過程中技術(shù)員要嚴格控制，鉆機出現(xiàn)滑鉆或滑架移位等現(xiàn)象，必須立即停止鉆孔，重新對位后方可鉆孔。

1.2.2 爆破孔和水平預裂孔同時施工時，在地質(zhì)條件復雜、巖石破碎，容易塌孔的部位，先鉆爆破孔后鉆水平預裂孔，防止水平預裂孔出現(xiàn)塌孔。

1.2.3 預裂孔鉆孔數(shù)量不超過50個，鉆孔深度不超過15米。

2、生產(chǎn)性爆破試驗

為取得更加合理的鉆爆參數(shù)，在左平臺進行生產(chǎn)性爆破試驗。試驗分4個區(qū)，即：分層爆破開挖為I區(qū)，水平預裂爆破輔以垂直淺孔梯段爆破為II～Ⅳ區(qū)，每個區(qū)各設1組聲波孔，每組3孔，孔距為3米，呈等邊三角形，對各區(qū)進行爆前爆后聲波測試。爆后效果分析：II區(qū)和III區(qū)均能取得較好的預裂效果，平整度基本控制在±15cm之內(nèi)，半孔率在98%以上，爆前爆后波速衰減不明顯，影響深度在12cm之內(nèi)。I區(qū)較II～Ⅳ區(qū)相比波速衰減明顯，影響深度達50cm，施工進度緩慢，平整度較差。結(jié)合基巖開挖的工期緊等因素，最終確定采用水平預裂爆破輔以垂直淺孔梯段爆破法開挖保護層，各項爆破參數(shù)基本以ⅡI區(qū)為準，在以后的施工中根據(jù)巖石的實際情況進行調(diào)整。

3、參數(shù)選取

3.1 水平預裂孔參數(shù)選取

3.1.1 孔徑和藥卷直徑根據(jù)我國水利工程邊坡預裂爆破一般采用孔徑為90～l10mm的施工經(jīng)驗，并結(jié)合生產(chǎn)性試驗的鉆孔機具和壩基開挖現(xiàn)有的鉆孔機具，選用CM351潛孔鉆為水平預裂孔的主要鉆孔機具，鉆孔直徑為巾90，相應藥卷直徑為32mm。

3.1.2 鉆孔間距。鉆孔間距a和鉆孔直徑D的關(guān)系可用間距系數(shù)n來表示：a-nD；n值的大小決定著鉆孔的數(shù)量，n值過大，不能保證預裂縫的形成，影響預裂效果；n值過小，將增加鉆孔數(shù)量，不經(jīng)濟，并且影響施工進度，根據(jù)經(jīng)驗一般認為n值取7～12較合適。根據(jù)鉆孔直徑D的大小選擇藥卷直徑d，不耦合系數(shù)e是指鉆孔直徑與藥卷直徑的比值，可用e-D/d表示。用于水平預裂爆破的藥卷直徑為32mm，鉆孔直徑為90mm，e值取2.81。

3.1.3 鉆孔深度。采用CM351鉆機鉆孔時，鉆孔深度≤15m為宜。

3.1.4 線裝藥密度。根據(jù)壩基的巖性，參照其它水利工程的施工經(jīng)驗，并經(jīng)生產(chǎn)性試驗和多次對不同巖石、巖石強度、施工部位預裂孔間距總結(jié)，不斷調(diào)整線裝藥密度，最終確定線裝藥密度為280～300g/m。

31.5 堵塞長度。經(jīng)過多次實踐證明，孔口部分不裝藥的長度，以控制孔口藥包爆炸時不致產(chǎn)生爆破漏斗為限?？卓诙氯L度對水平預裂面的效果有很大影響，堵塞長度過短，爆破時氣體逸出，不易形成預裂縫或預裂縫寬度不夠；堵塞長度過長，在孔口附近部位易殘留水平炮孔。在金安橋水電站壩基開挖實際施工中堵塞長度根據(jù)爆破效果進行不斷調(diào)整，一般取80～150cm為宜，巖石均勻完整，取小值，否則取大值。炮孔堵塞物用粘土和細砂拌和，其粒度不大于30mm，含水量15%～20%(一般以手握緊能使之成型，松手后不散開，且手上不沾水跡為準)。藥卷安放后應立即進行堵塞，首先塞入紙團或塑料泡沫，以控制堵塞段長度(預裂孔口預留0.8m～1.5m)，然后用木炮棍分層壓緊搗實，每層以10cm左右為宜，堵塞中應注意保護好導爆索。

3.2 爆破孔參數(shù)選取

3.2.1 孔徑和藥卷直徑。根據(jù)壩基開挖現(xiàn)有的鉆孔設備，選用CM351潛孔鉆機、D7液壓鉆機作為鉆孔機具，鉆孔直徑為90mm、76mm，藥卷直徑為60mm。

3.2.2 鉆孔間距。參照垂直梯段爆破的經(jīng)驗和生產(chǎn)性試驗，采用CM351潛孔鉆機或D7液壓鉆機鉆孔時，間距一般為2.5～2.0m，排距2.5-2.0m，巖石均勻完整的部位間擇距為2.5m，巖石破碎、裂隙較多的部位為2m。

3.2.3 鉆孔深度。鉆孔深度視保護層厚度而定，但必須控制鉆孔底部在距建基面0.5～0.8m處終孔。

3.2.4 單位耗藥量。根據(jù)壩基各平臺巖性特點，單位耗藥量q值控制在0.40～0.45kg/m3范圍內(nèi)。爆破參數(shù)的確定原則，根據(jù)鉆孔機具的性能、巖石性質(zhì)，并參照以往的工程經(jīng)驗選定其基本參數(shù)，施工中根據(jù)爆破效果不斷進行調(diào)整和修正。

4 水平預裂與一般邊坡預裂的區(qū)別

一般邊坡預裂爆破是在無限體中進行的，底部夾制作用較大，而水平預裂爆破是在2.0-3.0m厚的有限體中進行，類似于光面爆破，底部夾制作用小。水平預裂孔在爆破施工過程中，為方便施工，根據(jù)鉆孔深度的不同，將確定的線裝藥密度均勻分布在孔內(nèi)，孔底60cm范圍內(nèi)裝藥密度適當增加一倍，孔口堵塞長度以下50cm適當減小一半藥量。

5 施工工藝及技術(shù)要求

5.1 施工準備。進入保護層厚度范圍內(nèi)鉆孔作業(yè)前，首先進行測量放點，以確定水平預裂和淺孔梯段爆破的作業(yè)范圍，并用紅油漆標明水平預裂孔的開孔高程線，水平預裂開孔高程線以上80cm處為淺孔梯段爆破孔的孔底高程。淺孔梯段爆破孔布孔完成后，進行測量放樣，測定高程，由工程技術(shù)員逐孔標示孔深。

5.2 鉆孔作業(yè)。水平預裂、淺孔梯段爆破孔可同時作業(yè)。水平預裂孔利用已填好的3m寬的平臺作為鉆機施工作業(yè)面。預裂孔鉆孔時，鉆機準確對位后用水平尺校準，放慢開口速度，達到一定深度后，再次校核水平度和方位，符合要求時再加快速度。水平預裂孔開孔誤差要求不大于10cm，淺孔梯段爆破孔的孔底高程誤差不大于20cm。淺孔梯段爆破孔鉆孔時要根據(jù)逐孔標示的孔深，技術(shù)員嚴格控制鉆孔深度和方向，裝藥前由技術(shù)員逐孔進行測量，合格后方可裝藥。鉆孔完畢后，要對鉆孔孔位、孔深和孔斜進行認真檢查，并作好記錄，對不滿足設計要求的孔，必須進行補鉆(欠深)或充填(超深)。為防止保護層開挖過程中，破壞已經(jīng)成型的開挖邊坡，在水平預裂孔的兩端設置空孔達到限裂要求。

5.3 裝藥聯(lián)網(wǎng)。壩基保護層開挖采用2#巖石硝銨或乳化炸藥，導爆索或?qū)П軅鞅撩胛⒉罾坠芷鸨?，孔?nèi)全部采用MS15段裝藥，孔外采用MS5和MS3段進行延時，雙發(fā)火雷管起爆。垂直淺孔梯段爆破孔一般采用自孔底向上連續(xù)裝藥和間隔兩種裝藥結(jié)構(gòu)。起爆順序沿抵抗線最小的方向依次分段起爆，控制最大一段起爆藥量小于100kg。水平預裂孔采用間隔不耦合裝藥，采用竹片綁扎，導爆索串聯(lián)+32mm乳化藥卷間隔裝藥；炸藥按設計的線裝藥密度，均勻地綁扎在導爆索和竹皮上，以起固定藥串的作用，竹皮一側(cè)靠保留邊坡一方，以減弱爆破對邊坡的影響。

[1]顏長明，毛靜民，張吉祥，張自強.將軍山隧道光面爆破技術(shù)與參數(shù)的選擇.武漢工程職業(yè)技術(shù)學院學報，2010,(03):29-32.

[2]張立.煤層綜采面底板巖石松動爆破參數(shù)設計[J].淮南職業(yè)技術(shù)學院學報，2010,(01):17-19.