車制混裝乳化炸藥在瀑電料場鉆爆開采中的技術(shù)研究應(yīng)用

王 浩

(葛洲壩易普力股份有限公司，重慶 400023)

1 工程概況

瀑布溝水電站位于大渡河中游，四川省漢源縣及甘洛縣境內(nèi)，電站樞紐主要由礫石土心墻堆石壩構(gòu)成。

1.1 石料爆后技術(shù)要求

過渡料要求級配連續(xù)良好，最大粒徑≤300 mm，＜5 mm的顆粒含量≤20%;堆石料最大粒徑≤800 mm;塊石料最大粒徑≤1 200 mm。

1.2 料場地質(zhì)條件

料場巖石主要為澄江期灰白色中粗花崗巖，地形坡度45°～60°，料場基巖裸露，巖體強風(fēng)化水平深度8 m，弱風(fēng)化水平深度65 m?；◢弾r石質(zhì)堅硬，巖性單一，分布連續(xù)成片，有利于開采，中粗顆?；◢弾r較易破碎。料場在施工中遇到巖石節(jié)理裂隙多，鉆爆使用成品乳化炸藥經(jīng)常漏藥，爆破孔鉆孔難達(dá)到設(shè)計深度等原因，鉆爆施工中不斷地針對地質(zhì)情況，改進(jìn)施工方法，達(dá)到爆破石料開采設(shè)計要求。

2 料場前期鉆爆試驗

2.1 鉆爆試驗項目

根據(jù)同類工程實踐，按照大壩回填的技術(shù)要求，并根據(jù)本工程施工現(xiàn)場情況，擬采用的爆破參數(shù)如下:

第一次爆破實驗: 時間:07年5月19日 爆破類型:堆石料孔徑 臺階高度 鉆孔超深 孔距 排距 單耗 起爆網(wǎng)絡(luò)138 mm 15 m 1.5 m 5.0 m 4.0 m 0.62 kg/m3接力網(wǎng)絡(luò)第二次爆破實驗: 時間:07年6月20日 爆破類型:堆石料孔徑 臺階高度 鉆孔超深 孔距 排距 單耗 起爆網(wǎng)絡(luò)138 mm 15 m 1.5 m 6.0 m 3.5 m 0.59 kg/m3 V 型網(wǎng)絡(luò)第三次爆破實驗: 時間:07年8月19日 爆破類型:過渡料孔徑 臺階高度 鉆孔超深 孔距 排距 單耗 起爆網(wǎng)絡(luò)105 mm 15 m 1.5 m 5.0 m 3.0 m 0.55 kg/m3接力網(wǎng)絡(luò)第四次爆破實驗: 時間:07年9月22日 爆破類型:過渡料孔徑 臺階高度 鉆孔超深 孔距 排距 單耗 起爆網(wǎng)絡(luò)105 mm 15 m 1.5 m 4.5 m 4.0 m 0.47 kg/m3 V 型網(wǎng)絡(luò)

2.2 爆破試驗鉆孔設(shè)備的選型

爆破試驗的主要鉆孔機械選用自帶風(fēng)的高風(fēng)壓CM351鉆機，可選用105 mm和138 mm型號鉆頭進(jìn)行不同孔徑的鉆孔作業(yè)。

2.3 試驗材料

試驗的主要爆破火工材料見表1。

表1 爆破試驗材料

2.4 巖石鉆爆試驗

2.4.1 試驗施工工藝流程

鉆爆試驗的施工程序為:測量放樣→邊坡預(yù)裂→梯段微差擠壓爆破→出渣→臺階水平預(yù)裂爆破→臺階清理→下一循環(huán);

每個臺階的鉆爆開挖施工流程為:孔位放樣→鉆孔→驗孔→裝藥聯(lián)網(wǎng)→檢查起爆→坡面清理→出渣→進(jìn)入下一循環(huán)。

2.4.2 梯段微差爆破試驗

1)深孔梯段微差控制爆破選擇體積計算公式:

式中:Q為單孔裝藥量，kg;q為巖單位耗藥量，kg/m3，擬定取0.3～0.5 kg左右，最終值由試驗確定;a為孔距，m;b為排距，m;w為(20～30 d)，d為鉆孔直徑，m;L為孔深，m;L=H+h，H為露天梯段高度，m;h為超鉆深度，m;h=(0.1～0.35)H。

多排爆破孔爆破時，后排孔的藥量較前排適量增加。

2)每個臺階鉆爆開挖施工流程為:孔位放樣→鉆孔→驗孔→裝藥聯(lián)網(wǎng)→檢查起爆→坡面清理→出渣→進(jìn)入下一循環(huán)。

爆破裝藥主要采用人工傳統(tǒng)裝藥方式。單孔裝藥量根據(jù)孔距、單耗藥量和孔深確定。初擬單位巖石耗藥量為0.45～0.65 kg/m3，控制最大單段裝藥量≤500 kg，其最終單耗由現(xiàn)場多次爆破試驗確定。

2.5 爆破塊度控制措施

爆破塊度的控制，主要與巖石的地質(zhì)、布孔形式，爆破參數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu)、爆破網(wǎng)絡(luò)、延時時間、堵塞質(zhì)量等因素有關(guān)、在設(shè)計及施工過程中采用以下措施:在爆破實驗中，選擇合適的爆破參數(shù)，采用“深孔微差擠壓、寬孔距、小排距、小抵抗線爆破法”施工技術(shù)，增加爆破塊體相互碰撞擠壓，降低超徑石百分率;主炮孔采取全耦合裝藥結(jié)構(gòu)、孔底起爆技術(shù)，能有效滿足開挖料級配要求;采用巖粉密實堵孔，確保爆破中不沖孔;嚴(yán)格控制鉆孔質(zhì)量，按照爆破設(shè)計孔并保持孔底在同一高度，使爆破質(zhì)量在巖石中合理分布，從而降低超徑石含量;增大爆破規(guī)模，減少爆破次數(shù)，減少因多次臨空面出現(xiàn)超徑石。

2.6 試驗結(jié)果分析

每次爆破試驗后，對爆破石料進(jìn)行取樣篩分。

用反鏟先把爆堆表面的超徑石剔除，再用反鏟挖裝爆破石料到附近的平臺卸下，進(jìn)行人工篩分、稱量、記錄、數(shù)據(jù)整理。爆破石料取樣篩分試驗成果表明，前期爆破試驗顆粒級配不很理想。

幾次爆破試驗不同程度上都出現(xiàn)超徑石，表層居多。新鮮巖石爆破出現(xiàn)超徑石比弱風(fēng)化巖石多，巖石節(jié)理較發(fā)育地段出現(xiàn)超徑石多。

超徑石產(chǎn)生的原因分析:混裝乳化炸藥裝藥密度比普通銨油炸藥大，為確保安全，堵塞長度較一般爆破長，空口容易產(chǎn)生超徑石;爆破部位巖石層理裂隙發(fā)育，爆破中容易產(chǎn)生超徑石。

3 鉆爆試驗后施工技術(shù)改進(jìn)措施

1)技術(shù)改進(jìn)方案的基本要求:控制過渡料的最大粒徑小于壩料設(shè)計的最大粒徑30 cm，且滿足設(shè)計壩料的級配要求，使得爆破石料一次成型，盡量減少二次爆破;采用按原實驗生產(chǎn)過渡料合格的孔網(wǎng)參數(shù)，加大生產(chǎn)力度;從炸藥材料上改進(jìn)，使用爆力、密度比普通現(xiàn)場混裝炸藥更大的重銨油炸藥。

2)改進(jìn)目的:通過施工中密切地關(guān)注過渡料、堆石料料源鉆爆開采中的鉆爆技術(shù)的改進(jìn)，改善現(xiàn)場過渡料緊缺現(xiàn)象，使得大壩填筑的各項土石料顆粒級配合格。

3)爆破參數(shù)改進(jìn):鑒于爆破試驗后，土石顆粒級配篩分試驗報告結(jié)果，在石料開采爆破上做了如下改變:改變了孔網(wǎng)參數(shù)，采用“深孔微差擠壓、寬孔距、小排距、小抵抗線爆破法”施工技術(shù)，增加爆破塊體相互碰撞擠壓，降低超徑石百分率;增大爆破規(guī)模，減少爆破次數(shù)，減少因多次臨空面出現(xiàn)超徑石;嚴(yán)格控制鉆孔質(zhì)量，按照爆破設(shè)計鉆孔達(dá)到設(shè)計孔深±30 cm以內(nèi)，使炸藥能量在巖石中合理分布，從而降低超徑石含量;炸藥材料——混裝炸藥基質(zhì)中添加一定比例多孔粒硝酸銨，形成爆力較強的重銨油炸藥，降低超徑石的產(chǎn)生幾率。

4 技術(shù)改進(jìn)鉆爆效果分析

4.1 過渡料爆堆體情況改善

原過渡料爆破開采不同程度上出現(xiàn)超徑石，主要集中在表層，使用重銨油炸藥，并在堵塞段加一破碎藥包后，超徑石明顯減少。超徑石減少原因分析:重銨油炸藥是在現(xiàn)場車制混裝炸藥過程中，按一定的配合比例，在混裝藥乳膠基質(zhì)中添加多孔粒硝銨;它較以前乳化炸藥重量威力提高了8.8%，體積威力提高了22%;重銨油炸藥稠度增加，由原來7 kg壓力提加為9～10 kg，可減少因孔內(nèi)裂隙而產(chǎn)生漏藥的情況;設(shè)計孔深加深0.5～1.0 m，使得孔底孔與孔之間的炸藥能量釋放得更加充分，減少了爆堆體下部“巖?！钡漠a(chǎn)生，堵塞段增加Φ70乳化炸藥破碎藥包，改善了原來因堵塞段增長，孔口容易產(chǎn)生超徑石的情況。

4.2 爆堆體情況改善

1)對于卡爾溝堆石料開采易采用松動、切割的爆破方法，即在爆破設(shè)計中最好采用大抵抗線、小藥包間距的鉆孔(藥包)布置形式，要盡量選用爆炸威力較小的炸藥品種，或是通過適當(dāng)加大藥包的不耦合系數(shù)，來減小爆炸的沖擊壓力，起爆方式最好采用排間微差的一字型起爆順序。

2)當(dāng)被爆巖石屬于以花崗巖為主夾雜少量硬巖巖脈時，除按上述原則對堆石料進(jìn)行爆破開采外，對遇到的硬巖應(yīng)進(jìn)行特別處理，其單耗藥量等爆破參數(shù)需根據(jù)硬巖的性質(zhì)予以選定，炸藥用量也要單獨核算，并通過間隔裝藥等措施以保證這部分炸藥的爆炸能量能有效作用于硬巖中，否則由于軟硬巖動力特性方面的差異，極易造成軟巖過碎而硬巖部分產(chǎn)生大量超徑大塊的現(xiàn)象。

3)軟硬巖互層的現(xiàn)象工程上也常常遇到，這種巖石的爆破開采比較復(fù)雜，巖層的厚度、產(chǎn)狀、力學(xué)指標(biāo)的差異等，都將直接影響爆破效果。因此對爆區(qū)地質(zhì)的詳查工作，可以幫助爆破技術(shù)人員深入了解爆區(qū)地質(zhì)構(gòu)造，從而有針對性地進(jìn)行爆破設(shè)計，盡量將炸藥布設(shè)于較堅硬的巖層中，以達(dá)到理想的爆破效果。必要時還應(yīng)采取分段間隔裝藥、改變藥包直徑(裝藥量)和孔網(wǎng)參數(shù)等措施。

4.3 取樣篩分成果分析

每次爆破試驗后，都按試驗大綱的要求，選取大約為爆破方量5%的爆破料，進(jìn)行顆分試驗，采用在爆堆上挖坑和沿爆堆邊緣切入兩種方式進(jìn)行顆分料的取樣工作。隨時隨機對料場爆破石料取樣，出具的土石料顆粒級配篩分試驗報告合格。

5 卡爾溝料場過渡料開采改進(jìn)后推薦的爆破參數(shù)

根據(jù)以上每月在鉆爆施工中的技術(shù)改進(jìn)以及取樣篩分結(jié)果，料場開采推薦的爆破建議及參數(shù)(表2)如下:微風(fēng)化、弱風(fēng)化及新鮮巖石區(qū)域，層理裂隙發(fā)育區(qū)域不適宜開采過渡料。

表2 卡爾溝料場過渡料開采改進(jìn)后推薦的爆破參數(shù)

［1］段明，馮武平，王清華.乳化炸藥混裝車在三峽工程中的應(yīng)用［J］.工程爆破，1996(03):38－42.

［2］傅海峰.利用軟巖修筑面板堆石壩爆破開采技術(shù)試驗研究［J］.工程爆破，2005，11(01):56 －60.

［3］鄭漪.蒲石河抽水蓄能電站上庫面板堆石壩填筑料爆破試驗［J］.東北水利水電，2008(03):43－45.