布西電站面板堆石壩填筑料開采爆破試驗

蔡亮亮，郭海志

(中國水利水電第三工程局有限公司，西安，710016)

馬崗溝主堆石料場位于布西電站面板堆石壩大壩上游鴨嘴河左岸支溝——馬崗溝左岸坡，距大壩1km～2km。依據(jù)《四川省涼山州木里縣鴨嘴河布西水電站工程優(yōu)化設(shè)計專題報告主要成果》，對料場開采進行優(yōu)化，在規(guī)劃中根據(jù)地形、地貌、儲量、剝采比、有用料的分布及采運等條件來選擇大壩填筑料，并通過爆破試驗對爆破參數(shù)及裝藥結(jié)構(gòu)進行適當調(diào)整。本文介紹如下。

1 爆破試驗?zāi)康募霸囼炂鞑?/h2>

1.1 試驗?zāi)康?/h3>

確定適合于本工程的爆破方法和最優(yōu)的爆破參數(shù):

(1)確定在開挖區(qū)域內(nèi)不同地質(zhì)條件下的各項爆破參數(shù)，以提高爆破效果，保證開挖質(zhì)量，為開挖爆破設(shè)計提供最佳設(shè)計依據(jù);

(2)調(diào)整爆破有關(guān)參數(shù)，不斷優(yōu)化爆破設(shè)計，改進施工方法和安全措施，滿足安全要求;

(3)通過試驗不斷收集、整理試驗所得的各項數(shù)據(jù)資料，以最優(yōu)的爆破參數(shù)指導后續(xù)爆破設(shè)計，提高爆破開挖的施工進度、經(jīng)濟指標和安全指數(shù);

(4)控制石料的最大粒徑，使爆破石料一次成型，避免或減少二次破碎，大塊率要求小于5%，節(jié)約工程成本;

(5)減少爆破巖石的飛散，避免損壞現(xiàn)場施工機械及周圍設(shè)施。

1.2 試驗器材

1.2.1 炸藥。爆破試驗使用2#巖石乳化炸藥，其一，藥直徑卷φ90mm，藥卷長度為36cm，單卷重量2.5kg，每箱30kg，猛度12mm以上，爆力260ml以上，爆速3200m/s;其二，藥直卷徑φ70mm，卷長度為36cm，單卷重量1.5kg，每箱24kg，猛度12mm以上，爆力260ml以上，爆速3200m/s。

1.2.2 導爆管雷管。爆破試驗使用塑料導爆管雷管，導爆管爆速1900m/s～2000m/s，毫秒微差非電管段號1～15段。

1.2.3 電雷管。爆破試驗使用工業(yè)雷管，電雷管全線電阻4Ω～6Ω，最大安全電流0.18A。

1.2.4 起爆器。使用CG－500S型電起爆器，最大起爆電阻680Ω，使用正常。

1.2.5 試驗場地布置。試驗場地地勢平坦，巖石完整堅實，覆蓋層清理干凈，掌子面采用汽腿式風鉆大致平整，為試驗作準備。

2 爆破試驗

本次爆破試驗為開采區(qū)現(xiàn)場原型試驗，選擇待開采或已開采部位，根據(jù)設(shè)計、施工和安全與防護的需要進行試驗，在試驗的基礎(chǔ)上收集資料，采集試驗參數(shù)并進行分析。

2.1 選擇試驗場地

結(jié)合現(xiàn)場的具體情況，選擇了一側(cè)作為試驗開采區(qū);首先對面層進行覆蓋層清除，并進行簡單平整，同時做好與爆破試驗相關(guān)的其他準備工作。

2.2 爆破設(shè)計

結(jié)合試驗場地的地質(zhì)資料、巖石結(jié)構(gòu)及性質(zhì)、環(huán)境條件和相關(guān)技術(shù)資料，做好爆破設(shè)計，其中包括鉆孔孔徑、梯段高度、鉆孔角度、抵抗線、間排距、炸藥類型、裝藥結(jié)構(gòu)、炸藥單耗、堵孔長度、起爆方式和網(wǎng)路等。

根據(jù)地質(zhì)勘查資料和巖石揭露情況，初步擬定爆破參數(shù)(表1)，在試驗過程中根據(jù)爆破效果進行局部調(diào)整，以獲得最佳鉆爆參數(shù)作為本試驗的成果之一。

表1 梯段爆破初擬的主要鉆爆參數(shù)

2.3 鉆孔

試驗場地清理和大致平整后，由現(xiàn)場施工人員按試驗大綱要求布孔。鉆孔采用液壓鉆D7和atlas460鉆，鉆孔過程中要嚴格遵守相關(guān)安全操作規(guī)程，嚴格按照試驗大綱所確定的間排距，保證鉆孔角度的準確，炮孔方向應(yīng)一致，在鉆爆過程中，做到經(jīng)常進行檢查。鉆孔完畢后相關(guān)人員進行鉆孔質(zhì)量檢驗，并做好鉆孔記錄。

2.4 裝藥

炸藥型號和數(shù)量嚴格按照爆破設(shè)計要求，對其運輸和現(xiàn)場堆放嚴格控制和管理。在爆破技術(shù)人員的指導下，由取得“爆破員證”資格的炮工負責裝藥，操作時嚴格按照爆破安全操作規(guī)程和試驗大綱進行，嚴格控制單孔裝藥量和堵孔長度，同時做好現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息的采集和記錄工作。

2.5 聯(lián)網(wǎng)和安全警戒

爆破試驗的相關(guān)人員結(jié)合試驗現(xiàn)場的實際情況，確定最為合理的起爆方式、起爆順序和起爆網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)孔位的布置分段爆破，分段時差應(yīng)使每段爆破獨立作用。爆破試驗領(lǐng)導小組和安全警戒人員要及時分析爆破現(xiàn)場的安全警戒范圍，并及時組織安排警戒工作，確保警戒區(qū)內(nèi)其他人員、機械撤離爆破警戒區(qū)。

2.6 起爆

裝藥、聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)檢測工作和安全警戒工作完畢后，在爆破試驗領(lǐng)導小組的統(tǒng)一組織和領(lǐng)導下，及時組織爆破人員起爆。

2.7 爆破效果數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析

起爆后，爆破試驗領(lǐng)導小組應(yīng)及時組織爆破人員進行現(xiàn)場勘查，確定無盲炮后方可解除警戒。同時組織相關(guān)人員實地勘查，檢測、審核和評定爆破效果，并由專業(yè)技術(shù)人員進行爆破信息和數(shù)據(jù)的采集、記錄和整理。(試驗后進行爆破料的篩分和數(shù)據(jù)分析)

2.8 爆破參數(shù)修正

在爆破試驗數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合施工現(xiàn)場的實際情況對爆破參數(shù)進行修正，總結(jié)出切合實際的爆破參數(shù)，用于下一次爆破試驗。

2.9 整理爆破試驗報告

爆破結(jié)束后，對本次試驗的爆破效果進行評定和總結(jié)，同時對試驗過程中采集、記錄的數(shù)據(jù)和信息資料進行整理、匯總和分析，通過試驗數(shù)據(jù)和分析結(jié)果整理爆破試驗報告。

3 爆破參數(shù)選擇

本工程采用大面積深孔梯段爆破，一次爆破工程量超過10萬m3，一次炸藥消耗量超過50t，爆破按高程3360m～3370m梯段設(shè)計，單區(qū)一次爆破面積為11400m2，長度190m，寬度60m，梯段高度為10m進行設(shè)計計算。

3.1 炮孔深度L

L=H/sin63.4°+h

式中:H—梯段高度(m)。料場邊坡開挖梯段高

度為10m;

h—炮孔超深(m)。右岸邊坡開挖采用斜

孔，且一般為硬巖，取h=(0.15～0.35)

W1，計算后深孔爆破取h=0.3m～0.9m，考

慮孔底沉粉厚度，鉆孔超深取1.0m;

W1—底板抵抗線(m)。

以上公式計算結(jié)果:L=10.8m。

3.2 底板抵抗線W1

W1=53KdD(ρ/γ)1/2

式中:Kd—地質(zhì)系數(shù)，取0.9;

D—炮孔直徑，0.09m;ρ—裝藥密度，1.15t/m3;γ—蛇紋巖，取2.7t/m3。

以上公式計算結(jié)果:W1=2.5m。

3.3 炮孔間距a與排距b

a=mW1 b=W1

式中:m—炮孔鄰近系數(shù)，根據(jù)巖石情況及爆破料

粒徑要求，m取1.2;

W1—底板抵抗線，取2.5m。

根據(jù)以上公式計算，a取3.0m，b取2.5m。本次單區(qū)爆破1排預(yù)裂孔238個，1排緩沖孔126個，21排主爆孔1323個，共計23排。

3.4 裝藥量計算

3.4.1 炸藥品種及單耗q

根據(jù)本工程前期使用炸藥品種，深孔梯段爆破預(yù)裂孔選用φ32mm乳化炸藥作為起爆藥，線裝藥量為0.3kg/m;主爆孔和緩沖孔選用φ70mm乳化炸藥作為起爆藥，炸藥單耗與巖石可爆性、炸藥特性、自由面條件、起爆方式和塊度要求有關(guān)，根據(jù)前期使用情況及爆破試驗結(jié)果分析，計算單孔藥量。

3.4.2 單孔藥量Q

主爆孔和緩沖孔:Q=qabL，

預(yù)裂孔:Q=nL

式中:Q—單孔藥量(kg);

q—炸藥單耗，主爆孔取0.533kg/m3，緩沖

孔取0.4kg/m3;

a—炮孔間距(m);

b—炮孔排距(m);

L—孔深(m);

n—線裝藥量，為0.3kg/m。

根據(jù)以上公式計算預(yù)裂孔Q=3.24kg，緩沖孔Q=32.4kg，主爆孔Q=43.2kg

3.5 裝藥與堵塞

深孔爆破均從孔底連續(xù)裝藥，起爆藥包置于炮孔中下部，每個炮孔按照起爆順序的要求裝毫秒非電雷管，通過非電管引爆起爆炸藥的方式，達到爆破效果，炮孔裝藥后，剩余空段用粘土堵塞密實。

式中:L1—堵塞長度(m);

W1—底板抵抗線(m)。

根據(jù)現(xiàn)場實際情況及爆破試驗情況分析，堵塞長度預(yù)裂孔取1.5m，緩沖孔取2.5m，主爆孔取3.0m。

3.6 爆破參數(shù)表

爆破參數(shù)根據(jù)前期其它部位施工經(jīng)驗、數(shù)據(jù)計算分析及料場爆破試驗取得，本工程單區(qū)爆破參數(shù)見表2。

表2 單區(qū)爆破參數(shù)(梯段高度10m，一次爆破面積11400m2)

4 結(jié)語

通過爆破試驗，對爆破參數(shù)優(yōu)選及裝藥結(jié)構(gòu)適當調(diào)整，將連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)改為間隔裝藥，下部占60%左右，上部占40%左右。經(jīng)爆后篩分，其篩分曲線全部處于設(shè)計級配包絡(luò)范圍內(nèi)，爆后爆堆形狀及外觀也較理想，完全滿足設(shè)計顆粒級配要求，為工程施工降低了成本。 ■