提高海堤迎潮面護(hù)面結(jié)構(gòu)爆破大塊率的試驗(yàn)分析

連澤儉，韓凌杰，臧振濤

（1.水利部綜合事業(yè)局，北京 100000；2.浙江水院勘測設(shè)計研究有限公司，浙江 杭州 310018）

塊石護(hù)面結(jié)構(gòu)因具有取材方便、成本低廉，規(guī)范中常將此類護(hù)面用于感潮河段護(hù)面、堤壩坡面等防護(hù)[1-3]。近年來，華東沿海海堤迎潮面的鎮(zhèn)壓平臺及其外坡面較多采用埋拋大塊石護(hù)面結(jié)構(gòu)，但由于塊石多采用石質(zhì)不規(guī)整的凝灰?guī)r，使得塊石間較難緊靠、砌筑質(zhì)量參差不齊，每年臺汛期間都有不同程度的受損。溫州市甌飛圍墾工程堤線總長約36.66km，估算總投資273億元。該工程海堤迎潮面護(hù)面結(jié)構(gòu)的扭王塊下墊層、鎮(zhèn)壓平臺及其外側(cè)采用塊石護(hù)面結(jié)構(gòu)，其中扭王塊下墊層及鎮(zhèn)壓平臺塊石重量要求在800kg以上[2，3]。由于甌飛一期圍墾工程石料用量較大，料源選擇為霓嶼料場，為了了解料場石料質(zhì)量、提高塊石出產(chǎn)率，現(xiàn)結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查、爆破試驗(yàn)等對該料場進(jìn)行分析評估。

1 礦山概況

霓嶼料場位于浙江省洞頭縣城區(qū)北西295°方向，距洞頭縣城直線距離10km處的霓嶼鄉(xiāng)西岙山背，行政隸屬洞頭縣霓嶼鄉(xiāng)管轄，為溫州市甌飛一期圍墾工程的專供料場。在甌飛一期圍墾工程施工過程中發(fā)現(xiàn)，料場產(chǎn)出的800kg以上大塊石數(shù)量與質(zhì)量不能滿足工程需求，為進(jìn)一步摸清石料供需矛盾所在，擬對該礦山800kg以上大塊石的產(chǎn)量、質(zhì)量以及工程實(shí)際需求進(jìn)行重點(diǎn)調(diào)查研究，為優(yōu)化設(shè)計提供決策依據(jù)。

礦區(qū)礦體巖性單一，全強(qiáng)風(fēng)化層薄，除表層有極弱的綠泥石化蝕變外無其它蝕變，斷裂、褶皺構(gòu)造不發(fā)育，質(zhì)量穩(wěn)定。礦體在空間形態(tài)上呈現(xiàn)為不規(guī)則楔形，而平面形態(tài)呈不規(guī)則矩形，東西長約1.5km，南北寬約700m，面積1.044 7km2。礦石巖性為深灰色流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r，風(fēng)化程度為中風(fēng)化。礦石天然抗壓強(qiáng)度（干燥狀態(tài)）108～250MPa，平均 165MPa，堅固性 1.5%，軟化系數(shù)0.82～0.88，平均0.85。根據(jù)浙江省國土資源廳頒發(fā)的采礦許可證核定的生產(chǎn)規(guī)模以及業(yè)主的委托，確定礦山開采規(guī)模為1 100萬m3/年?？紤]到礦山現(xiàn)有的設(shè)備、初期工作面的布置等因素，初期礦山的生產(chǎn)能力初步確定為600萬m3/年，隨著礦山基建的結(jié)束及工作面的展開，礦山的生產(chǎn)能力逐步達(dá)到采礦許可證規(guī)定的開采規(guī)模，即1 100萬m3/年。

2 提高塊石產(chǎn)出率技術(shù)措施

根據(jù)耿貴剛等人有關(guān)中深孔爆破的破巖機(jī)理分析可知，巖石破碎效果受巖石中裂紋的長度、密度以及裂紋間距等因素影響較大[4]，李梅等人為確定合理的爆破拆除方案和裝藥方式，降低其大塊率，提高其松散系數(shù)，利用ANSYS/LS-DYNA分析不同裝藥方式的爆破損傷，比較礦柱各水平截面及不同時刻的爆破損傷值，最終獲取爆破效果最佳方案[5]。在中深孔爆破中，影響爆破塊石出產(chǎn)率的主要因素包括地形地貌、巖石的物理特性、爆破孔間距及排距、炸藥用量以及裝藥方式等。因而，在實(shí)際料場爆破時，為了提高大塊石的產(chǎn)出率，可以通過調(diào)整爆破孔間距及排距、炸藥用量、裝藥方式等技術(shù)措施。具體包括：1）根據(jù)巖體裂隙走向適當(dāng)調(diào)整臨空面。為增加爆破大塊率問題，選擇根據(jù)不同的巖層走向調(diào)整臨空面，盡量使臨空面與對爆破其主導(dǎo)作用的節(jié)理、裂隙、巖層走向平行。2）選擇合理的布孔形式。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，采用矩形布孔，特別是方形布孔的方式，爆破后巖塊大塊率明顯較多。3）選擇合理的孔距和排距。根據(jù)工程塊石重量需求，適當(dāng)增加排距、孔距，調(diào)整爆破系數(shù)，能有效地增加大塊石的出產(chǎn)率。4）選擇合理的堵塞長度。露天土石方爆破生產(chǎn)實(shí)踐證明，大塊50%以上來自臺階上部及坡面，適當(dāng)?shù)脑黾佣氯L度，可明顯提高大塊率。5）選擇合理的炸藥單耗。適當(dāng)?shù)慕档驼ㄋ巻魏模瑫勾髩K率明顯提高。6）選擇合理的裝藥結(jié)構(gòu)。為了提高孔口上部大塊，采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，能使臺階上部爆能減少，大塊增加。7）選擇合理的起爆順序。采用排間順序起爆方式能夠減少塊石的自由面，減少破碎巖塊在拋擲過程中的碰撞，進(jìn)而減少塊石破碎程度，提高大塊率。

3 現(xiàn)場爆破試驗(yàn)

3.1 爆破試驗(yàn)參數(shù)

根據(jù)工程實(shí)際情況，目前，大塊石需求強(qiáng)度及塊徑要求大幅度提高。料場常規(guī)爆破布孔參數(shù)中排數(shù)一般為3～5排，靠藥卷自重進(jìn)行裝填，為提高大塊石產(chǎn)出率，項(xiàng)目部先后進(jìn)行5次爆破試驗(yàn)，并擬定排數(shù)不超過3排，輔以藥卷吊裝，5次爆破試驗(yàn)參數(shù)如表1所示。

表1 爆破試驗(yàn)參數(shù)表

3.2 爆破驗(yàn)結(jié)果

5次爆破試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 爆破試驗(yàn)結(jié)果 %

由表1及表2可知，5次爆破試驗(yàn)主要采用不同的排距、增距、堵塞長度以及起爆方式等，從塊石出產(chǎn)率結(jié)果看，由于礦山節(jié)理發(fā)育等影響，100kg以上的塊石出產(chǎn)率最高為38.0%，平均為24.2%，800kg以上大塊石產(chǎn)出率最高為22.8%，平均為10.9%。

4 結(jié)語

根據(jù)甌飛一期圍墾工程海堤迎潮面護(hù)面結(jié)構(gòu)的塊石需求，對霓嶼料場的料源情況進(jìn)行調(diào)查，分析提高大塊石出產(chǎn)率的技術(shù)措施，并考慮爆破時炸藥的排距、增距、堵塞長度以及起爆方式等因素，進(jìn)行5次現(xiàn)場爆破試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示：受礦山節(jié)理發(fā)育等影響，100kg以上的塊石出產(chǎn)率最高為38.0%，平均為24.2%，800kg以上大塊石產(chǎn)出率最高為22.8%，平均為10.9%。進(jìn)一步分析工程隊大塊石的產(chǎn)需關(guān)系，工程目前仍有22萬m3大塊石的缺口，占需要總量的42.3%。因此，為工程安全度汛，建議開展海堤迎潮面護(hù)面結(jié)構(gòu)優(yōu)化試驗(yàn)研究，以提高常規(guī)塊石（重量大于300kg）的利用率。