采用洞室松动大爆破开采堆石料

采用洞室松动大爆破开采堆石料夏守玲（浙江省泰顺县三插溪水电站工程指挥部泰顺县325500）【文摘】三插溪水电站混凝土面板堆石坝采用前抛后松洞室挤压，微差大爆破方案。该方案特点是小间距、小排距、微差爆破控制单响药量，可达到降低爆破振动强度及理想石碴级配要求。实践证明，利用洞室松动大爆破，结合料场的具体地质条件，能够开采出级配良好的堆石料，提高堆石料开采强度，降低工程成本，充分发挥面板坝快速施工的优势。表1个。【主题词】水电站施工爆破技术洞室爆破松动爆破爆破开挖方法三插溪水电站面板堆石坝最大坝高88．8m，坝顶长186m，顶宽6m，上、下游坝坡为1∶1．3，总填筑量73万m3。设计主堆石料干密度为2．03g／cm3，孔隙率23％，最大粒径60cm；次堆石料干密度为1．98g／cm3，孔隙率25％，最大粒径80cm。于1998年5月11日通过水库蓄水前验收，大坝最大沉降量为36cm。堆石料场岩性为晶屑熔结凝灰岩，抗压强度60MPa～120MPa，岩性均一，覆盖层较少，节理裂隙较发育，且没有不利软弱夹层。1堆石料开采方案的确定三插溪面板坝在渡汛期填筑量较大，时间短，工期紧且质量要求高。为此考虑①将工程截流时间拖后，于1995年12月份开始填筑，次年4月15日达到梅汛渡汛高程，增加了月上坝填筑强度。②工程处于峡谷地段，难以形成深孔梯段爆破的开采平台，不适宜潜孔钻的施工，同时也难以满足上坝填筑要求。③根据松动洞室大爆破试验，其级配均满足设计要求，开挖强度大，一次有3万m3～10万m3上坝料，适应大坝抢工期强度所需。因此，确定了松动洞室大爆破开采堆石料的方案。2爆破设计2．1设计原则根据面板堆石坝的设计要求及现有设备的运行需要，爆破设计中应考虑满足下列要求：①控制堆石最大粒径不超过80cm；②增大爆破料的不均匀系数，以利压实；③控制最大单响药量，以免造成较强的地震波；④控制爆破飞散范围，减少或避免损坏现场施工机械及设施。2．2设计方法料场的地质条件直接影响着大爆破的成败，因此爆破设计前仔细调查岩石的地质情况是关键，岩石性状、物理力学性质及节理裂隙的发育是影响大爆破效果的主要因素，并由此初步选定炸药单耗量。洞室爆破方向最好与节理裂隙面垂直或有一较大的夹角，避免出现爆破方向与节理裂隙面平行布置方式，以免造成过多的大块石，影响爆破料的级配，甚至造成飞石过远，发生安全事故。洞室松动大爆破设计方案，采用一层3排至5排分集药包的前抛后松洞室挤压，微差大爆破方案。该方案的特点是小间距、小排距、微差爆破控制单响药量，达到降低爆破振动强度，以充分破碎岩石，增大爆破料的不均匀系数，改善其级配，提高堆石坝的填筑质量。2．3爆破参数选择1）药室布置。主导洞全长30m～60m，一般布置3排～5排药室，各排左右侧布置3个～5个药室。导洞断面尺寸1．2×1．6（m2）。2）最小抵抗线W值的确定。W＝7m～20m。3）大爆破理论计算k0值。k0值与地形、地质岩性特征有关，取岩石天然P＝2．55t／m3～2．61t／m3，通过计算及查表得k0＝1．41kg／m3。4）爆破作用指数N值。根据大爆破设计方案、地形、地质及周围环境等特点，N＝0．7～0．9。5）药室药量计算。Q＝k0W3（0．4＋0．6N3）Q＝KW3式中Q为药室装药量（kg），K为松动爆破单耗（kg／m3），一般为0．2～0．7。6）药室a＝0．5W平（N平＋1）（m）。7）爆破压缩半径Kc的计算。Kc＝0．062（Qu／△）1／3（m）式中△为炸药密度（t／m3），u为压缩系数。8）药室下破裂半径R的计算。R＝W（1＋N2）1／2（m）9）药室上破裂半径R1的计算。R1＝W（1＋BN2）1／2（m）式中B为破坏系数，与岩性、地形坡度有关。2．4装药堵塞1）装药———根据总体设计方量，将集中大药包分成小间距分集药包或条形药包不偶合装药。对每个药包处W值在装药前复测其断面，与原设计剖面比较，以便调整实际装药量。2）堵塞———堵塞长度应科学合理、严密，以防冲炮，其长度根据经验及计算，并考虑自锁作用，靠近导洞口药室就全堵，距导洞较远的药室只堵药室周围，导洞与横洞相交处应全堵，导洞出口段应全堵，但不少于6m。2．5起爆网络设计1）爆破网络选择。为保证起爆的安全性、可靠性，采用两套独立系统电爆电路。2）毫秒电雷管毫秒延时起爆。多排毫秒差延时起爆技术是创造自由面，降低爆震强度，控制爆破抛掷方量及改善爆破效果极为重要的参数，特别是控制最大单响药量，达到安全爆破振动效应，非常行之有效。毫秒电雷管采用MG803－A型高精度毫秒延期电雷管1段～15段。炸药用岩石乳化炸药。3）电爆网络联结。采用单式并串并联结，起爆体内雷管束并联各药室之间串联，最后将各支络电阻平衡后并接到主线上。4）电爆网络计算。求出网路总电阻，从而求出每个电雷管的电流是否达到准爆电流。R总＝R1＋1／N（M支／n＋RR2）。式中R为总电阻（Ω），R1为主线电阻，N为支路数目，M为支路药室数目，n为每组并联雷管数，R2为支路联结线区域线电阻。总电流I＝nNI。式中I为单个电雷管的准爆电流。电压采用380V交流电源起爆。3爆破堆石料质量评述根据现场多次爆破的情况看（开采量50万m3），爆破料级配良好，非常适宜面板坝堆石料的填筑，不均匀系数大，有一定的细料含量，超径率很低，爆破后基本不需二次解炮即可装运上坝。另外，爆破震动微弱，飞石一般不超过180m。表1为爆破级配情况。4几点说明1）松动爆破时，对现场地貌、地形、地质情况应了解清楚，分析计算各种爆破参数，可取得理想的级配料。2）从三插溪面板坝使用效果来看，特别在山区、河谷狭窄地建坝，使用洞室松动爆破方案是可行的。3）松动爆破方量大，便于大坝抢汛期施工。另外爆破成本相对低于深孔梯段爆破，其单耗药量0．35kg／m3。