预裂爆破技术在呼和浩特抽水蓄能电站中的应用

2011-07-26马建勇马玉增

水力发电 2011年7期

马建勇，马玉增

（中国人民武装警察部队水电第一总队第一支队，河北唐山 063004）

1 工程概况

呼和浩特抽水蓄能电站位于内蒙古自治区呼和浩特市东北部的大青山区，电站共安装4台单机容量300 MW的水泵水轮发电机组，总装机1 200 MW。下水库拦沙坝土石方开挖量25万m3，其中石方开挖量约19万m3。坝基左右岸开挖高程1 401 m，最低开挖高程1 337 m，开挖高差64 m，开挖坡比 1∶0.5～1∶0.75，上下游土方开挖坡比 1∶1.5、石方开挖坡比1∶0.5，开挖难度较大。拦沙坝坝址区的地层岩性主要有吕梁期片麻状黑云母花岗岩、乌拉山群斜长角闪岩等和第四系松散堆积物。

建基面开挖技术要求为：开挖轮廓线应满足设计要求，坡面不平整度为15 cm；采用控制爆破技术，避免爆破震动破坏建基面岩体的完整性，不允许出现爆破影响裂隙；坚硬完整岩体坡面超挖控制在20 cm以内，不允许出现欠挖。

2 预裂爆破

2.1 预裂爆破技术及效果

拦沙坝建基面开挖主要控制爆破震动影响和超欠挖两项指标。预裂爆破就是在正式爆破开挖之前，预先沿着设计的轮廓线布置一排平行的炮孔，孔内采用不耦合装药结构，使每个炮孔既是爆破孔又是邻孔的导向孔，爆破应力波在炮孔周围产生一些初始的径向裂缝后在爆破高压气体准静态应力的作用下，使径向裂缝进一步扩展形成一条一定宽度的裂缝，以保护被保护区的岩体免遭破坏。

通过严格控制钻孔质量和装药结构、药量，可使预裂爆破达到以下效果：在开挖轮廓面上，残留炮孔痕迹均匀分布；节理裂隙不发育的岩体残留炮孔痕迹保存率达到80%以上，较发育和发育的岩体达到50%～80%，极发育的岩体达到10%～50%；相邻两炮孔间岩面的不平整度不大于15 cm，炮孔壁无明显爆破裂隙。

2.2 施工流程及工艺

拦沙坝预裂爆破施工工艺流程为：测量放样→搭设钢管架→测量校核→钻孔→装药堵塞→联线起爆。

（1）测量放样。根据设计图纸开挖轮廓线，测量放样。

（2）搭设钢管架。根据测量开口线，结合开挖坡比，距离开口线10 cm用手风钻钻孔，人工安装φ32 mm、长0.6 m、入岩0.5 m的锚杆，固定控制钻机方向、倾角的竖杆；再根据设计坡面开挖坡比，适当调整钻孔倾角，为了避免出现欠挖，实际钻孔倾角大于设计倾角约0.5°，测量人员在钢管架的竖杆上标记出钻机就位部位高程，再搭设横杆，最后，利用斜支撑将钢管架固定，保证钻机在钻孔过程中不移位。

（3）测量校核。钻机在钢管架操作平台上就位后，测量校核钻机的方向、倾角，并对钢管架操作平台进行局部微调，合格后才能实施钻孔作业。

（4）钻孔。①孔径。根据经验，不耦合系数（即钻孔直径与药卷直径的比值）一般不宜小于1.5～2.0，否则不能保证预裂轮廓的质量。采用100B型潜孔钻钻孔，孔径90 mm，药卷直径32 mm，不耦合系数为2.812 5，满足预裂轮廓质量要求。②孔深。为了控制钻孔质量，减少底部超挖量，结合钻机最佳施工效率，孔深一般控制在10 m以内。③倾角、方向。根据设计开挖面坡比，结合施工工具满足的条件，搭设的钢管架方向沿着测量放样的方向，倾角大于设计开挖倾角约0.5°，既保证了开挖质量又满足了施工需要。④间距。经计算并结合以往爆破经验，钻孔间距取0.8 m。在钻孔过程中，用地罗盘仪时常校核钻孔的方向、倾角，出现偏差要及时调整，严格控制钻孔孔深，孔深误差不大于10 cm。

（5）装药堵塞。岩石的极限抗压强度取45～50 MPa，炮孔间距取0.8 m，根据长江水利委员会长江科学院提出的公式计算得到线装药密度为300～350 g/m。以竹片为支撑，导爆索连线，间隔绑扎直径32 mm的乳化炸药药卷，底部1 m增加3倍的药量，中间间隔20 cm绑扎药卷，顶部3 m范围间隔30 cm绑扎药卷。堵塞长度一般为1 m，先利用炮棍将塑料团送入距离孔口1 m左右的位置，再用土填实。

（6）联线起爆。采用导爆索联线，起爆网络串联，电雷管一次引爆。