预裂爆破在中硬且裂隙发育花岗岩中的应用研究

王国庆

摘要：介绍了在广东阳江核电站永久边坡开挖时，在中硬且裂隙发育花岗岩地区实施预裂爆破的试验情况．试验取得了较好的效果，解决了施工中的难题．关键词：预裂爆破；边坡；花岗岩

中图分类号： O643.2+23 文献标识码： A 文章编号：

1 引言

广东阳江核电站位于广东省阳江市东平镇，厂址地区周围为滨海丘陵地带。根据地貌成因可划分两种成因类型：侵蚀—构造地貌和堆积地貌。侵蚀—构造地貌为本地区的主要地貌景观，分布于沟谷两侧，范围较大。山体主要由中细粒花岗岩和花岗斑岩组成，覆盖层较薄，植被较发育，岩石裂隙发育。阳江核电站为国家重点工程，边坡设计为永久边坡，在施工中，如何得到安全稳定、平整美观的边坡以及核电站投入使用后确保边坡稳定、安全，这是非常重要的。

永久边坡开挖的爆破方法一般有两种:光面爆破和预裂爆破，光面爆破有两个临空面，光爆孔前主炮孔爆破后再爆破光爆孔，光爆孔内药量较大，对边坡的稳定有一定的影响，再加上由于药量较大，飞石、振动、冲击波的防护也很重要。预裂爆破只有一个临空面，是在开挖区和保留区之间预先爆出一条裂缝，使主爆区爆破产生的应力波传到裂缝时部分被反射，从而降低了透射到保留岩体中的应力波强度，达到减震的目的；另一方面，主爆区向保留区的延伸裂缝被预裂缝切断，保护了保留区岩体的完整性。因此，由于是永久边坡，通过综合考虑，预裂爆破法是边坡爆破的最佳方案。然而，在中硬且有裂隙发育的花岗岩地段，能否采用预裂爆破达到最佳效果，为此，我部决定提前进行试验，以取得合适的爆破参数，指导边坡爆破施工。

2 试验情况

2.1 试验地点和所用器材

试验在阳江核电站▽46m-▽33.6m平台0K+400桩号段进行，该处地质为花岗岩，裂隙发育，岩石可爆系数在9～10之间。设备包括：空压机、CM-351钻机（预裂孔径Φ115mm、主炮孔径Φ138mm）；爆破器材包括：Φ32mm岩石乳化炸药(规格：长20cm、重0.2kg)、Φ70mm岩石乳化炸药（规格：长40cm、重1.5kg）；MS2段、MS4段MS8段、MS9段、MS10段塑料导爆管雷管以及导爆索、脉冲起爆器。

2.2 炮孔布置

由于是永久边坡，边坡坡比为2:1，角度为63.5°。采用预裂孔和主炮孔相结合的方式，不采用缓冲孔，而是在预裂孔前一排炮孔采用垂直孔，通过测量计算，留取一定的保护层防止破坏边坡，靠近预裂孔的主炮孔距离边坡坡面距离为0.8m，预裂孔孔距1.0m，靠近预裂的主炮孔孔距4m，其余两排主炮孔孔距6.0m，超深分别为1m、2m，炮孔剖面图布置如图1所示。

图1 炮孔剖面布置图

2.3 装药结构

（1）预裂孔装药结构见图2-a。正常段采用Φ32mm乳化炸药捆绑，间隔37cm，线装药密度q=0.35kg/m；底部采用加强装药结构为1支 Φ70mm乳化炸药，线装药密度q=4kg/m；减弱段采用1/2支Φ32mm乳化炸药捆绑，间隔30cm，线装药密度q=0.25kg/m，堵塞段长1.3m，采用岩渣堵塞，务必保证堵塞质量。

（2）靠近预裂孔的主炮孔装药结构见图2-b。由于炮孔对预裂孔已经留有保护层，所以采用耦合装药，堵塞3.5～4m。

（3）主炮孔装药结构见图2-c。耦合装药，堵塞4～4.5m。

图2 炮孔装药结构

2.4 起爆网络

起爆网路如图3所示，预裂孔采取串联导爆索起爆网路， 预裂孔一次起爆，靠近预裂孔的主炮孔到靠近临空面的主炮孔依次为MS10、MS9、MS8，这种连接实现了主炮孔逐孔起爆，有利于岩石破碎，降低大块率，改善了爆破效果。由于逐孔起爆，大大减弱了振动，网络连接见下图3。

图3 爆破网络图

3 影响爆破效果的因素分析及施工质量控制

3.1预裂爆破参数（1）钻孔机械和孔径d ：对钻孔机械要求能按一定的角度钻倾斜孔，孔径要保证装药不偶合系数达2～4，试验中采用Φ115mm的孔径进行预裂爆破，取得了较好的效果．（2）药孔间距a=(10～12)d：岩石较坚硬完整取大值，反之取小值，由于本次岩石裂隙发育较多，故本次孔距选1m。（3）线装药密度q：q大小直接影响爆破效果，装药密度过大，孔壁破坏，特别是孔口破坏严重；线装药密度过小，会出现裂缝不能贯通，难以开挖，坡面不平整、欠挖以及贴锅等现象。通过试验认为， q=0.3～0.45kg/m较合适，岩石较为完整取小值，岩石裂隙发育时取大值。贴别是底部加强药包的确定，一般底部加强药包线密度为正常密度的6～12倍，孔深较大时取大值。（4）起爆时间：采取串联导爆索网路，所有预裂孔同时起爆，效果最好．。但如受环境限制，不能同时起爆，也可分段起爆，相邻段时差不大于50ms，尽量少分，以保证预裂孔的正常贯穿。（5）缓冲孔：预裂爆破是配合深孔爆破进行的，预裂孔与主爆孔距离过远，难以开挖，留下根坎．预裂孔与主爆孔距离过近，因主爆孔的药量大，可能破坏边坡面。本次试验采用主炮孔的形式代替缓冲孔，可以大大加快开挖进度，主炮孔底部距离边坡面一定的距离作为保护层，保护层的厚度过大容易出现贴锅现象，过小则破坏边坡面，通过试验选择保护层厚度在0.8m左右较为合适，达到了预期的效果。3.2施工质量控制（1）由工程技术人员准确确定边坡开挖线和深度，而后放线、定位、布孔，所有炮孔要在一条直线上。（2）钻孔角度是较难控制的，钻孔偏差是造成边坡面不平整的主要原因，预裂爆破效果七分靠钻孔，三分靠技术，可见钻孔质量的重要。实际施工中，钻孔角、方位必须控制在偏差范围以内。（3）炮孔深度偏差控制在设计范围内，根据孔深切取导爆索，导爆索要比孔深长1～1.5m．在导爆索及竹片上作出标记，标出孔口不装药段及每个装药的位置，而后将炸药固定到相应部位。（4）2～3人协力将装药送入相应的孔中，要使竹片靠边坡一侧，竹片不能扭折。（5）用炮棍将编织袋送入不装药段底部，而后用细砂或钻屑填塞．

4爆破效果

通过多次的爆破试验达到如下效果：（1）爆破后沿设计开挖轮廓线可形成一条连续的、宽5～10mm的裂缝，开挖后预裂面较平整，超欠挖量h≤20cm。（2）爆破后坡面上残留的半孔痕迹清晰，残孔率>80%，坡面上无浮石。（3）孔口段基本完整，孔底不留埂坎。（4）主爆孔爆破后，爆堆集中，块度均匀，大块率低。

5结语

实践证明，在中硬且裂隙发育的花岗岩地区实施预裂爆破，同样可以得到较平整稳定的边坡面。和坚硬完整岩石地段实施预裂爆破相比，尽管有时美观效果不尽人意，但通过不断的优化爆破参数和加强施工工艺的控制还是能达到预期的爆破效果，这就能保证永久边坡的平整稳定，大大提高了安全系数，减少了支护，节约了成本。这次试验的成功，不仅解决了在裂隙发育地段采用预裂爆破达到良好效果的施工难题，也为其它类似工程提供了实践经验，取得了良好的经济效益和保证了边坡安全。

参 考 文 献

[1]蒋成荣.边坡预裂爆破质量影响因素分析[Ｊ]．云南冶金，2002,31（6）.

[2]马增光.预裂爆破在节理发育的海岛上的应用[Ｊ]．爆破，2005,22（3）.

[3]刘殿中.工程爆破实用手册[M]．北京：冶金工业出版社，1999.