布西电站面板堆石坝填筑料开采爆破试验

蔡亮亮，郭海志

(中国水利水电第三工程局有限公司，西安，710016)

马岗沟主堆石料场位于布西电站面板堆石坝大坝上游鸭嘴河左岸支沟——马岗沟左岸坡，距大坝1km～2km。依据《四川省凉山州木里县鸭嘴河布西水电站工程优化设计专题报告主要成果》，对料场开采进行优化，在规划中根据地形、地貌、储量、剥采比、有用料的分布及采运等条件来选择大坝填筑料，并通过爆破试验对爆破参数及装药结构进行适当调整。本文介绍如下。

1 爆破试验目的及试验器材

1.1 试验目的

确定适合于本工程的爆破方法和最优的爆破参数:

(1)确定在开挖区域内不同地质条件下的各项爆破参数，以提高爆破效果，保证开挖质量，为开挖爆破设计提供最佳设计依据;

(2)调整爆破有关参数，不断优化爆破设计，改进施工方法和安全措施，满足安全要求;

(3)通过试验不断收集、整理试验所得的各项数据资料，以最优的爆破参数指导后续爆破设计，提高爆破开挖的施工进度、经济指标和安全指数;

(4)控制石料的最大粒径，使爆破石料一次成型，避免或减少二次破碎，大块率要求小于5%，节约工程成本;

(5)减少爆破岩石的飞散，避免损坏现场施工机械及周围设施。

1.2 试验器材

1.2.1 炸药。爆破试验使用2#岩石乳化炸药，其一，药直径卷φ90mm，药卷长度为36cm，单卷重量2.5kg，每箱30kg，猛度12mm以上，爆力260ml以上，爆速3200m/s;其二，药直卷径φ70mm，卷长度为36cm，单卷重量1.5kg，每箱24kg，猛度12mm以上，爆力260ml以上，爆速3200m/s。

1.2.2 导爆管雷管。爆破试验使用塑料导爆管雷管，导爆管爆速1900m/s～2000m/s，毫秒微差非电管段号1～15段。

1.2.3 电雷管。爆破试验使用工业雷管，电雷管全线电阻4Ω～6Ω，最大安全电流0.18A。

1.2.4 起爆器。使用CG－500S型电起爆器，最大起爆电阻680Ω，使用正常。

1.2.5 试验场地布置。试验场地地势平坦，岩石完整坚实，覆盖层清理干净，掌子面采用汽腿式风钻大致平整，为试验作准备。

2 爆破试验

本次爆破试验为开采区现场原型试验，选择待开采或已开采部位，根据设计、施工和安全与防护的需要进行试验，在试验的基础上收集资料，采集试验参数并进行分析。

2.1 选择试验场地

结合现场的具体情况，选择了一侧作为试验开采区;首先对面层进行覆盖层清除，并进行简单平整，同时做好与爆破试验相关的其他准备工作。

2.2 爆破设计

结合试验场地的地质资料、岩石结构及性质、环境条件和相关技术资料，做好爆破设计，其中包括钻孔孔径、梯段高度、钻孔角度、抵抗线、间排距、炸药类型、装药结构、炸药单耗、堵孔长度、起爆方式和网路等。

根据地质勘查资料和岩石揭露情况，初步拟定爆破参数(表1)，在试验过程中根据爆破效果进行局部调整，以获得最佳钻爆参数作为本试验的成果之一。

表1 梯段爆破初拟的主要钻爆参数

2.3 钻孔

试验场地清理和大致平整后，由现场施工人员按试验大纲要求布孔。钻孔采用液压钻D7和atlas460钻，钻孔过程中要严格遵守相关安全操作规程，严格按照试验大纲所确定的间排距，保证钻孔角度的准确，炮孔方向应一致，在钻爆过程中，做到经常进行检查。钻孔完毕后相关人员进行钻孔质量检验，并做好钻孔记录。

2.4 装药

炸药型号和数量严格按照爆破设计要求，对其运输和现场堆放严格控制和管理。在爆破技术人员的指导下，由取得“爆破员证”资格的炮工负责装药，操作时严格按照爆破安全操作规程和试验大纲进行，严格控制单孔装药量和堵孔长度，同时做好现场数据信息的采集和记录工作。

2.5 联网和安全警戒

爆破试验的相关人员结合试验现场的实际情况，确定最为合理的起爆方式、起爆顺序和起爆网络。根据孔位的布置分段爆破，分段时差应使每段爆破独立作用。爆破试验领导小组和安全警戒人员要及时分析爆破现场的安全警戒范围，并及时组织安排警戒工作，确保警戒区内其他人员、机械撤离爆破警戒区。

2.6 起爆

装药、联网、网络检测工作和安全警戒工作完毕后，在爆破试验领导小组的统一组织和领导下，及时组织爆破人员起爆。

2.7 爆破效果数据采集与数据分析

起爆后，爆破试验领导小组应及时组织爆破人员进行现场勘查，确定无盲炮后方可解除警戒。同时组织相关人员实地勘查，检测、审核和评定爆破效果，并由专业技术人员进行爆破信息和数据的采集、记录和整理。(试验后进行爆破料的筛分和数据分析)

2.8 爆破参数修正

在爆破试验数据分析的基础上，结合施工现场的实际情况对爆破参数进行修正，总结出切合实际的爆破参数，用于下一次爆破试验。

2.9 整理爆破试验报告

爆破结束后，对本次试验的爆破效果进行评定和总结，同时对试验过程中采集、记录的数据和信息资料进行整理、汇总和分析，通过试验数据和分析结果整理爆破试验报告。

3 爆破参数选择

本工程采用大面积深孔梯段爆破，一次爆破工程量超过10万m3，一次炸药消耗量超过50t，爆破按高程3360m～3370m梯段设计，单区一次爆破面积为11400m2，长度190m，宽度60m，梯段高度为10m进行设计计算。

3.1 炮孔深度L

L=H/sin63.4°+h

式中:H—梯段高度(m)。料场边坡开挖梯段高

度为10m;

h—炮孔超深(m)。右岸边坡开挖采用斜

孔，且一般为硬岩，取h=(0.15～0.35)

W1，计算后深孔爆破取h=0.3m～0.9m，考

虑孔底沉粉厚度，钻孔超深取1.0m;

W1—底板抵抗线(m)。

以上公式计算结果:L=10.8m。

3.2 底板抵抗线W1

W1=53KdD(ρ/γ)1/2

式中:Kd—地质系数，取0.9;

D—炮孔直径，0.09m;ρ—装药密度，1.15t/m3;γ—蛇纹岩，取2.7t/m3。

以上公式计算结果:W1=2.5m。

3.3 炮孔间距a与排距b

a=mW1 b=W1

式中:m—炮孔邻近系数，根据岩石情况及爆破料

粒径要求，m取1.2;

W1—底板抵抗线，取2.5m。

根据以上公式计算，a取3.0m，b取2.5m。本次单区爆破1排预裂孔238个，1排缓冲孔126个，21排主爆孔1323个，共计23排。

3.4 装药量计算

3.4.1 炸药品种及单耗q

根据本工程前期使用炸药品种，深孔梯段爆破预裂孔选用φ32mm乳化炸药作为起爆药，线装药量为0.3kg/m;主爆孔和缓冲孔选用φ70mm乳化炸药作为起爆药，炸药单耗与岩石可爆性、炸药特性、自由面条件、起爆方式和块度要求有关，根据前期使用情况及爆破试验结果分析，计算单孔药量。

3.4.2 单孔药量Q

主爆孔和缓冲孔:Q=qabL，

预裂孔:Q=nL

式中:Q—单孔药量(kg);

q—炸药单耗，主爆孔取0.533kg/m3，缓冲

孔取0.4kg/m3;

a—炮孔间距(m);

b—炮孔排距(m);

L—孔深(m);

n—线装药量，为0.3kg/m。

根据以上公式计算预裂孔Q=3.24kg，缓冲孔Q=32.4kg，主爆孔Q=43.2kg

3.5 装药与堵塞

深孔爆破均从孔底连续装药，起爆药包置于炮孔中下部，每个炮孔按照起爆顺序的要求装毫秒非电雷管，通过非电管引爆起爆炸药的方式，达到爆破效果，炮孔装药后，剩余空段用粘土堵塞密实。

式中:L1—堵塞长度(m);

W1—底板抵抗线(m)。

根据现场实际情况及爆破试验情况分析，堵塞长度预裂孔取1.5m，缓冲孔取2.5m，主爆孔取3.0m。

3.6 爆破参数表

爆破参数根据前期其它部位施工经验、数据计算分析及料场爆破试验取得，本工程单区爆破参数见表2。

表2 单区爆破参数(梯段高度10m，一次爆破面积11400m2)

4 结语

通过爆破试验，对爆破参数优选及装药结构适当调整，将连续装药结构改为间隔装药，下部占60%左右，上部占40%左右。经爆后筛分，其筛分曲线全部处于设计级配包络范围内，爆后爆堆形状及外观也较理想，完全满足设计颗粒级配要求，为工程施工降低了成本。 ■