浅谈杨房沟水电站导流隧洞出口围堰水下爆破拆除安全技术

2017-04-25张宁，余勇辉，刘明生

四川水力发电 2017年2期

关键词：单耗雷管裂孔

张宁，余勇辉，刘明生

(中国水利水电第七工程局有限公司第一分局，四川彭山 620860)

浅谈杨房沟水电站导流隧洞出口围堰水下爆破拆除安全技术

张宁，余勇辉，刘明生

(中国水利水电第七工程局有限公司第一分局，四川彭山 620860)

导流洞出口围堰爆破拆除是过流的关键，此次爆破距离需保护的建筑物最近处不足10 m且工况复杂。爆破采用多钻孔、高单耗、低单响、高精度分段的设计思路，使用了1 020 ms高精度导爆管雷管，保证了爆堆的形成。整个围堰爆破共装药6 t，爆破方量为4 000 m3，最大单响药量为88 kg，平均单耗为1.65 kg/m3，圆满完成了围堰及岩梗的爆破拆除，一次爆破成功实现了安全控制目标，可为类似工程提供借鉴。

杨房沟水电站；围堰(水下部分)；爆破拆除；安全控制技术

1 工程概况

杨房沟水电站导流隧洞工程共设置两条导流隧洞，两条导流隧洞均布置在右岸。两条导流隧洞进口高程均为1 985 m，出口高程均为1 981 m，城门洞型，过流断面均为13 m×16 m(宽×高)。两条导流隧洞平行布置，中心距45 m，1#导流隧洞靠江侧，长716.04 m，2#导流隧洞靠山侧，长831.56 m，导流隧洞全断面采用钢筋混凝土结构。1、2#导流隧洞出口围堰均设计为预留岩梗，岩梗岩性为大断层较发育[Microsoft1]的花岗闪长岩。围堰的爆破拆除分两个部分进行，水上部分(高程1 996～1 990 m)和水下部分(高程1 990～1 980 m)。

根据分流要求，导流隧洞围堰须在2016年10月底完成拆除，经分析，爆破施工存在以下困难：①围堰与导流隧洞出口的新增贴坡混凝土紧贴，距离洞身结构混凝土不足10 m，爆破存在一定的安全隐患；②导流隧洞岩坎爆破后的石渣不允许冲入洞内。在岩坎底部的岩石几乎没有临空面的情况下，要求爆破块度90%小于30 cm，难度很大；③由于2#导流隧洞出口围堰距离对岸的试验室、拌和站和钢筋加工厂不足100 m，因此，控制飞石的抛掷方向和距离也是此次爆破的关键；④由于炮孔数量多、炸药用量大，堰内充水后起爆网路处于水中，使整个起爆网路非常复杂，对炸药、起爆器材的抗水、抗压性能提出了很高的要求。

2 爆破方案的制定

由于堰体体积较大且堰内堆渣体积严重不足，因此，爆破前期应尽可能进行预拆除，以减小最后一次爆破量，保证爆破后水能直接冲渣，实现过流。因此，最终确定的爆破方案为：前期采用常规爆破方法将围堰堰顶降低，出口围堰高程由1 996 m降低至1 990 m后，出口堰体剩余部分一次爆破拆除完成。主体围堰堰体的爆破布孔方式采用由上至下钻设垂直炮孔，在两侧岩壁布置预裂孔，保持周边平整并达到减振目的。

此次爆破的整体原则为：多钻孔、高单耗、低单响、高精度分段，确保爆破和冲渣的效果良好及周围保护物的安全。

3 围堰堰体水下爆破参数

(1)钻孔直径。主爆孔采用钻头直径110 mm的液压钻钻孔，其中两侧岩壁采用QYZ100B钻机钻设φ90的预裂孔。为避免存在渗漏水、甚至透水以及成孔后出现塌孔等情况，且为便于装药方便，需采用φ90 PVC管护孔(图1)。

(2)钻孔布置形式。采用矩形或梅花形布孔，以确保爆破石渣能以45°角斜向上抛掷。主爆孔的孔排距设计标准为1.5 m×1.5 m，实际布孔时应根据实际情况进行调整；两侧边坡布置预裂孔，预裂孔的孔距取0.8 m。

(3)爆破块度。由于不具备水下挖渣的条件，需要水流冲渣。导流隧洞在顺利实现分流的情况下，水流速度约为4～6 m/s，在此流速下炮渣的最大粒径不大于30 cm时可以实现冲渣。

图1 φ90 PVC管示意图

(4)炸药单耗。正常的岩石破碎单耗为0.4-0.6 kg/m3，炮渣按要求将其最大块度控制在30 cm以下时，所需要的单耗约为0.9～1.2 kg/m3(根据相关经验参考值)，考虑到岩坎有水压的影响和抛掷的需要，单耗选择在1.5～2.5 kg/m3之间。

(5)孔网参数。为确保围堰底部的爆破效果，爆破孔采用φ70炸药，爆破孔的间排距为1.5×1.5 m，单耗q取1.65 kg/m3，单个炮孔爆破所需炸药量为：Q=q×a×b×h。式中Q为单孔装药量，kg;q为单耗取用值，kg/m3；a为主炮孔间距，m；b为主爆孔排距，m；H为主爆孔深度，m；则单孔装药量约为38 kg；爆破孔底部采用φ70的震源乳化炸药，上部采用φ70的普通乳化炸药，震源炸药和普通乳化炸药的单孔数量按照3∶2的比例分配，主爆孔向江侧方向的倾角为5°。

(6)装药结构。爆破孔采用的连续装药结构为：双股防水导爆索+上、下部分别放置1发高精度导爆管雷管，孔口堵塞长度为2 m。

(7)堵塞长度。为防止产生过多的爆破飞石，保证爆破效果，确定主爆孔堵塞长度L=(25～35)d=2.75-3.85(m)，取堵塞长度为2.5 m，堵塞物为袋装砂。

(8)预裂孔爆破参数。两侧预裂孔间距为0.8 m，装药结构为：底部1节φ70药卷+2段3节φ32药卷+30节φ32药卷，单孔装药量为8.2 kg，线装药密度约为1 kg/m，孔口堵塞长度为1 m，采用双根防水导爆索将φ32药卷绑扎成串状的装药结构。

(9)爆破安全防护。采用砂袋、竹马道板、帆布篷布、钢丝网等材料对出露水面的区域进行覆盖。对导流洞对岸试验室、钢筋加工厂、低线拌和站等建筑、暂时无法转移的设备、设施，在迎飞石方向采用竹跳板作立体遮护。

4 起爆网络的设计及雷管的选择

由于本次爆破距洞身结构物较近，为减小爆破振动的破坏影响，须严格控制单段药量，段与段尽可能不重叠，同时考虑降振的需要，最终决定选择高精度非电雷管。

(1)孔间传爆雷管的选择。在段药量严格控制的情况下，同一排相邻段不能出现重段和串段。因此，在不考虑起爆雷管延时误差的情况下，同一排相邻孔是不会重段的。最终选择25 ms连接雷管作为孔间传爆雷管。

(2)排间传爆雷管的选择。在考虑起爆雷管延时误差的情况下，必须保证前后排相邻孔不出现重段和串段现象，避免前排孔滞后或与后排相邻孔同时起爆，排间雷管的延时误差应尽可能小于孔间雷管的延时。每一排炮孔之间的延时为25 ms，排与排之间的延时为42 ms。

(3)为防止由于先爆孔产生的爆破飞石破坏起爆网路，必须使孔外接力雷管传爆到一定距离后孔内雷管才能起爆。为达到排间相邻孔不串段、重段，同一排相邻的孔间尽可能不重段的目的，高段别雷管的延时误差不能超过排间接力传爆雷管的延时值，高段别雷管的延时误差且不能超过同一排孔间的接力雷管延时值。最终选择1 020 ms雷管作为孔内起爆雷管。

5 爆破实施过程

从2016年9月26日至10月16日，全部钻孔工作持续了近20 d。由于导流隧洞出口岩石裂隙较发育，局部成孔困难，因而在这些孔内设置了高强度的PVC管，从而有效地保护了孔壁。

由于本次使用的爆破器材有防水要求，因此，爆破前，出于安全方面的考虑，需对火工品进行防水性能的测试。我们采用10发高精度导爆管雷管、3发电雷管、20 m防水导爆索在水中浸泡3 d后进行爆破空载试验，取得了很好的爆破试验效果。

2016年10月18日开始装药，装药前，按爆破设计要求对孔位进行了编号，测量了孔深，对达不到要求的孔进行了处理。由于对装药过程中可能出现的各种情况进行了充分的估计，故需1 d内将6 t炸药全部装完。高精度导爆管脚线接头采用卡扣连接，只需要绑扎少量胶布，从而大大加快了联网速度。

2016年10月19日15∶58，爆破顺利实施。出口围堰首先起爆，随后进口围堰也顺利起爆，预先设计的爆破缺口和爆堆也全部形成，爆渣基本被冲走，出口开始大量过流。整个爆破共装药6 t，总爆破方量达4 000 m3，预裂孔58个，爆破孔126个，最大单响药量88 kg，平均炸药单耗1.65 kg/m3。