斜坡里 第4期

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摘要：苗家坝水电站工程斜坡里料场开挖不仅工程量大、工期紧，而且施工难度较大，搞好预裂，光面爆破施工，是加快开挖施工进度、实现料场开挖工程安全和质量目标的保证。通过爆破试验，选定合理的爆破参数，应用于高边坡的竖直预裂爆破；光面爆破，以便取得理想效果。

关键词：斜坡里石方爆破试验设计

中图分类号： S611文献标识码：A 文章编号：

1.工程概况

根据大坝料源规划，斜坡里—圈湾沟石料场为大坝填筑主堆石料、次堆石料、过渡料和混凝土骨料原料的主要开采场，计划开采量为300万方左右。

斜坡里—圈湾沟石料场位于坝址下游右岸，距坝址0.5km～4km，产地储量大于1亿m3。岸坡高度大于400m，平均坡度45°左右，90%基岩。主要为厚层块状变质凝灰岩，间夹少量砂质、泥质板岩，一般不存在强风化带，风化带厚度20m～30m，岩体中层间断层和挤压带等发育。根据招标文件要求，山体一侧为永久边坡，需进行预裂爆破，靠河一侧须留安全防护岩坎，二次爆破开挖，因此此料场虽为石料场，实为高边坡开挖，石料开采难度大，每一工作段需多次爆破才能完成开挖，从而大大增加了施工的技术难度。为了保证石料场在开挖过程中，滚石下落危及下部施工交通安全或滚入河道，必须采取相应的安全防护措施，同时采用松动控制爆破，优化爆破参数，尽量减少飞石。

2.试验目的：

(1)合理的深孔爆破孔网参数及单耗的确定。

(2)确定预裂爆破或光面爆破合理装药量及装药结构。

(3)通过预裂、梯段爆破试验，确定施工中规格化生产的爆破参数、装药结构及起爆方式及网络。

(4)通过预裂、梯段爆破试验，测定预裂爆破及深孔爆破破坏范围。

(5)通过对需要上坝的石方开挖区进行级配料爆破试验,确定相关爆破参数、单耗及级配料筛分测定。

(6)研究爆破对高边坡、临近建筑物及主体建筑物建基面的影响，以确定爆破安全控制标准。

3.试验方案及参数选择

3.1试验组数

根据坝料级配要求，过渡料与次堆石料、主堆石料要求不相同，所以过渡料3A和主堆石料3B各计划作三组试验，具体的组数根据试验进展情况确定。

3.2炸药

为了解决爆破石料往往缺乏细颗粒含量的问题，应选用爆速高、猛度高且做功能力高的炸药。目前市场供应的各种炸药中，粉状乳化炸药能较好地符合此条件。其主要性能指标为：爆速≥3400m/s,猛度≥13mm，做功能力≥300ml，殉爆距离≥5cm，药卷密度0.85～1.05g/cm3,保质期6个月。相对其它品种炸药，粉状乳化炸药的性价比比较好。根据炸药采购情况，也可选用改性铵油炸药。

3.3孔径D

用液压钻机或潜孔钻机造孔，钻头直径/孔径选用89mm。

3.4炮孔排数与列数

因试验场地开辟比较困难，不可能与正式爆破一样，炮孔排数与列数过多，但又要能基本反映出正式爆破的情况，参照其它工程经验，试验炮孔排数应不少于3排，列数应不少于8列。

3.5台阶/梯段高度H

一般大坝石料开采爆破,多采用H＝10～12m，我局投标文件中取H＝12m。梯段高度对爆破块度影响不会太大，但会影响装药结构的合理选用。

根据斜坡里料场岩石特性以及近期在4#路施工过程中的钻孔情况，按台阶高度6m取值，较为合理。

3.6钻孔倾角θ

在正式采石爆破中，炮孔排数往往在10排以上。这时炮孔宜采用竖直孔，即钻孔倾角θ=90°，但是靠近临空面的第一排炮孔，为了不使底盘抵抗线过大，影响爆破块度，一般将此排炮孔布置为斜孔，可取θ=60°，第二排炮孔θ=75°，第三排及以后各排炮孔均为竖直孔，即θ=90°。

然而在试验爆破中，只布置3排炮孔，所以第一、二排为斜孔，θ分别为60°和75°，第三排θ=90°。

3.7超钻深度h及炮孔深度L

对于多层梯段爆破，超钻深度h是一个不重要的参数，在此取h=0.5m，这时炮孔深度

L=(H+h)/sinθ

将H=6m,h=0.5m,第一排炮孔θ=60°代入上式，得L=7.51m；第二排θ=75°，L=6.73m；第三排L=6.5m。

需特别注意的是，由于爆破台面不可能平坦，各炮孔孔口不在同一高程上，所以在现场布置炮孔后，应实测各孔口高程，按上式分别求出各孔应钻孔深，作为钻孔的依据。这样做，可保证各孔孔底落在同一高程上。

3.8炸药单耗q

3.8.1过渡区3A料

参照同类工程经验，三组试验的单耗q分别选为0.5、0.52、0.55kg/m3。

3.8.2主堆石3B料

三组试验分别q=0.40、0.42、0.45kg/m3。

3.9装药结构及炮孔堵塞长度L2

（1）耦合装药：为了增加爆破岩石的细颗粒含量，并适当减少钻孔量，一律采用耦合装药，即炮孔中散装粉状乳化炸药，即装药直径d=D(炮孔直径)。

耦合装药结构适用于孔内无水的情况。若遇雨天，孔内有积水时，先用高压风吹净积水，再散装炸药即可。粉状乳化炸药具有抗水性。

（2）装药结构：分连续装药和间隔装药两种。间隔装药时，炮孔内装药分为两段，两段之间用土填塞，填塞段长0.8m；上下两段设置不同段别的毫秒雷管，实现毫秒延期，一孔两响。间隔段长度用符号L3表示。

（3）堵塞长度L2：炮孔孔口堵塞段长度，对于连续装药，取L2=1.5m;对于间隔装药L2=1.2m。

（4）装药长度L1:

L1=L－L2－L3

3.10单孔药量Q

Q=(πd2ρeL1)/4

其中ρe为装药密度，取ρe=900kg/m3;其它符号意义同前。

3.11炮孔邻近系数m：

炮孔邻近系数m为孔距a与排距b之比，即m=a/b。建议本工程取m=1.2～1.5,在试验设计中，先取m=1.3。

3.12孔距a与排距b：

当以上参数确定后，孔距与排距由下列公式算出：

a=(mQ/qH)1/2

b=a/m=(Q/mqH)1/2

4.爆破试验

4.1炮孔布置

爆破试验时安排3排炮孔（为说明问题，左图中画了4排），若第一、第二排炮孔排距b12及第二、三排炮孔间距b23也取表1计算的b值，则因炮孔倾角θ＜90。，使第二、三排炮孔的平均抵抗线W平均＞b，从而使实际炸药单耗q低于设计值。为解决此问题只能降低b12、b23，使炮孔平均抵抗线W平均=b。

由图d23=b23+H/tg75。=b23+1.74m

按W平均=(b23+d23)=b,可求出b23=b-0.87m

又由d12=b12-H/tg75。+H/tg60。=b12-1.74+3.76=b12+2.02m

按(b12+d12)=b，可求出b12=b-1.01m

在表1中3B料试验中b=2.7～3.0m，3A料试验中b=2.5～2.7m，按以上计算，前两排造孔时要减掉0.87m、1.01m，放线时要注意。

4.2装药结构

爆破试验采用两种装药结构，即连续装药结构和间隔装药结构，采用岩粉间隔及堵塞，见下图。

连续装药结构图

间隔装药结构图

4.3起爆网路

采用空外接力形式的导爆管雷管毫秒差起爆网路。网路设计原则是当第一响炮孔起爆时，孔外接力网路全部传爆结束。一个炮孔分两段装药时，每段均装2发毫秒雷管，且上下两段的雷管段别不同，例如上15段、下14段；上14段，下13段；上13段，下12段。根据雷管段别采购情况，建议用上13段，下12段。

4.4施工要点

（1）爆破设计：每次试验均应有设计，设计内容与一般深孔梯段爆破设计基本相同；

（2）炮孔布置：炮孔成梅花形布置，孔口布置要用皮尺，偏差应不大于5㎝。第一排炮孔邻近侧向临空面。侧向临空面凹凸不平，陡缓不一，增加了第一排布孔难度。要调整其孔距（一般是加密炮孔），使每一个炮孔承担的爆破方量与后排炮孔承担的方量基本相等，

(W下+W上)a1H=abH

即a1(W下+W上)=ab

式中为正常情况下炮孔间排矩，a1为第一排炮孔孔距，W上、W下为该孔顶、底抵抗线长度。已知a、b、W上、W下、可求出a1。

（3）钻孔深度：根据各孔孔口实测高程，按式L=(H+h)/sinθ确定各孔不同的应孔深度。

（4）钻孔精度：孔口误差不超过15㎝，孔深误差不超过20㎝，炮孔倾角误差不超过2°。钻孔倾角要用地质罗盘在钻机滑架上测量。

（5）装药：装药前应清理孔口周围石渣。制做短嘴铁皮漏斗插入孔口，将袋装炸药倾倒入内。药量要用秤称，偏差不超过1㎏，装药约4/5后，放入起爆药包，再装其余炸药。

若孔中有间隔段，则炸药与间隔段之间用废纸或废编织袋隔开。间隔段用石渣或岩粉，不捣实。

（6）堵塞：按设计长度堵塞孔口。堵塞料用干湿合适（含水量约15～20％）的土，分层捣实（每层约厚25㎝）。切忌用一下子用土填满炮孔，也不可用岩粉或岩渣。

（7）联网：按设计联结起爆网路。

（8）级配检测：爆破后首先进行目测检查，对于目测合格的爆破料，实验室进行级配筛分检测，根据检测结果进而调整爆破参数，直至爆破出合格的3A、3B坝料。

5、结束语

通过上述爆破试验工作，为本工程的坝料开采作业提供了较为有效地技术指导。

个人简介

我叫崔晓刚，1984年4月9日出生，现年28岁，2006年毕业于杨凌职业技术学院水利工程专业，后又与2010年取得西北农林科技大学水利与建筑工程专业函授本科文凭。现就职于中国水电十五局第一工程公司，现任青海石头峡水电站工程项目部经营核算部主任。