巖層走向和裂隙對爆破效果的影響淺析

李振學,申利遠

(武警水電九支隊,成都,610036)

1 工程概況

位于雜谷腦河獅子坪水電站3#支洞附近的大溝料場,距雜谷腦河左岸2.5km,與加工場的相對高差140m,距壩址7.5km～8.5km。開采區東西長140m,南北寬130m。料場內喬木叢生,需要林木砍伐,覆蓋層厚3m～7m。料場上游200m為電站的移民新村,房屋都是新建的漿砌石結構。為保證民房的絕對安全,要求爆破起爆方向不能正對上游。

料場巖層為三迭系雜谷腦組中層狀、中厚層狀變質砂巖夾千枚質板巖,局部為變質砂巖及千枚質板巖及千枚巖互層。區域內受后期地質構造運動影響強烈,致使地層產狀陡傾,局部近于直立。巖石變形強烈、擾動大,有“S”型淺層及深層壓扭性滑(移)裂面,張性裂隙及網狀剪切節理發育;并伴有數條小規模呈“雁列式”排列的逆斷層,層間夾有淺褐色斷層泥及深灰褐色軟弱破碎帶,斷層上下盤均見有因擠壓變形的砂巖透鏡體。裂隙走向與坡面走向為小角度夾角約30°。

大溝料場為大壩填筑的主要料場,要求顆粒級配為Dmax≤800mm,小于5mm顆粒含量≤15%,小于0.075mm土粒含量≤2%,級配連續。

2 爆破參數設計

預裂孔的布置,沿山體邊坡并按照設計坡度鉆孔,孔徑90mm,臺階高度H=10m。緩沖孔采用直徑為60mm的卷裝乳化炸藥。主爆孔采用散裝銨油炸藥,設計單耗q=0.45kg/m3～0.52kg/m3,為方形布孔,鉆孔間距a=2.5m,孔排距b=2.5m。單孔裝藥量Q=a×b×H。裝藥結構:間斷耦合裝藥,底部裝藥量22kg,上部裝藥量10.5kg;堵塞長度2.5m～3.0m;中間堵塞長度1m～1.4m。

3 爆破網絡設計

在裝藥結構和設計單耗不變的情況下,重點考慮不同起爆網絡引起的排間臨空面與裂隙面的夾角以及排間的微差時間對爆破效果的影響。整體網絡設計采用混合起爆網絡,采用孔內間隔、孔外分段,逐孔逐排微差起爆。孔內間隔用高段非電管(MS15、MS14)、孔外用低段非電管(MS5、MS4、MS3、MS2、MS1),實現逐孔起爆,達到微差擠壓目的,并采用電雷管起爆。

爆破網絡一:起爆臨空面與裂隙走向夾角的角度過小或過大,即0°～30°和60°～90°(見圖1)。

圖1 大溝爆破網絡圖一示意

爆破網絡二:起爆臨空面與裂隙走向夾角的角度適中,為30°～60°(見圖2)。

圖2 大溝爆破網絡圖二示意

4 效果對比和分析

爆破網絡一的效果。d＜5mm顆粒含量平均為12.6%,d＜0.075mm顆粒含量平均為1.8%,滿足dmax≤800mm、d＜5mm顆粒含量≤15%、d＜0.075mm顆粒含量≤0.2%的設計要求。

巖石破碎程度比較好,整體爆堆比較松散,裝運效率比較高。但是,巖石整體塊度分部不是很均勻,d＜5mm顆粒含量較多。原因在于:由于巖體整體裂隙比較發育,裂隙與臨空面的夾角過大或過小,故使因炸藥作用造成的爆破巖塊偏小且級配不是很均勻。巖石的不均勻系數偏大,d30～d80含量偏小。

爆破網絡二的效果:d＜5mm顆粒含量平均為8.4%,d＜0.075mm顆粒含量平均為0.7%,同樣滿足設計要求。同時巖塊d30～d80含量有所提高,爆堆整體巖塊比較均勻,巖塊的不均勻系數偏小,符合大壩下游對堆石料的級配要求。

5 總結

在爆破形成臨空面時,臨空面和裂隙方向間的夾角,對爆破效果有一定的影響。當夾角為0°～30°時,爆轟氣體容易從相鄰間外泄;當夾角為60°～90°時,爆轟氣體容易從臨空面方向外泄;相應的爆轟波對孔壁的有效作用時間均相對變短。在今后爆破施工中,要加強考慮裂隙發育情況,由此根據現場實際,及時調整爆破網絡,可以有效改善爆破效果。