爆破參數計算在江坪河水電站左岸灌漿平洞開挖設計中的實踐運用

摘 要：小斷面洞室開挖一般采用小孔徑鉆孔，布置密集炮孔，周邊光爆孔采用不藕合裝藥法進行爆破施工，從而減弱爆破區爆破時對周邊保留巖體的破壞并形成平整輪廓面的爆破作業。文章通過對江坪河左岸灌漿平洞開挖爆破設計，從理論計算和實際施工應用兩方面，針對性的提出了適合此類平洞開挖施工的爆破設計方案，解決了此類小斷面洞室開挖的施工難點。

關鍵詞：江坪河；爆破；開挖；保護層；參數

1 工程概況

1.1 工程任務

江坪河水電站位于 水上游河段，湖北省鶴峰縣走馬鎮，工程規模為大（1）型。工程樞紐由混凝土面板堆石壩、右岸泄水建筑物（包括隧洞式溢洪道和泄洪洞）、右岸引水發電系統等建筑物組成，電站總裝機容量450MW。本標段為左岸灌漿平洞，布置4層，平洞高程分別為476m、425m、365m、310m，城門洞型斷面，開挖斷面底寬3.1m，兩側直墻高2.75m，頂拱為半徑1.55m半圓拱，灌漿平洞采用鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度底板0.5m，側墻及頂拱0.3m。

1.2 地質條件地層巖性

本合同工程地層以寒武紀灰巖為主，其中夾雜有泥灰巖、泥質灰巖、白云質灰巖、灰綠色鈣質粉砂巖、白云巖等，為Ⅳ類巖石強度，巖石堅固性系數f=6～8。

2 方案設計

根據地下工程施工規范對開挖輪廓的要求以及Ⅳ類圍巖自穩性較好等因素考慮，選擇全斷面開挖、光面爆破方案，出渣采用裝載機裝渣、自卸汽車運輸。施工中主要采用的開挖施工方法為鉆孔爆破法開挖，采用YT28型風動鑿巖機鉆眼（鉆頭選用“一”字形），直徑為42mm，20m3/min電動空壓機供風，自制組合式鑿巖臺車。爆破炸藥選用2#巖石乳化炸藥，非電毫秒雷管微差起爆，施工過程中嚴格控制裝藥量和裝藥結構，減少炮轟波對圍巖的擾動，達到增強圍巖自穩能力的目的。

周邊光面爆破孔采用藥卷不藕合間隔裝藥方式，其余掏槽孔、爆破孔采用連續裝藥，掏槽孔采用桶形掏槽。爆破材料采用1～15段非電毫秒雷管和塑料導爆管起爆，導爆管復式網絡連接，各部一次起爆。周邊光面爆破受多種因素影響，包括圍巖強度、整體性、節理、層理等地質因素，現場圍巖地質結構千變萬化，爆破參數需要進行現場設計動態調整。同一類圍巖經試爆取得的技術參數，做為初步依據，每一循環爆破作業都要由有經驗的爆破工程師根據上一循環爆破效果，以及本循環圍巖特征進行適當調整，選擇一組最佳技術參數。上一循環是下一循環的預設計和試爆破。

3 爆破參數選擇與計算

3.1 炮孔直徑：d=42mm

3.2 單循環掘進斷面面積：根據公式S=a·b+

式中 a-長 b-寬 ？仔-圓周率 r-圓半徑

根據以上公式S=3.1×2.75× =12.30m3

3.3 炮孔深度：按照孔深計算公式l=

式中 l-炮孔深度；L-按合同工期要求每月進尺，根據合同工期要求及施工組織設計統籌安排，擬定開挖循環月進尺控制為130m；n-每月掘進天數；n1-每一循環小時數；？濁-炮孔利用率；？濁1-循環率。

根據以上公式l= ≈3.0m

3.4 炮孔孔數：按照經驗公式N=3.3

式中 N-炮孔數目；f-巖石堅固性系數；S-灌漿平洞掘進斷面面積

根據以上公式N=3.3 ≈34個

根據以往施工經驗，同斷面Ⅴ類圍巖開挖炮孔數在37個左右，本設計取37個（含空孔）。

3.5 單位炸藥消耗量：根據公式q=1.1k0

式中 q-單位炸藥消耗量；f-巖石堅固性系數；S-灌漿平洞掘進斷面面積；K0-考慮炸藥爆力的校正系數，K0=525/p，p為爆力（2#巖石乳化炸藥p值為260mL）。

根據以上公式q=1.1×525260 =1.68kg/m3

計算得出q=1.68kg/m3

3.6 單循環爆破總藥量：根據公式Q=qV=qSL？濁

式中 q-單位炸藥消耗量；V-每循環爆破巖體體積；S-灌漿平洞掘進斷面面積；L-炮孔深度；？濁-炮孔利用率

Q=qV=1.68×12.30×3.0×0.85=52.69kg

3.7 掏槽孔爆破參數

（1）孔位布置：根據施工經驗掏槽孔底孔布置在灌漿平洞中部距離底板光面爆破孔上部1.8m處，掏槽孔與中間空孔間距20cm。

（2）裝藥方式：采用Ф32乳化炸藥連續裝藥，堵塞長度30cm。

（3）掏槽孔孔深：為保證爆破效果及有效開挖進尺，掏槽孔孔深應適當長于爆破孔及周邊光爆孔，本設計取3.2m。

3.8 光面爆破孔爆破參數：

（1）最小抵抗線 W=90cm（拱部）；W=80cm（邊墻、底板）

（2）孔距 按經驗公式a=（0.6～0.8）W確定

a=（0.6～0.8）×90cm=54～72cm

a=（0.6～0.8）×85cm=48～68cm，根據設計開挖尺寸，本設計取

a=0.61cm（拱部）；a=0.68cm（邊墻）、0.62cm（底板）

（3）單孔裝藥量 根據裝藥經驗數值線裝藥量密度q為（0.2～0.3）kg/m

Q=ql（0.2～0.3）×3.0=0.6～0.9kg，本設計取

Q=0.8kg

（4）光面孔施工方法

光面爆破孔沿設計開挖斷面邊線內側開孔，開孔同時向外傾斜3°～5°進行鉆孔施工，以確保下一循環的鉆孔操作空間。

3.9 輔助孔爆破參數

（1）輔助孔裝藥量：參照單循環炸藥消耗量，根據現場布孔間、排距及以往施工經驗，輔助孔裝藥量按照中部掏槽孔的0.7～0.8倍控制裝藥量。

（2）裝藥方式：采用Ф32乳化炸藥連續裝藥方式，堵塞長度30cm，裝藥結構圖見圖1：

圖1

4 裝藥參數表

5 起爆網絡布置

爆破采用毫秒微差點雷管串聯網絡起爆，先起爆掏槽孔，再起爆輔助孔，最后起爆底板孔和周邊孔。孔位布置及起爆網絡見圖2：

6 結束語

鉆爆作業在洞挖工程中占有重要的地位，在爆破施工前對爆破施工部位進行設計是控制超挖及洞挖掘進的技術保證，必須結合巖石情況在不斷總結的基礎上選擇合理的爆破參數進行爆破設計，從而使爆破開挖達到最佳效果。

參考文獻

[1]于亞倫.工程爆破理論與技術.冶金工業出版社[M].2004年2月第1版，，260-264頁.

[2]汪旭光.爆破設計與施工[M].北京冶金工業出版社，2011年5月第1版.

[3]中國水利學會施工專業委員會爆破學組.水工建筑物巖石基礎開挖工程施工技術規范[M].水利電力出版社，1994年11月第1版，19頁.

作者簡介：趙文，男，34歲，工程師，從事水利水電工程施工管理。