長河壩水電站江咀石料場無用料剝離爆破技術(shù)

張艷如 黃海霞

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川成都 610225)

1 概述

長河壩水電站是以發(fā)電為主的大型水庫電站，工程為一等大(1)型工程，攔河大壩為礫石土心墻堆石壩。江咀石料場為長河壩電站主石料場，位于壩址區(qū)下游左岸磨子溝溝口左側(cè)，距壩址6 km，料場儲量3 337萬m3。分布高程1 500 m～1 930 m，地形坡度一般40°～60°，少量為30°～35°。料源巖性為石英閃長巖，巖質(zhì)致密堅硬，巖體多呈次塊狀～塊狀結(jié)構(gòu)。料場內(nèi)覆蓋層有一定范圍的分布，成因主要有崩坡積堆積、坡殘積堆積、冰積堆積及人工堆積等，鉆探揭示其最大鉛直厚度超過60 m。另外，部分料場淺表部還有0．5 m～1．5 m的耕植土層分布。

2 施工方案

無用料剝離施工按照分層分區(qū)方式進(jìn)行，分區(qū)長度為20 m～30 m，無用料剝離施工采取深孔梯段+預(yù)裂鉆爆方式開采，分層高度9 m。鉆爆機具選用液壓鉆、高風(fēng)壓鉆、支架式潛孔鉆、手風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔。主爆孔和緩沖孔采用CM351高風(fēng)壓鉆機或ROCD7液壓鉆造孔，孔徑為110 mm和90 mm;預(yù)裂孔也選用CM351高風(fēng)壓鉆機或ROCD7液壓鉆造孔。爆破完成后棄渣利用推土機及反鏟向磨子溝下部甩料。

3 爆破設(shè)計

3．1 爆破控制標(biāo)準(zhǔn)

在爆破設(shè)計時必須按照施工設(shè)備的安全、巖體自穩(wěn)和鄰近支護(hù)施工安全的要求來確定爆破施工主要參數(shù)臺階高度和單響藥量。合適的臺階高度由設(shè)備作業(yè)基礎(chǔ)安全要求確定，合理的單響藥量由巖體自穩(wěn)和鄰近支護(hù)施工安全的要求來確定。爆破參數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 施工爆破參數(shù)控制表

3．2 預(yù)裂爆破設(shè)計

根據(jù)大壩左、右岸壩肩施工經(jīng)驗，該部位施工主要采取預(yù)裂爆破，局部巖體破碎時采用光面爆破。

3．2．1 預(yù)裂爆破參數(shù)確定

1)鉆孔孔徑:采用D7液壓鉆鉆機造孔，鉆孔直徑D=90 mm;2)孔距:炮孔間距a據(jù)經(jīng)驗公式:a=(7～12)D，a=90×(7～12)=700 mm～1 200 mm;本部位預(yù)裂孔間距選用100 cm;3)堵塞長度:堵塞長度應(yīng)控制爆破氣體過早逸出，為保證取得良好的預(yù)裂爆破效果，根據(jù)施工經(jīng)驗，弱風(fēng)化巖石堵塞長度取1．5 m，強風(fēng)化巖石堵塞長度取1．0 m。4)裝藥結(jié)構(gòu)。a．不耦合系數(shù):一般為2＜n＜4，本工程n=D/d，由 n=90/32計算出 n=2．8。b．線裝藥密度:根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，線裝藥密度為350 g/m～450 g/m，弱風(fēng)化巖石取小值，強風(fēng)化巖石取大值。c．裝藥結(jié)構(gòu):預(yù)裂爆破采用φ32銷銨炸藥或(乳化炸藥)，導(dǎo)爆索傳爆，每孔按照計算藥量間隔用膠布綁扎在竹片上，底部根據(jù)孔深不同，按0．2L(孔深)增加2倍藥量，其余部位按計算藥量均勻分布。

預(yù)裂孔先于主爆孔100 ms以上起爆，單響藥量嚴(yán)格控制在50 kg以內(nèi)，每段預(yù)裂孔間用2 ms非電毫秒雷管分開。主要參數(shù)控制見表2。

表2 預(yù)裂爆破主要參數(shù)控制表

3．2．2 緩沖孔及主爆孔參數(shù)

1)緩沖孔采用CM351高風(fēng)壓鉆機造孔，孔徑110 mm，φ75藥卷爆破，緩沖孔與預(yù)裂孔和前排主爆孔的排距分別為1．5 m和3 m。

2)最小抵抗線 W=(20～40)d，d為藥卷直徑，65 mm，W=(20～40)×65 mm=1 300 mm ～2 600 mm，取 W=2．0 m;超鉆深度 h:h=0．1W=0．2 m;鉆孔深度 L:L=H+h=6．2 m;炮孔間距a:a=mW，m 為炮孔鄰近系數(shù)，m=1．4，a=1．4 ×2．0=2．80 m，取a=3．0 m。炮孔排距 b:b=0．866a，b=0．866a=0．87 × 2．8=2．4 m。裝藥量 Q:Q=qaWH，q=0．45 kg/m3～ 0．50 kg/m3，Q=29．7 kg～33．0 kg。即梯段爆破炮孔間距為 3．0 m ～3．5 m，排距選取2．0 m～3．0 m。因此，本部位爆破設(shè)計爆破間距為3．0 m～3．5 m，排距選取3．0 m。

3)緩沖孔主爆孔堵塞長度為(0．7～1．0)ω，采用φ75藥卷連續(xù)裝藥爆破，單耗q=0．50 kg/m3。

緩沖孔及主爆孔主要參數(shù)控制表見表3。

表3 緩沖孔及主爆孔主要參數(shù)控制表

爆破裝藥結(jié)構(gòu)見圖1。

3．2．3 爆破網(wǎng)絡(luò)選擇

為了取得良好爆破效果，確保爆破網(wǎng)絡(luò)質(zhì)點振動速度滿足要求，采取以下措施:

1)限制爆破措施:根據(jù)預(yù)裂減振要求，預(yù)裂爆破對保留巖體一側(cè)的最小厚度應(yīng)大于預(yù)裂孔深的1．5倍，否則要減少預(yù)裂孔深。在工作面比較寬時，布設(shè)1排預(yù)裂孔、1排緩沖孔、3排主爆孔較為合理。前沿抵抗線較大部位可根據(jù)自然邊坡隨機加密造孔。

圖1 裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

2)所有爆破網(wǎng)絡(luò)中，因15段以上非電雷管延時誤差較大，孔內(nèi)(預(yù)裂孔除外)裝15 ms非電雷管，采用排間起爆。

3)爆破方向控制:a．江咀石料場A區(qū)對岸、上游側(cè)為當(dāng)?shù)卮迕窬幼〉兀瑢Π丁⑾掠蝹?cè)為現(xiàn)有邯鄲光太施工營地，因此爆破方向控制為對岸方向。b．起爆方式:預(yù)裂孔用導(dǎo)爆索起爆，緩沖孔及主爆孔采用孔內(nèi)裝非電毫秒雷管引爆。根據(jù)爆破最大單響要求進(jìn)行分段。臺階高度為9 m，預(yù)裂孔每10個孔一組，導(dǎo)爆索連接，每組采用2 ms非電雷管連接，緩沖孔和主爆孔采用孔間2 ms非電雷管連接，排間采用5 ms非電雷管連接，形成非電毫秒順序起爆網(wǎng)絡(luò)。c．邊坡前后最后一次爆破，應(yīng)使預(yù)裂孔提前最先起爆的主爆孔100 ms以上起爆，避免同時起爆產(chǎn)生振動疊加。

4)爆破主要指標(biāo):本次爆破預(yù)裂孔共計20個孔，總裝藥76 kg，分兩次起爆，一次最大單響38 kg，小于控制標(biāo)準(zhǔn)50 kg;主爆及輔助孔28個，總裝藥量1 040 kg，分4次起爆，一次單響藥量控制為283．5 kg，小于控制標(biāo)準(zhǔn) 500 kg。

爆破網(wǎng)絡(luò)見圖2。

圖2 爆破網(wǎng)絡(luò)示意圖

4 爆破安全與振動監(jiān)測

4．1 爆破振動試驗監(jiān)測

結(jié)合施工進(jìn)行梯段爆破試驗、預(yù)裂爆破試驗，通過爆破效果調(diào)查爆破震動效應(yīng)測試、調(diào)整爆破參數(shù)、優(yōu)化爆破設(shè)計、改善爆破效果，通過控制爆破減少對當(dāng)?shù)丨h(huán)境的影響。

4．2 施工安全監(jiān)測

根據(jù)施工安排，由監(jiān)測中心在周邊環(huán)境布設(shè)監(jiān)測點，實施爆破質(zhì)點振動速度安全監(jiān)測，及時將監(jiān)測結(jié)果反饋施工作業(yè)隊，通過監(jiān)測→反饋→調(diào)整的方式控制爆破規(guī)模、最大單段藥量，達(dá)到控制建筑物及邊坡安全的目的。

4．3 爆破安全警戒

爆破飛石安全距離按照《水電水利工程爆破施工技術(shù)規(guī)范》的要求，分別計算出爆破對人、對設(shè)備的安全距離。

經(jīng)驗計算公式:

其中，R為飛石對人員的安全距離;n為爆破作用指數(shù);W為最小抵抗線;Kf為安全系數(shù)，考慮到高邊坡爆破，取2。

按照邊坡開挖施工方案，主爆孔最前排距外邊坡2．0 m，造孔角度75°，梯段深度10 m，原始邊坡約500，經(jīng)計算 r=n=1．19，W=3．86 m，同時考慮高差效應(yīng)增加50%，得出爆破飛石對人員的安全距離為R=328 m;對機械設(shè)備的安全距離為164 m。

4．4 邊坡開挖爆破警戒專項措施

4．4．1 警戒范圍

以爆區(qū)為中心，500 m距離為半徑劃定危險警戒區(qū)域。針對每次爆破作業(yè)特點及現(xiàn)場情況，對各警戒點距離及位置作適當(dāng)調(diào)整。

4．4．2 警戒警示牌及警戒點設(shè)置

取得地方公安、交管及相關(guān)部門配合、支持，在15號洞、料場對岸現(xiàn)有通往麥崩鄉(xiāng)鄉(xiāng)村道路設(shè)置兩處設(shè)立警示牌。公示爆破作業(yè)區(qū)域、交通管制及放炮時間等安全警示內(nèi)容。

根據(jù)開挖及現(xiàn)場特點設(shè)置相對固定的兩個警戒點，警戒點設(shè)置在15號道路與現(xiàn)有麥崩鄉(xiāng)鄉(xiāng)村道路交界處、料場對岸上部鄉(xiāng)村道路。

4．4．3 警戒人員、器具配備

每次爆破由爆破指揮員會同警戒小組的爆破工程技術(shù)員與安全員共同確定警戒點及適當(dāng)位置，每個警戒點配備1人～2人為警戒員。每個警戒點配大功率喊話喇叭一部、對講機一臺、警示旗幟一面、警示黃背心一件、警示手袖標(biāo)志一個及安全帽一頂。

4．4．4 警戒員任務(wù)

爆破前每個警戒員按警戒組爆破前警戒相關(guān)規(guī)定負(fù)責(zé)將危險區(qū)內(nèi)的所有人員、設(shè)備撤離危險區(qū)(或撤至安全點)，并在本次爆破危險區(qū)邊界警戒點規(guī)定的位置負(fù)責(zé)警戒。

5 實施效果

江咀石料場覆蓋層和無用料剝離爆破施工達(dá)到規(guī)范和設(shè)計要求，得到監(jiān)理單位和業(yè)主的好評。