硬質(zhì)巖石隧洞開(kāi)挖爆破設(shè)計(jì)方案優(yōu)化

陳 長(zhǎng) 貴，楊 玉 銀，黃　浩，劉 志 輝，張 永 強(qiáng)，張 建 鵬，廖 志 華

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司，四川 成都　610066)

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硬質(zhì)巖石隧洞開(kāi)挖爆破設(shè)計(jì)方案優(yōu)化

陳 長(zhǎng) 貴，楊 玉 銀，黃浩，劉 志 輝，張 永 強(qiáng)，張 建 鵬，廖 志 華

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司，四川 成都610066)

摘要：為了解決烏干達(dá)卡魯瑪尾水隧洞10#施工支洞鉆孔利用率低、進(jìn)度滯后、光爆效果差等問(wèn)題，組織爆破工程技術(shù)人員深入施工現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)查找現(xiàn)有爆破方案存在的問(wèn)題，對(duì)現(xiàn)有爆破方案進(jìn)行了優(yōu)化，提出了“分部楔形掏槽”的概念，并與水平V形掌子面相結(jié)合，成功地將硬巖開(kāi)挖爆破鉆孔利用率從79.4%提高到98.5%以上，將平均單循環(huán)進(jìn)尺從2.62 m提高到3.25 m，有效地加快了開(kāi)挖進(jìn)度、降低了炸藥、雷管單耗；通過(guò)調(diào)整光爆參數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu)，將光面爆破半孔率提高到90%以上。

關(guān)鍵詞：硬質(zhì)巖石；隧洞爆破；鉆孔利用率；單循環(huán)進(jìn)尺、炸藥單耗、光面爆破；卡魯瑪尾水隧洞

1概述

對(duì)于硬質(zhì)巖石隧洞開(kāi)挖，采用楔形掏槽，受開(kāi)挖斷面及巖石硬度限制，很難提高單循環(huán)進(jìn)尺[1]。但楔形掏槽具有掏槽孔數(shù)少、掏槽體積大、炸藥單耗低等優(yōu)點(diǎn)，因此，楔形掏槽仍然在很多大中型斷面隧洞鉆爆法開(kāi)挖中采用。如何在硬質(zhì)巖石隧洞開(kāi)挖中采用楔形掏槽的前提下進(jìn)一步提高硬質(zhì)巖石開(kāi)挖單循環(huán)進(jìn)尺、降低開(kāi)挖成本、加快工程進(jìn)度成為隧洞開(kāi)挖爆破工程技術(shù)人員的主要課題。在烏干達(dá)卡魯瑪水電站尾水隧洞10#施工支洞開(kāi)挖中，通過(guò)采用分部楔形掏槽與水平V形掌子面相結(jié)合的爆破方法，成功地解決了這一爆破技術(shù)難題，為同類(lèi)隧洞爆破作業(yè)提供了有益的經(jīng)驗(yàn)。

2工程概況及爆破施工中存在的問(wèn)題

2.1工程概況

卡魯瑪水電站尾水隧洞工程位于烏干達(dá)境內(nèi)的卡爾揚(yáng)東哥地區(qū)卡魯瑪村，距離烏干達(dá)首都坎帕拉270 km，距離古蘆75 km。尾水隧洞共兩條：1#尾水洞長(zhǎng)8 694.815 m、2#尾水洞長(zhǎng)8 599.442 m，開(kāi)挖斷面呈平底馬蹄形，開(kāi)挖洞斷面寬13.7～15.3 m，高13.55～15.15 m，隧洞總開(kāi)挖方量為295.8萬(wàn)m3、土石方明挖147.9萬(wàn)m3、混凝土襯砌38.3萬(wàn)m3，總投資5.9億美元，是目前世界上規(guī)模最大的尾水隧洞工程。

10#施工支洞與1#、2#尾水洞分別相交于TRT(1)8+530.313、TRT(2)8+434.94，全長(zhǎng)416.32 m，底坡坡比為11.58%。根據(jù)圍巖出露情況及設(shè)計(jì)地質(zhì)工程師現(xiàn)場(chǎng)勘察，施工支洞0+080～0+232.8洞段按照Ⅲ類(lèi)圍巖開(kāi)挖，圍巖以弱風(fēng)化花崗片麻巖為主，堅(jiān)固系數(shù)f=6～8，開(kāi)挖斷面呈城門(mén)洞形，寬8.24 m、高7.38 m；0+232.8～0+416.32洞段按照Ⅱ類(lèi)圍巖開(kāi)挖，圍巖以弱～微風(fēng)化花崗片麻巖為主，堅(jiān)固系數(shù)f=9～10，屬堅(jiān)硬巖石，開(kāi)挖斷面 呈 城 門(mén) 洞 形，寬8.16 m、高7.38 m。

2.2爆破施工中存在的問(wèn)題

(1)鉆孔利用率低，工期滯后。10#施工支洞變?yōu)棰箢?lèi)圍巖后，隨著圍巖堅(jiān)硬程度的提高，自支洞樁號(hào)0+120開(kāi)始，周邊孔、崩落孔等主爆孔平均鉆孔深度為3.3 m，而單循環(huán)進(jìn)尺僅有2.55～2.7 m。自2015年3月26日至4月16日，0+120～0+232.8洞段開(kāi)挖進(jìn)尺為112.8 m，共計(jì)進(jìn)行了43個(gè)循環(huán)，平均單循環(huán)進(jìn)尺為2.62 m，平均鉆孔利用率僅為79.4%，平均日進(jìn)尺僅為5.37 m。以該施工進(jìn)度，按照工期2015年5月15日打到樁號(hào)0+416.32進(jìn)入尾水洞1#主洞至少需要35 d，而剩余工期僅有29 d，如果仍按照計(jì)劃工期完成，則每天的日進(jìn)尺必須達(dá)到6.3 m以上。因此，提高鉆孔利用率、從而提高單循環(huán)進(jìn)尺成為當(dāng)務(wù)之急。

(2)光面爆破半孔率偏低，平整度不好。從已開(kāi)挖的Ⅲ類(lèi)圍巖洞段看，光面爆破半孔率僅為60%左右，并且兩半孔之間平整度不好，凹進(jìn)、突出比較明顯。

3原因分析及優(yōu)化改進(jìn)思路

3.1原因分析

10#支洞是卡魯瑪尾水隧洞三條施工支洞之一，開(kāi)工最晚、長(zhǎng)度最短，是第一個(gè)進(jìn)入主洞的施工支洞，其能否按時(shí)進(jìn)入1#主洞完成節(jié)點(diǎn)目標(biāo)關(guān)系到公司的履約能力和信譽(yù)以及項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)的水平，因此，項(xiàng)目部管理團(tuán)隊(duì)高度重視，專門(mén)成立了課題小組，對(duì)現(xiàn)有爆破設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了分析、研究，探討了所存在的問(wèn)題和加快施工進(jìn)度的可行性。

(1)鉆孔利用率低原因分析。

2015年4月18日上午，項(xiàng)目部組織爆破工程技術(shù)人員深入10#支洞開(kāi)挖掌子面，與爆破工、鉆工一起對(duì)目前正在實(shí)際應(yīng)用的爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)正在應(yīng)用的爆破設(shè)計(jì)存在以下問(wèn)題：①掌子面形狀為中間向外突出，兩側(cè)凹進(jìn)，不利于提高鉆孔利用率；②掏槽效果不好，實(shí)際掏槽深度不到位，造成掌子面中間向外突出，兩側(cè)崩落孔產(chǎn)生大量殘孔；③掏槽范圍偏小，掏槽空腔小，不利于提高鉆孔利用率[2-3]；④?chē)鷰r比較堅(jiān)硬，主掏槽孔的孔間距為35～40 cm，偏大，兩孔間的炸藥爆炸力不足以徹底剪斷、拋出兩孔間的巖體；⑤相鄰兩排掏槽孔的鉆孔傾角控制不好，造成兩排掏槽孔孔底間距偏大。從孔底殘孔情況看，掏槽孔的孔底間距有的達(dá)到1.1～1.3 m。由以上幾方面原因綜合作用造成10#支洞鉆孔利用率偏低。

(2)光爆效果差原因分析。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)察看得知，10#支洞光爆效果差，主要存在以下問(wèn)題：①周邊光爆孔間距偏大，多為65～70 cm，造成兩孔間出現(xiàn)欠挖、超挖現(xiàn)象，平整度不好；②線裝藥密度偏大，孔內(nèi)裝藥量達(dá)到350～400 g/m，造成半孔率偏低；③工地?zé)o法買(mǎi)到竹片等制作光爆藥串用的材料，裝藥結(jié)構(gòu)不合理，局部藥量過(guò)大，造成光爆保留半孔存在較大裂隙。

3.2優(yōu)化改進(jìn)思路

3.2.1鉆孔利用率低的優(yōu)化改進(jìn)思路

(1)調(diào)整掌子面形狀。主體思路是采用水平V形掌子面[4]，盡可能使掌子面中部向內(nèi)凹進(jìn)，兩側(cè)向外突出，使掌子面在水平剖面上呈V字形；鑒于巖石完整性較好、硬度較高，掌子面上部可呈倒坡?tīng)睢Ｔ趲r石堅(jiān)硬、較完整的條件下，使掌子面在水平剖面上呈V字形，頂部呈倒坡?tīng)睿梢杂行岣咚矶撮_(kāi)挖的鉆孔利用率。

(2)改變掏槽布置方式。將常規(guī)的集中布置掏槽孔方式改變?yōu)榉植刻筒鄯绞剑悍譃樯喜刻筒邸⑾虏刻筒蹆刹糠郑诒M量減少掏槽孔的情況下，有效增大掏槽范圍，擴(kuò)大掏槽空腔，從而減少由于爆破空腔過(guò)小產(chǎn)生的夾制作用。

(3)調(diào)整主掏槽孔的孔間距離。鑒于巖石較硬、完整性較好且存在一定的柔性，主掏槽孔的孔間距不宜過(guò)大，可初步將主掏槽孔間距調(diào)整為25 cm左右，以確保兩孔間炸藥爆炸能夠徹底剪斷兩孔間的巖體；必要時(shí)主掏槽孔間距可選用20 cm。

(4)控制相鄰兩排掏槽孔間的孔底間距。在采用多排楔形掏槽的情況下，應(yīng)確保相鄰兩排掏槽孔的孔底抵抗線不大于85 cm，以70～85 cm為宜。

(5)加強(qiáng)掏槽孔的填塞。充分認(rèn)識(shí)掏槽孔孔口填塞的重要性，確保掏槽孔的孔口填塞長(zhǎng)度和密實(shí)性。

3.2.2光面爆破的優(yōu)化改進(jìn)思路

(1)調(diào)整周邊光爆孔的孔距。根據(jù)圍巖堅(jiān)硬程度、完整性以及8#、9#施工支洞光爆效果情況調(diào)整周邊光爆孔的孔距。

(2)調(diào)整光爆孔內(nèi)的線裝藥密度。根據(jù)8#、9#施工支洞同類(lèi)圍巖光爆效果及線裝藥密度情況，適當(dāng)降低線裝藥密度。

(3)調(diào)整光爆孔內(nèi)的裝藥結(jié)構(gòu)。由于沒(méi)有綁扎光爆藥串用的竹片，藥卷與導(dǎo)爆索處于脫離狀態(tài)，全部采用φ25藥卷間隔裝藥且脫開(kāi)的最大距離可能達(dá)到12 mm，不利于φ25藥卷的穩(wěn)定爆轟。為了提高光爆孔內(nèi)炸藥爆轟的穩(wěn)定性，采用φ32藥卷、φ25藥卷間隔使用，以增加光爆孔內(nèi)間隔藥卷爆轟的穩(wěn)定性。

4爆破設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化

通過(guò)對(duì)10#支洞正在使用的爆破設(shè)計(jì)及爆破掌子面進(jìn)行分析，最終確定了優(yōu)化后的爆破設(shè)計(jì)方案：鑒于圍巖堅(jiān)硬、完整性較好，采用YT28手風(fēng)鉆全斷面開(kāi)挖，掌子面形狀采用水平V形掌子面[4]；掏槽方式采用分部楔形掏槽，周邊開(kāi)挖輪廓控制采用光面爆破，鉆孔直徑為42 mm，設(shè)計(jì)周邊孔、崩落孔的平均鉆孔深度取L=3.3 m。

4.1爆破器材

(1)炸藥：崩落孔、掏槽孔均選用φ32乳化炸藥，重300 g，長(zhǎng)30 cm；周邊光爆孔選用φ32、φ25乳化炸藥混合裝藥，其中φ25乳化炸藥重150 g，長(zhǎng)26 cm。

(2)導(dǎo)爆索：選用塑料導(dǎo)爆索，炸藥以太安為藥芯，外觀呈紅色，導(dǎo)爆索直徑為5.4 mm；導(dǎo)爆索裝藥量為10 g/m；爆速不小于6×103m/s。

(3)雷管：孔內(nèi)及聯(lián)炮雷管選用1～11段非電毫秒雷管；起爆雷管選用8#普通工業(yè)電雷管。

4.2掌子面設(shè)計(jì)

對(duì)于硬質(zhì)巖石提高鉆孔利用率，在一定程度上講，掌子面的形狀是關(guān)鍵。常規(guī)的平齊掌子面或中部向外突出的掌子面均不利于提高鉆孔利用率，而中部適當(dāng)凹進(jìn)的掌子面在一定程度上可以有效提高鉆孔利用率。根據(jù)以往成功經(jīng)驗(yàn)，掌子面可采用水平V形掌子面(圖1)，其基本作用原理為：在周邊孔、崩落孔等鉆孔深度相同的條件下，前排孔爆破為后排孔創(chuàng)造的臨空面深度大大超過(guò)了后排孔的孔底，為后排孔爆破創(chuàng)造了較好的臨空面[4]。根據(jù)文獻(xiàn)[4],水平V形掌子面要素確定為：

圖1　水平V形掌子面要素及作用原理示意圖

(1)隧洞開(kāi)挖跨度B：B=8.16 m；

(2)掌子面內(nèi)斜角α斜：α斜值的選取與掏槽方式、巖石硬度、鉆孔深度有關(guān)；當(dāng)采用楔形掏槽時(shí)，α斜可取25°～45°[4]，10#支洞初次可選取α斜=25°，再根據(jù)爆破效果進(jìn)行調(diào)整；

(3)掌子面內(nèi)斜深度L1[4]：L1=(B/2)tgα斜=(8.16/2)tg25°=1.9(m)。

4.3掏槽設(shè)計(jì)

在隧洞開(kāi)挖爆破中，掏槽方式、掏槽效果是決定單循環(huán)進(jìn)尺及鉆孔利用率的最主要因素之一。掏槽效果好、鉆孔利用率高，單循環(huán)進(jìn)尺自然會(huì)提高，因此，選定正確的掏槽方式至關(guān)重要。實(shí)踐表明：對(duì)于大中型斷面，楔形掏槽比直孔掏槽炸藥單耗率低，開(kāi)挖成本也相對(duì)較低；但對(duì)于硬質(zhì)巖石，楔形掏槽的掏槽效果不如直孔掏槽。項(xiàng)目部基于開(kāi)挖成本考慮，決定仍然繼續(xù)采用楔形掏槽方式。因此，如何提高楔形掏槽的鉆孔利用率、改善掏槽爆破效果就成為必須解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。通過(guò)對(duì)楔形掏槽的基本作用原理進(jìn)行分析并結(jié)合文獻(xiàn)[3-4]，10#支洞在接下來(lái)的開(kāi)挖中主要采取了以下措施并取得了令人滿意的掏槽效果。

4.3.1采用分部楔形掏槽

對(duì)于傳統(tǒng)、常規(guī)的楔形掏槽，均采用集中布置形式，掏槽面積相對(duì)較小，掏槽空腔(臨空面)亦較小，不利于崩落孔爆破時(shí)克服孔底及環(huán)向夾制作用，爆破困難，單位炸藥消耗量偏高；而適當(dāng)增大掏槽面積，形成較深且環(huán)向面積較大的掏槽空腔，可以有效減小周?chē)缆淇妆茣r(shí)孔底和環(huán)向的夾制作用。但在增大掏槽面積的同時(shí)，應(yīng)盡量減少掏槽孔的鉆孔數(shù)量，因此，10#支洞在接下來(lái)的開(kāi)挖中采用了圖2(a)所示的分部楔形掏槽，從而改變了傳統(tǒng)楔形掏槽集中布置的方式，將掏槽分為上部楔形掏槽和下部楔形掏槽兩部分，中間間隔80 cm。這樣實(shí)施，既擴(kuò)大了掏槽面積，又盡可能地減少了掏槽孔鉆孔的數(shù)量。

4.3.2外掏槽設(shè)計(jì)

外掏槽是整個(gè)楔形掏槽設(shè)計(jì)的核心部分，必須確保外掏槽起爆后能夠?qū)?nèi)掏槽爆破后的楔形體剩余部分沿外掏槽孔連線徹底剪斷、拋出，因此，外掏槽孔間距、鉆孔傾角均不宜過(guò)大。具體參數(shù)的確定如圖3所示。

(1)掏槽孔鉆孔超深ΔL：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取ΔL=30 cm；

(2)外掏槽孔的孔底距離n外：對(duì)于硬巖，一般取兩排外掏槽的設(shè)計(jì)孔底距離n外=20 cm；

(3)外掏槽掌子面開(kāi)口距離K外：為便于鉆孔，施工中一般取鉆爆臺(tái)車(chē)主框架的寬度，10#支洞鉆爆臺(tái)車(chē)內(nèi)側(cè)的設(shè)計(jì)寬度為4 m，因此，取K外=400 cm；

(4)外掏槽鉆孔傾角α外：如圖2(b)所示，α外=arctg[(L+ΔL+ (K外/2)tgα斜)/ (K外/2-n外/2)]=67.25°；

(5)掏槽孔間距α外：對(duì)于硬巖，可根據(jù)掏槽的實(shí)際爆破效果，選取α外=20～30 cm。根據(jù)8#支洞同類(lèi)圍巖及掏槽爆破效果，在10#支洞取α外=25 cm；

(a)分部掏槽孔布置圖

(b)掏槽孔布置剖視圖(A-A剖視圖)圖2　分部掏槽布置及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

(6)外掏槽孔長(zhǎng)度L外：如圖2(b)所示，L外=[(K外/2-n外/2)2+ (L+ΔL+ (K外/2)tgα斜)2]1/2=491.5(cm)，取L外=490 m。

4.3.3內(nèi)掏槽設(shè)計(jì)

在圍巖較軟或中硬偏軟的條件下，一般只需外掏槽，其掏槽效果即能滿足要求，不必設(shè)置內(nèi)掏槽；但當(dāng)圍巖硬度較高、爆破效果不好時(shí)，必須增加內(nèi)掏槽，其內(nèi)掏槽深度應(yīng)為外掏槽孔深的2/3左右。

(1)內(nèi)掏槽孔底距離n內(nèi)：取n內(nèi)=n外=20 cm；

(2)內(nèi)掏槽掌子面開(kāi)口距離K內(nèi)：如圖2(b)所示，內(nèi)掏槽一般在外掏槽內(nèi)側(cè)40～50 cm。設(shè)計(jì)時(shí)，由于圍巖較硬，取小值，取在外掏槽內(nèi)側(cè)40 cm，K內(nèi)=K外-40×2=320(cm)；

(3)內(nèi)掏槽孔垂直深度L內(nèi)深：取設(shè)計(jì)周邊孔、崩落孔平均鉆孔深度的2/3，

L內(nèi)深=2L/3+(K內(nèi)/2)tgα斜=294.6(cm)；

(4)內(nèi)掏槽鉆孔傾角α內(nèi)：α內(nèi)=arctg[L內(nèi)深/(K內(nèi)/2-n內(nèi)/2)]=63.01°, 取ɑ內(nèi)=63°；

(5)內(nèi)掏槽孔長(zhǎng)度L內(nèi)：L內(nèi)=L內(nèi)深/sinɑ內(nèi)=330.6 cm，取L內(nèi)=330 cm；

(6)內(nèi)掏槽孔間距ɑ內(nèi)：取ɑ內(nèi)=40 cm。

4.3.4輔助掏槽孔的設(shè)計(jì)

輔助掏槽孔是指內(nèi)掏槽、外掏槽等主掏槽以外用來(lái)進(jìn)一步擴(kuò)大掏槽空腔的掏槽孔(圖2)。對(duì)于楔形掏槽孔，輔助掏槽孔的布置是否合理是提高掏槽鉆孔利用率的又一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，其關(guān)鍵點(diǎn)在于：內(nèi)掏槽孔由傾斜孔漸變到垂直的崩落孔，其之間必須有充分的過(guò)渡，必須確保輔助掏槽的孔底抵抗線不大于85 cm，也就是說(shuō)，輔助掏槽孔的孔底抵抗線不宜大于常規(guī)崩落孔孔距，一般以70～85 cm為宜。如果輔助掏槽孔的抵抗線偏大或過(guò)大，比如輔助掏槽孔的孔底抵抗線達(dá)到120～150 cm，對(duì)于堅(jiān)硬的巖石來(lái)講，必將留下大量的殘孔，掏槽效果較差，后邊的崩落孔必將跟著留下大量殘孔，從而造成整個(gè)掌子面的鉆孔利用率偏低。

(1)布置排數(shù)：根據(jù)10#支洞Ⅱ類(lèi)圍巖開(kāi)挖斷面情況及8#支洞取得的成功經(jīng)驗(yàn)，輔助掏槽孔每側(cè)布置3排，兩側(cè)共6排；

(2)排距：從外掏槽向兩側(cè)，每隔40 cm布置一排輔助掏槽孔，共3排；

(3)設(shè)計(jì)孔底抵抗線：如圖2(b)所示，DE、DF分別為預(yù)設(shè)下茬炮掌子面，分別將外掏槽孔孔底G、J與緊鄰輔助掏槽孔3的崩落孔間的距離GH、JM等分成4份，各等分點(diǎn)與掌子面對(duì)應(yīng)的輔助掏槽孔位進(jìn)行連線，與預(yù)設(shè)下茬炮掌子面DE、DF分別形成多個(gè)交點(diǎn)，這些交點(diǎn)與掌子面對(duì)應(yīng)孔位的連線就是各輔助掏槽孔的鉆孔方向，連線長(zhǎng)度即為鉆孔長(zhǎng)度。經(jīng)計(jì)算，輔助掏槽孔1、輔助掏槽孔2、輔助掏槽孔3的設(shè)計(jì)抵抗線W輔均為70 cm左右，取W輔=70 cm；

(4)鉆孔長(zhǎng)度L輔：經(jīng)計(jì)算，輔助掏槽孔1的鉆孔長(zhǎng)度L輔1=400 cm，輔助掏槽孔2的鉆孔長(zhǎng)度L輔2=370 cm，輔助掏槽孔3的鉆孔長(zhǎng)度L輔3=340 cm；

(5)輔助掏槽孔間距ɑ輔：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取輔助掏槽孔1、輔助掏槽孔2的孔間距ɑ輔1=ɑ輔2=50 cm；輔助掏槽孔3的孔間距a輔3=70 cm。

4.4周邊光爆孔參數(shù)

(1)孔徑D：采用YT28手風(fēng)鉆鉆孔，孔徑D取42 mm；

(2)孔深L：周邊光爆孔孔深同崩落孔孔深L，均為330 cm；

(3)孔距E：根據(jù)圍巖堅(jiān)硬程度、完整性以及8#、9#支洞同類(lèi)圍巖光爆效果，將原周邊光爆孔孔距E=65～70 cm調(diào)整為E=55 cm；

(4)抵抗線W：取W=45 cm；

(5)線裝藥密度q：原周邊光爆孔內(nèi)裝藥量達(dá)到350～400 g/m，根據(jù)8#、9#施工支洞同類(lèi)圍巖光爆效果，調(diào)整為q=200 g/m左右；

(6)裝藥結(jié)構(gòu)：周邊光爆孔內(nèi)采用φ32藥卷、φ25藥卷間隔裝藥。將L=300 cm、φ32藥卷切割成L=150 cm、L=100 cm兩種，其中L=150 cm、φ32藥卷用于孔底加強(qiáng)裝藥；L=100 cm、φ32藥卷用于間隔裝藥，具體裝藥結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

圖3　調(diào)整后的光爆孔裝藥結(jié)構(gòu)圖(單位：cm)

4.5炮孔布置

優(yōu)化后爆破設(shè)計(jì)中的炮孔布置如圖4所示。

圖4　優(yōu)化后爆破設(shè)計(jì)中的炮孔布置圖(單位：cm)

4.6主要爆破參數(shù)

優(yōu)化后的爆破設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1。

5爆破效果

通過(guò)以上爆破設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化，2015年5月12日下午17∶00，隨著10#支洞掌子面的一聲炮響，支洞開(kāi)挖樁號(hào)至0+416.32，宣告10#支洞順利進(jìn)入尾水洞1#主洞，提前3 d實(shí)現(xiàn)進(jìn)入尾水洞

表1　優(yōu)化后的爆破設(shè)計(jì)參數(shù)表

1#主洞的目標(biāo)。自2015年4月18日開(kāi)始至5月12日，歷經(jīng)24 d，施工開(kāi)挖自樁號(hào)0+244 ～0+416.32，長(zhǎng)度為172.32 m，共計(jì)53茬炮，平均每茬炮單循環(huán)進(jìn)尺從優(yōu)化前的2.62 m提高到3.25 m，鉆孔利用率從79.4%提高到98.5%，平均日進(jìn)尺從5.37 m提高到7.18 m。經(jīng)過(guò)光面爆破設(shè)計(jì)優(yōu)化后，該洞段光面爆破效果良好，光爆半孔率從60%左右提高到90%以上，并且兩半孔間開(kāi)挖面平整度良好，光爆效果見(jiàn)圖5。

6經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比分析

爆破設(shè)計(jì)優(yōu)化前后的經(jīng)濟(jì)效益情況對(duì)比見(jiàn)表2。從表2中不難看出：通過(guò)爆破設(shè)計(jì)方案優(yōu)化并加強(qiáng)施工組織管理，平均單循環(huán)進(jìn)尺提高了0.63 m，效率提高了24%；平均單循環(huán)時(shí)間縮短了0.6 h；平均日進(jìn)尺提高了1.81 m，效率提高了33.7%；炸藥單耗降低了0.145 kg/m3，降低了11.9%；雷管單耗降低了0.295發(fā)/m3，降低了28.2%。

圖5　優(yōu)化后的光爆效果圖

7結(jié)語(yǔ)

表2　優(yōu)化前后經(jīng)濟(jì)效益分析對(duì)比表

針對(duì)烏干達(dá)卡魯瑪尾水隧洞10#施工支洞爆破施工中巖體堅(jiān)硬、爆破鉆孔利用率低、開(kāi)挖進(jìn)度滯后、光爆效果差等問(wèn)題，爆破工程技術(shù)人員通過(guò)深入洞內(nèi)掌子面，實(shí)地分析研究圍巖狀況，查找爆破設(shè)計(jì)在施工中實(shí)際存在的問(wèn)題，成功地將分部楔形掏槽、水平V形掌子面應(yīng)用于10#支洞的開(kāi)挖爆破中，爆破單循環(huán)進(jìn)尺、鉆孔利用率均有大幅度提高；炸藥單耗、雷管單耗均有顯著降低。通過(guò)洞內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)分析光爆效果差的原因，根據(jù)圍巖情況調(diào)整了光面爆破孔距、抵抗線、裝藥結(jié)構(gòu)、降低了線裝藥密度，最終取得了較好的光面爆破效果。

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楊玉銀(1968-)，男，河北遵化人，教授級(jí)高級(jí)工程師，高級(jí)爆破工程師，四川省工程爆破協(xié)會(huì)專家委員會(huì)委員，公司地下工程專業(yè)技術(shù)帶頭人，從事地下工程及土石方明挖施工爆破技術(shù)、安全技術(shù)與管理工作；

黃浩(1986-)，男，湖南長(zhǎng)沙人，項(xiàng)目工程部主任，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

劉志輝(1987-)，男，吉林長(zhǎng)春人，助理工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

張永強(qiáng)(1986-)，男，河南信陽(yáng)人，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

張健鵬(1984-)，男，吉林長(zhǎng)春人，項(xiàng)目工程部副主任，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

廖志華(1984-)，男，湖南郴州人，項(xiàng)目工程部副主任，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

作者簡(jiǎn)介:

收稿日期:2015-07-08

文章編號(hào):1001-2184(2016)01-0083-06

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

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