浅述用于堆石坝开挖的深孔梯段微差控制爆破技术

摘要：在水布垭水电站的坝基开挖中，如何最大限度地降低爆破对保留岩体的破坏影响，并探索出钻爆作业最优参数和施工措施，以达到加快石方施工进度。文章详细介绍了用于石方开挖的梯段微差爆破技术和起爆网络的设计。

关键词：开挖；梯段微差；爆破

水布垭大坝的土石方开挖工程量巨大，时间紧，任务重，要按期保质地完成，必定依赖于爆破技术，目前国内外主要采用钻爆技术完成岩石开挖和石料开采的任务。根据水布垭特殊的地形、地质条件，如何有效提高开挖进度，保证开挖质量非常关键，则需要更先进、成熟、可靠与经济的爆破技术。

一、孔内、深孔梯段间微差控制爆破技术

逐孔起爆微差爆破技术在国外矿山中己经有多年成功的使用经验，对靠近建筑物附近的爆破采用该项爆破技术，可以减轻爆破对建筑物围岩的震动影响，其技术核心是单孔延时起爆，依靠高强度、高精度导爆管需管，实现爆区内任何一个炮孔爆破时，在空间和时间上都是按照一定的起爆顺序单独起爆，这样人为地为每个炮孔准备最充足的自由面。

二、梯段微差爆破设计流程

梯段微差爆破设计流程图如图1所示。

（一）基本参数的确定

第一，台阶高度的确定：按作业面分层高度，本台阶高度选择H=10m。

第二，钻孔倾角的确定：钻孔倾角α取75°-90°。

第三，孔径的确定：主要取决于钻机的类型、台阶高度和岩石的性质，根据本工程的钻机及现场情况，选择钻孔孔径在105mm-165mm之间，本工程取主要梯段爆破钻孔孔径为138mm。

第四，炸药单耗的确定：炸药单耗主要由岩石的可爆性和所选炸药的种类决定，根据招标文件提供的地质资料，现场使用的炸药为混装乳化炸药，暂取单耗药量为0.7kg/m3。

第五，单响药量的确定：本工程中开挖区域离附近建筑物最近点在300米以上，建筑物承载地基均呈软性基础，抗质点震动在1.5cm/s以上，单响药量Q取240公斤，完全满足建筑物抗震要求。

（二）计算参数的确定

1、底盘抵抗线的确定

底盘抵抗线的大小确定同炸药威力、岩石的可爆性、岩石的破碎要求以及钻孔机具、直径、台阶高度和临空面的坡面角等因素有关，根据经验，底盘抵抗线一般按下式确定：

W底=（20-50）D①

式中：D为钻孔直径，mm，本工程取30。

2、超深的确定

超深是用来克服台阶底盘岩石的夹制作用，按经验，超深一般取：

h=（0.15-0.35）W底②

式中：h为超深，mm；W底为底盘抵抗线，mm。

3、孔深的确定

孔深由台阶高度和超深及钻孔倾角确定，即L=（H+h）cosα。

4、孔距、排距的确定

孔距：孔距a=mW底③

式中：a为孔距，m为炮孔密集系数，本工程采用宽孔距爆破，取m=2。

排距：排距b=W底 ④

5、堵塞长度Lc

一般来说，堵塞长度取（20-40）D，根据本工程的技术要求，取Lc=20D。

6、单孔药量的确定

单孔药量由单耗和单孔控制面积及梯段高度决定，即Q1=qabH。根据孔、排距的具体情况，钻孔直径为105mm的单孔药量，经计算=5×2.5×15.7×0.7=137.37kg。

7、装药结构

虽然炮孔底部所受的夹制力最大，而中部较小，但为了施工的方便，本工程采用全孔装药结构（见表1、图2），孔内全孔装混装乳化炸药，孔底部装密度较大的乳化炸药，作为起爆药。为了减小“岩埂”，起爆采用反向起爆方式。

三、起爆网络设计

（一）布孔形式及网络设计

梯段爆破布孔形式及网络设计：由于宽孔距微差挤压爆破，能充分利用爆破能量，较好地控制爆碴块度，降低成本，在爆破工程中获得了越来越广泛的运用。本工程选取的布孔形式，如图3、图4所示。

（二）爆破延时时间

微差挤压爆破延时时间一般为20ms-50ms。

四、结束语

结合水布垭各部位的开挖要求和地形地质条件，确定了合适的钻爆梯段控制、深孔梯段爆破等方案；根据相应的爆破效果，不断修正完善以达到更好的效果。孔内（深孔）梯段间微差控制爆破技术的运用保证了大坝施工的质量、施工进度和工期要求，从而为水布垭水利枢纽工程完成各项施工形象进度提供了基础条件。

参考文献：

1、刘定华.水布垭面板堆石坝石料爆破开采技术及试验研究[D].武汉大学,2005.

2、陈宗梁.国外水电站地下工程建设的一些经验[J].铁道工程学报(增刊),1998(10).

3、郭学彬.爆破振动作用的坡面效应[J].岩石力学与工程学报,2001(1).

4、杨文渊.工程爆破常用数据手册「M].人民交通出版社,2002.

（作者单位：葛洲坝集团第二工程有限公司）

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