大斷面洞室開挖生產性爆破試驗研究

鄧 昌 奇,　于 志 強,　萬　臣

(中國人民武裝警察部隊 水電第八支隊，重慶　401320)

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大斷面洞室開挖生產性爆破試驗研究

鄧 昌 奇,于 志 強,萬臣

(中國人民武裝警察部隊 水電第八支隊，重慶401320)

對白鶴灘水電站泄洪洞開挖預裂生產性爆破試驗過程及成果進行了研究分析，確定了合理的預裂孔裝藥結構參數、線裝藥密度、梯段爆破布孔參數，主爆及緩沖孔鉆孔超深參數和裝藥結構參數以及起爆網絡參數等，為現場爆破施工提供了依據，可供類似工程參考。

大斷面；洞室；爆破；試驗；白鶴灘水電站

1　概　述

白鶴灘水電站泄洪洞無壓段為城門洞型斷面，開挖斷面寬度為17～20 m，高20～23 m，按上層、中層和底層分層開挖。介紹了所開展的中層開挖預裂生產性爆破試驗，試驗區選擇在1#泄洪洞①泄0+070～①泄0+140，分七段。預裂梯段爆破試驗區位于Ⅲ1類圍巖開挖斷面，開挖寬度為20 m，開挖面高度為13.5 m。

2　試驗情況及效果分析

2.1試驗參數

2.1.1鉆孔參數

根據開挖爆破試驗區的斷面情況確定的布孔參數見表1，前緣抵抗線小于2 m，預裂孔及主爆孔造孔設備分別為100B和JK590，鉆孔孔徑均為90 mm。

2.1.2裝藥參數

表1　中層爆破試驗鉆孔參數表

為獲得最佳單孔爆破單耗，確定主爆孔的單孔爆破單耗按0.7 kg/m3、0.65 kg/m3、0.6 kg/m3、0.55 kg/m3自大向小調整，主爆孔采用φ70乳化炸藥連續裝藥。預裂爆破的線裝藥密度按0.6 kg/m、0.55 kg/m、0.5 kg/m 、0.45 kg/m、0.4 kg/m自大向小調整，孔底部1～2 m加強裝φ70乳化炸藥，中上部為φ32乳化炸藥。

2.2爆破試驗

2.2.1主爆孔試驗

根據不同的爆破參數組合，分部位進行了多次爆破，針對不同部位主爆孔采用的爆破參數調整情況見表2。主爆孔裝藥采用φ70乳化炸藥藥卷，為不耦合連續裝藥，根據所確定的單孔爆破單耗，調整主爆孔的孔、排距。

2.2.2緩沖孔試驗

根據不同的爆破參數組合，與主爆孔采用的爆破參數協調進行調整，緩沖孔負擔的爆破區的單孔爆破單耗比主爆破區稍低，通過縮小間、排距，減少單孔裝藥量，在主爆區和預裂面間形成了一個緩沖帶，緩沖孔調整情況見表3。

2.2.3預裂孔試驗

預裂孔的鉆孔間距一般選取孔徑的8～12倍，參考相鄰工區預裂爆破施工參數，將孔距固定為0.7 m，僅對線裝藥密度進行了調整。采用φ32乳化炸藥藥卷間隔裝藥，孔底2 m采用2～3節φ70連續藥卷作為底部加強藥包，其余采用φ32藥卷間隔綁扎在竹片上，對藥卷間距進行調整以達到對線裝藥密度的調整。預裂孔的堵塞長度國內一般為0.6～2，本次試驗控制在1 m。預裂孔調整情況見表4。

2.3效果分析

表2　泄洪洞主爆孔爆破參數調整過程表

表3　泄洪洞緩沖孔爆破參數調整過程表

表4　泄洪洞預裂孔爆破參數調整過程表

在排除個別爆破中因前沿抵抗線設置不合理的情況后，對爆破效果進行分析如下。

2.3.1主爆孔試驗情況

爆破試驗區主要以Ⅲ1類圍巖為主，采用0.7(kg/m3)和0.65(kg/m3)的單孔單耗時，主爆孔的孔、排距為2.5 m×2 m、2.5 m×2.5 m，爆堆松散，破碎塊度基本在0.8 m以下，但主爆孔鉆孔量偏大，炸藥消耗較大。采用0.6(kg/m3)、0.55(kg/m3)的單孔單耗時，主 爆 孔 的 孔、排 距 為3 m×2.5 m，爆堆松散，破碎塊度基本在1.2 m以下，滿足挖裝設備的需要，主爆孔鉆孔量適中。

2.3.2緩沖孔試驗情況

緩沖區單孔爆破單耗比主爆區的單孔單耗降低一個等級，爆破效果隨同主爆區發展變化，經過對比,采用0.65(kg/m3)和0.6(kg/m3)的緩沖孔單孔單耗時，預裂面情況較采用0.55(kg/m3)和0.5(kg/m3)時有損傷。

2.3.3預裂孔試驗情況

從現場情況看，線裝藥密度為500 g/m和450 g/m時半孔率約為96%，較600 g/m時高，但殘留根底較多；線裝藥密度為550 g/m時半孔率也在92%以上；同時對半孔進行觀察，發現線裝藥密度為600 g/m時，在裂隙發育地區的半孔完整存在率較低；線裝藥密度為550 g/m時，在裂隙發育地區的半孔完整存在率較線裝藥密度為500 g/m時低，但均保存有半孔，開挖平整度均滿足要求。

3　推薦成果

3.1預裂孔參數

根據爆破試驗情況，推薦預裂孔孔徑為90 mm，孔距0.7 m，按設計開挖線開孔，孔底距建基面20 cm。全孔平均線裝藥密度取550 g/m，采用導爆索起爆，φ32乳化炸藥藥卷間隔裝藥，孔底連續裝3節φ70乳化炸藥藥卷，竹片綁扎間隔，孔口堵塞1 m。預裂孔裝藥結構見圖1。

圖1　預裂孔裝藥結構圖

3.2主爆孔參數

鑒于主爆孔爆破效果，主爆孔孔徑為90 mm，孔距取3 m，排距取2.5 m，孔底距建基面1 m，主爆孔單孔單耗0.55 kg/m3，φ70乳化炸藥藥卷連續裝藥，孔口堵塞長度為2.5 m，非電毫秒微差塑料導爆管雷管起爆。由于孔內有水，為保證主爆孔裝藥到位及爆破效果，主爆孔亦采用導爆索裝藥。

3.3緩沖孔參數

緩沖孔孔徑為90 mm，間距為1.5 m，孔距預裂孔1.2 m，間距為1.5 m，距主爆孔為2.15 m。孔底距建基面1 m，緩沖孔單孔單耗0.5 kg/m3，φ70乳化炸藥藥卷連續裝藥，孔口堵塞長度為2 m，非電毫秒微差塑料導爆管雷管起爆。

3.4網路設計參數

采用預裂孔先響，主爆孔次之，緩沖孔最后響的爆破網絡。爆破網絡采用非電毫秒微差塑料導爆管雷管連接，主爆孔按照兩孔一響，緩沖孔按照3～4孔一響，預裂孔按照7～14孔一響，控制單響藥量不大于100 kg。

采用推薦的爆破參數，在1#泄洪洞0+140～0+210段進行了驗證施工，預裂爆破效果見圖2。

圖2　中層預裂爆破效果圖

4　結　語

由于地質條件的復雜性及洞室施工的特殊性，大斷面洞室爆破開挖施工對爆破技術的要求很高，必須通過一系列的科學試驗對爆破參數進行研究分析，在綜合運用各種開挖爆破施工技術的同時，加強科學管理，使整個開挖爆破施工工藝向規范化、程序化、標準化發展，才能有效提高爆破開挖質量。

(責任編輯：李燕輝)

2016-07-12

TV7;TV52;TV53;TV542;TV554

B

1001-2184(2016)04-0021-03

鄧昌奇(1986-)，男，四川樂山人，工程師，碩士，從事水利水電工程施工技術與管理工作；

于志強(1980-)，男，河南新野人，工程師，學士，從事水利水電工程施工技術與管理工作；

萬臣(1987-)，男，湖北宜都人，工程師，碩士，從事水利水電工程施工技術與管理工作.

[1]水工建筑物地下開挖工程施工技術規范，DL/T5099-1999[S].

[2]劉殿中.工程爆破實用手冊[M].北京：冶金工業出版社，1999.