堆石壩壩體堆石料爆破開采參數(shù)設(shè)計(jì)

龔軍

摘要 ：面板堆石壩因?yàn)槠漭^高的安全性，良好的適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)近年在國內(nèi)得到了廣泛的推廣。施工中對壩體對石料需求巨大，為了便于施工、節(jié)約成本往往進(jìn)行料場爆破開采，本文通過對某堆石壩堆石料開采爆破試驗(yàn)過程及成果進(jìn)行分析。簡要說明深孔梯段微差擠壓爆破技術(shù)在堆石料開采中的應(yīng)用機(jī)理。

關(guān)鍵詞 ：堆石料 爆破參數(shù) 微差擠壓 顆粒級配1.前言

堆石壩壩體堆石料開采采用的爆破技術(shù)要求與通常的開挖爆破是不同的，通常的開挖爆破只需將巖石破碎到一定程度，在滿足建筑物型體的同時(shí)，同時(shí)滿足適應(yīng)裝渣設(shè)備條件即可；而堆石料的開采爆破需滿足更重要的條件，即滿足大壩填筑顆粒級配要求。這就需要有針對性地制定爆破設(shè)計(jì)和試驗(yàn)。目前，國內(nèi)通常采用深孔梯段爆破和孔間微差擠壓爆破技術(shù)，獲得的爆破料符合顆粒級配要求。

2.項(xiàng)目概述

項(xiàng)目為我國西北地區(qū)某樞紐工程攔河大壩，攔河壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，壩高94.0m，壩頂寬度8.0m。壩體主要由墊層料、過渡料和堆石區(qū)料組成。其中堆石區(qū)填料利用現(xiàn)場的資源，以爆破開采獲得。堆石區(qū)料場位于樞紐區(qū)上游圍堰的左岸，料場山體巖性為O1ch2變質(zhì)砂巖夾片巖，單層厚10～150cm，節(jié)理發(fā)育，其巖質(zhì)堅(jiān)硬，單軸飽和抗壓強(qiáng)度大于60MPa。

由于該料廠距離村鎮(zhèn)較近，爆破區(qū)域?qū)Φ卣鸩ǖ挠绊戄^為敏感，且爆破區(qū)域山體較緩，道路修筑條件良好，料場巖石為中硬巖石。綜合考慮上述條件，料場堆石料開采采用臺階法爆破。

3.試驗(yàn)過程

3.1 試驗(yàn)參數(shù)

依據(jù)對巖石出露情況的掌握，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際分別選擇了堆石料I區(qū)、II區(qū)為爆破試驗(yàn)區(qū)，高程范圍為EL2710m～EL2692m，試驗(yàn)范圍均為25m×30m。本次爆破試驗(yàn)是依據(jù)固定的鉆孔設(shè)備、開挖梯段高度及爆破火工材料和裝藥結(jié)構(gòu)，采用孔間毫秒微差“擠壓”爆破方式，尋求達(dá)到開采塊石粒徑為小于D80cm且符合設(shè)計(jì)要求的堆石料級配曲線，其爆破塊度分布率不小于65%的合理爆破參數(shù)。試驗(yàn)參數(shù)初選如下：

鉆孔直徑D：使用D7型液壓潛孔鉆，D=90mm；

裝藥直徑φ：使用散裝2#巖石硝銨炸藥，φ=90mm（孔內(nèi)偶合連續(xù)裝藥）；

梯段高度H：取H=10.0m；

超鉆深度h：取h=0.7～1.0m

鉆孔角度α：76°；

單孔裝藥量Q孔：51kg；

最大單響Q段： 204kg；

單孔間排距（a×b）：= 3.5m×3.0m；3.0m×2.5m；2.5m×2.5m，按三種不同間排距布孔進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；

封孔長：L封=2.5m

3.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

（1）當(dāng)間排距為3.5m×3.0m時(shí)

經(jīng)過顆粒級配篩分實(shí)驗(yàn)后，表明該種布孔間排距所獲得的堆石料大塊率較多，達(dá)到35%左右，級配嚴(yán)重不均勻。不符合設(shè)計(jì)要求的顆粒級配曲線。

（2）當(dāng)間排距為3.0m×2.5m時(shí)

經(jīng)過顆粒級配篩分實(shí)驗(yàn)后，表明該種布孔間排距所獲得的堆石料，超過80cm的塊石率為10%左右，且小于0.0755mm的顆粒級配在5%以內(nèi)。堆石料級配曲線良好，符合設(shè)計(jì)要求的級配曲線。

（3）當(dāng)間排距為2.5m×2.5m時(shí)

經(jīng)過顆粒級配篩分試驗(yàn)后，表明該布孔間距獲得的堆石料，超過80cm的僅為0，堆石料爆破塊石顆粒較為均勻，但料堆較為分散，出現(xiàn)塊石飛濺情況。雖小于80cm的塊石獲得率較高，但顆粒太過均勻而不符合大壩填筑所需的顆粒級配曲線。

（4）結(jié)果分析

由于料場巖性為變質(zhì)砂巖夾片巖，其巖質(zhì)較脆硬，單層厚10～150cm，節(jié)理發(fā)育，可爆性較好。對堆石料開采爆破試驗(yàn)結(jié)果分析確定：該料場采用梯段松動(dòng)擠壓爆破技術(shù)進(jìn)行小于80cm粒徑爆破作業(yè)，鉆孔孔徑D100mm，梯段高度9.2m，間排距3.0m×2.5m布孔，孔內(nèi)耦合裝藥，單耗0.7kg/m3的爆破參數(shù)。其獲得的爆堆均勻，級配連續(xù)性較好，小于80cm粒徑爆破料含量在90%左右。

根據(jù)上述三種布孔間排距情況分析得出：

a、在排間距（即抵抗線）一致的情況下，孔間距越大，爆破獲得的塊石粒徑越大。

b、單位面積一定的情況下，布孔密度越大，獲得的塊石粒徑越小。雖然獲得的粒徑小于80cm的含量較多，但細(xì)粒含量也會偏多，導(dǎo)致填筑料級配不良，無法使用。

c、在其他參數(shù)均設(shè)定的情況下，孔間距與抵抗線（即排距）的比值一般取1.1～2，效果會比較良好。

4.微差擠壓爆破機(jī)理認(rèn)識

在堆石料爆破中常采用微差爆破，實(shí)際施工中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選用排間或者孔間微差。微差爆破通過塑料延時(shí)非電導(dǎo)爆管網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，在孔間或排間以毫秒級的時(shí)間間隔，按照一定順序起爆的技術(shù)。其可以從更多的自由面反射炸藥爆炸的壓縮波，進(jìn)而更有利于巖石的破碎。

微差擠壓爆破的爆破順序如下：

a、先爆孔在爆破作用下形成單獨(dú)的爆破漏斗。先爆孔的爆破漏斗為后爆孔提供了新的臨空面和自由面。后爆孔因臨空面的增加，增加了爆破的條件，使得周邊的巖石更易破碎。

b、先爆孔和后爆孔之間的爆炸波進(jìn)行疊加，增強(qiáng)了爆炸效果和作用。

c、先、后爆孔爆破的巖石相互擠壓碰撞，使得巖石進(jìn)一步破碎。

5.結(jié)語

5.1采用何種方法進(jìn)行堆石料的開采，主要需要參考料場的地形、地質(zhì)條件，一般臺階法爆破適用于對爆破地區(qū)爆破振動(dòng)敏感的部位。而洞室爆破適用于對爆破振動(dòng)不敏感、且地形陡峭巖石節(jié)理發(fā)育，并易于采取二次爆破的石料場。但是洞室爆破爆破后利用料率較低，且細(xì)顆粒含量較少，大多需要進(jìn)行二次分解，故在施工中不經(jīng)常采用。

5.2堆石壩堆石料開采技術(shù)采用微差擠壓爆破，對爆破設(shè)計(jì)的基本要求：

a、控制石料的最大粒徑，盡量使得爆破料粒徑一次成型，避免二次分解。

b、提高壩料中5mm以下的含量和不均勻系數(shù)，以保證填筑時(shí)壩料的密實(shí)。

5.3堆石壩堆石料的爆破試驗(yàn)，不能僅僅追求密孔間距和大的炸藥單耗，這種方法能獲取較小的、均勻的顆粒，但往往無法滿足堆石料的填筑需要的合理級配曲線。根據(jù)這次試驗(yàn)結(jié)果表明：認(rèn)為鉆孔越密，堆石料出料率越高的看法是值得商榷的。

5.4寬的孔距和較小的抵抗距（排距），一般兩者的比值可取1.1～2之間?？梢栽趲r體爆炸時(shí)產(chǎn)生更多的“撕裂、碰撞”作用，可以達(dá)到更好的爆破效果。