高塘水电站面板堆石坝坝料控制爆破设计和研究(2)

4 控制爆破参数的设计和爆破试验

使用大孔径钻孔开采面板堆石坝料在国内、国外较为少见，为了使爆渣的颗粒组成位于设计包络线的上限，碾压后的各项技术参数满足堆石料的设计要求，必需在总结以往类似工程爆破经验的基础上，作好理论计算工作，并专门进行了现场爆破试验，以确定最佳的爆破参数。

4.1 控制爆破参数的设计。

爆破参数的正确选择是爆破取得成功的关健因素，在钻孔直径ф250mm和梯段高度h=15m已确定的条件下，对爆破效果影响最大的是底盘抵抗线和单耗药量的正确选取。根据国内外大孔径钻孔爆破的常用理论及经验公式可求得千里坑料场岩石条件下适于ф250mm钻孔直径常规爆破的底盘抵抗线值w=（5.1～8.7）m；根据面板坝对爆破石料最大料径和级配组成的不同要求，可由b.m库兹涅佐夫关于介质炸药爆炸应力决定块度平均尺寸的半理论半经验公式：

式中：x—爆渣的平均尺寸，cm;

      q—炸药重量，kg;

      v₀—爆破岩石的体积，m³;

a—          与岩石坚固系数的相关系数。

和拉桑公式：

式中：y₈₀—破碎的爆岩有80％通过的筛孔尺寸，m；

      b—底盘抵抗线，m；

s—孔网面积，m²；

q—单耗药量，kg/m³；

b—岩石系数,kg/m³。

经过试算，可分别确定主、次堆石料和过渡料的孔网参数和炸药单耗。同时根据地质条件和以往爆破经验，控制底盘抵抗线与炸药药卷直径之比在20～30之间，而各孔的装药长度不小于两倍的底盘抵抗线，以充分体现深孔梯段的特点。其余参数则根据已定抵抗线尺寸来确定，超钻深取（0.2～0.3）w,堵塞长度取（0.8～1.0）w,而孔间距取（1.2～1.3）w。

根据以上计算，确定爆破试验的参数如表2。

表2     爆破试验爆破参数设计表

4.2 爆破试验和颗粒组成 。

现场爆破试验工作在完成台阶整理、机具调试、器材测试检验的基础上于1997年9月上旬开始上钻打孔，按计划先后进行了次堆石料、过渡料、主堆石料三场试验。第一场的次堆石料爆破试验，受地形限制只能布置两排孔，且爆破作用方向也只能向河床方向，为了减少爆碴大量落入河床，起爆采用“v”型起爆方式；第二场过渡料爆破试验，爆破作用方向调整为顺山坡方向，起爆采用排间毫秒延时，“一”字型起爆方式；第三场主堆石料爆破试验受f102断层分支切入的影响，岩石较破碎，其爆破作用方向和起爆方式同第二场。

三场爆破试验，爆破后石碴都比较集中，最大抛散范围为台阶高度的3～4倍，由于集碴场地狭窄，三场爆破试验均有少量爆碴滚落到下河槽。爆破后在挖碴运输到碾压场的同时，每场都随机选取30 m³ 的爆碴专门进行了颗料分析试验。三场爆破试验爆碴的筛分总重量为183.3吨,其中过渡料筛分量为63.1吨,主堆石料筛分量为57.6吨，次堆石料筛分量为62.6吨，颗分成果对各场爆破试验料级配组成具有较好的代表性。三场爆破试验的颗分成果如图1、2、3所示。

结合同期进行的碾压试验颗粒分析成果曲线，可以看出，过渡料、次堆料的爆碴级配曲线在设计级配的左侧，说明爆碴各级粒径均较设计要求的偏粗，而经碾压后的级配曲线又落在设计级配曲线的右侧，说明爆破石碴经挖装、铺场、碾压后有较明显的二次破碎现象，而使各项粒径较设计值略偏一点。主堆石料的爆后石碴的级配曲线和碾压后的级配曲线均落在设计要求的级配曲线附近，其中间段基本重合。由此可见，过渡料、主堆料、次堆料的爆破粒径具有良好的级配组成和压实效果，符合设计要求。通过相应碾压试验得知，干容重和空隙率等技术指标均能达到设计标准，具体见表3。

表3         碾压试验成果表

在以后大规模生产坝料对爆破效果的观察，超径大径颗粒较一般ф100mm孔径的深孔梯段爆破相比明显偏多，在生产实践中，通过控制线装药密度，减少不必要堵塞段长度等途径可以达到较佳的效果。在坝料填筑过程中，大量的挖坑取样试验进一步证实了ф250mm大孔径钻孔开采坝料在高塘水电站大坝工程中取得了成功，其碾压后的颗粒级配、干容重、孔隙率等技术指标均能满足设计要求。

5 结语

5.1 从爆破试验、碾压试验和坝体填筑大量的挖坑取样试验成果可知，三种筑坝石料都呈现颗粒级配连续、不均匀系数c_u＞10(过渡料的c_u＞15)的特点，小于5mm的细颗粒占10％左右，有利于振动碾压压实，可见爆破所选用的钻爆参数是合理可行的，可供有关工程作参考。

5.2 使用大孔径ф250mm钻孔进行深孔梯段爆破开采坝料容易出现较多的超径块石，应严格控制线装药密度在30～40kg/m之间，尽量缩短堵塞段长度。对料场的超径块石要进行二次分解，禁止不合格的坝料上坝填筑。

5.3 在坝料开采爆破中，为增加级配料中的中粗颗粒含量，可考虑适当增加钻孔间距，所选用的底盘抵抗线值不宜作较大的变动。

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