堆石壩壩體堆石料爆破開采參數設計

龔軍

摘要 ：面板堆石壩因為其較高的安全性，良好的適應性和經濟性等優點近年在國內得到了廣泛的推廣。施工中對壩體對石料需求巨大，為了便于施工、節約成本往往進行料場爆破開采，本文通過對某堆石壩堆石料開采爆破試驗過程及成果進行分析。簡要說明深孔梯段微差擠壓爆破技術在堆石料開采中的應用機理。

關鍵詞 ：堆石料 爆破參數 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，同時滿足適應裝渣設備條件即可；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計和試驗。目前，國內通常采用深孔梯段爆破和孔間微差擠壓爆破技術，獲得的爆破料符合顆粒級配要求。

2.項目概述

項目為我國西北地區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、過渡料和堆石區料組成。其中堆石區填料利用現場的資源，以爆破開采獲得。堆石區料場位于樞紐區上游圍堰的左岸，料場山體巖性為O1ch2變質砂巖夾片巖，單層厚10～150cm，節理發育，其巖質堅硬，單軸飽和抗壓強度大于60MPa。

由于該料廠距離村鎮較近，爆破區域對地震波的影響較為敏感，且爆破區域山體較緩，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.試驗過程

3.1 試驗參數

依據對巖石出露情況的掌握，結合生產實際分別選擇了堆石料I區、II區為爆破試驗區，高程范圍為EL2710m～EL2692m，試驗范圍均為25m×30m。本次爆破試驗是依據固定的鉆孔設備、開挖梯段高度及爆破火工材料和裝藥結構，采用孔間毫秒微差“擠壓”爆破方式，尋求達到開采塊石粒徑為小于D80cm且符合設計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。試驗參數初選如下：

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（孔內偶合連續裝藥）；

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行實驗；

封孔長：L封=2.5m

3.2 試驗結果及分析

（1）當間排距為3.5m×3.0m時

經過顆粒級配篩分實驗后，表明該種布孔間排距所獲得的堆石料大塊率較多，達到35%左右，級配嚴重不均勻。不符合設計要求的顆粒級配曲線。

（2）當間排距為3.0m×2.5m時

經過顆粒級配篩分實驗后，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。堆石料級配曲線良好，符合設計要求的級配曲線。

（3）當間排距為2.5m×2.5m時

經過顆粒級配篩分試驗后，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）結果分析

由于料場巖性為變質砂巖夾片巖，其巖質較脆硬，單層厚10～150cm，節理發育，可爆性較好。對堆石料開采爆破試驗結果分析確定：該料場采用梯段松動擠壓爆破技術進行小于80cm粒徑爆破作業，鉆孔孔徑D100mm，梯段高度9.2m，間排距3.0m×2.5m布孔，孔內耦合裝藥，單耗0.7kg/m3的爆破參數。其獲得的爆堆均勻，級配連續性較好，小于80cm粒徑爆破料含量在90%左右。

根據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，但細粒含量也會偏多，導致填筑料級配不良，無法使用。

c、在其他參數均設定的情況下，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.微差擠壓爆破機理認識

在堆石料爆破中常采用微差爆破，實際施工中，應根據實際情況選用排間或者孔間微差。微差爆破通過塑料延時非電導爆管網絡進行連接，在孔間或排間以毫秒級的時間間隔，按照一定順序起爆的技術。其可以從更多的自由面反射炸藥爆炸的壓縮波，進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行疊加，增強了爆炸效果和作用。

c、先、后爆孔爆破的巖石相互擠壓碰撞，使得巖石進一步破碎。

5.結語

5.1采用何種方法進行堆石料的開采，主要需要參考料場的地形、地質條件，一般臺階法爆破適用于對爆破地區爆破振動敏感的部位。而洞室爆破適用于對爆破振動不敏感、且地形陡峭巖石節理發育，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，且細顆粒含量較少，大多需要進行二次分解，故在施工中不經常采用。

5.2堆石壩堆石料開采技術采用微差擠壓爆破，對爆破設計的基本要求：

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，以保證填筑時壩料的密實。

5.3堆石壩堆石料的爆破試驗，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。根據這次試驗結果表明：認為鉆孔越密，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體爆炸時產生更多的“撕裂、碰撞”作用，可以達到更好的爆破效果。