控制爆破技術在桐柏蓄能電站中的應用

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　　控制爆破是根據工程要求或爆破的具體條件，通過精心設計、施工、防護等技術措施，嚴格控制爆炸能釋放過程和介質破壞過程，既達到預期的爆破效果，又要將爆破范圍、破壞程度等控制在規(guī)定范圍之內的一種爆破方法?？刂票剖潜乒こ贪l(fā)展的新內容，因為其不僅爆破效果好、安全，而且在某種情況下對減輕勞動強度、加快工程進度、降低成本和保證工程質量都較普通爆破好，所以控制爆破技術現在已在水電、交通、城市建筑物拆除等領域中得到較廣泛的應用。

　　本文將就控制爆破技術在水電行業(yè)石方開挖中的成功應用進行闡述。

　　1、工程概述

　　桐柏抽水蓄能電站位于浙江省天臺山區(qū)中部，天臺縣境內。該電站輸水系統工程地質情況為：在進/出水口主要分布侏羅系上統高塢組流紋質晶屑玻屑熔結凝灰?guī)r，屬II—III類圍巖；輸水洞線主要分布燕山晚期第三次侵入花崗巖，屬于基本穩(wěn)定的II類圍巖。進出水口熔結凝灰?guī)r與花崗巖為侵入不整和接觸，膠結良好，無接觸破碎現象。巖體弱~微風化，斷層不發(fā)育，節(jié)理發(fā)育，少數閉合。

　　巖石力學參數：弱微風化熔結凝灰?guī)r抗壓強度R干=90~100Mpa，R濕=50~80Mpa，彈性模量E50=（4-4.5）*104 Mpa；弱微風化花崗巖抗壓強度R干=85~120Mpa，R濕=75~85Mpa，彈性模量E50=（4.9-5.4）*104 Mpa。

　　本工程采用2號巖石乳化炸藥，其性能特點見下表

　　2、微差擠壓爆破

　　微差擠壓爆破主要應用于進/出水口邊坡梯段爆破中，為了確定較合理的爆破參數，在施工過程中結合開挖進行了大量的生產性試驗工作。

　　2.1爆破藥量參數的確定

　　邊坡梯段爆破開挖高程在▽395.0~▽433.0之間，分三層開挖，即▽433.0~▽420.5、▽418.0~▽406.7、▽404.2~▽395.0。鉆孔機具采用阿特拉斯PC460潛孔鉆，鉆孔直徑D=110㎜，炮孔交錯布置呈梅花型。

　　抵抗線長度采用公式W=HαηD/150(m)確定，式中：H為梯段高程（m）；α為硬度系數，一般在0.46～0.56之間,取α=0.5；η為高度影響系數；D為炮孔直徑（㎜）。

　　炮孔間距a=0.65～0.8W(m)，取=0.7W。

　　炮孔排距b=（0.6～1.0）W(m)，因所有鉆孔均為傾斜孔，故取b=0.8Ｗ。

　　單孔裝藥量（按松動藥包計算；臨空面按兩個考慮，系數為0.83）按Ｑ＝0.83*0.33ＫＨaＷ（Ｋg）計算取值，式中Ｋ為單位巖石炸藥用量（1.4～1.6）Ｋg/m3。

　　堵塞長度按Ｌ＝（２０～３０）Ｄ（m），?。蹋剑玻担?。

　　2.2裝藥結構

　　各爆破孔采用空氣柱連續(xù)裝藥形式，起爆藥包放在孔底，上部用炮泥堵塞，堵塞泥土中避免夾有小塊石，以防止飛石的產生。

　　2.3起爆網絡

　　起爆順序選用排間順序微差起爆，起爆網絡采用簇并聯聯接方式、導爆管起爆的孔內延期方法。

　　根據實踐經驗合理的微差間距時間為20ms～50ms之間，依據此數據單孔采用1～８段國產非電毫秒延期雷管，裝藥時根據各炮孔的起爆順序和延期時間確定相應炮孔內所要使用的非電延期雷管段別，然后按網絡設計要求分別裝入相應的各個炮孔內。

　　2.4保護層厚度

　　為了避免使水平建基面巖體產生大量爆破裂隙，以及使節(jié)理裂隙面、層面等弱面明顯惡化，并損壞巖體的完整性，采用預留保護層開挖的方法，保護層厚度采用工程類比法確定，取△／dc＝３０，式中△為保護層厚度，dc為梯段炮孔底部的裝藥直徑（采用φ90㎜藥卷），實際施工中取保護層厚度為2.5m。

　　2.5爆破參數表

　　3、預裂爆破

　　預裂爆破主要應用于進/出水口邊坡明挖爆破作業(yè)。

　　預裂孔與主爆孔布置在同一爆破網絡中，預裂爆破孔先主爆孔110ms起爆。

　　預裂孔采用阿特拉斯PC460潛孔鉆，孔徑D=110㎜，孔距a=8~10D，施工中取a=100cm。預裂孔與最后一排爆破孔的距離取主爆孔排距的一半，施工中采取160cm。

　　裝藥結構采用間隔裝藥，導爆索引爆，參照經驗數據不偶合系數一般為D/dc=2~4(式中dc為藥卷直徑)，本工程采用φ32*150g藥卷，實際不偶合系數為D/dc=110/32=3.4。

　　線裝藥密度按Qx=9.38r0.38R0.53（g/m）計算取值，式中r為鉆孔半徑，單位mm，適用于r=（23~85）mm；R為巖石極限抗壓強度，單位MPa,適用于10.0~150MPa。

　　為了克服炮孔底部巖石的夾制力，保證裂縫貫通到底，在預裂孔底部1/2a（a為孔間距）長度范圍內的裝藥密度取2倍Qx線裝藥密度，施工過程中在該范圍內用φ32藥卷。

　　堵塞長度控制在0.8~1.0m之間，并用粗砂堵塞（不必搗實）。

　　預裂爆破參數詳見下表

　　4、光面爆破

　　輸水系統洞室開挖采用光面爆破技術以控制開挖輪廓線。造孔機具采用YT24手風鉆，孔徑D=42mm。

　　4.1確定光面爆破參數

　　光面爆破參數首先使用經驗公式或工程類比法確定初值，再結合生產性試驗加以調整。

　　周邊孔間距a值是直接影響光面爆破效果的重要參數之一，依據經驗取值周邊孔間距50~60cm。

　　周邊孔最小抵抗線W值取周邊孔與相鄰輔助孔之間的間距（即光面層厚度），從理論上分析，周邊孔最小抵抗線W值至少應等于或大于a值，因為現在生產的雷管本身起爆時間有誤差。實際上在相鄰兩個裝藥孔內裝入同段的雷管，也不可能真正做到同時起爆，總會有些誤差，這樣兩孔間的貫通裂縫就要靠先起爆的那個炮孔來完成，它們彼此之間互為空孔，所以W值要大于a值。本工程周邊孔最小抵抗線W值一般在60~70㎝之間。

　　周邊孔密集系數K值的確定。分析周邊孔密集系數K值是為了在確定最小抵抗線W值時，要保證相鄰兩孔之間形成貫通裂縫，并有利于最小抵抗線方向巖石的破壞。根據國內外的施工經驗K值宜為0.75~0.95之間，實際施工為K=a/W=0.79~0.92.

　　周邊孔線裝藥密度（按兩個臨空面考慮，系數為0.83）按QX=0.83qaW(g/m)計算取值，式中q為松動爆破單位耗藥量，依據巖石力學特性取q=650g/m3。

　　4.2周邊眼裝藥結構

　　4.2.1不偶合裝藥

　　周邊孔采用不偶合裝藥可以顯著的消除圍巖的炮震裂隙，有效的保護圍巖的穩(wěn)定。

　　光面爆破采用的不偶合系數（即D/dc值）通常在1.5~2.0之間，本工程采用藥卷直徑dc=25mm，實際不偶合系數為D/dc=42/25=1.68。

　　4.2.2空氣柱間隔裝藥

　　施工時借用竹片將藥卷分段、間隔均勻的固定在周邊孔內，并利用導爆索起爆。為克服巖體的夾制作用，在孔底裝一節(jié)φ32*150g的粗藥卷。

　　4.3周邊孔起爆技術

　　無論采用全斷面開挖法，還是采用導洞開挖法，周邊孔均是在崩落孔爆破后才起爆的，這一措施是通過應用不同段別的非電半秒延期雷管來實現的。為了盡量實現周邊孔同時起爆，采用同段別電毫秒延期雷管搭配導爆索的方法，即：在周邊孔內既裝入相同段別的非電毫秒延期雷管，又裝入導爆索。

　　4.4光面爆破參數見下表

　　5、體會

　　5.1由于在桐柏抽水蓄能電站中成功的應用了控制爆破技術，使得工程在進度、質量、安全、經濟等各方面均取得較理想的效果。

　　5.2爆破設計參數的選定在施工中具有絕對的指導意義，體現了科技在生產中的重要作用。

　　5.3孔內裝藥量應根據孔深、巖性（依據單位時間內鉆桿進尺評估巖石硬度的差異）、前一次爆破效果等情況對爆破參數做適當調整，使之在實踐中優(yōu)化、改進。