王國(guó)強(qiáng),龔 政,黎衛(wèi)超

(1.廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,廣東 廣州 510635；2.長(zhǎng)江科學(xué)院,湖北 武漢 430015)

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砂巖級(jí)配料開(kāi)采爆破參數(shù)試驗(yàn)優(yōu)化

王國(guó)強(qiáng)1,龔 政1,黎衛(wèi)超2

(1.廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,廣東 廣州 510635；2.長(zhǎng)江科學(xué)院,湖北 武漢 430015)

兩河口石料場(chǎng)是兩河口水電站工程建設(shè)的主要石料來(lái)源,其開(kāi)采質(zhì)量的好壞直接決定了該工程的進(jìn)度與成本,為獲得較高的級(jí)配料開(kāi)采質(zhì)量,進(jìn)行了2次爆破開(kāi)采試驗(yàn),獲得了適合本工程石料場(chǎng)開(kāi)采的爆破參數(shù),并為類似工程提供參考。

兩河口石料場(chǎng)；級(jí)配料；爆破參數(shù)

在水利水電工程建設(shè)中,石料開(kāi)采質(zhì)量直接影響工程施工進(jìn)度與工程造價(jià),采用合適的爆破孔網(wǎng)參數(shù),開(kāi)采出來(lái)的石料級(jí)配合格,滿足工程要求,不需要另外進(jìn)行過(guò)多的解小、破碎等二次工序,對(duì)節(jié)省工程造價(jià),加快施工進(jìn)度有顯著意義。

1 工程概況

兩河口水電站大壩為黏土心墻堆石壩,擋水大壩壩體共分為防滲體、反濾層、過(guò)渡層和壩殼四大區(qū),大壩共需石料2 935萬(wàn)m3,過(guò)渡料386萬(wàn)m3,反濾料197萬(wàn)m3,心墻料518萬(wàn)m3,接觸黏土料18萬(wàn)m3。經(jīng)過(guò)前期比選,最終確定堆石料源采用上游兩河口和瓦支溝2個(gè)石料場(chǎng)[1]。兩河口石料場(chǎng)以變質(zhì)粉砂巖為主夾少量粉砂質(zhì)板巖,板巖含量20%～30%,巖石物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)均滿足主堆石料要求[2]。

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

壩體填筑是影響水電工程建設(shè)工期的關(guān)鍵,解決好壩料開(kāi)采和填筑是堆石壩施工管理的重要任務(wù),合格級(jí)配料的要求是：爆破石料的級(jí)配曲線既要在設(shè)計(jì)的上、下包絡(luò)線范圍內(nèi),即X0上≤X0≤X0下,同時(shí)曲率系數(shù)Cc為1～3,不均勻系數(shù)Cu宜大于10,即Cu>10且1

2.1 第一次爆破試驗(yàn)及分析

2.1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

參照以往類似工程經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)采條件[4],本次試驗(yàn)采用的參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 第一次爆破試驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)

2.1.2 實(shí)際參數(shù)

1) 孔斜：鉆孔傾斜角按75°控制,靠近臨空面兩排孔鉆孔傾斜角在75°～80°范圍之間調(diào)節(jié),以使底盤抵抗線≤3.5 m,后兩排孔鉆孔傾斜角調(diào)回75°。

2) 孔徑:T35液壓鉆機(jī)配115 mm鉆頭成118 mm孔。

3)孔深：由于平臺(tái)存在2 m高差,鉆孔深度有差異,只能保證鉆孔底部在1個(gè)平面上,平均孔深較原設(shè)計(jì)深。

4) 總裝藥量：裝59箱(24 kg/箱)φ 70乳化炸藥,裝藥總量為59×24=1 416 kg。

5) 裝藥結(jié)構(gòu)：φ 70乳化炸藥均劃破后(實(shí)測(cè)35 cmφ 70藥卷劃破后塞入118 mm炮孔內(nèi),根據(jù)計(jì)算可知,壓縮后的平均長(zhǎng)度約為15.63 cm,單孔實(shí)際按9.55 kg/m進(jìn)行裝藥)裝入炮孔內(nèi),形成耦合裝藥。

6) 堵塞長(zhǎng)度：由于孔深增大,φ 70乳化炸藥總量偏少,導(dǎo)致炮孔堵塞長(zhǎng)度調(diào)整為4.5 m。

7) 連網(wǎng)方式:一字排間起爆的連網(wǎng)方式,并采用電子火花起爆。

8) 爆破方量：本次爆破總方量約2 832 m3。

試驗(yàn)后從爆堆取樣,并根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)生成顆粒分析試驗(yàn)報(bào)告,見(jiàn)圖1。

圖1 第一次爆破試驗(yàn)顆粒分析試驗(yàn)結(jié)果

2.1.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

本次顆粒分析試驗(yàn)Cc、Cu均不滿足要求,初步分析,可能有以下幾方面原因,并在第二次試驗(yàn)中進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。

1) 炮孔實(shí)際堵塞長(zhǎng)度約4.5 m,致使表層超徑石塊較多,細(xì)料較少,炮孔中部顆粒符合技術(shù)要求。

2) 爆破平臺(tái)高差在1.5～2 m之間,實(shí)際孔深偏長(zhǎng),炮孔長(zhǎng)度不一,對(duì)總裝藥量無(wú)法準(zhǔn)確估計(jì)。

3) 實(shí)測(cè)35 cmΦ 70藥卷劃破后塞入118 mm炮孔內(nèi),根據(jù)計(jì)算可知壓縮后的平均長(zhǎng)度約為15.63 cm,單孔實(shí)際按9.55 kg/m進(jìn)行裝藥。

4) 本次爆破連網(wǎng)方式為一字型排間起爆連網(wǎng)方式,炮孔排與排之間未形成充分?jǐn)D壓,無(wú)法控制顆粒粒徑。

2.2 第二次爆破試驗(yàn)及分析

2.2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)第二次試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行參數(shù)修正,由于第二次試驗(yàn)表層超徑石塊較多,將炮孔堵塞長(zhǎng)度調(diào)整為2.5 m,如實(shí)際鉆孔深度較設(shè)計(jì)孔深長(zhǎng),及時(shí)填堵；鉆孔深度按T 35履帶液壓鉆機(jī)4根鉆桿(12.5 m)控制?？傃b藥量按單孔實(shí)際按9.55 kg/m進(jìn)行計(jì)算。采用V型起爆網(wǎng)絡(luò),爆破過(guò)程中形成炮孔排與排之間的擠壓,以控制顆粒粒徑。嚴(yán)格爆破平臺(tái)高差,平臺(tái)高差控制在30 cm以內(nèi)。

調(diào)整后第二次爆破試驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 第二次爆破試驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)

2.2.2 實(shí)際參數(shù)

1) 孔斜：鉆孔傾斜角按75°控制,靠近臨空面兩排孔鉆孔傾斜角在75°～80°范圍之間調(diào)節(jié),以使底盤抵抗線≤3.6 m,后兩排孔鉆孔傾斜角調(diào)回75°。

2) 孔徑:T 35液壓鉆機(jī)配115 mm鉆頭成118 mm孔。

3) 孔深：實(shí)際鉆孔深度較設(shè)計(jì)孔深略長(zhǎng),通過(guò)填塞石渣,將孔深調(diào)為12.5 m。

4) 總裝藥量：裝106箱(24 kg/箱)Φ 70乳化炸藥,總重106×24=2 544 kg。

5) 裝藥結(jié)構(gòu)：Φ 70乳化炸藥均劃破后(實(shí)測(cè) 35 cmΦ 70藥卷劃破后塞入118 mm炮孔內(nèi),根據(jù)計(jì)算可知,壓縮后的平均長(zhǎng)度約為14.93 cm,單孔實(shí)際按10.05 kg/m進(jìn)行裝藥)裝入炮孔內(nèi),形成耦合裝藥。

6) 連網(wǎng)方式:V型起爆的連網(wǎng)方式,并采用電子火花起爆。

7) 爆破方量：本次爆破總方量約5 348 m3。

試驗(yàn)后從爆堆取樣,并根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)生成顆粒分析試驗(yàn)報(bào)告,見(jiàn)圖2。

圖2 第二次爆破試驗(yàn)顆粒分析試驗(yàn)結(jié)果

2.2.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

通常,Cu值越大,級(jí)配料粒徑分布越不均勻,其壓實(shí)效果越好,但Cu值過(guò)大,級(jí)配料易分離導(dǎo)致填筑料級(jí)配惡化,因此合格級(jí)配的Cu值一般控制在10～25之間,本次顆粒分析試驗(yàn)Cc、Cu均滿足要求。初步分析,以下幾方面因素是本次試驗(yàn)成功的關(guān)鍵：

1) 炮孔堵塞長(zhǎng)度調(diào)整為2.5 后,上部大塊明顯減少,爆破后顆粒符合技術(shù)要求。

2) 本次爆破采用V型起爆網(wǎng)絡(luò),爆破過(guò)程中形成炮孔排與排之間的擠壓,以控制顆粒粒徑。

3) 實(shí)測(cè)35 cmΦ 70藥卷劃破后塞入118 mm炮孔內(nèi),根據(jù)計(jì)算可知壓縮后的平均長(zhǎng)度約為14.93 cm,單孔實(shí)際按10.05 kg/m進(jìn)行裝藥,而對(duì)第一次爆破試驗(yàn)實(shí)測(cè)35 cmΦ 70藥卷劃破后塞入118 mm炮孔內(nèi),根據(jù)計(jì)算可知壓縮后的平均長(zhǎng)度約為15.63 cm,單孔實(shí)際按9.55 kg/m進(jìn)行裝藥。根據(jù)上述數(shù)據(jù)分析可得,Φ 70藥卷劃破后密實(shí)情況與炮孔成型程度、傾斜角及深度有關(guān)。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)在兩河口石料場(chǎng)進(jìn)行的兩次爆破開(kāi)采試驗(yàn),初步確定了爆破孔網(wǎng)參數(shù),通過(guò)控制炮孔堵塞段長(zhǎng)度、采用V型起爆網(wǎng)絡(luò)、控制底盤抵抗線等措施,將開(kāi)采料粒徑級(jí)配控制在合理范圍內(nèi),滿足上壩要求,并為類似工程提供參考。

[1] 吳世勇,申滿斌,奚智勇. 雅礱江兩河口土心墻堆石壩的建議 [C]∥現(xiàn)代堆石壩技術(shù)進(jìn)展.2009——第一屆堆石壩國(guó)際研討會(huì)論文集，2009:729-730．

[2] 陳云華.兩河口水電站特高心墻堆石壩關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題研究[C]∥水電2013大會(huì)——中國(guó)大壩協(xié)會(huì)2013學(xué)術(shù)年會(huì)暨第三屆堆石壩國(guó)際研討會(huì)論文集,2013:549-550．

[3] 王應(yīng)章,王道斌,雷進(jìn)生. 砂巖級(jí)配料開(kāi)采爆破塊度預(yù)報(bào)與爆破參數(shù)優(yōu)化研究 [J]. 三峽大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2006,28(3)：201-204.

[4] 彭彥,張來(lái)軍,王偉.深孔梯段爆破在洪家渡水電站級(jí)配料開(kāi)采中的應(yīng)用[J].貴州水利發(fā)電，2005(4)：62-65．

(本文責(zé)任編輯 王瑞蘭)

Optimization of Blasting Parameters for Sandstone Graded Material Exploiting

WANG Guoqiang1，GONG Zheng1， LI Weichao2

(1.Guangdong Hydropower Planning&Design Institute，Guangzhou 510635，China；2.Yangtze River Scientific Research Institute，Hubei Wuhan 430015，China)

Lianghekou quarry is the main stone source of Lianghekou hydropower station. Its exploitation quality directly determines the schedule and cost of the project. In order to obtain a higher quality material extraction, two blasting tests are conducted, the suitable blasting parameters are put forward and provided as a reference for similar projects.

Lianghekou quarry, graded stone, blasting parameters

2016-04-11;

2016-05-20

王國(guó)強(qiáng)(1981),男,本科,工程師,從事水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)工作。

TV542

B

1008-0112(2016)08-0042-04