岩层走向和裂隙对爆破效果的影响浅析

李振学,申利远

(武警水电九支队,成都,610036)

1 工程概况

位于杂谷脑河狮子坪水电站3#支洞附近的大沟料场,距杂谷脑河左岸2.5km,与加工场的相对高差140m,距坝址7.5km～8.5km。开采区东西长140m,南北宽130m。料场内乔木丛生,需要林木砍伐,覆盖层厚3m～7m。料场上游200m为电站的移民新村,房屋都是新建的浆砌石结构。为保证民房的绝对安全,要求爆破起爆方向不能正对上游。

料场岩层为三迭系杂谷脑组中层状、中厚层状变质砂岩夹千枚质板岩,局部为变质砂岩及千枚质板岩及千枚岩互层。区域内受后期地质构造运动影响强烈,致使地层产状陡倾,局部近于直立。岩石变形强烈、扰动大,有“S”型浅层及深层压扭性滑(移)裂面,张性裂隙及网状剪切节理发育;并伴有数条小规模呈“雁列式”排列的逆断层,层间夹有浅褐色断层泥及深灰褐色软弱破碎带,断层上下盘均见有因挤压变形的砂岩透镜体。裂隙走向与坡面走向为小角度夹角约30°。

大沟料场为大坝填筑的主要料场,要求颗粒级配为Dmax≤800mm,小于5mm颗粒含量≤15%,小于0.075mm土粒含量≤2%,级配连续。

2 爆破参数设计

预裂孔的布置,沿山体边坡并按照设计坡度钻孔,孔径90mm,台阶高度H=10m。缓冲孔采用直径为60mm的卷装乳化炸药。主爆孔采用散装铵油炸药,设计单耗q=0.45kg/m3～0.52kg/m3,为方形布孔,钻孔间距a=2.5m,孔排距b=2.5m。单孔装药量Q=a×b×H。装药结构:间断耦合装药,底部装药量22kg,上部装药量10.5kg;堵塞长度2.5m～3.0m;中间堵塞长度1m～1.4m。

3 爆破网络设计

在装药结构和设计单耗不变的情况下,重点考虑不同起爆网络引起的排间临空面与裂隙面的夹角以及排间的微差时间对爆破效果的影响。整体网络设计采用混合起爆网络,采用孔内间隔、孔外分段,逐孔逐排微差起爆。孔内间隔用高段非电管(MS15、MS14)、孔外用低段非电管(MS5、MS4、MS3、MS2、MS1),实现逐孔起爆,达到微差挤压目的,并采用电雷管起爆。

爆破网络一:起爆临空面与裂隙走向夹角的角度过小或过大,即0°～30°和60°～90°(见图1)。

图1 大沟爆破网络图一示意

爆破网络二:起爆临空面与裂隙走向夹角的角度适中,为30°～60°(见图2)。

图2 大沟爆破网络图二示意

4 效果对比和分析

爆破网络一的效果。d＜5mm颗粒含量平均为12.6%,d＜0.075mm颗粒含量平均为1.8%,满足dmax≤800mm、d＜5mm颗粒含量≤15%、d＜0.075mm颗粒含量≤0.2%的设计要求。

岩石破碎程度比较好,整体爆堆比较松散,装运效率比较高。但是,岩石整体块度分部不是很均匀,d＜5mm颗粒含量较多。原因在于:由于岩体整体裂隙比较发育,裂隙与临空面的夹角过大或过小,故使因炸药作用造成的爆破岩块偏小且级配不是很均匀。岩石的不均匀系数偏大,d30～d80含量偏小。

爆破网络二的效果:d＜5mm颗粒含量平均为8.4%,d＜0.075mm颗粒含量平均为0.7%,同样满足设计要求。同时岩块d30～d80含量有所提高,爆堆整体岩块比较均匀,岩块的不均匀系数偏小,符合大坝下游对堆石料的级配要求。

5 总结

在爆破形成临空面时,临空面和裂隙方向间的夹角,对爆破效果有一定的影响。当夹角为0°～30°时,爆轰气体容易从相邻间外泄;当夹角为60°～90°时,爆轰气体容易从临空面方向外泄;相应的爆轰波对孔壁的有效作用时间均相对变短。在今后爆破施工中,要加强考虑裂隙发育情况,由此根据现场实际,及时调整爆破网络,可以有效改善爆破效果。