大断面洞室开挖生产性爆破试验研究

邓 昌 奇,　于 志 强,　万　臣

(中国人民武装警察部队 水电第八支队，重庆　401320)



大断面洞室开挖生产性爆破试验研究

邓 昌 奇,于 志 强,万臣

(中国人民武装警察部队 水电第八支队，重庆401320)

对白鹤滩水电站泄洪洞开挖预裂生产性爆破试验过程及成果进行了研究分析，确定了合理的预裂孔装药结构参数、线装药密度、梯段爆破布孔参数，主爆及缓冲孔钻孔超深参数和装药结构参数以及起爆网络参数等，为现场爆破施工提供了依据，可供类似工程参考。

大断面；洞室；爆破；试验；白鹤滩水电站

1　概　述

白鹤滩水电站泄洪洞无压段为城门洞型断面，开挖断面宽度为17～20 m，高20～23 m，按上层、中层和底层分层开挖。介绍了所开展的中层开挖预裂生产性爆破试验，试验区选择在1#泄洪洞①泄0+070～①泄0+140，分七段。预裂梯段爆破试验区位于Ⅲ1类围岩开挖断面，开挖宽度为20 m，开挖面高度为13.5 m。

2　试验情况及效果分析

2.1试验参数

2.1.1钻孔参数

根据开挖爆破试验区的断面情况确定的布孔参数见表1，前缘抵抗线小于2 m，预裂孔及主爆孔造孔设备分别为100B和JK590，钻孔孔径均为90 mm。

2.1.2装药参数

表1　中层爆破试验钻孔参数表

为获得最佳单孔爆破单耗，确定主爆孔的单孔爆破单耗按0.7 kg/m3、0.65 kg/m3、0.6 kg/m3、0.55 kg/m3自大向小调整，主爆孔采用φ70乳化炸药连续装药。预裂爆破的线装药密度按0.6 kg/m、0.55 kg/m、0.5 kg/m 、0.45 kg/m、0.4 kg/m自大向小调整，孔底部1～2 m加强装φ70乳化炸药，中上部为φ32乳化炸药。

2.2爆破试验

2.2.1主爆孔试验

根据不同的爆破参数组合，分部位进行了多次爆破，针对不同部位主爆孔采用的爆破参数调整情况见表2。主爆孔装药采用φ70乳化炸药药卷，为不耦合连续装药，根据所确定的单孔爆破单耗，调整主爆孔的孔、排距。

2.2.2缓冲孔试验

根据不同的爆破参数组合，与主爆孔采用的爆破参数协调进行调整，缓冲孔负担的爆破区的单孔爆破单耗比主爆破区稍低，通过缩小间、排距，减少单孔装药量，在主爆区和预裂面间形成了一个缓冲带，缓冲孔调整情况见表3。

2.2.3预裂孔试验

预裂孔的钻孔间距一般选取孔径的8～12倍，参考相邻工区预裂爆破施工参数，将孔距固定为0.7 m，仅对线装药密度进行了调整。采用φ32乳化炸药药卷间隔装药，孔底2 m采用2～3节φ70连续药卷作为底部加强药包，其余采用φ32药卷间隔绑扎在竹片上，对药卷间距进行调整以达到对线装药密度的调整。预裂孔的堵塞长度国内一般为0.6～2，本次试验控制在1 m。预裂孔调整情况见表4。

2.3效果分析

表2　泄洪洞主爆孔爆破参数调整过程表

表3　泄洪洞缓冲孔爆破参数调整过程表

表4　泄洪洞预裂孔爆破参数调整过程表

在排除个别爆破中因前沿抵抗线设置不合理的情况后，对爆破效果进行分析如下。

2.3.1主爆孔试验情况

爆破试验区主要以Ⅲ1类围岩为主，采用0.7(kg/m3)和0.65(kg/m3)的单孔单耗时，主爆孔的孔、排距为2.5 m×2 m、2.5 m×2.5 m，爆堆松散，破碎块度基本在0.8 m以下，但主爆孔钻孔量偏大，炸药消耗较大。采用0.6(kg/m3)、0.55(kg/m3)的单孔单耗时，主 爆 孔 的 孔、排 距 为3 m×2.5 m，爆堆松散，破碎块度基本在1.2 m以下，满足挖装设备的需要，主爆孔钻孔量适中。

2.3.2缓冲孔试验情况

缓冲区单孔爆破单耗比主爆区的单孔单耗降低一个等级，爆破效果随同主爆区发展变化，经过对比,采用0.65(kg/m3)和0.6(kg/m3)的缓冲孔单孔单耗时，预裂面情况较采用0.55(kg/m3)和0.5(kg/m3)时有损伤。

2.3.3预裂孔试验情况

从现场情况看，线装药密度为500 g/m和450 g/m时半孔率约为96%，较600 g/m时高，但残留根底较多；线装药密度为550 g/m时半孔率也在92%以上；同时对半孔进行观察，发现线装药密度为600 g/m时，在裂隙发育地区的半孔完整存在率较低；线装药密度为550 g/m时，在裂隙发育地区的半孔完整存在率较线装药密度为500 g/m时低，但均保存有半孔，开挖平整度均满足要求。

3　推荐成果

3.1预裂孔参数

根据爆破试验情况，推荐预裂孔孔径为90 mm，孔距0.7 m，按设计开挖线开孔，孔底距建基面20 cm。全孔平均线装药密度取550 g/m，采用导爆索起爆，φ32乳化炸药药卷间隔装药，孔底连续装3节φ70乳化炸药药卷，竹片绑扎间隔，孔口堵塞1 m。预裂孔装药结构见图1。

图1　预裂孔装药结构图

3.2主爆孔参数

鉴于主爆孔爆破效果，主爆孔孔径为90 mm，孔距取3 m，排距取2.5 m，孔底距建基面1 m，主爆孔单孔单耗0.55 kg/m3，φ70乳化炸药药卷连续装药，孔口堵塞长度为2.5 m，非电毫秒微差塑料导爆管雷管起爆。由于孔内有水，为保证主爆孔装药到位及爆破效果，主爆孔亦采用导爆索装药。

3.3缓冲孔参数

缓冲孔孔径为90 mm，间距为1.5 m，孔距预裂孔1.2 m，间距为1.5 m，距主爆孔为2.15 m。孔底距建基面1 m，缓冲孔单孔单耗0.5 kg/m3，φ70乳化炸药药卷连续装药，孔口堵塞长度为2 m，非电毫秒微差塑料导爆管雷管起爆。

3.4网路设计参数

采用预裂孔先响，主爆孔次之，缓冲孔最后响的爆破网络。爆破网络采用非电毫秒微差塑料导爆管雷管连接，主爆孔按照两孔一响，缓冲孔按照3～4孔一响，预裂孔按照7～14孔一响，控制单响药量不大于100 kg。

采用推荐的爆破参数，在1#泄洪洞0+140～0+210段进行了验证施工，预裂爆破效果见图2。

图2　中层预裂爆破效果图

4　结　语

由于地质条件的复杂性及洞室施工的特殊性，大断面洞室爆破开挖施工对爆破技术的要求很高，必须通过一系列的科学试验对爆破参数进行研究分析，在综合运用各种开挖爆破施工技术的同时，加强科学管理，使整个开挖爆破施工工艺向规范化、程序化、标准化发展，才能有效提高爆破开挖质量。

(责任编辑：李燕辉)

2016-07-12

TV7;TV52;TV53;TV542;TV554

B

1001-2184(2016)04-0021-03

邓昌奇(1986-)，男，四川乐山人，工程师，硕士，从事水利水电工程施工技术与管理工作；

于志强(1980-)，男，河南新野人，工程师，学士，从事水利水电工程施工技术与管理工作；

万臣(1987-)，男，湖北宜都人，工程师，硕士，从事水利水电工程施工技术与管理工作.

[1]水工建筑物地下开挖工程施工技术规范，DL/T5099-1999[S].

[2]刘殿中.工程爆破实用手册[M].北京：冶金工业出版社，1999.