石方开挖结合面板堆石坝堆料爆破开采技术

石方开挖结合面板堆石坝堆料爆破开采技术

1对余热弃料进行加载面堆石坝是世界上最重要的水库之一。堆石的主要部分是岩石的沉积，岩石的主要部分是由爆炸和开采造成的。为了节省工程投资,利用溢洪道石方开挖弃料来进行主坝堆石坝体的加高培厚,从而达到节约投资、减少弃料、加快面板堆石坝填筑进度的目的,也有利于自然环境的保护。但这就要求,溢洪道石方开挖中的爆破开挖除要满足一般开挖的技术要求外,最关键的是要采取控制爆破技术,使爆破出的石碴满足级配、开采、挖运、填筑、碾压等环节的技术要求。2项目总结2.1麻岩的岩石组成西大洋水库溢洪道位于右坝头,右岸高于左岸,地表即出露基岩,岩性为太古界阜平群南营组花岗片麻岩,岩石矿物成分为石英、长石、云母及少量角闪石等,弱～微风化岩体较坚硬完整。局部岩体内发育两组节理,溢洪道除表层为全风化花岗片麻岩外,下部均呈弱风化,岩石较为完整。岩石饱和抗压强度和干抗压强度平均值均大于70MPa,干密度平均值2.60g/cm3,说明岩体较致密坚硬。2.2填筑层厚度设计坝体堆石填筑石料要求为溢洪道开挖的弱风化以及下部的开挖石碴填筑,石碴应有良好的级配,可筑坝的石碴最大粒径不宜大于80cm,且不超过填筑层厚的2/3,土、石粉等粒径小于0.1mm的颗粒含量不超过5%。填筑层厚度不宜超过120cm,最大粒径应控制在80cm以下,填筑时不得发生粗料集中及架空现象。填筑要求采用振动碾分层碾压,碾后堆石孔隙率小于25%,干容重不小于20kN/m3。3溢洪道开挖及大坝填筑工程措施本工程溢洪道石方开挖48.4万m3,大坝堆石填筑46.5万m3。溢洪道开挖总长874m,最大开挖深度45m,主要为侧向扩挖,爆破施工工期9个月,时间紧、工程量大、施工强度高。为顺利完成溢洪道开挖及大坝填筑,在开挖中必须在原有的施工技术、施工方法、施工工艺上有所改进、有所创新,使爆破石碴达到大坝填筑级配要求。在总结以往的施工经验、技术参数的基础上,并参考重庆的鱼跳、云南的茄子山、江西的大坳等工程实例,结合本工程地质、地形及现有设备、技术力量决定以深孔爆破为主,按设计预留马道分台阶进行爆破,边坡采用预裂爆破技术,起爆采用毫秒延时挤压爆破技术。施工中结合实际进行不同孔径、不同孔排距及不同炸药单耗的试验,调整爆破参数,优化施工工艺。3.1爆炸试验的过程如图2所示3.2爆炸试验3.2.1测试爆炸设备的技术水平为保证爆破效果,进行爆破试验前爆破器材的试验,检验各种爆破器材技术指标是否符合规定。3.2.2爆破试验方法(1)孔深主要取决于爆区台阶高度,本次爆破试验台阶高度为10m,孔深L=(H+h)/sinα,炮孔超深h=0.6m,L=(10+0.6)/sin75°=11.5m。(2)KQJ-100B型潜孔钻用90mm钻头,CM-341钻车用110mm钻头,相应孔径分别为90mm、110mm。(3)填塞长度不小于20～40倍孔径,取L2=28×0.09=2.5m左右。(4)炸药选用2#岩石炸药,单位炸药消耗量取q=0.50kg/m3。(5)底盘抵抗线W取3.0m。(6)采用梅花型布孔,孔距a=m·W=3m,爆破试验时取3m左右;排距b=a·sin60°=2.6m,取2.5m左右。根据试验效果调整孔排距。(7)装药结构为连续耦合装药,临空面第1排孔根据自由面情况可以采用间隔耦合装药。预裂爆破采用间隔不耦合装药。(8)孔内炸药用两发高段位导爆管雷管(MS10段)起爆,孔外用MS2段或MS3段导爆管雷管接力延时起爆。预裂爆破采用导爆索起爆。在实际试验中,考虑地质、地形、机械设备、爆破器材等情况,在每次爆破试验的基础上,不断调整爆破参数,改进施工工艺,使溢洪道爆破石碴符合大坝填筑石料级配要求,降低大块率和工程成本。3.3清理、补孔、装药(1)采用梅花形布孔:施工时严格控制孔位偏差不大于钻孔孔径,严格控制钻孔倾角、方位角,保证孔斜误差在1°之内,确保钻孔底高程在同一高程上。钻孔完成后将孔口周围0.5m之内清理干净,用草把或编织袋堵好孔口,防止掉入岩粉和块石填塞钻孔。(2)装药前清理并检查钻孔,对于超深钻孔要进行回填处理,对于不能清理完全的钻孔要进行补孔。(3)装药要严格按照设计装药量进行,装药完成后用黏土分层填塞炮孔,保证填塞长度和质量。(4)采用非电导爆管毫秒延时起爆网路,“V”型起爆毫秒延时挤压爆破每次起爆原则上多于3排,不超过10排。(5)装药结构:主爆孔采用连续耦合装药,预裂炮孔采用间隔不耦合装药,临空面装药根据最小抵抗线大小确定装药形式。(6)每次爆破后进行分析总结,调整爆破参数,使之达到最优。3.4处超径石、自由面倾角的出现在试验过程中还发现,爆破石碴级配大部分符合大坝填筑石料要求后,在自由表面、炮孔顶部、爆区四周等个别地方超径石还较多。分析原因后采取以下措施:(1)对于自由面处超径石采取第1排炮孔与自由面倾角一致,装药时根据实际抵抗线采取灵活的装药方式解决了此部分的超径石含量。(2)对于炮孔顶部采取减少填塞长度、填塞段内添加压顶药包、提高填塞质量的方法解决。(3)对于预裂面处采用减小缓冲孔的孔排距(为主爆孔的2/3),单耗不变,装药形式改为不耦合或间隔装药的方法解决。(4)对于爆区周围因爆破扰动拉裂未钻孔部分而产生的超径石,采取增加施工预裂的方法解决。采取以上措施后,超径石含量基本控制在了2%以内,最终得出了符合级配要求的大坝填筑石碴。3.5参数表优化爆炸试验参数根据实际岩体岩性,比较成功的爆破试验参数如表1所示。4颗分结果分析每次爆破试验后都采用随机取样的方法,用反铲或装载机取料,用自卸汽车运至颗分试验场筛分。颗分结果见表2。根据以上各段粒径含量可以计算出不均匀系数Cu分别为27.0、18.2、15.3,曲率系数Cc分别为2.67、2.91、1.95,可以看出不均匀系数Cu>5、曲率系数Cc<3,属级配良好。因此,爆破试验所产出的石碴是符合大坝填筑要求的。5爆破安全监测每次爆破试验时,为了保护边坡、围岩的稳定和周围建筑物的安全,施工中进行爆破安全监测(质点振动速度监测),以了解爆破方案的可行性、爆破设计参数的合理性和爆破对周围环境的振动影响范围和程度,并对爆破施工进行优化。爆破监测数据如表3所示。6现场爆破试验面板堆石坝石料源的爆破开采技术,是利用枢纽建筑物开挖料填筑面板堆石坝的第1个环节,在严格控制开挖要求的前提下,使爆破的石碴尽量满足填筑堆石坝级配要求。但由于工程的地质、岩性、施工机具与施工方法、爆破器材等方面的差异,在具体的施工中,应结合工程的特点,通过现场爆破试验来选择具体的爆破参数和施工方法。下面是几条经验和体会,希望能为类似工程提供参考。(1)对于有级配要求填筑石料的石方爆破,在条件许可的条件下,应按加强松动爆破设计。(2)按实际地质、地形情况,调整爆破参数,可以爆破出符合填筑要求的级配合理的石碴。(3)深孔梯段爆破宜采用多排毫秒延时挤压爆破,时间间隔不