浅析堆石坝级配料二次微差爆破施工技术

浅析堆石坝级配料二次微差爆破施工技术摘要：水库大坝工程量大，施工一般都在枯水期，工期短、时间紧，不同填筑区石料规格不同，且填筑石料一般要求连续级配，通过试验分析数据，采用二次微差爆破合理有效的控制堆石坝级配料，大大降低了级配料筛选的工作量，提高了产能和施工效率，在实际大坝枢纽工程堆石坝填筑施工中得到推广应用，取得了良好的社会效益和经济效益。关键词：微差爆破，级配料，试验，堆石坝填筑，安全控制一、工程特征1.工程概况从江龙塘水库工程位于贵州省黔东南州从江县宰便镇宰送村境内，坝址位置位于宰便镇西南侧约6.5km左右，宰便镇距离从江县97.7km，地处黔桂交界九万大山北端的月亮山区腹地。坝址所在河流污奶河为珠江流域柳江水系都柳江三级支流，一级支流为孙览河，二级支流为宰便河，河流流向自西南向东北方向。坝址距从江县城约105km，从江县至宰送村有公路连接，宰送村有小路至坝址位置，对外交通较差。155173/302.8万3为150.68m1:1.4（1）坝体分区从上游到下游依次为上游石渣盖重区1B、上游低粘性土铺盖区1A、混凝土面板F、垫层区2A、过渡区3A、主堆石区3B、下游次堆石区3C、下游块石护坡3P等几个区，工程量较大，主堆石区施工量为213624m³，次堆石区施工量为117075m3。2.施工特点二、施工工艺及操作要点1.施工工艺流程清理场地→确定布孔位置→钻孔前准备→孔位复核→钻机穿孔→自检→炸药计算，装填→选择堵塞材料，孔口堵塞→远程装置设置，联线→自检复检→现场安全设施布置→开始爆破→安全排查在第一次爆破结束以后，再参照前一次的施工流程进行二次微差爆破。2.操作要点（1）爆破试验为满足实际施工要求，首先进行爆破试验，以获得能满足级配要求的深孔微差挤压钻孔爆破参数；试验内容包括各项爆破参数试验、起爆网络试验、爆破振动影响、堆石料粒径、级配区间及成品率等。主要分为垫层区试验、主堆石区级配试验、筛分试验、碾压试验。为确保施工安全，和能开采出符合要求的填筑级配料，参与的爆破工程技术人员需持有爆破资质证书，在石料开采前，结合以往施工经验采用微差挤压爆破技术进行级配料开采，反复实施多种试验，为本工程开采施工提供科学依据。此次试验实施严格按设计要求施工，爆破程序和现场布置反复核验，确保符合各项设计参数，以保证安全施工。（3）第一组钻爆试验：主要针对过渡料的开采进行试验。过渡料要求最大粒径不超过300mm，孔隙率为20%的连续级配。采用潜孔钻钻孔，孔径φ90mm，矩型布孔，孔深6.0m，孔网参数为2.0m×3.0m，单耗0.5～0.7kg/m3，用乳化炸药进行耦合装药，微差挤压爆破。①过渡料爆破参数选择：孔径D：选用90mm直径钻头，故D=90mm；钻孔方向：钻倾斜孔，方向与台阶坡面一致，与水平面夹角85°；台阶高度H=6m，则钻孔深度L1=6m；前排炮孔的最小抵抗线W1：按经验公式W1=D（7.85ΔτL1/qH）1/2=0.9×（7.85×0.85×0.7×6/1.2×0.6×6）1/2=2..2m式中：Δ---装药密度，取0.85Kg/dm3τ---装药长度系数，取0.7；m---炮孔密集系数，取1.2；q---炸药单耗，取0.6Kg/m3；D---炮孔直径，取0.9dm；其他符号同上。经调整，取W1=2.0m，②炮孔排列和布孔方式： 取爆破台阶宽度B=10m，长度L=20m，从台阶坡项线向边坡布孔的总排数Nb=B/W1=10/2≈5排，布孔方式采取矩形布孔。③孔间距a和排间距b：孔间距a取a1=2.0m;排间距b取b1=2.0m；每一排炮孔数N1=L/a1=20/2≈10孔，共5排④单位炸药消耗量q取0.6~0.7kg/m3，本次取0.6kg/m3⑤装药量计算：第一排Q1=q*W1*a1*H=0.6×2×2.0×6=14.4Kg；∑Q1=N1*Q1=10×14.4=144Kg；第二排Q2=K*q*b2*a2*H=1.1×0.6×2.0×2.0×6=15.84Kg；∑Q2=N2*Q2=10*15.84=158.4Kg；第三排Q3=K*q*b3*a3*H=1.1×0.6×2.0×2.0×6=15.84Kg；∑Q3=N3*Q3=10*15.84=158.4Kg；第四排Q4=K*q*b4*a4*H=1.1×0.6×2.0×2.0×6=15.84Kg；∑Q4=N4*Q4=10*15.84=158.4Kg；第五排Q5=K*q*b5*a5*H=1.1×0.6×2.0×2.0×6=15.84Kg；∑Q5=N5*Q5=10*15.84=158.4Kg；式中K---后排加强系数，取值范围1.1～1.2，本式取1.1；爆破参数汇总表炮孔类别爆破参数D/mmL/ma/mb/mN/个Q单/kg∑Q/Kg第一排孔906221014.4144第二排孔906221015.84158.4第三排孔906221015.84158.4第四排孔906221015.84158.4第五排孔906221015.84158.4累 计777.6（4）第二组钻爆试验：主要针对主堆石料爆破开采进行试验，要求连续级配，小于5mm的颗粒含量不超过20%，小于0.075mm的含量不超过5％。采用潜孔钻钻孔，孔径φ90mm，梅花型布孔，孔深10.0m，孔网参数为3.0×3.0，单耗0.4～0.50kg/m3，用膨化散炸药进行耦合装药，微差挤压爆破。①堆石料爆破参数选择：孔径D：选用90mm直径钻头，故D=90mm；（钻孔方向：钻倾斜孔，方向与台阶坡面一致，即与水平面夹角85°；台阶高度H=10m，则钻孔深度L1=10m；前排炮孔的最小抵抗线W1：按经验公式W1=D（7.85ΔτL1/mqH）1/2=0.9×（7.85×0.85×0.7×10/1.2×0.45×10）1/2=2.94m式中：Δ---装药密度，取0.85Kg/dm3；τ---装药长度系数，取0.7；m---炮孔密集系数，取1.2；q---炸药单耗，取0.45Kg/m3；D---炮孔直径，取0.9dm；其他符号同上。经调整，取W1=3.0m，②炮孔排列和布孔方式： 取爆破台阶宽度B=12m，长度L=12m，从台阶坡项线向边坡布孔的总排数Nb=B/W1=12/3≈4排，布孔方式采取梅花形布孔。③孔间距a和排间距b：孔间距a取a1=3.0m;排间距b取b1=3.0m；每一排炮孔数N1=L/a1=12/3≈4孔，共4排④单位炸药消耗量q取0.4~0.5kg/m3，暂定0.45kg/m3⑤装药量计算：第一排Q1=q*W1*a1*H=0.45×3×3×10=40.5Kg；∑Q1=N1*Q1=4×14.4=162Kg；第二排Q2=K*q*b2*a2*H=1.1×0.45×3.0×3.0×10=44.55Kg；∑Q2=N2*Q2=4*44.55=178.2Kg；第三排Q3=K*q*b3*a3*H=1.1×0.45×3.0×3.0×10=44.55Kg；∑Q3=N3*Q3=4*44.55=178.2Kg；第四排Q4=K*q*b4*a4*H=1.1×0.45×3.0×3.0×10=44.55Kg；∑Q4=N4*Q4=4*44.55=178.2Kg；式中K---后排加强系数，取值范围1.1～1.2，本式取1.1；爆破参数汇总表炮孔类别爆破参数D/mmL/ma/mb/mN/个Q单/kg∑Q/Kg第一排孔9010331040.5162第二排孔9010331044.55178.2第三排孔9010331044.55178.2第四排孔9010331044.55178.2累 计696.6（5）起爆方式和起爆网络设计由于本工程对石料的粒径、级配要求十分严格，特别是其中过渡料的粒径要求在300mm以内，而且要求一次爆破成功，因此，在参考许多同类型工程的爆破方案的基础上，根据我项目处的施工经验，决定采用“V”型起爆方式，利用“V”型起爆的特点，加强岩块之间的碰撞程度，从而得到符合质量要求的石料。由于段数过多，为了避免可能出现的“串段”或“重段”现象，均采用孔内延时接力传爆，孔外用电雷管连接，孔内用1段～15段雷管延时起爆，排与排之间时间差控制在50ms左右。试验原则：①场地选择须具有代表性，在开挖区内选取具有代表性的地段进行爆破试验。②爆破参数试验2～3组，以便指导施工。③试验数据的初步选定要根据经验和计算选取。④试验记录准确。⑤暂定试验钻爆参数以梯段爆破选定参数为基础，选定上下界限参数进行试验。⑥对于堆石料、过渡料等不同级配的坝体填筑料应分别进行爆破试验。4.试验组织机构及时间安排成立石料场爆破试验小组，严密组织，项目经理亲自抓爆破试验工作，由技术负责具体负责实施，并担任爆破试验小组组长。根据施工总工期安排，于堆石坝填筑施工前1个月完成爆破试验工作。（1）试验内容其相关试验内容为：对爆破石渣料，进行颗粒粒径分析，并参照各类坝料的上、下包络曲线图，对爆破参数进行调整。（2）试验程序①选定试验部位：由技术负责组织试验小组在开采区内选定试验场地，并制定试验技术措施。选定试验测试项目，并及时收集数据。并报监理工程师审批后实施。实施中由试验组成员进行指导，控制。②测量放样：选定试验场地后，由测量组进行地形测量，并放样测出试验要求的控制点。③钻孔布置：依据控制点，按试验技术要求进行钻孔布置，如试验场地平面高差较大，先行对场地进行平整，以使试验方便施工，方便数据的收集。④装药爆破：依据试验技术要求进行装药、分段、起爆，并作好记录，按施工区爆破安全要求组织爆破。⑤试验成果：试验过程中进行数据收集：爆破后石渣堆积体型测量，分析爆破效果。⑥试验总结由技术负责组织对试验工作总结，由各作业组和测试组总结试验情况，并完成试验成果报告，并报监理工程师审核。非电毫秒雷管段位延时参数表段 别123456延迟时间（毫秒）0252575110150段 别789101112延迟时间（毫秒）200250310380460550段 别131415161718延迟时间（毫秒）650760880102012001400⑦爆破安全允许距离计算评价各种爆破对不同类型建(构)筑物和其他保护对象的振动影响，应采用不同的安全判据和允许标准。a）本工程料场的爆破振动距离：由于周边无民房，只存在轧石系统和临时房，爆破振动影响不进行计算。b）爆破飞石最大距离：按露天深孔经验公式Rf=（15～16）D=240m，查《爆破安全规程》表：露天深孔对人员的安全距离不小于200m。因此爆破时必须采取下列安全措施：ⅰ）精心设计，合理选择爆破参数，注意验孔、校核W，修正装药量；ⅱ）设计施工中注意避免药包位于岩石软弱夹层面，应采取间隔填塞、调整药量、避免过量装药等措施；ⅲ）保证填塞质量。ⅳ）注意排间微差时间隔，时差既不能过大，也不低于50ms。c）爆破安全警戒范围：施爆时确定的警戒范围是以爆区中心为圆心，半径为R=300m的范围。5.堆石坝填筑施工对趾板基础进行清理，根据不同填筑区级配料石料规格不同，将爆破后的石料进行转运到现场进行填筑碾压。五、材料与设备（一）主要材料消耗见爆破器材统计表。爆破器材统计表序号品名规格单位数量备注1胶状乳化炸药Ø70×2000gkg1324.22塑料导爆管雷管3、5、7、11段脚线10m发80各20发（二）主要机械设配备见机械设备统计表。机械设备统计表序号设备名称规格型号单位数量劳动力名称数量1空压机12m3台1爆破技术12风钻Y20把5质量员13潜孔钻SGZ—IIIA台3安全员24高能起爆器GM200个2爆破工35爆破警报器个1普工10六、质量控制（一）质量控制标准质量控制执行以下标准：《工程建设标准强制性条文（水利工程部分）》、《爆破作业项目管理要求》（GA991—2012）。（二）质量控制措施1.严格按照爆破设计进行布孔、钻孔，钻孔前准确测画各孔的位置，孔深、间、排距均要满足设计要求。2.按照爆破设计方案进行装药、堵塞，保证爆破效果。七、安全措施（一）安全控制执行标准严格执行以下标准：《中华人民共和国安全生产法》、《安全生产条例》、《爆破安全规程》（GB6722—2003）等相关法律法规和水利水电行业相关标准。（二）安全控制措施1.认真学习国家安全生产法规，业主、监理及项目部有关安全生产文件，坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，牢固树立“安全为天”的思想。定期对员工进行安全技术培训，提高员工防范事故发生能力和事故发生后的处理能力。2.每项工程开工前，安排专人组织对参与作业的员工进行安全技术交底工作。使人人识别各个工序存在的“危险源”，做到如何避免和应对事故的发生，做到“三不”（即不伤害自己、不伤害他人和不被他人伤害）。3.在施工中作业现场安排专职安全员，对施工现场的安全进行全方位巡察监控，确保施工现场严格按照安全措施计划实施。4.所有参与施工人员，必须进行岗前培训和安全教育并遵守《高处作业安全管理制度》,特殊工种须经专门培训、考核并取得合格证书的人员担任。爆破工程技术人员和爆破员必须是经专门培训、考核合格的人员担任。爆破器材专人专管，轻拿轻放。严格执行爆炸物品领用、退还制度，做到帐物一致，记录清楚齐全完好。5.现场施工人员、操作手必须戴好安全帽，配带必要的劳动防护用品，理解并熟练掌握安全防护技术措施。对于特别危险的施工场所坚决杜绝夜间施工。6.科学、合理、规范组织施工，加强监管，使安全生产处于受控状态。7.坚决杜绝“三违”（违章操作、违章指挥和违犯劳动纪律）等习惯性行为。8.凡是进入装药、联网等爆破现场的人员，必须将通讯设备（手机、对讲机）、电气设备和照明电源予以关闭，此项工作由施工现场的安全员负责执行和监督。9.每次装药前，一定要了解当地天气变化情况，严禁在雨天、雾天（能见度小于100m）、雪天及夜间进行爆破作业。10.严格执行爆破安全规章制度，爆破施工过程中严格执行《爆破安全规程》（GB6722-2011）及《水利水电工程施工安全技术规程》（SL399—2007）的规定，杜绝爆破事故发生，实现安全生产。11.所有用电线路必须采用防水与绝缘性能良好的电缆。并经漏电保护器和自动空气开关接引至工作面。12.装药放炮应提前2～3小时以书面形式通知各有关单位，做好准备安排工作。13.爆破警戒工作①装药警戒范围由爆破工作领导人确定，装药前作业面的专职安全员用安全警示带圈定警戒区边界设置明示标志并派出岗哨，无关人员严禁入内；作业面装药负责人安排有关人员插上“红旗”作为正在装药的标志，以予示警。②爆破警戒范围规定：移动式机械设备撤离至爆区250m以外；人员撤离至爆区300m以外；难以移动的机械设备应用方木、木板、竹架板、废旧皮带等加强保护，但至少距离爆区50m以外。在山后下游方向，原电站范围，除爆破时警戒外，平时用铁丝网封闭。③执行警戒任务的人员，应提前1小时到达指定地点，做好机械设备、车辆及人员等的疏导工作并坚守工作岗位。各警戒地点应安排2～3人，并配备一台对讲机进行通讯联系。14.警报信号由爆破总指挥进行发布，采用电摇警报器发出报警信号，其信号规定按有关文件执行。15.爆后检查等待时间规定如下：①露天浅孔爆破，爆后应等待5min后，方准许检查人员进入爆破作业地点；如不能确认有无盲炮，应经15min后才能进入爆区检查。②露天深孔爆破，爆后应超过15min，方准检查人员进入爆区。③露天爆破经检查确认爆破点安全后，经当班领导同意，方准许作业人员进入爆区。16.每次起爆后，负责爆破工作的领导必须安排由爆破技术人员、爆破员、安全员对爆破现场情况进行安全检查。发现问题及时向主管领导汇报并积极组织处理。当班不能处理的，必须用安全警示带圈定警戒区边界设置明示标志，安排专人进行守护。无关人员、车辆、机械设备严禁入内。作业面具体负责人安排人员插上“红旗”作为安全标志以予示警，并向下一班具体负责人说明情况交代清楚。17.石料场爆破后，及时用挖掘机清理爆区边缘的危石，防止滚落伤人和机械设备。石料场甩渣与坡底装渣不能平行作业。八、环保措施成立专门机构，按《环境保护法》、《水土保持法》等相关法律、法规及当地政府有关规定进行施工，污染物达标排放；认真贯彻落实国家有关环境保护的法律、法规和规章及本合同的有关规定，做好施工区域的环境保护和水土保持工作，对施工区域外的植物、树木尽量维持原状，防止由于工程施工造成施工区附近地区的环境污染、加强开挖边坡治理防止冲刷和水土流失。积极开展尘、毒、噪音治理，合理排放废渣、生活污水和施工废水，最大限度地减少施工活动给周围环境造成的不利影响。组织学习并严格遵守《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》、《中华人民共和国大气污染防治法》、《中华人民共和国噪声污染防治法》、《中华人民共和国水土保持法》、《中华人民共和国森林法》等一系列国家及地方颁布的各项环境保护和水土保持法律、法规、条例和制度，加强对职工的环保教育，提高职工的环保意识，做好施工区环境保护和水土保持工作。做好环境保护及水土保持措施。土石方施工中采取相应的、有效的保护措施，防止在工程利用或占用的范围内发生土壤冲蚀及对土地河床或河岸的冲刷，并防止由于工程施工而造成开挖料或其它冲蚀物质在河道中的淤积。将开挖弃渣用于填筑通往堆石坝施工便道，其他部分运至弃渣场。（二）做好大气污染预防措施。1.在工程施工过程中，加强施工设备的保养、净化，减少污染源（如掺柴油添加剂，配备催化剂附属箱等），配置有害气体的检测装置，禁止不符合国家废气排放标准的机械进入工区。2.施工期间，对施工道路及施工区进行洒水；运土车辆装车高度不超过车厢板高度，行驶车速不大于40km/h，以减少途中洒落和扬尘。3.在爆破、开挖等作业中，采用水幕降尘器实施水幕降尘或隔离措施，切实做好施工人员的劳动保护。4.施工过程中避免夜间进行强噪音等作业，施工车辆特别是中型施工车辆的行驶线路经过生活区时，限速行驶，并尽可能避免夜间作业。制定出详细的噪音控制实施细则，并认真贯彻执行。5.施工期间，不随意燃烧树木及废物，以免污染空气。（三）做好水污染防治措施1.为保护水质，防止施工区废水和生活区污水及任何污染物质直接或间接进入河道、水源内，对各种施工用的燃料、油料、化学品等做到严格管理，特殊保管储存地做到远离地表水源。2.施工区域设置足够的卫生设施，