微差挤压爆破在堆石坝过渡料开采中的应用.pdf

第2 8 卷第3 期 2 0 1 1 年9 月 爆破 B L A S T I N G V 0 1 ．2 8N o ．3 S e p ．2 0 1 l D O I 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 4 8 7 X ．2 0 1 1 ．0 3 ．0 1 2 微差挤压爆破在堆石坝过渡料开采中的应用 汪辉1 ，张延林2 ，王小和1 1 ．葛洲坝新疆工程局有限公司，宜昌4 4 3 0 0 2 ；2 ．葛洲坝集团试验检测有限公司，宜昌4 4 3 0 0 2 摘要 利用中大孔径的深孔微差挤压爆破技术，在水布垭面板堆万坝过渡料填筑工程中进行开采爆破试 验，取得了适合本工程条件的爆破参数；施工中进一步优化爆破设计，获得大规模爆破开采过渡料的施工经 验，保证了堆石坝填筑施工质量和技术要求。 关键词微差挤压爆破；决度；规模开采 中图分类号T D 2 3 5 ．3 1文献标识码A 文章编号1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 1 1 0 3 0 0 4 3 0 3 A p p l i c a t i o no fM i l l i s e c o n dC o m p r e s s i o nB l a s t i n gf o r T r a n s i t i o nM a t e r i a lM i n i n gf o rR o c kF i l lD a m W A N GH u i l ，Z H A N GY a n l i n 2 ，W A N GX i a o ．h e l 1 ．G e z h o u b aX i n j i a n gE n g i n e e r i n gC oL t d ，Y i c h a n g4 4 3 0 0 2 ，C h i n a ； 2 ．G e z h o u b aT e s t i n gC oL t d ，Y i c h a n g4 4 3 0 0 2 ，C h i n a A b s t r a c t T h ed e e ph o l em i l l i s e c o n dc o m p r e s s i o nb l a s t i n gw i t hm e d i u mb o r e h o l ed i a m e t e rW a st e s t e di nt r a n s i - t i o nm a t e r i a lm i n i n gb l a s t i n gf o rr o c kf i l ld a ma tS h u i b u y ap r o j e c t ．A n dt h es u i t a b l eb l a s tp a r a m e t e r sW l l go b s t a i n e d f o rt h i sp r o j e c t ．I nt h ec o n s t r u c t i o n ，t h eb l a s td e s i g nW a so p t i m i z e dm o r ea n dg o tt h ec o n s t r u c t i o ne x p e r i e n c eo fl a r g e s c a l et r a n s i t i o nm a t e r i a lm i n i n gb l a s t i n g ，w h i c he n s u r et h ec o n s t r u c t i o nq u a l i t ya n dr e q u i r e m e n to fr o c kf i l ld a m ． K e yw o r d s m i l l i s e c o n dc o m p r e s s i o nb l a s t i n g ；f r a g m e n t a t i o n ；s c a l em i n i n g 堆石坝过渡料开采通常有多种方案可供选择。 可采取常规松动爆破，从常规爆渣中用小型挖装设 备仔细挑选爆渣中的小颗粒及细颗粒；或是在挑选 的细小颗粒的石料后，对因常规钻爆中的P 5 含量 5B i n 不足3 0 ％部分，采取人工破碎的P 5 含量 级配颗粒补充；亦可采用密集形系数进行特殊控制 爆破以求获得最佳的爆破效果后，略加挑选直接开 采过渡料。 水布垭水电站是目前同类型最高的面板堆石坝， 最大坝高2 3 3i n 。坝体共7 个填筑区，填筑量 15 6 3 ．7 4 万i n 3 ，其中过渡料 ⅢA 有6 7 ．5 5 万m 3 。具 收稿日期2 0 1 1 0 4 0 7 作者简介汪辉 1 9 7 5 一 ，男，硕士，一级建造师。从事水利水电、 建筑工程方面的施工管理和招投标工作， E m a i l 6 5 4 5 5 6 31 5 q q ．c o r n 。 有开采方量大，施工强度和质量要求高等特点。而堆 石坝料中以过渡料最难通过一次爆破直接上坝，因此 我们在水布垭面板堆石坝料过渡料开采过程中通过 进行多次爆破试验及方案的比较。最终选定采用中 大孔径深孔梯段微差挤压爆破技术对堆石坝过渡料 一次爆破直接上坝，同时通过优化开采爆破方案、爆 破参数和施工措施，取得了较好的效果{ 1 。 1 工程特点和技术要求‘ 1 ．1 工程特点 本工程过渡料 ⅢA 爆破开采的特点主要为 1 开采料场较分散，山高陡坡、爆破区域溶 沟、溶槽及节理裂隙发育，充填物较多，不利于大规 模爆破。 2 ⅢA 爆破料要求P 5 含量百分比比较高，用 万方数据 爆破 2 0 1 1 年9 月 常规的爆破方法很难满足设计包络曲线，且地质条 件复杂，爆破难度大。 3 取得合格坝料同时，还应提高爆破开采规 模与效率，满足上坝回填施工强度。 1 ．2 地质条件与技术要求 过渡料 ⅢA 的料场基本指定为桥沟、公山包 料场，为中厚层及巨厚层茅口组灰岩，岩层中以走向 走向N N W 倾N E 及N N E 倾s E 的高倾角裂隙发育， 大部分被方解石充填，长度小于3m ，平均线密度 3 条／m ，平均面密度1 ．5 5 条／m 2 ，在裂隙密集地段其 面密度为3 ．5 4 ．2 条／m 2 。岩块强度变化在 2 7 ．5 1 6 3M P a ，平均强度8 3 ．1M P a 。 水布垭面板堆石坝坝过渡料 ⅢA 需要满足以下 技术要求干密度为2 ．2 0g ／c m 3 ，孑L 隙率为1 8 ．8 ％，级 配要求为1 0 0 - 3 0 0m m ，占2 0 ％一2 5 ％；1 0 1 0 0m i l l ，占 1 2 ％一2 0 ％；5 1 0m m ，占1 5 ％一2 0 ％；l 一5l n l n ， 1 5 ％一2 0 ％；O ．1 一lm m ，占5 ％； 0 ．1m m ，不大于5 ％。 2 开采方案的爆破试验研究 2 ．1 开采方案选择 过渡料 ⅢA 主要来源于右岸桥沟、左岸公山 包料场开采料及左岸溢洪道引水渠开挖利用料，极 少部分来自各类洞挖料。 过渡料 ⅢA 应用前，有多种方案可供选择，比 如常规松动爆破开采；掺混人工料开采；控制爆破钻 爆开采。其中控制爆破钻爆开采又可以采用中等孔 径深孔密集形钻孔爆破；中大孔径深孑L 微差梯段钻 爆爆破；中大孔径深孔梯段微差挤压爆破。在经过 多项试验比较后拟选定采用中大孔径深孔梯段微差 挤压爆破。 2 ．2 开采爆破试验 1 爆破方式、规模 中大孔径深孑L 梯段爆破全部采用毫秒微差爆 破，包括排间和孔间2 种方式。起爆顺序采用“V ” 型起爆、斜排起爆、直线起爆3 种方式。 ⅢA 料爆破宜为50 0 0 70 0 0m 3 中等规模。规 模太小，ⅢA 料的比例相对下降。每次爆破孔数不 宜超过6 0 孔。 2 装药结构、单耗 在ⅢA 料的开采爆破试验中，采用耦合与不耦 合装药、连续与间隔装药的方式。从爆破试验对比 来看，耦合装药方式的爆破效果明显优于不耦合装 药方式；在同一单耗情况下，耦合装药方式产生的特 征粒径小，均匀系数小。 同时试验分析得出，公山包料场 混装车乳化 炸药 开采微差挤压爆破的单耗为0 ．9 0k g ／m 3 ；桥 沟料场 散装铵梯油炸药 微差挤压爆破开采的单 耗为O ．7 8 ～0 ．8 5k g ／m ’。 3 孔网布置 微差挤压爆破开采施工中，采用矩形布孔和梅 花形布孔2 种布孔方式，实际试验密集系数 孔夥 排距 为1 ．0 1 1 ．9 6 。从试验结果分析，布孔方式 对爆破效果的影响不大。 微差挤压爆破采用的抵抗线为2 ．5 ～3 ．5m 。主 要根据梯段面前沿的堆渣厚度来确定最小抵抗线，最 小抵抗线不宜小于2 ．5m 。合理的前排抵抗线一般 与装药直径成正比，一般取值约为2 0 一3 0 倍装药直 径，以保证爆破的安全和合理的渣料级配曲线。 4 梯段高度、超钻和堵塞 在实施的微差挤压爆破钻爆开采中，实际爆破梯 段高度为6 ．7 ～1 7 ．7m 。溢洪道和桥沟料场开采的理 想梯段高度为1 2 1 5m 左右，公山包料场开采的理 想高度为1 5 2 0m ，超钻按抵抗线的0 ．1 5 ～0 ．3 5 倍 控制，一般为0 ．5 ～O ．8m 。 炮孔采用黄泥或钻孔渣料封堵，堵塞长度约为 药卷直径的2 5 3 0 倍。在安全的条件下，堵塞长度 宜尽量减小。 主要爆破试验参数见表1 。 表1 爆破试验参数表 万方数据 第2 8 卷第3 期汪辉，张延林，王小和微差挤压爆破在堆石坝过渡料开采中的应用 4 5 在多次的爆破试验中，钻爆的梯段高度选取 1 5 ～2 0m 较为理想。梯段高度过高，对挖装设备的安 全不利，梯段高度过低，爆后挑选合格石料的比例就 低，且钻爆密集系数需要增加，也加大了运行成本，拟 定钻孔直径为1 0 5 1 1 5m m 较为理想，既有效的加大 了爆破压缩圈，又不对料场附近的建筑物因爆破遭到 振动破坏与影响。为了解决表层 主要为梯段第l 排 钻孔 的大块含量，我们在梯段的前沿预留 或堆渣 一部分爆渣，作为进行微差挤压爆破的介质体，前沿 的预留渣体厚度直接关系到前排抵抗线的布置，预留 爆渣的厚度大则前排钻孔抵抗线就可减少。 微差挤压爆破 予堆渣厚度 公式计算 B 睾叩f1 2 粤1 1 } 叩I 丝二睾l 1 二 、P i L l ／ 式中召为预堆渣厚度，m ；E 为岩石底盘抵抗线，m ； 叼为岩石碎胀性，叼 p 。一p ；p l 、P 为岩体、爆堆岩石 重量，g ／c m 3 ；c 。、C 2 为岩体、爆堆岩石纵波速度，m ／s 。 曰W 1 ，，[ 、／2 Kx qxE xe 一1 1． 2 ’‘ o r J 式中K 为用于破碎和抛移岩石的爆破能量利用率， K 0 0 4 0 ．2 ；g 为炸药单耗，k g ／m 3 ；E 为岩石弹性 模量，x 0 ．1M P a ；e 为炸药比能，t ／k g ；t r 为岩石抗压 强度，0 。1M P a 。 ’ 根据微差挤压爆破堆渣厚度的计算，前沿爆渣 的底部宽度为6 81 1 1 ，前排钻孔抵抗线为3m 左 右，预留石渣后，加大了抵抗线的反作用力，因此，爆 破装药单耗就需要增加，在常规松动爆破装药单耗 的前提下，增加1 0 ％一1 5 ％装药量。 微差挤压爆破除在掌子面的前沿堆积一定厚度 的石渣外，爆破网络的联结也很重要，较为理想的钻 孔排数为4 5 排，孔间微差时间为5 0 一7 5m s ，如果 采用高精度毫秒非电雷管，其最小微差为1 ．0m s 4 - 0 ．1m s ，那么微差挤压的效果会更理想。充分 利用孔间合理的微差时段，使受爆破的岩体相互撞 击挤压，岩体充分破碎，能普遍获取最小石料粒径的 开采效果。 爆破块度的含量可按康杜尔公式计算 K ％[ 1 一 q ／q o r ] 1 0 0 ％ 3 式中K 、k 分别表示爆堆、岩体中不合格块度的含 量，％；q ／g 。分别表示实际、定额炸药单位；r 为爆破 能量分配系数。计算如下 r l l m X 。 i v Ⅳ6 [ 1 d ] 4 1 L ／H s i n0 ．／3 4 式中x 。为岩体中超过不合格大块度尺寸；N 为爆 破炮孔排数；d 为炮孔直径，m m ；H 为台阶高度，m ； ￡为堵塞长度，m ；口为炮孔与水平夹角。 则不合格块度V 0 ．3 一K 。 通过上式的计算，直径小于3 0 0m m 的合格料 占8 0 ％以上，直径大于l0 0 0m m 的废料不足3 ％。 2 ．3 爆破试验成果分析 爆破试验颗粒成果分析统计见表2 。 表2 颗分成果统计表 通过颗分和碾压试验表明，ⅢA 料爆破级配中 P 5 含量虽然未达到设计要求，但是微差挤压爆破与 常规爆破法和微差爆破法相比，P 5 含量有了很大的 提高，尤其是5m i l l 以下的颗粒含量，由原来不足 1 0 ％提高到了1 5 ％一1 9 ％，并满足设计要求的干容 重和渗透系数，故认为爆破试验参数是可行的。 2 ．4 爆破效果分析 公山包料场在第3 次爆破试验单耗加大至 0 ．9 一O ．9 5k g ／m 3 ，桥沟料场第3 次试验单耗加大至 0 ．7 8 0 ．8 5k g ／m 3 ，爆破情况良好，细颗粒含量大幅 提高，只能处于设计包络线的下线，其根本原因是设 计包络线的制定是按掺合料给予的。 设计要求P 5 含量为2 0 ％一3 0 ％，而常规爆破 的相应值在5 ％左右，梯段爆破的相应值在 8 ％一1 0 ％左右，微差挤压爆破的相应值可提高到 1 3 ％一1 5 ％，经碾压后的P 5 值含量取样已接近设计 包络线。因此进行中大孔径深孔微差挤压爆破开采 的ⅢA 料上坝回填是可行的。 下转第4 9 页 万方数据 第2 8 卷第3 期张洁升，符小海，泮红星底部空气柱缓冲装药结构在底板找平爆破中的应用研究 4 9 岩不受爆轰冲击波的损伤，使建基面岩石完整、平 整。又使建基面以上部分岩石充分破碎。 3 因在实际施工中，爆破区域为不规则、不平 整场地，必须严格控制钻孔底标高，确保装药底部高 程在同一水平，即建基水平面上。 4 针对不同性质的岩石，底部空气柱缓冲层 的高度应适当调整，以取得不受损伤的平整基岩面 和最好的爆破效果。 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 ] 李云峰．空气柱爆破技术在霍林河南露天矿的应用 [ J ] ．露天采矿技术，2 0 0 9 2 4 2 ．4 3 ． [ 2 ] 陶俊．底部空气柱爆破技术在海南铁矿的应用[ J ] ． 河北冶金。2 0 0 3 1 3 5 - 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