卡洛特水电站溢洪道不均质岩体及含水岩层爆破措施.pdf

年第 期 水电与新能源 第 卷.:././.收稿日期:作者简介:王 嵬男工程师主要从事大型水电站工程项目 管理和施工技术研究工作卡洛特水电站溢洪道不均质岩体及含水岩层爆破措施王 嵬(长江三峡技术经济发展有限公司北京)摘要:针对卡洛特水电站溢洪道爆破开挖施工中的不均质岩体及含水岩层大块率高、根底严重等问题结合混凝土浇筑与爆破开挖施工作业长期并存等施工特点通过对前期爆破效果和施工措施进行研究分析对钻孔参数、炸药、装药结构、网络参数、微差时间等提出有针对性的优化措施并应用于施工现场取得了良好的爆破效果关键词:不均质岩体含水岩层爆破卡洛特水电站中图分类号:文献标志码:文章编号:()(.):.:卡洛特水电站是巴基斯坦境内吉拉姆河规划的第 级电站位于巴基斯坦旁遮普省与 特区交界处该地区属中低山地貌地表多被灌木覆盖裸露岩石受常年雨水冲刷呈现结块性分布形态 岩性主要为砂岩、泥质粉砂岩及粉砂质泥岩成岩胶结程度差、岩石较软弱泥岩与砂岩呈不等厚层状分布岩层偏南北走向倾角为 大量的软弱夹层和高风化岩层形成了该地区复杂的岩石结构 另该地区地下水量充沛岩体受风化程度影响透水性较强地表多处现泉水出露点形成多股地表水电站溢洪道采用台阶式明挖方法 台阶高度 运用小规模中深孔爆破技术 在项目开挖后期爆破作业存在不均质岩体及含水岩层大块率高、根底严重的问题导致挖装作业面不平整、二次破碎成本增加 同时混凝土浇筑与爆破开挖施工作业长期并存对爆破振动控制提出了更高的要求 通过采取各项控制措施达到了较好的爆破效果 影响分析)不均质岩体对爆破效果的影响 溢洪道岩体为泥岩和砂岩不等厚层状分布且存在大量软弱夹层属不均质岩体 不均质岩体由于炮孔各个方向的动态抗拉强度、抗压强度及抗剪力强度不同使各个方向的动应力造成的裂隙密度和裂隙延伸长度不同特别是对软硬互层或夹层爆破作用更容易从强度较低、部位较松软的方向突破使得爆生气体从缝隙中逸出从而降低了岩石正常破碎的有效压力和压力作用时间 同时由于爆炸冲击波和应力波的衰减比均质岩体快岩石得不到充分破碎从而产生大块或根底)地下水对爆破施工的影响 地下水给钻孔和水 电 与 新 能 源 年第 期装药作业造成困难 潜孔钻机遇水钻孔时钻孔速度下降效率降低 水孔装药时线装药密度降低无法按设计装药容易造成堵孔或卡孔导致拒爆或爆破效果欠佳的现象)爆区表面易产生大块 爆区表面易产生大块一方面是地貌受风化和雨水冲刷浸泡形成不均质结块和裂隙另一方面是受上一台阶超深及前部爆破影响次级台阶作业面产生新的裂隙爆破作业时堵塞段爆炸做功能力弱在裂隙处自然断开从而形成大块)爆破振动控制 新浇筑混凝土周边爆破一方面需严格控制最大一段起爆药量另一方面需精心优化爆破网络确保爆破安全 不均质岩体爆破质量提升概述为克服不均质岩体和地下水对爆破效果的影响在前期已取得经验参数的基础上不断改进通过优化不均质岩体和含水岩层的爆破设计参数以达到提升爆破质量安全的目的.不均质岩体爆破设计优化布孔参数及装药结构设计:不均质岩体爆破时根据爆破机理和现场不均质岩体形状和含水岩层所在台阶位置爆破参数设计和装药结构在常规爆破参数设计的基础上做相应调整布孔形式采用侧面边孔亦呈直线型使整个爆区呈前宽厚窄的喇叭口形状(见图)既利用网络敷设又能有效避免夹角部位因挤压造成大块或拉裂图 典型布孔示意图具体参数因软弱夹层位置的不同分以下几种情况见表 表 布孔参数及装药结构调整孔径抵抗线孔网面积超深堵长底部药量装药结构位置一 增大不变减小不变减小连续位置二 不变不变不变不变不变间隔位置三 不变减小不变增加不变连续 )位置一 软弱层处于台阶底部时底部属较松软、低强度部位爆破易产生破碎可适当增加前排抵抗线、减小底部装药密度或者减小超深在保证爆破效果的同时控制底板超挖 上部为较硬岩面则适当减小堵长或进行浅孔加密以降低表面大块率)位置二 软弱层处于台阶中部时在保证均质岩体爆破设计参数的前提下选择间隔装药在软弱段进行填塞间隔减少药量延长爆炸作用力在上部或底部硬岩部分的作用时间保证硬岩部分的破碎程度另根据爆破作用机理药包处于软弱夹层上方的爆破效果要优于药包处于软弱夹层下方因此在满足炮孔充填质量要求的前提下采用间隔装药尽量使药包处于夹层两侧既保证了台阶的稳定性又保证了爆破后岩石块度的均匀性(见图)图 典型装药结构图)位置三 软弱层处于台阶顶部时底部装药结构正常装药适当增加堵长减少上部装药量既有利于控制爆破飞石也能节约炸药使用量.起爆网络设计卡洛特项目所用炸药和爆破器材为属地化采购因当地炸药性能、爆破器材精度等不稳定所使用的雷管每段别间隔时间均设计为 但实际偏差较大对实现逐孔微差爆破网络有较大难度项目根据现有条件和现场实际情况进行网络设计设计原则有:)为避免因雷管延期时间精度不够而造成相邻两个段别延期时间混乱的现象保证逐孔起爆时能够按设计起爆顺序进行原则上相邻 个孔不使用连续段别的雷管即延期时间不应低于 且使用双发雷管同时下孔作双重保险王 嵬:卡洛特水电站溢洪道不均质岩体及含水岩层爆破措施 年 月)根据微差爆破原理确定微差时间经验值为 为依据结合现有条件规定相邻 个孔微差时间控制在 左右)为控制爆破震动对临近结构面的影响网络敷设控制单响药量做到单孔单响或者 孔一响)只有一个自由面时网络敷设采用“”型网络见图)当有两个自由面时网络敷设采用斜线型网络见图 图 “”型网络示意图图 斜线型网络示意图 含水岩层爆破质量提升措施概述)降低地下水位 采用边坡预裂爆破和超前拉槽爆破方法可降低地下水位对不均质岩体尤其有效超前预裂爆破是在进行梯段爆破前提前完成本台阶边坡预裂爆破以切断岩层的裂隙水和地下水补给超前拉槽爆破是在进行本台阶梯段爆破时率先在下一台阶进行拉槽爆破以形成一个相对较大的汇水坑槽可有效降低上面台阶的地下水位上述两种爆破方式不仅能解决地下水的问题而且对最终台阶坡面的形成及稳固起到积极作用 同时对已开挖边坡及时进行锚喷支护施工尽量减小地下水影响)排水装药法 排水装药法是将风管伸入到孔底利用空压机高风压将孔内积水吹出孔外在地下水补给前立即用乳化炸药完成装药的方法且装药结构不考虑氨绨炸药等散装炸药 根据实际量测从吹干积水至孔内再次存水有 的时间完全满足爆破装药作业需求 爆破安全技术概述)不均质岩体及含水岩层爆破飞石可能性较一般高爆破警戒应扩大警戒范围)爆破作业过程中使用个性化堵塞长度并辅以表面覆盖措施)相关人员应对爆区范围进行安全风险辨识和评价周边受影响的人员和设备提前协调撤离或防护)爆破施工前安全管理人员向所有施工人员进行技术交底强调安全注意事项和隐患预防措施)爆破作业统一指挥统一信号由专人警戒并划定安全警戒区 起爆完成后经爆破人员检查确认安全后其他人员方能进入现场 结 语通过在溢洪道施工现场实践采取以下措施可大幅提高不均质岩体和含水岩层的爆破质量:)不均质岩体爆破设计充分考虑岩层特性及软弱夹层位置布孔参数根据具体情况个性化调整)不均质岩体布孔孔位分布应利于爆炸力的推动作用避免布设夹角孔)爆破网络敷设应使每个孔有尽可能多的自由面)装药结构设计应充分考虑岩层及岩性情况调整线装药密度)通过降低地下水位排除孔内水的方法保证线装药密度符合设计参考文献:陈良.塔贝拉水电站进水口深基坑爆破开挖技术措施.四川水利 ():张正宇.水利水电工程精细爆破概论.北京:中国水利水电出版社 张正宇.塑料导爆管起爆系统理论与实践.北京:中国水利水电出版社 于亚伦.现代工程爆破理论与技术.北京:冶金工业出版社 高建 胡欣 李海东.鲁基厂水电站厂区高边坡预裂爆破开挖施工技术与质量控制.四川水力发电():湖北省水利水电规划勘测设计院.水利水电技术前沿:第 辑.北京:中国水利水电出版社