崖羊山水电站石料场主堆石料开采洞室大爆破设计与施工（精选多篇）

第一篇：崖羊山水电站石料场主堆石料开采洞室大爆破设计与施工

崖羊山水电站石料场主堆石料开采洞室大爆破设计与施工

刘美山

1刘存福

2（1 水利部岩土力学与工程重点实验室 湖北武汉 430010 武警水电第一总队 广西南宁 530028）

摘要：洞室大爆破以开采面板堆石坝坝料为目的，爆破总方量38万m3，总装药量264.54T，平均炸药单耗0.70kg/m3，最小抵抗线：17.6～21.9m，起爆段数48段，最大单响药量<10T。本文介绍了本次爆破的设计与施工情况。

关键词：崖羊山水电站

面板堆石坝

坝料

洞室爆破

1． 工程概况

崖羊山水电站位于云南省思茅地区墨江哈尼族自治区与普洱哈尼族彝族自治区的界河把边江(下游称李仙江)河段上，属李仙江干流河段水电规划七级开发方案中的第一级，坝型为面板堆石坝，最大坝高88m，装机容量120MW。工程共需堆石料138万m3，石料场位于坝址下游，开采范围在高程▽850m～1050m之间，开采面积约为7.5×104m2，地形完整。李仙江一侧地形陡峻，达52°，挖鲁河右岸一侧相对较缓，为42°左右。挖鲁河大沟在料场范围内沟底平缓，沟底纵坡仅10°左右，且地形较宽阔。850m高程以下为挖鲁河进口处高达50m的陡崖瀑布段。

料场位于曼牙山向斜南西翼，靠近向斜轴部，地层岩性为曼岗岩性组上段第2层（K1m2-2）紫红色石英砂岩、中～细粒砂岩夹含泥砾砂岩、砾岩、泥岩。泥岩夹层少，夹层厚度一般为1m～2m。该石料场砂岩与泥岩比例约为85:15。岩层产状N70°～85°E，SW（NE）∠35°～70°。主要断层有F3、F21、F22、F24，其中F22、F24属Ⅱ级结构面，其它属Ⅲ级结构面。Ⅳ级结构面（如f3、f5）较发育，多属层间挤压性质，发育间距一般为3m～13m，局部密集发育，间距仅为0.2m～0.5m。属Ⅴ级结构面的节理较发育。石料场岩体强风化带下限埋深约0m～18m，弱风化带下限深约17m～32m。局部地带分布有坡积混崩塌堆积，由大石块、块石、碎石、粘土等组成，厚1.6m～17.45m。主要分布于挖鲁河右岸缓坡地带。

石料主要利用弱风化带及以下岩体，其岩体质量RQD值为77%～88%，平均为83%，BSD值为60%～86%，岩体Jv在6条/m3～21.8条/ m3间，岩体较完整。弱风化砂岩单轴湿抗压强度平均值为89.8Mpa，微风化石英砂岩单轴湿抗压强度平均值为96.4Mpa，属坚硬岩石。弱风化粉砂岩单轴湿抗压强度为59.3Mpa，微风化单轴湿抗压强度平均强度为86.2Mpa，属中等坚硬～坚硬岩。

2． 爆破设计

2.1 爆破方案

由于崖羊山水电站面板堆石坝月上坝强度达25万m3，需要对料场进行统一规划，分期分次进行爆破，首次爆破方量大约38万m3，一次爆破完成。要求级配符合主堆石料的上坝要求，块度小于80cm，大于80cm进行解炮。经过综合分析后，确定方案要点如下：

（1）由于开挖宽度大于150m，而条形药室能量分布比较均匀，对石料块度和级配的控制比较好，因此采用条形药室布置方案。

（2）首次爆破开挖高程选择在▽810～900m之间，高度接近100m，根据一般洞室爆破开采面板堆石坝坝料的经验，需要分层布置药室，层高选择25m，▽810m布置一层药室，▽835m布置第二层，▽860m布置第三层药室。

（3）爆区总长度大约150m，而且工期要求比较紧张，为了方便开挖洞室，每层分2个主导洞。（4）爆破以开采级配料为目的，要求块度小于80cm，大块率尽量低，因此按加强松动爆破设计。（5）设计采用塑料导爆管非电起爆网路，利用其分段灵活的特点，通过多分段，使先爆药室为后爆药室创造出良好的临空面，并且通过控制分段时间，使先爆药室和后爆药室的爆渣相互碰撞，改善石料的破碎质量。同时可避免各种杂散电流对起爆网路的影响。

（6）采用微差起爆，尽量降低单响药量，避免爆破振动和爆破飞石对周围的保护物造成影响。

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2.2 爆破参数

（1）最小抵抗线W：根据国内面板坝主堆石料的开采经验，结合料场地形、岩性，最小抵抗线按20m左右控制。在实际设计中，由于地形复杂，有个别药室的最小抵抗线大于20m。

（2）W/H值的确定：为了减小“崩塌”部分的体积，保证爆破块度均匀，W/H值设计为0.60～0.90。（3）药室排数及层数：爆区平均爆落高差H大约100m，约为最小抵抗线的3~5倍，采深约70m，所以需分层、分排布置药室。根据高差及最小抵抗线分布，确定层高b为25m。▽810m以上共布置3层药室。上层药室布置于▽860m高程，布置2排；中层药室布置于▽835m高程，布置2排；下层药室布置于▽810m高程，布置3排。

（3）爆破作用指数n：按加强松动爆破设计，爆破作用指数n取0.60~0.90，前排取小值，后排取大值。上层取小值，下层取大值。

（4）条形药包压缩圈半径：Rr0.56q/

下破裂半径：RW1n2

2上破裂半径：RW1n

式中△—为装药密度，取850kg/m3；μ—压缩系数，崖羊山岩石μ取12；q—线装药密度，kg/m；R—下破裂半径，m；R′—上破裂线半径，m；β—上向崩塌范围系数，对中硬岩石按β=1+0.04(α/10)3计算，当原地形坡度α为30～65°时，取为2.1～12.0。根据地形条件及岩石性质上破裂线坡度大约是70°。

（5）条形药包药量计算采用下式：

QKW2(0.40.6n3)eL

式中：W—最小抵抗线，m；e—炸药品种换算系数，e等于1.0与1.05时, 分别对应于2#岩石铵梯炸药和铵油炸药；L—装药长度，m。

天箐ECAFDBA、B为底层药室；C、D为中层药室；E、F为上层药室。

图1 药室布置平面图

—2— 2.3 药室、导洞设计

最小抵抗线按20m控制，最大线装药密度为504.1kg/m，满足一般巷道布药要求，爆破装药、堵塞采用人工完成，因此药室、导洞设计以方便人员出入和装够设计药量为基本要求，洞室开挖成半圆拱型或城门拱型，断面轮廓尺寸如下：导洞断面：1.2m×1.8m；药室断面：1.2m×1.7m。药室总长度889.9m，主导洞长度322m，开挖总长度为1211.9m。各药室、导洞设计全部为平洞，为便于出渣和排水，导洞按0.3%的顺坡设计。

剖面5-5

图2 典型的药室布置剖面

2.4 堵塞设计

导洞洞口堵塞长度为8m，药室与导洞交叉段横向堵塞6m（主洞中心每侧3m），纵向堵塞6m，前排药室与主导洞交叉部位沿导洞出口方向堵塞6m；

2.5 起爆网路设计

采用非电导爆管起爆网路，各药室起爆体内使用的雷管段别有： Ms14、Ms15。接力雷管以Ms2、Ms3、Ms5、Ms7为主。各药室起爆雷管及接力雷管均采用10发并联联结形式。同一药室内部分段时差为25或50毫秒，同一层排间药室以Ms5段间隔，上下层相邻药室用Ms7段间隔。

3． 爆破安全评估

3.1 爆破地震波

依据国家《爆破安全规程》（GB6722-86）的规定，水工建筑物及房屋都有其各自的安全控制标准，由于通天箐料场距离水工建筑物的距离都比较远，而附近的民用住房距离相对较近，距离大约在500m以上。因此采用砖砌房屋作为本次爆破的控制建筑物。砖砌房屋的允许振动速度的标准为2~3cm/s。

本次爆破底标高在▽810m高程，与砖砌房屋大致在同一高程。爆破产生的振动速度按下式计算：

VK(Q1/3/R)

最大单响药量按下式计算：

QR3(VK)3/

式中Q─最大单响药量，kg；V─爆破质点震速，cm/s；K、α─与爆破点地形、地质条件有关的系数和衰减指数，根据类似工程经验，取K＝150，α＝1.60。

取距离为500m，质点控制振动速度为2cm/s，代入上式计算得最大单响药量为38.121吨。为了增大安全系数，充分保证周围建筑物的安全，本次爆破最大单响药量按10吨设计。

3.2 个别飞石安全距离Rf计算

—3— 采用下面经验公式计算个别飞石安全距离：

Rf20kfn2W

式中K─与岩土性质和被保护物有关的系数,对人取1.5，对建筑物取1.0；n─最大一个药包的爆破作用指数；W─最大一个药包的最小抵抗线，m。本次爆破最顶层前排n=0.60，W=21.9m，个别飞石的安全离分别取为：236.52m（人）和157.68m（建筑物）。为确保安全，本次爆破的人员安全警戒半径为800m, 机械设备的安全警戒半径为500m。

3.3 空气冲击波

采用条形药室，端部抵抗线约束较大，设计抵抗线较一致，可以保证爆生气体不会从局部突破逸出，不会对周围建筑物造成空气冲击波危害，但爆区侧面的业主和施工单位的房屋也要密切注意，爆破有可能对空气冲击波产生聚焦效应，爆破时房屋的窗户必须打开，以防窗玻璃破坏。

4． 爆破施工

4.1 导洞开挖施工

导洞开挖前，严格按设计坐标和高程测量放样，主导洞的水平位置根据实际地形可适当t调整，但高程不得变动。药室的位置和高程允许误差为±0.2m，在导洞的开挖过程中，应随时用测量仪器进行测量，及时调整方向；开挖前，应将洞口周围的碎石清理干净，并留出不少于1.5m宽的平台，洞口必须作好支护工作，支护的顶板至少应伸出洞口50cm；平洞洞口的上部山坡，不准有不稳定的石块或浮石，整个施工过程中，都应随时检查，及时清除；平洞掘进过程中，如有地下水，应靠一侧挖掘排水沟；平洞通过岩石破碎带时，应加强支护；在放炮前一个星期，对开挖后的导洞和药室进行实测，将实测控制点投影到地表并实测剖面，以便校核最小抵抗线和可能逸出方向的剖面，并按实测结果调整装药量。

4.2 装药、堵塞施工

装药之前应对药室进行全面检查，清除危岩，药室中有水，应采取防水防潮措施；条形药室装药采用不耦合装药，沿药室最小抵抗线一侧均匀堆放，并保证堆放稳定；装药应分布均匀，装药开始时应确认每袋（箱）药重量及每米药室装药袋（箱）数；各药室所用炸药可临时堆放于洞口平坦空地，采用人工手推车运输，各药室装药量必须专人统计，确保装药量正确；起爆体要专人事先制作，每个起爆体装药20～25kg，放5m导爆索及6~8发非电塑料导爆管起爆雷管；每个药室放置一个正起爆体，并在药室中每隔5～8m，布置一个副起爆体，正副起爆体用2根导爆索相连接；堵塞料事先准备充分，采用袋装石渣或表层土；堵塞应保证密实，洞室上部不得留空洞，地下水较大的药室, 堵塞时不得将排水通道堵住；堵塞时应保护好起爆网路。

4.3 起爆网络施工

装有不同段别的起爆体要对号入室，杜绝错装；各药室起爆网路联接应有专人负责，按从里到外的顺序进行；药室内的导爆管、导爆索均轻轻压放在上层炸药袋的下面，并固定好，不得裸露在炸药表面。接力雷管放在堵塞段，且用废胶皮风管包裹保护；堵塞段的导爆管要用袋装细沙上下压实，不得接触硬、尖的的物体，在压实之前要检查每根导爆管有无破损，有破损务必要更换雷管重新联结；导洞内的导爆管要求在导洞边帮下角地面铺设一层细沙袋，沙袋厚度大于30cm，然后将导爆管检查无误后集中成一束平铺在沙袋上面，然后再在上面压一层细沙袋，沙袋厚度同样不得少于30cm；引出洞口的导爆管要悬挂在导洞洞脸上部，等候总网络的联结；网络的联结和防护要责任到人，加强管理；装药堵塞之前要对所有工人进行网络保护教育，增强网络保护意识。

4.4 爆破安全

爆区周围的保护物结构差异较大，抗震动破坏能力各不相同，为了避免爆破后引起不必要的麻烦，—4— 爆破前对保护物进行了宏观调查。调查方法是在爆破前后，用录象、照相和目测等手段，把观测对象的特征进行描述记录，以对比爆破前后被观测对象的变化情况。尤其对于老百姓的民房，除了采用录象、照相手段以外，还将对有缺陷的民房采用贴纸条、画铅笔线的办法进行记录。以上宏观调查资料结合振动测试结果分析，作为评估爆破振动影响程度的依据。爆破前，结合本次爆破的特点，对有关人员及工人进行技术交底及培训。

大爆破之前为作好人员撤离工作，应将爆破危险区范围、要求撤离的时间、地点（方向）、起爆信号、警戒信号、安全防护方法及措施等内容以书面形式正式通知当地政府及村组，并张贴宣传，人员撤离前，熄灭一切火源，认真作好爆破安全防护工作。

爆后险情查看工作应派有经验的技术人员进行，对有关险情及时报告并处理，特别要注意边坡危岩处理工作。爆后检查瞎炮及危岩情况，提出处理意见，及时处理；对爆区周围建筑物进行调查，确认有无破坏。

5． 实施效果

爆破总方量：38万m3（东侧端头药室向内侧移动后方量有所增大）；总装药量：264.54(其中优质2#岩石铵梯炸药占10%，其余为铵油炸药)；平均炸药单耗：0.70kg/m3；导洞开挖总长度：1211.9m（其中主导洞长度322m，药室长度889.9m）；每米爆破方量：310m3左右；最小抵抗线：17.6～21.9m；起爆段数：48段；最大单响药量：<10T 录像资料和爆后现场检查表明，所有药室都安全起爆。由于靠主山体一排药室端部增加了药量，上破裂线向后和向上延伸较多，爆破方量略微超过原设计的实际方量。爆渣堆积在设计的塌散范围内，爆破飞石最大距离小于80m。山体岩石爆破破碎充分，块度均匀，大块率约5％，满足堆石料的级配要求。爆破震动得到了有效控制，实地调查表明民房结构未受任何损害。爆破获得了圆满成功。

参考文献

[1] 张正宇，张文煊等．现代水利水电工程爆破[M]．北京：中国水利水电出版社，2003 [2] 刘殿中．工程爆破实用手册[M]．北京：冶金工业出版社，1999 [3] 高尔新，杨仁树．爆破工程[M]．徐州：中国矿业大学出版社，1999 [4] 程玉泉，钱

锋．复杂环境下控制抛掷洞室爆破[J]．爆破，2001（1）：76-80

Chamber Blasting Design and Execution of the Main Dam Rocks Excavation for Rock-fill Dam on the Quarry of Yayangshan Reservoir

Liu Meishan1

Liu Cunfu2

（1 The Key Laboratory of Rock-soil Mechanics and Engineering of Water Resources Ministry, Hubei Wuhan 430010）

(2 The First Hydropower General Team of People’s Armed Police of China, Guangxi Nanning, 530028)

Abstract: The purpose of the chamber blasting was producing the main dam rocks for rock-fill dam, the blasting overall volume was 380 thousands m3，the average dynamite consume was 0.70kg/m3, the minimal burden is 17.6~21.9m，the numbers of interval is 48, the most single fire dynamite < 10t。The paper introduced the design and execution。

Key words：Yayangshan Reservoir Rock-fill Dam Main Dam Rocks Chamber Blasting

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