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1、光面爆破技术在某水电站引水隧洞开挖中的应用 摘要:对某电站引水隧洞采用超前导洞与光面爆破相结合的方式开挖,取得了不平整度在10cm以下,超(欠)挖量在15cm以下的效果。介绍了光面爆破参数的选择、炮孔布置、所采用的掏槽形式及施工管理。关键词:水电站;引水隧洞;光面爆破;掏槽形式;施工管理中图分类号:TD235.374文献标识码:B文章编号:1005-2763(2004)01-0016-02 鱼跳电站是白水河的二级电站,由拦河坝、引水系统和发电厂房等枢纽建筑构成。引水系统的下游引水隧洞、调压井及压力管道工程,全长941.7m,开挖量30838m3。 引水隧洞位于灰白色细中粒正长花岗岩以及细中粒斑
2、状黑云正长花岗岩中,调压井上部为残坡砂质积土,中部和压力管出口为弱风化细中粒花岗岩,其余岩石较稳固,且呈脆性。在该引水系统的开挖中,应用了光面爆破技术,并取得了好的效果。1光面爆破参数选择1.1周边眼距周边眼距E与最小抵抗线W及炮眼密集系数m的关系式为:m=E/W(1)而W=d7.58a/qm=75cm(2)式中:d炮眼直径,d=4.2cm;a装药系数,a=0.7;炸药密度,=0.91.1g/cm3;q单位耗药量,q=1.82.0kg/m3;m炮眼密集系数,m=0.81.0。由(1)式可知,E=mW。当m=0.8时,E=60;m=0.9时,E=68。根据现场试验,选择m=0.80.9较为适宜,
3、则E=6070cm。1.2掏槽方式掏槽方式选择正确与否是影响爆破率的重要因素,一般根据岩石条件而异。本工程多采用5眼正菱形直线掏槽法(见图1(a),但要求眼平直,间距均匀。在个别岩石坚硬地段采用6眼三角形掏槽法(见图1(b)和7眼龟形掏槽法(见图1(c)。 本工程采用导洞超前、预留光面层的开挖方法,通常采用图1(a)所示的掏槽方式。导洞断面面积为1012m2,眼深2.22.4m时,其爆破率达90%以上。1.3炮眼数目断面布置炮孔包括有掏槽孔、空心孔、扩槽孔、辅助孔、周边孔,炮孔布置见图2所示,其中空孔根据掏槽方式为36个不等,装药炮孔总数为:N=qsl/aQ=64(个)(3)式中:q单位耗药量
4、,取q=1.9kg/m3;s巷道断面面积,s=21.6m2;l药卷长度,l=0.2m;a装药系数,a=0.7;Q药卷重量,Q=0.15kg;炮眼利用率,=0.80.85。图1掏槽孔布图2炮眼布置1.4装药结构光面爆破技术要求采用爆速低、密度小、爆力高的小直径药卷。本工程采用2#岩石硝铵炸药,用导爆索引爆。孔深2.42.6m,每孔装药310卷,装药系数为24%85%,炮孔堵塞长度为200mm。周边孔间隔装药,间隔长度为500mm,其余炮孔连续装药。爆破顺序及每孔装药量见表1。表1起爆顺序与装药量炮眼名称爆破顺序孔深(m)孔数(个)每孔装药量中心眼12.4110卷1.5kg空心眼2.44扩槽眼22
5、.389卷1.35kg辅助眼32.3367卷1.05kg周边眼42.5213卷0.45kg2光面爆破的实施大断面开挖或从保证光面爆破效率的角度考虑,通常采取预留光面层的分次爆破法。鱼跳引水隧洞断面有3种,其断面直径分别为5,5.5,5.8m,因此,采用导洞超前、二次爆破的开挖方式。为尽量减少超挖,提高断面成型率,开挖前,由施工技术部门对光爆层厚度、周边孔、外斜角度、操作程序等进行设计。施工中实行定人定位钻孔。为便于周边的凿岩施工,自制了22.5m高的钢架施工平台。为保证周边眼的施工质量,测量部门及时给出中线和腰线,操作者自制一简易中、腰线升降架,沿四周画轮廓线。钻孔时,沿孔痕直线延伸,并根据前
6、槽炮的情况作适当调节,做到每槽炮眼深误差在100mm内,孔外斜角度控制在23内,衔接误差在100mm以内。装药前由爆破工检查孔位、孔深和孔的方向,并视岩石状况控制装药量。每月组织一次检查评比,对不符合光面爆破要求的坚决予以整改,这样既保证了爆破效率与断面的成型率,同时也提高了施工队伍的技术素质和责任心。3光面爆破效果及体会 鱼跳引水隧洞开挖爆破的每排炮平均进尺达2.0m,月进尽达120m,实际测得光面爆破的周边孔痕率达95%以上,基本无爆破裂缝,洞表面基本平整,超挖控制在150mm内,实测断面合格率为92%以上。炸药消耗量由普通爆破的1.99kg/m3降为1.58kg/m3,节约炸药约12t,
7、超挖回填量减少约1000m3,节约相关成本近30万元。通过本工程的实践,对大断面地下工程的开挖 2减震措施根据爆破安全规程(GB672286)中的规定:一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物的安全震动速度是23cm/s;钢筋混凝土框架结构建筑物的安全振动速度是5cm/s。二村社排居民楼、明珠花园和三村虾围居民楼大部分为钢筋混凝土框架结构,小部分为砖混结构,因此其安全震动速度应为2cm/s。但是,当质点振动速度大于0.35cm/s时,人就有轻微的感觉,村民就会阻工。为消除居民恐惧心理,减少投诉,确保工程的顺利进行,采取如下减震措施。(1)控制一次齐爆药量。大量土石方爆破时,在确定了最小抵抗线、孔距、排
8、距、孔径、孔深等参数后,其单孔装药量也就被确定了,采用毫秒微差间隔爆破,分散爆破药量、减小一次齐爆药量,即控制一次齐爆的孔数,从而减轻爆破地震强度,是最有效的减震措施之一。前期在该地区实测的爆破地震波传播规律如下:V=363.793QR1.91(1)式中:V质点峰值震动速度,cm/s;Q最大的一次齐爆药量,kg;R爆心距测点距离,m。将V=0.35cm/s代入(1)式,得出一次齐爆最大药量的计算公式为:Q=1.82210-5R3(2)(2)截波减震。大量爆破施工前,在保护目标与爆区之间开挖一条沟,或预裂爆破,或钻密集排孔用于减弱爆破地震波的传播。(3)选择合理的间隔时间。本工程的爆破量大,每次
9、爆破孔数多,总装药量较大。因此,按上述要求采用毫秒微差间隔爆破,控制一次齐爆药量时,雷管段数较多。为使相邻两段爆破产生的地震波形的峰值明显区分开,避免地面振动峰值的叠加,采用间隔时间为75100ms的微差爆破。(4)调整最小抵抗线方向。本工程采用深孔梯段爆破,最小抵抗线方向的地震波强度小,后冲向大,侧向居中。因此,调整最小抵抗线方向,使之朝向保护目标或侧向对着保护目标。3监测结果及分析在2002年12月2日至2002年12月26日。先后共进行了9次爆破振动现场观测,获得爆破地震波形曲线36条。通过对这些波形图进行频谱分析和时域分析,得出了质点峰值振动速度、主频率和振动持续时间。由分析结果得出,
10、爆破地震波主要参数的变化范围如下:(1)质点振动峰值的速度在0.02030.1529cm/s之间变化;(2)主频率在1230Hz之间变化;(3)质点振动持续时间在11792016ms范围内变化。实测最大质点振动速度为0.1529cm/s,远小于安全震动速度允许值2cm/s,爆破振动不会对二村社排居民楼、明珠花园和三村虾围居民楼产生破坏。该数值也小于0.35cm/s,因此村民对爆破振动几乎没感觉,没发生一例投诉或阻工,保证了工程的顺利进行。这说明根据监测结果及时调整爆破参数,并适当采取减震措施,就可以较好地控制爆破振动。有以下3个方面体会:(1)为保证光面爆破效果,凿岩和装药等必须严格按设计进行
11、,并做好相关的技术培训工作;(2)采用导洞超前、预留光面爆破层分次开挖大断面地下工程,既能保证爆破效果,又能节约爆破器材用量;(3)建立必要的奖惩办法,加强施工管理,严格按设计施工,是保证施工质量的重要措施。参考文献:1李安民.土石方爆破的振动监测与分析J.矿业研究与开发,2003,23(4):5254.2刘殿中.工程爆破实用手册M.北京:冶金工业出版社,1999.3孟吉复,惠鸿斌,爆破测试技术M.北京:冶金工业出版社,1992.参考文献:1左宇军,王茂玲,等.光面爆破装药量的确定J.矿山研究与开发,2001,21(8).2高中山.光面爆破巷道工作面炮孔数目的确定J.矿山技术,1990(6).
