1、参数确定
1.1梯段高度
(1)给机械设备(挖掘机,自卸车等)创造高效率的工作条件;(2)保证辅助工作量最小;(3)能否达到最好的技术经济指标;(4)满足安全工作的要求。
从国内外资料看,普遍认为梯段高度不宜过高。水电站石方边坡开挖分层一般根据边坡开挖体型确定,当边坡上下两级马道间高差为20m时,石方开挖按10m分层。当边坡上下两级马道间高差小于等于15m时,石方开挖按马道间高差分层,或为马道高差的2倍分层,但不大于15m。拱坝坝肩开挖时,由于坝肩未设马道,根据坝肩开挖坡度的大小及坝肩上下游边坡马道的高差而定,一般按5~10m分层。
1.2钻孔孔径
根据石方开挖的生产规模、开挖岩体的物理力学性质以及水电相关施工规范,可供选择的钻孔设备有钻孔直径105~150mm的CM351高风压潜孔钻机和钻孔直径为76~89mm的液压钻机。两种钻机在本工程使用均有其优缺点,根据爆破石渣的块度要求,为了保证爆破后岩石块度均匀,减少岩石的过度破碎,降低大块率,减少爆破对周边的影响,考虑钻机成本及单机产能,一般采用炮孔直径105mm的CM351高风压潜孔钻机作为梯段爆破的常用钻孔设备。根据多年经验,按二班制生产,CM351高风压潜孔钻机钻直径105mm的炮孔每班可钻150m。
1.3炸药单耗
炸药单耗不仅影响爆破效果,还直接关系到企业的生产成本和作业安全。炸药单耗取决于岩石的爆破性质、爆破技术和炸药性能等因素。初步设计可按照定额及工程类比确定,最终通过爆破试验选择最优单耗。选择单耗时,还需考虑挖装机械能力的大小,挖装机械功率大,可以取小一些的单耗,如果功率小,应把单耗取大一些。根据微新花岗岩的抗压强度一般在130~170MPa,选定单耗为0.56~0.60kg/m3。
1.4最大抵抗线
最大抵抗线可按钻孔直径确定,W=30d,W=30×105=3150(mm)。
1.5堵塞长度
h0=(0.8~1.0)W=(0.8~1.0)×3.15=(2.52~3.15)m,取h0=2.5~3.0m
1.6单孔装药量
为装药方便,非特殊情况,深孔梯段爆破的常规装药方式为连续装药结构。10m高梯段,105mm孔径,装φ90mm×2.5kg乳化炸药,单孔装药量一般为60kg。
1.7孔距与排拒
排距b≤W单孔负担面积S=ab=Q/(qh)=60/(0.56×10)=10.7m2m=a/b,m为炮孔密集系数,m≥1,常规梯段爆破取1~1.4。若取b=3.0m,则a=3.56m,取a=3.5m。m=3.5/3=1.17;采用宽孔距爆破技术,则需加大m值。若取b=2.5m,则a=4.28m,取a=4.25m。m=4.25/2.5=1.7;若取b=2.1m,则a≈5.1m,取a=5.1m。m=5.1/2.1=2.43。
1.8炮孔布置形式
常规梯段爆破通常采用矩形布孔形式,宽孔距爆破则采用三角形布孔形式。
2、起爆方式
(1)它是一种非电起爆系统,因此在有射频电、静电和杂散电流等环境下使用较为安全。
(2)网路联接形式多种多样。由于传爆雷管可串可并,因此实现炮孔间微差的方式较灵活。可做到一段只起爆一个或二个、三个等炮孔。
(3)网路一般采用传爆雷管串联、起爆雷管并联,以及前、后排传爆干线相互交叉同步搭接等措施。因此,从传爆理论上来说,它的分段可不受限制,并保证网路起爆的可靠性。因此,它可以加大一次爆破的总药量,同时不存在窜、重段现象。
(4)它可由单一的、某一相同段序的毫秒延期雷管组成。因此,微差爆破的段数不受非电毫秒延期雷管段数多少的限制,传爆雷管的段差往往是网路中各起爆孔的间隔时差。
3、结语
(1)宽孔距爆破通过加大炮孔间距,相应缩小炮孔排拒,较常规梯段爆破,能充分利用炸药的爆炸能量去破碎岩石,岩石的爆破块度小,大块率基本可控制在3%内。
(2)关于炮孔密集系数m的取值,很多资料说明宽孔距较适合的m应在3.5至6.0。实践表明,对于水电站石方开挖,过大的m值无法达到预期爆破效果,甚至导致爆破失败。当m值在1.5~2.0时,爆破的破碎块度比较均匀,大块率低。爆破效果不仅仅取决于m值。与孔径大小、炸药单耗、装药结构、延时等都有关系,因此没有必要片面去追求过大的m值。
(3)相对于m值在1~1.4的常规梯段爆破,对于地质条件相同的地点,采用宽孔距爆破技术,减小炸药单耗0.05kg/m3左右,亦能达到预期爆破效果。
(4)无论从爆破能量的均匀性还是从实际爆破效果来看,三角形布孔要优于矩形布孔。
(5)应重视第一排孔和最后一排孔的布置及装药。第一排孔抵抗线过小,易产生大量的飞石,抵抗线过大,则不易爆起推出。最后一排孔若孔间距过大,爆破后的掌子面将凹凸不齐,给下次布孔、钻孔带来困难。若第一排孔和最后一排孔按m值在1~1.4的常规梯段爆破进行设计布孔可解决以上问题。
(6)一次起爆的排数应该大于3排,但也不宜超过8排,否则炮孔底部的爆破质量将不易保证。
(7)综合考虑设备完好率,对于地质条件相同的地点,孔径105mm的深孔梯段爆破,CM351高风压潜孔钻机月生产能力通常可达4.5~5.5万m3/月,岩石难爆破时,生产能力小些,岩石易爆破时,生产能力大些。
参考文献:
[1]张正宇.现代水利水电工程爆破[M].北京:中国水利水电出版社,2003.
[2]高全臣,张金泉.煤矿爆破实用手册[M].北京:煤炭工业出版社,2008.
[3]汪旭光.爆破设计与施工[M].北京:冶金工业出版社,2011.