预裂爆破技术在水电站扩建项目中应用

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1、预裂爆破技术在水电站扩建项目中应用　　【摘要】埃塞俄比亚Finchaa水电站扩建项目，紧邻现有厂房实施爆破开挖，为实现施工中保障现有电站安全运行，承包商采用了预裂爆破技术和妥善防护措施，同时实施震动监测；通过爆破设计并结合实践调整爆破技术参数，该项目实现了高效、安全实施爆破，并保障了现有电厂设施安全运行，为类似项目积累了实践经验。【关键词】扩建工程；预裂爆破；防护；震动监测中图分类号：K826.16文献标识码：A文章编号：1.前言进行石方开挖时，在主爆区爆破之前沿设计轮廓线先爆出一条具有一定宽度的贯穿裂缝，以缓冲、反射开挖爆破的振动波，控制其对保留岩体

2、的破坏影响，使之获得较平整的开挖轮廓，此种爆破技术为预裂爆破。预裂爆破技术具有超挖量少，围岩完整和爆破振动轻等优点，广泛用于露天和地下工程开挖。2.工程概述埃塞俄比亚Finchaa水电站为引水式电站，扩建项目是在现有三台机组边上新增一台机组，合同要求扩建施工期间需保证原有三台机组正常运行。9主爆破区距现有3#机组厂房边墙最小距离R=15m，且紧邻变压器和开关站等重要电力设施。爆破及震动控制除了要满足开挖体型要求外，还要满足邻近厂房结构部位爆破峰值速率不超过50mm/S。施工难度在于爆破作业要保证电厂设施安全运行，且不能对现有结构造成震动损害。施工区岩石

3、主要为砂岩、页岩，岩性及结构为中性硬度和粒状结构,属于沉积岩，岩石坚固系数f=8，抗压强度70MPa，地下水位按尾水渠最高水位：EI1624.0，开挖高程约EI1627~EI1619.5，开挖边坡1:1~1:0.25，石方开挖工程量约为5000余m3。3.爆破方案选择3.1钻孔形式及布孔方式采用预裂爆破技术，同时在预裂孔相邻的松动爆破之间设辅助减震孔，通过爆破试验优化爆破技术参数。为了解决爆破的震速与效率，采用分层分块、梯段预裂爆破，预裂孔、爆破孔同网非电毫秒延时起爆。为保持开挖体型，抵抗线分布比较均匀，钻孔形式采用斜孔，布孔方式预裂孔平行设计坡面，主

4、爆破孔采用梅花形布置。自由面选择向东方向。3.2炸药及起爆器材的选定9乳化炸药爆炸性能好，威力大，炮轰感度高而机械感能低；抗水性能好；成分中不含有毒物质等特点，故而选定乳化炸药。起爆器材采用非电毫秒雷管。非电毫秒雷管延迟时间及乳化炸药的性能见表1、表2：表1：非电毫秒雷管延迟时间表2：炸药的组成与性能3.3钻孔设备设备主要技术特征见表3表3钻孔设备技术特征参数4．爆破参数选择及药量计算4.1主爆破孔的设计单耗根据经验结合炸药性质和岩石物理力学参数，选取q=0.45kg/m3;计算地震公式,计算单孔药量Q=0.53kg,小于常规设计的单孔装药量（1.2k

5、g）。单孔装药0.53kg，承担体积单孔负担面积：布孔参数：抵抗线间距a=1.25W=0.71m，考虑台阶宽度，调整为0.75m。钻孔偏差W=D+0.03H=0.042+0.03x3=0.132m最大抵抗线Wm=W+W=0.7m超深L=0.3Wm=0.21m9孔深L=1.05(H+L)=3.40m装药参数：底部装药：线密度：高度：装药量：上部装药：药量：Q-0.22=0.31kg堵塞长度：L0=W=0.57m。装药高度h1=L-L0-Lc=1.92m装药线密度：q2=0.31/1.92=0

6、.16kg/m总装药量：Q=0.53kg平均单耗q=Q/a.b.H.K=0.59kg/m3表4：主要爆破参数4.2预裂孔的爆破设计在建基面及设计坡面处，均采用预裂爆破。孔深L：L=H/sin=4.24m，（开挖层高3m，设计坡比1：1）孔径d：依据钻机型号决定，取42mm不偶合系数与药卷直径d0：对于d=42mm，d0=20~25mm，对应的取1.7~2.1。孔距a的选定孔距系数E=a/d，E取值7~12为宜。孔径为42mm，孔距取50cm，线装药量（g/m）考虑到主爆破孔线装药量较小，根

7、据经验，预裂孔线装药量取同值9上部：0.245kg/m，下部：0.16kg/m。4.3爆破网络的设计爆破方式采用采用5~20段非电导爆破管毫秒微差爆破技术，采用孔内延时、孔口延时及孔外延时相结合，为增加准爆破率，孔内雷管及孔外连接雷管均采用双线路双雷管并联，结合实际开挖环境，将爆破区分为两个或两个以上小区，小区之间连接孔外接力雷管，让小区按前一小区最大段位雷管的起爆破时间依此起爆。击发源采用火雷管导火索引爆导爆索。预裂孔从孔底到孔外均使用导爆管与起爆网络连接。控制单响药量按下式计算：R：爆破地震安全距离，本工程取15mQ：kg，微差爆破

8、最大一段药量;V：地震安全速度，要求5cm/sm：药量指数，取1/3K：与爆破