高混凝土面板堆石坝级配料开采技术研究Word格式.docx
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照片4-2-1盘石头工程开挖前洞爆料场照片4-2-2盘石头水库工程料场全貌
1.2.1.2技术要求
1)爆破范围约100.0ⅹ100.0ⅹ100.0m(长ⅹ宽ⅹ高),设计方量约60.0~70.0万m3,一次爆破完成。
2)爆破石料全部为大坝的主堆石料和次堆石料,破碎料的级配应满足设计级配,块度要求小于80.0cm,大于80.0cm的需要进行解爆,大块率应控制在8%以内。
3)严格控制洞室爆破对周围建筑物及设施的影响,确保施工安全。
4)提高爆破效率,降低工程成本。
1.2.1.3洞室爆破设计方案选择
开挖区域长宽高均约100.0m,采用条形药室布置。
加强松动爆破最小抵抗线控制20.0m,开挖区域的高度为抵抗线的3~5倍,分层布置药室,310.0m高程以上布置4层药室,每层设置2个主导洞,为消除底部鼓包,在270.0m~310.0m高程布置2层药室,每层一个主导洞。
采用塑料爆破管非电起爆网路,利用其分段灵活的特点,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,使先爆药室与后爆药室的爆渣相互碰撞,从而进一步改善石料的破碎质量。
降低单响药量,减小爆破振动和爆破飞石对周围建筑物及设施造成的影响,同时可避免各种杂散电流对起爆网路的影响。
1.2.1.4洞室爆破效果评价
照片4-2-3盘石头水库工程洞室爆破时的情景
盘石头水库工程洞室爆破于2003年1月8日。
总装药量498.0t,爆破总量70.0万m3。
照片4-2-3为洞室爆破时的情景。
(1)安全评价
洞室爆破的震动、飞石对人员、设备和附近的民房以及其他建筑物均无影响,是安全的。
爆破实际个别飞石距离小于100.0m,没有伤及人员、损坏设备及建筑物;
从布置在五个不同的关键部位监测到的爆破质点振动速度成果来看,实测最大质点振动速度为0.3cm/s,小于设计校核值,更小于规范允许值。
宏观调查附近建筑物未受爆破震动影响。
(2)效果评价
由于本地区地质条件的原因,裂隙较发育,爆后表层大块石较多。
在施工中,除对超过80.0cm以上的超径石进行二次解爆外,还采取了分区选择上坝的措施,洞室中心部位及附近区域的石料用于大坝的主堆石区的填筑;
距药室中心部位较远部位的石料用于次堆石区的填筑。
从上坝碾压后的颗分检测试验成果见图4-2-1,颗分曲线均在设计包络线内。
短期内完成了约70.0万m3的上坝料开采任务,这是梯段爆破施工方法不可比拟的,与花尖脑原料场相互调节补充,满足了上坝料供应强度的要求。
图4-2-1洞爆料上坝碾压颗分检测曲线图
1.2.2天生桥一级水电站工程洞室爆破开采级配料试验及应用
1.2.2.1概述
天生桥一级水电站溢洪道引渠长约1000.0m有三座孤峰坐落在中心线左侧和闸室段正中。
自上游往下分别为1号、2号、3号山体。
2号、3号山体为厚层块状灰岩,孤峰突起,四面陡峭,坡度在60º
以上,高出地面70.0~80.0m。
对2号山体840.0m高程以上和3号山体834.0m高程以上采取洞室爆破。
1.2.2.2洞室爆破技术要求
2号山体爆破石料要求满足截流石料的需要,最大块度不超过1.2m,3号山体采集大坝填筑所需ⅢD料,最大块度不超过1.6m,大块率控制在30%以内,超径大块石通过二次解爆满足要求。
控制洞室爆破对周围建筑物及设施不致造成损坏。
1.2.2.3洞室爆破设计方案选择
根据地形、地质条件对石料粒径的要求,选用单层、多排条形药包加强松动爆破方案,洞室不耦合装药,采用塑料导爆管与导爆索非电起爆网络,延时爆破排间时差100ms,同排药包时差50ms。
1.2.2.4药包布置及爆破参数选择
(1)2号山体药包布置
2号山体平面投影近似一个椭圆形,沿椭圆长轴布置一条形药包,其最小抵抗线为25.0m。
在主条形药包两端及一侧再布置辅助药包。
2号山体东南端近似1/4球体,均匀地布置了4个集中药包,其最小抵抗线为19.0~23.5m,西北侧地势均匀,布置了一条辅助条形药包,最小抵抗线为20.0m,东北侧地势平缓布二条辅助条形药包,最小抵抗线分别为16.0m、12.0m。
840.0m高程以上洞室爆破平洞最大长度36.5m,药包中心高程842.0m,前排辅助小药包中心高程841.5m。
(2)爆破参数
标准单位耗药量K0取1.6kg/m3。
爆破作用指数n取值:
补充辅助药包n=1.0,主药包n=1.2,压缩系数μ取10,爆破参数参见表4-2-1。
表4-2-1 2号山体爆破参数计算成果表
药包编号
最小抵抗线(m)
爆破作用指数
线炸药密度
(kg/m)
装药长度
(m)
装药量(kg)
压缩半径
下爆裂半径
T1
25
1.2
1436.7
23.5
33762
2.3
39.0
T2
T3
19.4
1.0
602.0
17.5
10538
1.5
30.3
T4
21
705.6
19.6
13759
32.8
T5
12
0.75
150.5
31
4666
0.8
15.0
T6
17
462.4
29
13110
1.3
26.6
T7
15.9
404.5
20
8090
24.8
J1
22
1
17037
4.0
31.1
J2
20785
4.3
33.2
J3
14818
3.8
29.7
J4
19
10974
3.4
26.9
J5
20.5
13871
3.7
29.0
J6
12.8
4022
2.5
18.1
J7
14.4
5726
2.8
20.4
1.2.2.5结语
1994年9月29日15时和11月15日15时,在2号和3号山体实施了两次洞室爆破作业。
2号山体洞室爆破总装药量为212.5t,爆破方量为25.0万m3。
3号山体洞室爆破总装药量为315.2t,爆破方量为42.0万m3。
这两次洞室爆破的实施,一方面为1994年12月的大江截流及1995年枯水期后的大坝填筑提供了料源储备,另一方面为以后溢洪道的开挖开辟了两个宽阔的工作面。
1.3深孔梯段爆破设计参数研究及应用
1.3.1洪家渡工程现场梯段爆破试验
洪家渡水电站工程系由原国家电力公司立项进行的面板堆石坝施工爆破控制开采级配石料的重点科研项目《水电工程施工梯段爆破试验计算机模拟系统研究》(由中国水电总公司负责)的重要试验依托工程。
从料场岩石力学性能、裂隙发育情况和拟用的钻孔条件、梯段高度、炸药类型出发,应用现代科技手段和理论实际相结合,由计算机模拟预报爆破石料级配。
以下即为试验及生产应用成果。
1.3.1.1料场地质概况
(1)天生桥料场
洪家渡工程天生桥石料场位于坝址右岸,距右坝肩水平距离0.1~1.0km处。
地形上为侵蚀、溶蚀斜坡,坡度为25º
~35º
,地面高程1120.0~1330.0m,大部分基岩裸露,少数长杂草或灌木。
岩性为三叠系下统永宁镇组第一段第三层(T1yn1-3)薄层、中厚层灰岩,第四层(T1yn1-4)灰色中厚层灰岩、鲕状灰岩及少数白云质灰岩,岩石坚硬、致密。
坡面局部覆盖第四系坡积层,主要为粘土碎石夹块石。
在开挖地层中主要发育有F2、F51、F52、F53断层,其中F2、F51、F52断层为反切岩层层面,而F53断层与岩层小角度相交,因此F53断层对岩坡的稳定有一定影响。
岩层倾角30º
~50º
故有用料层顺坡呈三交形分布,水平方向最大厚度位于底部,仅100.0m左右,料场沿等高线长度400.0~600.0m。
该料场表面层溶蚀与粘土充填的溶沟溶槽深一般2.0~4.0m,断层带附近可达10.0~15.0m。
(2)卡拉寨料场
卡拉寨料场开采范围300.0~420.0m,上游边界为出露的九级滩页岩,下游边界为1号塌滑体,开采高程为1100.0~1230.0m。
岩石属于三叠系下统夜郎组玉龙山段,岩层为顺向坡,坡面局部覆盖第四系坡积层,为崩积和坡积的灰岩,白云质灰岩之碎石及块石夹泥土。
该料场只开采T1y2-5中厚层、鲕状灰岩、白云质页岩和T1y2-4浅灰岩、肉红色中厚层、厚层白云质灰岩两层岩石。
卡拉寨料场分布地层主要为三叠系下统夜郎组玉龙山段T1y2-4、T1y2-5、T1y2-3,是中厚层、厚层灰岩。
1.3.1.2生产验证性试验
(1)试验目的
为了最终确定合理爆破设计参数,以便达到良好的爆破效果。
进一步验证水电工程施工梯段爆破试验计算机模拟系统研究的理论成果与现场实际爆破试验一致性,验证梯段爆破计算机模拟系统所选用参数的准确性,为以后大规模实际施工生产应用。
(2)取料区位置
该试验在天生桥料场开采爆破的同时进行取料,在此基础上通过计算机模拟技术进行反馈研究使各项设计参数逐步得以最终验证。
取料区选在天生桥料场1210.0m高程台阶,共进行2次石料取样。
Ⅱ区料场取主堆石料(3B),Ⅰ区料场取过渡石料(3A)。
(3)爆破参数
爆破参数均由计算机提供,见表4-3-1。
①主堆石料:
孔网:
5.0m×
2.5m(孔距×
排距)孔径89.0mm,矩形布孔,共75孔。
梯段高度15.0m,超钻0.5m,堵塞长度1.8m,垂直钻孔;
每孔平均装药量79.0kg(散装铵油炸药,乳化炸药,藕合装药);
5排布孔,非电雷管起爆,孔间微差Ms2、Ms3,排间微差Ms5,孔内微差Ms15。
②过渡料:
孔网布置3.0m×
2.5m,5排,矩形布孔,共90孔。
其余与主堆料参数相同。
表4-3-1天生桥料场生产验证性试验爆破参数
地点
天生桥料场
项目
主堆料(3B)
过渡料(3A)
布置形式
矩形布孔
钻孔直径(mm)
89
钻孔间距(m)
5
3
钻孔排距(m)
台阶高度(m)
15
钻孔角度(°
)
90
堵塞长度(m)
1.8
2
超钻深度(m)
0.5
单孔装药量(kg)
79
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