高塘水电站面板堆石坝坝料控制爆破设计和研究.doc

1 高塘水电站面板堆石坝坝料控制爆破设计和研究摘要: 本文介绍了高塘水电站面板堆石坝采用大孔径牙轮钻进行深孔梯段爆破开采坝料的控制爆破设计参数, 并结合碾压试验成果对爆渣颗粒大小级配和碾压后坝料颗粒大小级配进行了研究分析, 对坝料的施工开采提出了改进措施。关键词:面板堆石坝深孔梯段爆破参数设计 1 工程概况高塘水电站位于广东省西北部怀集县洽水镇白水林场境内的白水河上。电站坝址以上集雨面积为 170 平方公里, 多年平均流量为 立米/秒, 总装机容量 万千瓦。电站为引水式电站, 以发电为主, 结合防洪、灌溉的水利枢纽, 整个枢纽由蓄水大坝、溢洪道、引水遂洞、发电厂房、 110KV 升 2 压站组成, 其中大坝为钢筋混凝土面板堆石坝, 最大坝高为 , 坝顶长为 , 坝体石料填筑总量为 万 m3, 是广东省已建、在建坝体最高的堆石坝工程。坝体填筑料采用离坝址约 1 公里的千里坑料场的花岗岩爆破料, 其中过渡料 万 m3, 主堆石料 万 m3 , 次堆石料 74万 m3 ,各填筑区所需料质的设计要求如表 1。表1 坝体填筑料技术参数设计要求项目填筑方量(万 m3) 3 最大粒径(mm) 压实后干容重( g/cm3 ) 不均匀系数( cu) 岩质要求过渡区 4 300 ≥ > 15 新鲜、微风化花岗岩主堆石区 5 600 ≥ > 10 新鲜、微风化和小量分散弱风化次堆石区 800 6 ≥ > 10 新鲜、微风化和部分弱风化 2 料场的位置和地质条件千里坑料场位于坝址下游河谷左岸,至坝址的直线距离接近一千米, 为典型的河谷地貌。料场表层覆盖层为 1~2米, 且局部岩石裸露。料场沿河谷分布,利用长度 300m ,高程在 510m ~ 340m 之间,储量在 200 万 m3 以上。料场岩石主要为燕山期灰白色细粒花岗岩和灰白、肉红色中粒花岗岩, 岩性单一, 地质构造简单。场区内分布有 F102 和 F165 两条断层, 且规模不大, 充填较好, 对坝料开采爆破、坝料质量及坝坡稳定影响不大。岩石分布的四组主要节理相互形成自然切割,有助于爆破破碎。岩石的物理力学性质,由现场开挖断面及平洞内取样进行室内试验的结果表明: 岩石的 7 比重为 ~ , 密度为 ~ , 孔隙率 ~ %, 饱和吸水率 ~ %; 新鲜岩石的抗压强度在 ~ 之间,岩石的普氏硬度系数 f 值平均在 15 左右, 属坚硬难爆岩石。 3 爆破的钻孔机具和火工材料坝料爆破所用的钻孔设备为美国 B-E 公司生产的 BE45 R型牙轮钻机,其钻孔直径为 170 ~ 270mm, 现用的钻头直径为 250mm 。牙轮钻机适合大规模的石料和矿岩爆破开采施工, 是国内矿山系统采用较多的深孔梯段爆破的钻孔设备之一; 其主要优点是钻孔效率高、钻孔孔壁光滑, 钻孔效率平均为 2300m/ 月·台, 月完成岩石开采爆破方量最高达 12万 m3 /台, 能满足大坝填筑施工用料高峰的要求。炸药采用湖南南岭化工厂生产的乳化铵油炸药,药卷尺寸为Ф 190 × 400mm ,药卷密度为 ~ g/cm3 , 炸药猛度 16~ 19mm, 爆力 301mL ,临界直径 12mm ;起爆器材选用湖南湘南爆破器材厂生产的非电毫秒***。 4 控制爆破参数的设计和爆破试验使用大孔径钻孔开采面板堆石坝料在国内、国外较为少见, 8 为了使爆渣的颗粒组成位于设计包络线的上限, 碾压后的各项技术参数满足堆石料的设计要求, 必需在总结以往类似工程爆破经验的基础上, 作好理论计算工作, 并专门进行了现场爆破试验,以确定最佳的爆破参数。论文联盟。 控制爆破参数的设计。爆破参数的正确选择是爆破取得成功的关健因素,在钻孔直径Ф 250mm 和梯段高度 H=15m 已确定的条件下,对爆破效果影响最大的是底盘抵抗线和单耗药量的正确选取。根据国内外大孔径钻孔爆破的常用理论及经验公式可求得千里坑料场岩石条件下适于Ф 250mm 钻孔直径常规爆破的底盘抵抗线值 W= ( ~ )m; 根据面板坝对爆破石料最大料径和级配组成的不同要求, 可由 库兹涅佐夫关于介质炸药爆炸应力决定块度平均尺寸的半理论半经验公式: 式中: X—爆渣的平均尺寸, cm; Q—炸药重量, kg; 9 V0 —爆破岩石的体积, m3; A—与岩石坚固系数的相关系数。和拉桑公式: 式中: Y80 —破碎的爆岩有 80 %通过的筛孔尺寸, m; B—底盘抵抗线, m; S—孔网面积, m2 ;