露天深孔梯段降塵爆破技術(shù)研究與應(yīng)用

(中國水利水電第七工程有限公司第五分局，四川 彭山，620860)

1 工程概況

楊房溝水電站位于四川省涼山彝族自治州木里縣境內(nèi)的雅礱江中游河段上(部分工程區(qū)域位于甘孜州九龍縣境內(nèi))，電站壩址距下游楊房溝溝口約450m。楊房溝水電站是雅礱江中游河段一庫七級開發(fā)的第六級，上距待建的孟底溝水電站37km，下距待建的卡拉水電站33km。電站壩址距西昌的公路約236km，距木里縣城約156km。

金波石料場規(guī)劃區(qū)域位于雅礱江左岸上游江邊，距上壩址約1.5km，沿江長約570m，寬約250m；石料場為斜坡地形，邊坡走向為N10°～20°E，坡腳江面高程為1990m，斜坡分水嶺的山脊高程為2700m～2937m，最大高差為947m?；鶐r巖性為花崗閃長巖，有用層計算儲量約1782.18萬m3，平均厚度校核儲量約1816.86萬m3。

金波石料場需承擔(dān)楊房溝、卡拉兩個工程混凝土骨料料源開采任務(wù)，其規(guī)劃開采有用料至少為492萬m3。金波石料場設(shè)計終采平臺高程為2090.00m，最大邊坡高度為257m，其工程邊坡從上游到下游的整體體型為側(cè)臥“L”型，其坡面呈臺階斜坡狀，分正面工程邊坡、下游側(cè)工程邊坡。石料場根據(jù)不同巖性條件進行分區(qū)開挖支護，露天深孔梯段降塵爆破技術(shù)被廣泛應(yīng)用于金波石料場的爆破開挖中。

2 深孔梯段降塵爆破技術(shù)

2.1 技術(shù)特點

(1)露天深孔降塵爆破需從爆破時粉塵和炮煙源解析、粉塵特性入手，考慮露天料場梯段爆破的施工特點，從經(jīng)濟實用的角度提出了一種露天料場深孔梯段降塵爆破的泥水混合介質(zhì)裝藥結(jié)構(gòu)，形成了簡單實用的爆破施工工藝。在施工過程中達到降低爆破成本，提高爆破降塵措施性價比的效果，延伸、拓寬了綠色爆破施工技術(shù)的深度、廣度。

(2)本降塵爆破施工方法既能達到傳統(tǒng)水壓爆破降塵的目的，也能減少爆后排煙時間，從而簡化施工工藝，大大降低生產(chǎn)成本與爆破負面效應(yīng)。

2.2 適用范圍

適用于料場露天開挖梯段爆破工程、大型邊坡開挖梯段爆破工程。

2.3 工藝原理

根據(jù)不可壓縮液體傳遞爆破能量原理，設(shè)計孔內(nèi)泥水混合物的耦合介質(zhì)、孔頂土石混合料的堵塞介質(zhì)及被爆體表面濕化處理工藝。利用一種適合噴灑在爆破梯段面與臨空面積塵的表面活性泡沫抑塵劑，抑塵劑的液橋力增大粉塵的起動風(fēng)力，達到降低積塵揚起強度的目的。

采用泥水混合物使得孔壁周圍形成均勻一致的泥漿保護面，孔內(nèi)的泥漿具有一定的比重，防止孔壁裂隙導(dǎo)致不耦合介質(zhì)滲漏，使爆炸能量的傳遞效率更高。令爆炸能量可以充分消化在被爆巖體內(nèi)部，減少能量損失。另外，爆炸水霧拋撒速度快，拋撒半徑大，控制范圍廣，水與粉塵的接觸面積增大，水的利用效率和降塵效率提高。

對于爆破臺階面、臨空面的積塵，在爆破前采用降塵劑溶液進行濕化處理，從而減少爆破沖擊波產(chǎn)生的揚塵。在摻入降塵劑等表面活性劑的水溶液濕潤情況下，顆粒間的液橋力起主導(dǎo)作用，這種液橋力將促進塵粒間的凝聚，使小塵粒積聚成大塵粒，加速塵粒的沉降。同時由于液橋力較大，通過液橋力被粘結(jié)起來的粉塵起動風(fēng)力大大增強，與干燥塵粒相比，不易被揚起。利用降塵劑使液體顆粒與粉塵混合，實現(xiàn)降塵。

3 爆破施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

準備工作→場地清理→測量放線→鉆孔→清孔→炮孔參數(shù)檢查、記錄→警戒→裝藥、堵塞→表面處理→爆破網(wǎng)絡(luò)連接、檢查→起爆→安全檢查→撤除警戒→表面效果描述→爆渣試驗→清理爆渣。

3.2 施工操作要點

3.2.1 鉆孔操作要點

在爆破平臺按照臺階參數(shù)進行打孔，爆破臺階參數(shù)如下：

(1)鉆孔形式：露天深孔爆破的鉆孔形式為垂直或傾斜鉆孔。

(2)布孔方式：主爆孔間排距：a×b=3.0m×3.0m。緩沖孔間排距：a×b=3.0m×2.5m。預(yù)裂孔間排距：a×b=1.0m×2.0m。布孔方式為多排梅花形布置。

(3)孔徑d：d=90.0mm。

(4)超深h：超深值一般為(8～12)d，即0.72m～1.08m，取0.8m。超深為鉆孔超出臺階底盤標(biāo)高的孔深，其作用是降低裝藥中心的位置，以便有效地克服臺階底部阻力，避免或減少留根底，以形成平整的底部平盤。

(5)孔深L：根據(jù)本實驗要求，實際爆破時臺階高度取10.0m?？咨頛=臺階高度H+超深h；可求得對應(yīng)孔深為10.8m?？咨钍怯膳_階高度和超深確定的。臺階高度的確定應(yīng)考慮為鉆孔、爆破和鏟裝創(chuàng)造安全和高效的作業(yè)條件，它主要取決于鏟斗容積和礦巖開挖技術(shù)條件。

(6)最小抵抗線W1：3.0m～4.5m。

(7)孔網(wǎng)參數(shù)：由于爆破石料粒徑≤80cm，爆破孔間排距取值為a×b=3.0m×3.0m。

(8)堵塞長度L2：可取L2=35d=35×0.09m=3.15m。合理的堵塞長度能降低爆破氣體能量損失和盡可能增加鉆孔裝藥量。良好的堵塞質(zhì)量是盡量增加爆炸氣體在孔內(nèi)的作用時間和減少空氣沖擊波、噪聲和飛石的危害；不允許有飛石時，堵塞長度取鉆孔直徑的30～35倍。

(9)炸藥單耗：本工程炸藥單耗暫取0.41kg/m3，后期經(jīng)過生產(chǎn)性試驗進行調(diào)整。影響單位炸藥消耗量的主要因素有巖石的可爆性、炸藥特性、自由面條件、起爆方式和塊體要求。因此，選取合理的單位炸藥消耗量需要通過多次試驗來驗證調(diào)整。

(10)單孔裝藥量：臺階高度10m，裝藥量為36.9kg。爆破孔采用以下裝藥結(jié)構(gòu)，單耗為0.41kg/m3，潤濕土石料填塞長度為1m，藥卷上、下的泥水混合介質(zhì)長度均為1.5m(如圖1)。緩沖孔裝藥量為27kg，單耗為0.41kg/m3，潤濕土石料填塞長度為3m；預(yù)裂孔裝藥量為4kg，線裝藥密度為533g/m，潤濕土石料填塞長度為2.5m。

3.2.2 裝藥操作要點

打孔完畢后，進行裝藥，采用配置好的泥漿(比重：1.10～1.30，稠度：20s～25s)裝填炮孔，然后填裝炸藥，并用泥水混合介質(zhì)將炮孔剩余部分填充，最后用濕透的土石料進行炮孔封堵以達到良好的爆破效果(如圖2)。土石料配合比擬定為黏土∶砂∶水=75∶10∶15，具有一定的塑性和強度，并根據(jù)實際情況調(diào)整炮泥尺寸。爆孔裝藥方式見圖1。

1-土石料堵塞段；2-巖石乳化炸藥裝藥段3-泥水混合裝填層；4-自然形成的固壁與防滲保護層

圖2 泥漿裝填炮孔

3.2.3 表面處理操作要點

實施爆破前，將爆破臺階梯段面、臨空面用降塵劑做濕潤處理，增強對爆破粉塵的凝聚、捕捉能力，保證綠色施工的環(huán)保目標(biāo)實現(xiàn)。

3.2.4 爆破操作要點

采用毫秒微差爆破技術(shù)可以減輕地震波，減少二次爆破，根據(jù)爆炸設(shè)計順序，先爆的炮孔為后爆的炮孔提供臨空面，提高爆破效率，爆破網(wǎng)絡(luò)圖同常規(guī)爆破網(wǎng)絡(luò)。

實施爆破前，將爆破臺階面、臨空面用降塵劑淋濕，以借助粉塵顆粒間液橋力的作用來達到降低爆破破碎時產(chǎn)生粉塵的目的。降塵劑配方擬選用增強水面表面活性的化學(xué)制劑和質(zhì)量分數(shù)0.3%氯化鈉電解質(zhì)溶液等，增強對爆破粉塵的凝聚、捕捉能力，保證施工綠色環(huán)保。

4 爆破效果對比

對深孔梯段爆破施工進行對比實驗，與等面積未采用本工藝的梯段爆破部分相比，使用本工藝后的梯段爆破部分節(jié)約炸藥量20%，降低爆破后粉塵量50%，縮短排煙塵時間50%，如圖3。

圖3 爆破效果對比

5 結(jié)語

隨著近年來科技的迅速發(fā)展，人們對于綠色施工的概念越來越重視，我國目前正大力普及綠色施工，從源頭上力求減少施工公害對周圍環(huán)境的污染。金波石料場通過深度應(yīng)用露天深孔梯段降塵爆破技術(shù)，一方面使爆破粉塵得到了有效控制，極大程度地降低了施工中翻渣降塵以及環(huán)境空氣保護等環(huán)保水保費用的投入；另一方面也在一定程度上減少了炸藥的消耗，施工效果顯著，取得了較大的經(jīng)濟效益及社會效益。