摘要 ：面板堆石坝因为其较高的安全性，良好的适应性和经济性等优点近年在国内得到了广泛的推广。施工中对坝体对石料需求巨大，为了便于施工、节约成本往往进行料场爆破开采，本文通过对某堆石坝堆石料开采爆破试验过程及成果进行分析。简要说明深孔梯段微差挤压爆破技术在堆石料开采中的应用机理。
关键词 ：堆石料 爆破参数 微差挤压 颗粒级配
关键词 ：堆石料 爆破参数 微差挤压 颗粒级配
1.前言
堆石坝坝体堆石料开采采用的爆破技术要求与通常的开挖爆破是不同的，通常的开挖爆破只需将岩石破碎到一定程度，在满足建筑物型体的同时，同时满足适应装渣设备条件即可；而堆石料的开采爆破需满足更重要的条件，即满足大坝填筑颗粒级配要求。这就需要有针对性地制定爆破设计和试验。目前，国内通常采用深孔梯段爆破和孔间微差挤压爆破技术，获得的爆破料符合颗粒级配要求。
2.项目概述
项目为我国西北地区某枢纽工程拦河大坝，拦河坝为钢筋混凝土面板堆石坝，坝高94.0m，坝顶宽度8.0m。坝体主要由垫层料、过渡料和堆石区料组成。其中堆石区填料利用现场的资源，以爆破开采获得。堆石区料场位于枢纽区上游围堰的左岸，料场山体岩性为O1ch2变质砂岩夹片岩，单层厚10～150cm，节理发育，其岩质坚硬，单轴饱和抗压强度大于60MPa。
由于该料厂距离村镇较近，爆破区域对地震波的影响较为敏感，且爆破区域山体较缓，道路修筑条件良好，料场岩石为中硬岩石。综合考虑上述条件，料场堆石料开采采用台阶法爆破。
3.试验过程
3.1 试验参数
依据对岩石出露情况的掌握，结合生产实际分别选择了堆石料I区、II区为爆破试验区，高程范围为EL2710m～EL2692m，试验范围均为25m×30m。本次爆破试验是依据固定的钻孔设备、开挖梯段高度及爆破火工材料和装药结构，采用孔间毫秒微差“挤压”爆破方式，寻求达到开采块石粒径为小于D80cm且符合设计要求的堆石料级配曲线，其爆破块度分布率不小于65%的合理爆破参数。试验参数初选如下：
钻孔直径D：使用D7型液压潜孔钻，D=90mm；
装药直径φ：使用散装2#岩石硝铵炸药，φ=90mm（孔内偶合连续装药）；
梯段高度H：取H=10.0m；
超钻深度h：取h=0.7～1.0m
钻孔角度α：76°；
单孔装药量Q孔：51kg；
最大单响Q段： 204kg；
单孔间排距（a×b）：= 3.5m×3.0m；3.0m×2.5m；2.5m×2.5m，按三种不同间排距布孔进行实验；
封孔长：L封=2.5m
3.2 试验结果及分析
（1）当间排距为3.5m×3.0m时
经过颗粒级配筛分实验后，表明该种布孔间排距所获得的堆石料大块率较多，达到35%左右，级配严重不均匀。不符合设计要求的颗粒级配曲线。
（2）当间排距为3.0m×2.5m时
经过颗粒级配筛分实验后，表明该种布孔间排距所获得的堆石料，超过80cm的块石率为10%左右，且小于0.0755mm的颗粒级配在5%以内。堆石料级配曲线良好，符合设计要求的级配曲线。
（3）当间排距为2.5m×2.5m时
经过颗粒级配筛分试验后，表明该布孔间距获得的堆石料，超过80cm的仅为0，堆石料爆破块石颗粒较为均匀，但料堆较为分散，出现块石飞溅情况。虽小于80cm的块石获得率较高，但颗粒太过均匀而不符合大坝填筑所需的颗粒级配曲线。
（4）结果分析
由于料场岩性为变质砂岩夹片岩，其岩质较脆硬，单层厚10～150cm，节理发育，可爆性较好。对堆石料开采爆破试验结果分析确定：该料场采用梯段松动挤压爆破技术进行小于80cm粒径爆破作业，钻孔孔径D100mm，梯段高度9.2m，间排距3.0m×2.5m布孔，孔内耦合装药，单耗0.7kg/m3的爆破参数。其获得的爆堆均匀，级配连续性较好，小于80cm粒径爆破料含量在90%左右。
根据上述三种布孔间排距情况分析得出：
a、在排间距（即抵抗线）一致的情况下，孔间距越大，爆破获得的块石粒径越大。
b、单位面积一定的情况下，布孔密度越大，获得的块石粒径越小。虽然获得的粒径小于80cm的含量较多，但细粒含量也会偏多，导致填筑料级配不良，无法使用。
c、在其他参数均设定的情况下，孔间距与抵抗线（即排距）的比值一般取1.1～2，效果会比较良好。
4.微差挤压爆破机理认识
在堆石料爆破中常采用微差爆破，实际施工中，应根据实际情况选用排间或者孔间微差。微差爆破通过塑料延时非电导爆管网络进行连接，在孔间或排间以毫秒级的时间间隔，按照一定顺序起爆的技术。其可以从更多的自由面反射炸药爆炸的压缩波，进而更有利于岩石的破碎。
微差挤压爆破的爆破顺序如下：
a、先爆孔在爆破作用下形成单独的爆破漏斗。先爆孔的爆破漏斗为后爆孔提供了新的临空面和自由面。后爆孔因临空面的增加，增加了爆破的条件，使得周边的岩石更易破碎。
b、先爆孔和后爆孔之间的爆炸波进行叠加，增强了爆炸效果和作用。
c、先、后爆孔爆破的岩石相互挤压碰撞，使得岩石进一步破碎。
5.结语
5.1采用何种方法进行堆石料的开采，主要需要参考料场的地形、地质条件，一般台阶法爆破适用于对爆破地区爆破振动敏感的部位。而洞室爆破适用于对爆破振动不敏感、且地形陡峭岩石节理发育，并易于采取二次爆破的石料场。但是洞室爆破爆破后利用料率较低，且细颗粒含量较少，大多需要进行二次分解，故在施工中不经常采用。
5.2堆石坝堆石料开采技术采用微差挤压爆破，对爆破设计的基本要求：
a、控制石料的最大粒径，尽量使得爆破料粒径一次成型，避免二次分解。
b、提高坝料中5mm以下的含量和不均匀系数，以保证填筑时坝料的密实。
5.3堆石坝堆石料的爆破试验，不能仅仅追求密孔间距和大的炸药单耗，这种方法能获取较小的、均匀的颗粒，但往往无法满足堆石料的填筑需要的合理级配曲线。根据这次试验结果表明：认为钻孔越密，堆石料出料率越高的看法是值得商榷的。
5.4宽的孔距和较小的抵抗距（排距），一般两者的比值可取1.1～2之间。可以在岩体爆炸时产生更多的“撕裂、碰撞”作用，可以达到更好的爆破效果。
堆石坝坝体堆石料开采采用的爆破技术要求与通常的开挖爆破是不同的，通常的开挖爆破只需将岩石破碎到一定程度，在满足建筑物型体的同时，同时满足适应装渣设备条件即可；而堆石料的开采爆破需满足更重要的条件，即满足大坝填筑颗粒级配要求。这就需要有针对性地制定爆破设计和试验。目前，国内通常采用深孔梯段爆破和孔间微差挤压爆破技术，获得的爆破料符合颗粒级配要求。
2.项目概述
项目为我国西北地区某枢纽工程拦河大坝，拦河坝为钢筋混凝土面板堆石坝，坝高94.0m，坝顶宽度8.0m。坝体主要由垫层料、过渡料和堆石区料组成。其中堆石区填料利用现场的资源，以爆破开采获得。堆石区料场位于枢纽区上游围堰的左岸，料场山体岩性为O1ch2变质砂岩夹片岩，单层厚10～150cm，节理发育，其岩质坚硬，单轴饱和抗压强度大于60MPa。
由于该料厂距离村镇较近，爆破区域对地震波的影响较为敏感，且爆破区域山体较缓，道路修筑条件良好，料场岩石为中硬岩石。综合考虑上述条件，料场堆石料开采采用台阶法爆破。
3.试验过程
3.1 试验参数
依据对岩石出露情况的掌握，结合生产实际分别选择了堆石料I区、II区为爆破试验区，高程范围为EL2710m～EL2692m，试验范围均为25m×30m。本次爆破试验是依据固定的钻孔设备、开挖梯段高度及爆破火工材料和装药结构，采用孔间毫秒微差“挤压”爆破方式，寻求达到开采块石粒径为小于D80cm且符合设计要求的堆石料级配曲线，其爆破块度分布率不小于65%的合理爆破参数。试验参数初选如下：
钻孔直径D：使用D7型液压潜孔钻，D=90mm；
装药直径φ：使用散装2#岩石硝铵炸药，φ=90mm（孔内偶合连续装药）；
梯段高度H：取H=10.0m；
超钻深度h：取h=0.7～1.0m
钻孔角度α：76°；
单孔装药量Q孔：51kg；
最大单响Q段： 204kg；
单孔间排距（a×b）：= 3.5m×3.0m；3.0m×2.5m；2.5m×2.5m，按三种不同间排距布孔进行实验；
封孔长：L封=2.5m
3.2 试验结果及分析
（1）当间排距为3.5m×3.0m时
经过颗粒级配筛分实验后，表明该种布孔间排距所获得的堆石料大块率较多，达到35%左右，级配严重不均匀。不符合设计要求的颗粒级配曲线。
（2）当间排距为3.0m×2.5m时
经过颗粒级配筛分实验后，表明该种布孔间排距所获得的堆石料，超过80cm的块石率为10%左右，且小于0.0755mm的颗粒级配在5%以内。堆石料级配曲线良好，符合设计要求的级配曲线。
（3）当间排距为2.5m×2.5m时
经过颗粒级配筛分试验后，表明该布孔间距获得的堆石料，超过80cm的仅为0，堆石料爆破块石颗粒较为均匀，但料堆较为分散，出现块石飞溅情况。虽小于80cm的块石获得率较高，但颗粒太过均匀而不符合大坝填筑所需的颗粒级配曲线。
（4）结果分析
由于料场岩性为变质砂岩夹片岩，其岩质较脆硬，单层厚10～150cm，节理发育，可爆性较好。对堆石料开采爆破试验结果分析确定：该料场采用梯段松动挤压爆破技术进行小于80cm粒径爆破作业，钻孔孔径D100mm，梯段高度9.2m，间排距3.0m×2.5m布孔，孔内耦合装药，单耗0.7kg/m3的爆破参数。其获得的爆堆均匀，级配连续性较好，小于80cm粒径爆破料含量在90%左右。
根据上述三种布孔间排距情况分析得出：
a、在排间距（即抵抗线）一致的情况下，孔间距越大，爆破获得的块石粒径越大。
b、单位面积一定的情况下，布孔密度越大，获得的块石粒径越小。虽然获得的粒径小于80cm的含量较多，但细粒含量也会偏多，导致填筑料级配不良，无法使用。
c、在其他参数均设定的情况下，孔间距与抵抗线（即排距）的比值一般取1.1～2，效果会比较良好。
4.微差挤压爆破机理认识
在堆石料爆破中常采用微差爆破，实际施工中，应根据实际情况选用排间或者孔间微差。微差爆破通过塑料延时非电导爆管网络进行连接，在孔间或排间以毫秒级的时间间隔，按照一定顺序起爆的技术。其可以从更多的自由面反射炸药爆炸的压缩波，进而更有利于岩石的破碎。
微差挤压爆破的爆破顺序如下：
a、先爆孔在爆破作用下形成单独的爆破漏斗。先爆孔的爆破漏斗为后爆孔提供了新的临空面和自由面。后爆孔因临空面的增加，增加了爆破的条件，使得周边的岩石更易破碎。
b、先爆孔和后爆孔之间的爆炸波进行叠加，增强了爆炸效果和作用。
c、先、后爆孔爆破的岩石相互挤压碰撞，使得岩石进一步破碎。
5.结语
5.1采用何种方法进行堆石料的开采，主要需要参考料场的地形、地质条件，一般台阶法爆破适用于对爆破地区爆破振动敏感的部位。而洞室爆破适用于对爆破振动不敏感、且地形陡峭岩石节理发育，并易于采取二次爆破的石料场。但是洞室爆破爆破后利用料率较低，且细颗粒含量较少，大多需要进行二次分解，故在施工中不经常采用。
5.2堆石坝堆石料开采技术采用微差挤压爆破，对爆破设计的基本要求：
a、控制石料的最大粒径，尽量使得爆破料粒径一次成型，避免二次分解。
b、提高坝料中5mm以下的含量和不均匀系数，以保证填筑时坝料的密实。
5.3堆石坝堆石料的爆破试验，不能仅仅追求密孔间距和大的炸药单耗，这种方法能获取较小的、均匀的颗粒，但往往无法满足堆石料的填筑需要的合理级配曲线。根据这次试验结果表明：认为钻孔越密，堆石料出料率越高的看法是值得商榷的。
5.4宽的孔距和较小的抵抗距（排距），一般两者的比值可取1.1～2之间。可以在岩体爆炸时产生更多的“撕裂、碰撞”作用，可以达到更好的爆破效果。
