堆石坝填筑料生产爆破试验研究

堆石坝填筑料生产爆破试验研究
摘要：在巴贡工程堆石坝料生产中对爆破参数进行调整和优化，使直接由爆破而获得的爆破料满足上坝料要求，取得了良好的经济效益，为堆石坝坝料生产提供了一些借鉴和经验。

关键词：巴贡电站；堆石坝；填筑料；爆破试验；爆破参数；级配包络曲线
1、工程概况
巴贡电站位于马来西亚沙捞越（Sarawak）州的巴雷河（Balui River）上，电站距下游柏拉加镇（Belaga）约37公里，距最近的港口城市民都鲁市（Bintulu）180公里。

该电站控制流域面积14750km2，库容440亿m3，平均流量1314m3/s，电站总装机容量2400MW，最大坝高205m，坝型为面板堆石坝。

2 、爆破岩体岩性特征
大坝堆石料主要来自W9采料场，W9采料场位于Balui河右岸导流洞顶部山体，规划长度1000m，宽160～260m，开挖顶部高程360.00m左右，设计开挖最低高程至150.00m。

设计开挖量为2000万m3（其中覆盖层开挖约900万m3，有用料1100万m3）。

料场岩石主要为厚层砂岩，中厚层砂岩夹少量页岩（泥岩）（1～3m厚）或砂岩/页岩夹层（5～10%）。

表面以下25～35m范围为全风化岩石，强度低，不作为堆石料；微风化至新鲜岩体强度高，主要用于生产主堆石料和过渡料；中风化岩石强度低，主要用于生产次堆石料。

岩石产状为NE∠60～68°,SE∠60～64°。

岩石性能试验参数见表2-1。

表2-1 岩石性能试验参数
3、堆石料设计要求
根据设计要求，大坝填筑量1700 m3，大坝分区如下所示，其中2A料11311m3，2B料332817m3，3A料650802m3，3B料7343978m3，3C料5247582m3，3D料2444261m3。

2 A料，2B料由砂石加工系统生产，3A料，3B料，3D料由W9及右岸2#山脊开挖料场通过爆破开挖生产，3C料未作爆破试验。

各种堆石料的要求及级配曲线见表3-1及图1。

大坝分区如下：
1A区：级配良好的不透水混合土壤料、1B区：任意料、2A区：特殊垫层区2B区：垫层料、3A区：过渡料，3B区：主堆石区、3C区：次堆石区、3D区：下游护坡大块石区
表3-1 不同堆石料要求
图1 各种堆石料级配包络曲线图
0.01
0.1110100100010000颗粒粒径(mm)
小于某粒径颗粒通过百分比(%)
1009080706050403020100
图例：
3料包络线
3B料包络线
3D料包络线
4 爆破设计
4.1 各种堆石料爆破参数
根据巴贡工程实际情况，结合国内类似工程的经验，初步拟定各种堆石料的实际钻爆参数见表4-1。

表4-1 各 种 堆 石 料 的 实 际 钻 爆 参 数
注：钻孔采用INGERSOL钻机，钻头直径为89mm。

采用细砂进行爆破孔堵塞。

4.2 炸药
使用乳化炸药开采3A料和3B料，使用ANFO炸药开采3D料；两种炸药的性能试验指标见表4-2。

表4-2 两种炸药的性能试验指标
4.3 起爆网络设计
为了降低震动强度，控制爆破破碎效果，保证爆破时的安全和爆后的爆破料质量，采用毫秒微差控制爆破方法，采用串联起爆网络。

5 爆破效果分析
根据试爆现场情况看，爆破后岩石较破碎，爆堆相对集中，级配理想，表面
超径率＜3%，很适合机械装运。

爆破料开采后，采用反铲在爆破料堆中心取样，并用自卸车装运至试验室进行颗分试验，各组试验级配料筛分后通过该孔径的质量百分数统计资料列于表5-1，相关统计成果列于表5-2，筛分试验结果曲线见图2及图3。

表5-1 3 A料，3B料，3D料各组试验筛分统计表
表5-2 3 A 料，3B 料，3D 料各组试验计算表
图2 第一次筛分试验结果曲线
图例：
3A料包络线
3A料第Ⅰ次筛分曲线
3B料包络线
3B料第Ⅰ次筛分曲线
3D料包络线
3D料第Ⅰ次筛分曲线
0.01
0.1110100100010000颗 粒 粒 径 (mm)
小于某粒径颗粒通过百分比(%)
1009080706050403020100
图3 第二次筛分试验结果曲线
0.01
0.1110100100010000颗 粒 粒 径 (mm)
小于某粒径颗粒通过百分比(%)
100
908070605040
3020100
图例：
3A料包络线3A料第Ⅱ次筛分曲线3B料包络线3B料第Ⅱ次筛分曲线
3D料包络线3D料第Ⅱ次筛分曲线
利用作图法得出爆破料的特征参数后，从表6的计算结果可以看出，在第一次试验中，3A-Ⅰ料的不均匀系数Cu 较大，表明其粒径分布曲线坡度愈缓，料径大小愈不均匀，不利于生产和运输，且易产生分离现象，从图2可以看出，3A-Ⅰ料在1mm ～5mm 的区间范围内，出现缺粒段（粒径为1mm ～5mm 的含量为零），因此其级配仍评定为不连续级配；3B-Ⅰ料的不均匀系数Cu 虽能满足Cu ＞5的要求，但仍偏小了一些，较小的Cu 值不利于碾压；3D-Ⅰ料的不均匀系数Cu ＜5，评定为不良级配。

在第二次试验中，三种爆破料均能同时满足良好级配料的要求，即其不均匀系数和曲率系数都能同时满足Cu ＞5及1＜Cc ＜3的要求，而且其实际筛分曲线基本在包络线范围内，趋势与包络线的趋势一致，可作为填筑料直接上坝填筑。

6 爆破孔孔网参数对块度的影响
6.1 抵抗线及间排距对爆破块度的影响
从表3及表6可以看出，随着抵抗线的增加，d 50随之增加。

在抵抗线和排距确定后，空间距的选择对于块度分布影响较大。

从图3可以看出，虽然在第二次试验中，三种爆破料都基本满足要求，但3A 料在6～140mm 之间，3D 料在90～260mm 之间的部分略偏粗，分析原因是因为其炮孔间距系数m （m=抵抗线/孔距）小于1，在爆破过程造成孔间过早拉开而泄气，不利于破碎，在实际开采料时，宜在1～2之间选取m 值。

6.2 堵塞长度与装药长度的比值对爆破块度的影响
为了保持和延长炮孔内高压气体的作用时间，提高破碎效果和减少飞石，必须进行炮孔堵塞。

在以上各次试验中，炮孔堵塞长度均在（0.8～1.1）W范围内，装药长度与堵塞长度之比在3.1～4.2范围内，均大于2，因而所得各次爆破料大块率均较小。

7 结语
巴贡水电站大坝填筑从2004年5月至今，根据现场试验得出的结果分析，使用第二次爆破试验参数爆破所得堆石料进行碾压试验，所得各项碾压控制指标：干密度、碾压后级配曲线、渗透系数均满足设计要求，可直接将爆破料作为堆石料上坝填筑。