泄洪洞闸室竖井及曲线段开挖施工组织措施吊炮.docx
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泄洪洞闸室竖井及曲线段开挖施工组织措施吊炮
泄洪洞闸室、竖井及曲线段开挖施工组织措施（修订版）
1工程概况
XX水电站位于XX省的交界处，在大通河上游末段。
我部承担施工的泄洪洞开挖有进口明挖段（泄0-114.44～泄0-81.00）、圆形有压段（泄0-81.00～泄0-010.00）、渐变段（泄0-010.00～泄0+000.00）、闸室段（泄0+00.00～泄0+022.50）、曲线段（泄0+022.50～泄0+068.54）、1:
2斜线段（泄0+068.54～泄0+086.79）、反弧段渐变段（泄0+086.79～泄0+115.33）组成。
1.1主要施工项目
本次泄洪洞开挖施工组织措施主要包括：
闸室段、竖井开挖及支护、泄洪洞曲线段泄0+022.50～泄0+068.54开挖及支护施工。
1.2施工依据
㈠《泄洪洞纵剖面设计图》（XX-施工图-水-泄洞-Ⅲ-02）；
㈡《泄洪洞一次支护设计图》（XX-施工图-水-泄洞-Ⅲ-03）；
㈢《泄洪洞闸室竖井开挖平面图》（XX-施工图-水-泄洞-Ⅱ-01）；
㈣《泄洪洞闸室竖井开挖支护图》（XX-施工图-水-泄洞-Ⅱ-02）；
㈤2010年7月28日业主、设计、监理、施工单位有关会议精神。
1.3主要工程量
各部位开挖工程量详见表1。
泄洪洞闸室、竖井开挖工程量表
表1
序号
项目名称
单位
数量
备注
1
岩石井挖
m3
9545
2
岩石明挖
m3
6261
3
锚杆
根
824
φ25mm,L=3.0m，间排距1.5m
4
锚杆
根
824
φ25mm,L=4.5m，间排距1.5m
5
喷C20砼
m3
371
6
钢筋挂网
t
12.76
φ8mm，间排距20cm
7
I20型钢拱架
榀
45
闸室段底部开挖，型钢拱架间距50cm（临时工程）
8
I20副拱
t
24
紧贴顶拱开挖面（临时工程）
9
锁角锚杆
根
675
闸室段底部开挖，L=4.5m（临时工程）
10
超前锚杆
根
933
闸室段底部开挖，顶拱部分L=4.5m（临时工程）
11
随机锚杆
根
218
闸室段底部开挖，L=3.0m（临时工程）
12
喷C20砼
m3
156.9
闸室段底部开挖，包括掌子面素喷62.1m3（临时工程）
泄洪洞曲线段泄0+022.50～泄0+068.54开挖工程量表
表2
序号
项目名称
单位
数量
备注
1
岩石洞挖
m3
2150
2
喷C20砼
m3
99
3
系统锚杆
根
521
φ25mm,L=3.0m、4.5m，间排距1.5m
4
钢筋挂网
t
2.3
φ6mm，间排距20cm
5
型钢拱架
榀
30
Ⅳ类围堰使用
6
锁角锚杆
根
450
Ⅳ类围堰使用
7
超前锚杆
根
144
Ⅳ类围堰使用
1.4施工特点、难点及解决措施
㈠施工特点与难点
根据现场实际情况，泄洪洞工程开挖施工具有以下的特点和难点：
⑴泄洪洞竖井岩体较为破碎，隧洞开挖中可发生塌方、掉块现象，施工安全问题较为突出；
⑵泄洪洞（泄0+022.50～泄0+068.54）部位的出渣是施工的难点。
㈡施工对策
根据施工的特点与难点，施工中采取以下施工措施，以确保本工程能够按期完工，具体措施如下：
⑴闸室段竖井采用吊炮法施工，同时加强支护施工；
吊炮孔钻孔的精度：
要求各钻孔开孔点准确，成孔后各孔要求平行，不允许出现交叉、开裆现象，因此，开孔前须量测、找准开孔点；施工设备固定牢靠，钻孔时精心操作，匀速钻进。
吊炮孔孔底堵塞：
孔底堵塞效果将决定爆破的成功与否，第一，事先预制好与钻孔孔径大小匹配的编织袋塞，第二，将编织袋塞牢牢固定在拉绳上，拉至孔底后拉紧并固定，第三，控制孔底锚固剂堵塞长度，黏土须捣实，保证足够的抗冲力。
装药及爆炮：
装药结构及药量严格按爆破设计执行，为了安全，起爆方式为电力起爆，用起爆线通过中心空孔引至导泄洪洞内，待施工人员安全撤后，点火进行起爆。
⑵泄洪洞龙抬头部位开挖分两部分进行开挖，曲线段泄0+68.54以上部位利用泄洪洞进行开挖。
泄洪洞曲线段泄0+68.54以上部位采用ZL-50装载机及CAT908C挖装，20t自卸车运输出渣。
2施工布置
2.1施工道路
导流洞截流施工前泄洪洞闸室竖井开挖和洞室开挖采用前期形成的进口开挖施工道路，即3095m施工道路与3095m~3125m临时施工道路，最大坡度10%。
导流洞截流施工后将利用上游围堰施工道路修筑一条临时施工道路，自上游围堰～导流洞进口～泄洪洞进口。
施工道路见《施工道路布置示意图》。
2.2弃渣说明
泄洪洞闸室部位的开挖弃渣弃至导流洞进口上游0.5km的河边滩地，洞室开挖石渣堆放至出口贝雷桥下游的有用料堆放场。
渣场采用自下而上分层填渣的方式，分层厚度不大于2m，严禁采用自上而下倾倒的方式弃渣。
填筑应从坡面开始向沟内卸渣的顺序，卸渣后应及时平整，并应有倾向沟内的反坡，以防雨水冲刷坡面。
2.3风、水、电布置
㈠风
泄洪洞开挖主要用风设备为手风钻、100B钻机及支护用风。
闸室竖井施工时利用左岸坝肩布置的空压机进行供风；泄洪洞洞挖时在导流洞洞口布置风站进行供风，供风采用移动式空压机供风。
竖井开挖布置3台油动23m3/min空压机。
供风主管采用4〃钢管，法兰连接，支管采用1.5〃胶管连接。
㈡水
由于闸室竖井开挖、支护施工用水量主要在SGZ—Ⅲ型地质钻机，供水采用一台2寸泵大通河抽取至EL3145.0水箱后，在用一台2寸泵抽取至闸室竖井工作平台。
泄洪洞洞内施工用水采用一台2寸泵从大通河抽取。
㈢电
从EL3125处变压器接线至工作面使用。
㈣施工照明
泄洪洞进口部位照明采用1000W碘钨灯照明，洞室内沿洞壁每隔10米架设一盏节能灯照明，掌子面采用1000W碘钨灯进行照明。
洞内风水电布置见《泄洪洞无压段风水电布置图》。
2.4炸药库
由业主提供。
3施工进度计划及强度分析
3.1进度计划安排
㈠泄洪洞竖井开挖及支护
2010年11月26日～2010年12月15日完成竖井闸室明挖施工；
2010年12月10日～2010年12月31日完成竖井闸室明挖支护施工；
2010年12月16日～2010年12月25日完成100B钻机（SGZ-Ⅲ地质钻机）平台施工准备；
2010年12月26日～2011年1月31日完成吊炮钻孔施工；
2011年2月1日～2011年2月13日完成竖井EL3184.0~EL3131.46溜渣井扩挖施工；
2011年2月14日～2011年2月28日完成EL3184.0~EL3149.15竖井开挖及支护；
2011年3月1日～2011年3月6日完成EL3149.15~EL3142.49竖井开挖及支护；
2011年3月7日～2011年3月12日完成EL3142.49~EL3131.46竖井开挖及支护；
2011年3月13日～2011年3月31日完成EL3149.15~EL3131.46闸室扩挖施工及支护；
2011年4月1日～2011年4月10日完成EL3131.46～EL3121.5闸室扩挖施工及支护。
㈡洞室开挖及支护
2010年10月1日～2010年10月24日完成泄0+000.0～泄0+022.50闸室段开挖及支护施工；
2010年10月25日～2010年11月20日完成泄0+022.50～0+68.54开挖及支护施工。
3.2强度分析
3.2.1石方洞挖强度分析
根据泄洪洞洞挖工程量和进度计划安排，各施工阶段的开挖强度分析见表3。
序号
施工部位
单位
2010年10月份
2012年11月份
小计
1
曲线段石方洞挖（0+22.5～0+68.54）
m3
696
1454
2150
由表3中施工强度分析表可知：
洞挖施工最高峰月出现在2012年11月，开挖方量为1454m3。
3.2.2泄洪洞闸室、竖井石方开挖强度分析
根据泄洪洞工程量和进度计划安排，各施工阶段的开挖强度分析见表4。
泄洪洞闸室竖井石方开挖月施工强度表
表4
序号
施工部位
单位
2010年
2011年
小计
10月
11月
12月
2月
3月
4月
1
闸室段泄0+00.0～泄0+22.5
m3
925
0
0
0
0
0
925
2
竖井明挖
m3
0
1565
4696
0
0
0
6261
3
竖井EL3184.0~EL3131.46溜渣井
m3
0
0
0
165
0
0
165
4
EL3184.0~EL3149.15竖井开挖
m3
0
0
0
3963
0
0
3963
5
EL3149.15~EL3142.49竖井开挖
m3
0
0
0
0
757
0
757
6
EL3142.49~EL3131.46竖井开挖
m3
0
0
0
0
1254
0
1254
7
EL3149.15~EL3131.46闸室扩挖
m3
0
0
0
0
1400
0
1400
8
EL3131.46～EL3121.5闸室扩挖
m3
0
0
0
0
0
1081
1081
合计
m3
925
1565
4696
4128
3411
1081
15806
由表中施工强度分析表可知：
明挖施工最高峰月出现在2010年12月，月开挖方量为4696m3；洞挖施工最高峰月出现在2011年2月，月开挖方量为4128m3。
3.3设备配置计算
依据节点计划要求和进度安排，以最高月的施工强度进行设备配置计算。
㈠开挖钻孔设备配置计算
⑴各类钻孔设备日工作量
开挖钻孔设备主要选用100B型钻机和YT-28型手风钻进行造孔。
其中100B型钻机主要用于爆破孔和缓冲孔的钻孔，YT-28主要用于临近水平建基面及边坡基面预裂孔的钻孔，以及边坡锚杆和排水孔造孔施工。
选用的各类钻孔设备的每班生产率分别为：
100B钻机平均每班生产率为35m/班；
YT-28手风钻平均每班生产率为40m/班；
⑵石方明挖挖爆破孔钻孔量
根据本工程的地质情况，爆破孔间排距基本参数为2.0×1.5m，缓冲孔的间距为1.5m，距边坡面1.5m。
按照进度计划安排，石方开挖最高峰期出现在2010年12月份，月最高开挖强度为4696m3/月。
日最大平均开挖强度为313m3/日。
每天按两个班进行轮换开挖工作，则每班需完成的开挖量为：
313（m3）÷2（班）=156.5（m3/班）。
按每延米平均钻孔爆破量取3.0m3/m，每班需完成的钻孔米数为：
156.5（m3/班）÷3（m3/m）=52（m/班）。
本工程每班拟投入2台100B型钻机，则每班的钻孔设备的生产能力为：
1台100B钻机班生产能力为：
1×30=30m/班；
若机械利用率按80%考虑，则每班实际班钻孔能力为：
2台35m/班×0.8=56（m/班）
每班的钻孔生产能力可满足钻孔要求。
⑶石方洞挖爆破孔钻孔量
根据本工程的地质情况，爆破孔间排距基本参数为1.2×1.0m。
按照进度计划安排，石方开挖最高峰期出现在2011年2月份，月最高开挖强度为4128m3/月。
日最大平均开挖强度为147m3/日。
每天按两个班进行轮换开挖工作，则每班需完成的开挖量为：
147（m3）÷2（班）=73.5（m3/班）。
按每延米平均钻孔爆破量取1.2m3/m，每班需完成的钻孔米数为：
73.5（m3/班）÷1.2（m3/m）=61（m/班）。
本工程每班拟投入3台100B型钻机，则每班的钻孔设备的生产能力为：
1台100B钻机班生产能力为：
1×35=35m/班；
若机械利用率按80%考虑，则每班实际班钻孔能力为：
105×0.8=84（m/班）
每班的钻孔生产能力可满足钻孔要求。
⑷预裂孔钻孔量
根据开挖进度计划安排，预裂爆破的最高峰月出现在2011年2月份，主要进行泄洪洞闸室竖井边坡预裂，月最高峰的爆破预裂面为1526m2，预裂孔间距0.6m，每钻1m可形成的预裂面为0.6m2。
实际工作日按18天计算，则每天的预裂面钻孔量为141m2/天。
每天按两个班进行轮换开挖工作，则每班需完成的钻孔量为：
141（m2）÷2（班）=71（m2/班）。
按每延米平均的预裂面取0.6m2/m，每班需钻孔米数为：
71（m2/班）÷0.6（m2/m）=118（m/班）。
2011年1月支护施工中造孔米数2543m，按照18天计算，则每天的造孔量为：
2543（m）÷18（天）=141（m）
每天按两个班进行轮换工作，则每班需完成的钻孔量为：
141（m）÷2（班）=71（m/班）。
本工程每班拟投入3台YT-28手风钻，则每班钻孔设备的生产能力为：
2台YT-28手风钻班生产能力为：
6×40=240m/班；
若设备利用率按80%考虑，则每班实际班钻孔能力为：
240×0.8=192（m/班）
每班的钻孔生产能力大于需钻孔米数189m/班，可满足钻孔要求。
考虑到局部100B钻机无法施工，另配备3台YT-28型手风钻用于爆破孔施工。
洞挖施工中配备6台YT-28型手风钻用于掌子面造孔及支护施工。
㈡供风设备配置计算
所用设备的耗风量：
每台100B型潜孔钻机的耗气量为12m3/min，每台YT-28型手风钻机的用气量为3.5m3/min。
每班完成钻孔量所需的用风量为：
3（台）×12（m3/min）＋6（台）×3.5（m3/min）＝57（m3/min）
每班拟投入3台移动式空压机，每台供风量为23m3/min，功率为160kw，则每班的供风量为：
3×23（m3/min）=69m3/min。
每班的供风能力大于需风量57（m3/min），可满足供风要求，喷锚用风可结合开挖施工穿插进行。
㈢挖装设备配置计算
按照工程进度计划和出渣要求，石方开挖出渣最高峰月方量为4696m3；
实际施工时间为18天，每天分两班轮换作业，则每班平均挖方量为：
4696（m3）÷15（天）÷2（班）=157（m3/班）。
竖井明挖施工时另外配置1台CAT320反铲进行甩渣。
闸室竖井开挖投入的开挖配备1台ZL-50型装载机800m3/班进行装渣。
㈣运输设备强度计算
运输设备根据挖装设备、自卸汽车行驶速度及运距进行计算，运输设备采用20t自卸汽车。
按照石方拉运的月最高强度4696m3，实际施工时间为15天，每天分两班轮换作业，则每班平均运渣量为：
4128（m3）÷15（天）÷2（班）=157（m3/班）。
20t自卸汽车装渣容量：
8m3/车
挖装设备每车装车时间平均10分钟，渣料外运距离为1.5km，自卸汽车行驶速度15～20km/小时，每小时1辆自卸汽车拉运2.7趟，每班按6小时计算。
本工程拟投入2辆20t的自卸汽车，则每班的总拉运量为：
8×2×2.7×6=259（m3）
自卸汽车利用率按75%考虑，每班实际总拉运量为：
192×0.75=157（m3）
每班的土石方外运量大于需运量157m3/班，可满足开挖石渣运输的要求。
4施工规划
4.1石方开挖
4.1.1施工程序
㈠闸室段及曲线段洞挖施工程序
测量放线→布孔→钻孔→装药→爆破→通风、除尘→安全处理→出渣→支护→进入下一循环。
㈡闸室竖井施工程序
竖井开挖先进行明挖部分施工，然后地质钻机就位，进行吊炮孔施工，形成溜渣井后采用100B与手风钻进行二次扩挖，并及时进行支护施工。
4.1.2泄洪洞闸室段及曲线段石方洞挖
㈠闸室段泄0+000.0m～泄0+022.5m段施工
闸室EL3131.46m~EL3122.62m段施工采用自制可移动钻爆台车配合手风钻进行，造孔根据闸室开挖体型采用逐步向外侧扩挖的方式，达到设计体型后对扩挖段欠挖进行处理。
闸室段围岩类别为Ⅳ类，单茬炮循环进尺2.0m，爆破后对设计体型进行支护施工，施工完毕后方可进行下一循环。
泄0+000.0m～0+012.0m段开挖施工前顶拱（起拱高度0.4m）进行超前锚杆制安，锚杆间距0.4m，宽度方向（边墙部分）一次扩挖成型，即开挖施工9.2m；高度上先进行EL3131.46m~EL3127.46m，后期在进行竖井溜渣井施工前进行EL3127.46m～EL3124.30m开挖支护，以利于机械设备运行，边墙支护同《泄洪洞闸室竖井开挖支护图》。
开挖完毕后及时进行型钢拱架支护，拱架间距0.5m；型钢拱架采用锁角锚杆固定，间距1.5m，钢架之间和顶拱脱空部分分别采用副拱连接（或Φ25钢筋）和支撑；及时对掌子面进行素喷C20砼封闭，厚度10cm。
由于目前地质条件较差，泄0+012.0～泄0+022.5段（EL3131.46m~EL3122.62m）打导洞，导洞断面按照《泄洪洞一次支护图》中C型断面开挖支护。
由于闸室段Ⅳ类围堰较不稳定，开挖施工前顶拱1200范围进行超前锚杆支护，锚杆间距40cm；开挖完毕后及时进行型钢拱架支护，拱架间距0.5m；型钢拱架采用锁角锚杆固定，间距1.5m；及时对掌子面进行素喷C20砼封闭，厚度10cm。
竖井开挖施工后对EL3149.15m～EL3122.62m进行扩挖。
先搭设脚手架根据设计图纸要求对需要开挖的断面进行造孔施工，根据开挖能力的大小分台阶（高度2.0m～2.5m）开挖支护施工。
㈡泄洪洞曲线段开挖施工
根据2010年7月28日业主、监理、设计及施工单位等会议精神，在导流洞工程在运行期间属于有压过水。
故为保证导流洞工程过流期间的安全，泄洪洞开挖预留岩塞段20～30m，即泄0+068.54以下。
岩塞段开挖，待导流洞工程封堵时进行开挖及支护。
曲线段泄0+022.5~0+068.54段利用进口开挖面完成开挖。
由于闸室段Ⅳ类围堰较不稳定，开挖施工前顶拱1200范围进行超前锚杆支护，锚杆间距20～40cm；开挖完毕后及时进行型钢拱架支护，拱架间距0.5m；型钢拱架采用锁角锚杆固定，间距1.5m。
曲线段泄0+022.5～0+037.4段岩石类别为Ⅳ类围岩，施工时循环进尺2.0m，开挖采用自制可移动钻爆台车配合手风钻进行，全断面掘进施工。
曲线段泄0+037.4～0+057.0段岩石类别为Ⅲ类围岩，施工时循环进尺3.0m，开挖采用自制可移动钻爆台车配合手风钻进行，全断面掘进施工
㈢开挖施工方法：
⑴钻孔：
钻孔采用YT-28型手风钻造孔，孔深2.2～3.2m，钻孔完毕后，将孔内岩粉用高压风吹净以便于装药。
手风钻钻孔操作平台车采用型钢制作，上铺马道板，操作平台车利用装载机进行水平移动。
龙抬头段从下游向上游施工时采用插筋固定造孔操作平台。
操作平台后端采用反铲利用开挖石渣形成平台。
⑵装药：
装药采用人工装药，药卷直径为φ32mm（周边孔将药卷剖开装药）起爆采用非电毫秒雷管分段起爆，周边孔用导爆索在孔内连接，间隔装药。
炸药采用乳化炸药。
在开挖过程中若遇到破碎岩石而结构不稳定时，采用喷射混凝土和打安随机锚杆、超前锚杆进行临时支护。
⑶通风、排烟：
泄洪洞通风排烟采取在进口布置一台55KW轴流通风机向里供风采用压入式循环通风，风筒随开挖掌子面逐渐跟进；开挖龙抬头段时在与导流洞交接段布置一台37KW轴流通风机向里供风，风筒随开挖掌子面逐渐跟进。
⑷安全处理：
每次爆破后和出渣前采用人工配合反铲清撬残留的危石碎块，并经常检查已开挖段围岩的稳定情况，清除可能塌落的松动岩块。
洞内作业期间，专职安全员昼夜检查洞内的安全情况，施工作业面设专职排险人员。
⑸出渣：
曲线段泄0+68.54以上部分采用3.0m3侧卸式装载机运输至泄洪洞进口后装渣，20t自卸汽车拉运。
㈣参数选择
开挖爆破采用楔形掏槽，周边光面爆破。
Ⅲ类围岩进尺在3.0m以内，单耗取1.0kg/m3左右；Ⅳ类围岩进尺在2.0m以内，单耗取0.7kg/m3左右；掏槽型式采用锲形掏槽，掏槽孔间排距80cm×50cm，孔深1.5～3.2m；光爆孔间距40~60cm，孔深1.2~3.2m，线装药密度120～200g/m；主爆孔间排距100×80cm，孔深1.2~3.0m；爆破网络采用非电毫秒延期雷管微差延时网络电力起爆。
详细布孔、网络见《泄洪洞Ⅲ类围岩开挖爆破设计图》、《泄洪洞Ⅳ类围岩开挖爆破设计图》。
㈤开挖作业循环时间
Ⅲ类围岩开挖循环进尺3.0m，循环时间为24h；Ⅳ类围岩开挖循环进尺2.0m，循环时间为28h，各个工序作业时间见表5、表6。
泄洪洞Ⅲ类围岩开挖循环作业时间表
表5
施工工序
工序时间（h）
备注
测量放样
0.5
钻孔
5
装药、联网、爆破
1.5
通风排烟
0.5
安全处理
1
出碴
7
台车就位
0.5
锚杆造孔、安装
4
挂网喷砼
4
合计
24
泄洪洞Ⅳ类围岩开挖循环作业时间表
表6
施工工序
工序时间（h）
备注
测量放样
0.5
钻孔
5
装药、联网、爆破
1.5
通风排烟
0.5
安全处理
1
出碴
6
台车就位
0.5
拱架安装
2.5
锚杆造孔和安装
5.5
挂网喷砼
5
合计
28
4.1.3泄洪洞竖井石方开挖
㈠石方明挖
边坡石方开挖严格按照自上而下的顺序进行分层开挖，每层开挖厚度根据边坡设计体型、边坡坡比、边坡地质情况、采用的开挖方式和设备进行综合确定。
分区分层原则：
采用由外向内、自上而下分层、自上游到下游分块开挖。
泄洪洞竖井顶部最高开挖高程为EL3204.6m，底板高程EL3184.0m开挖分为两个区，开挖时每3m～5m分为一层，共分为4～7层进行开挖。
边坡石方明挖采用自上而下、由外向内的顺序进行梯段爆破施工。
主要采用100B潜孔钻机与手风钻进行造孔，大区微差爆破技术。
临近已开挖的边坡采用孔间微差爆破、边坡预裂的施工方法。
各区、层的开挖按钻孔、爆破、出渣等各道工序依次进行，形成多工作面流水作业。
边坡石方明挖的施工工艺流程见图1。
开挖坡比采用1：
0.3。
具体开挖施工方法如下：
⑴钻孔
钻孔采用100B、YT-28进行造孔，开挖时采用一次成孔，炮孔直径为Φ90mm、Φ42mm，孔深超深0.2m，预裂孔炮孔直径为Φ42mm间距为0.6m；爆破孔炮孔直径为Φ90mm，大面爆破梯段爆破高度采用2.5m，间排距为2m×1.5m，为减小爆破对边坡破坏，爆破孔与预裂孔间设一排缓冲孔，缓冲孔炮孔直径为Φ90mm，间距1.5m。
距边坡面1.5m。
（根据岩石情况可以进行相应的调整：
间排距为3m×2m，缓冲孔间距2.0m。
距边坡面1.5m。
）
图1石方明挖施工工艺流程图
钻孔过程中用铅垂线和罗盘检测炮孔的方向角和倾角。
⑵装药
预裂孔采用竹片绑扎，导爆索串联Φ32mm药卷间隔装药，不耦合系数控制在2~4，线装药密度为300～350g/m，并通过试验确定。
爆破孔装药主要采用2#岩石乳化药卷，爆破单耗取0.35~0.4kg/m3，装药选用直径Φ70mm的药卷连续装药。
缓冲孔装药采用直径Φ50mm的药卷连续装药，装药量为爆破孔
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