爆破试验专项方案.docx
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爆破试验专项方案
某水电站
导流隧洞Ⅰ标工程施工
爆破试验专项方案
批准:
审核:
编制：
中国水利水电第八工程局有限公司
2015年04月
爆破试验方案
一、概述
1.1洞室开挖爆破情况概述
根据洞室开挖方案，本标段洞室开挖采用分层开挖，上半洞采用中导洞全断面爆破，周边光面爆破跟进的爆破方式，下半洞采用中部拉槽，两侧预留保护层光面爆破的爆破方式进行开挖。
洞室开挖主要控制项目为光面爆破。
根据工程地质情况以及类似工程施工经验，拟定三种爆破参数，进行3-5个循环爆破生产性试验，通过爆破试验确定适应本工程施工光面爆破的各项参数。
1.2明挖爆破情况概述
本标段明挖主要是指导流洞进口边坡开挖及进口导流围堰拆除爆破等根据审批的进口开挖方案施工采用自上而下分层梯段爆破进行开挖，分层结合设计马道进行，最大分层高度不大于10m，其中边坡顶部两层按浅孔梯段爆破开挖（梯段高不大于3m）。
为保证边坡开挖后岩石的完整性和开挖面的平整度，设计边坡规格优先采用预裂爆破，不能预裂的部位采用光面爆破；边坡马道预留1.5m厚保护层及基础底面预留2m和3m的保护层（实际施工时根据现场爆破试验确定），采用水平光爆或小炮分层爆破的方法开挖.
二、爆破试验内容
2.1洞挖爆破实验内容
（1）确定光面爆破孔参数，以利提高爆破效果及爆破效率；
（2）炮孔布设及炮孔的深度和角度；
2.2明挖爆破实验内容
（1）光面爆破参数选择；
（2）预裂爆破参数选择；
（3）梯段爆破参数选择，爆破粒径控制；
（4）钻孔工效、钻具与岩石匹配的选择；
（5）试验成果整理
三、人员配备
根据试验规模及时间要求，将成立爆破试验小组，由有丰富爆破试验与爆破测试经验的人员组成。
试验小组的人员配备初拟如下：
项目负责人：
1人；
爆破专业技术人员1人
爆破测试人员：
2人；
安全人员：
2人；
测量技术人员：
3人；
钻工：
8人；
炮工：
4人；
其他辅助人员：
2人。
四、爆破试验
4.1洞挖爆破试验
4.1.1爆破试验设备选择
本次爆破试验设备采用YT-28手风钻进行施工，钻孔孔径为Φ42mm。
4.1.2爆破试验材料选择
爆破试验所需材料主要为火工材料，参考材料量详见下表。
爆破试验材料表1
序号
材料名称
规格
单位
数量
用途
备注
1
非电毫秒雷管
1~13段
发
300
网络传爆
2
电雷管
瞬发
发
10
起爆雷管
3
导爆索
12g/m
m
600
光面孔内传爆
4
2#岩石炸药
φ25mm
kg
100
光面孔装药
5
2#岩石炸药
φ32mm
kg
500
崩落孔装药
4.1.3爆破试验步骤及位置选定
①爆破试验施工流程为：
参数设计→测量放样→技术交底→钻机就位→钻孔→验孔检查→装药联网→爆破→爆破效果检查及分析→参数调整→爆破效果满足要求
②试验位置选定
本次试验为生产性试验，一般选取较有代表性的围岩段进行试验。
根据设计提供的地质情况，隧洞开挖时III类围岩较多，因此在试验中拟在III类围岩段进行试验。
（4）爆破试验主要施工方法
①测量放样
根据设计好的炮孔布置图由测量人员将各孔洞位置放样在开挖掌子面上，并做好明显标记，现场施工技术人员向当班作业人员进行交底并提出具体要求。
②钻孔
钻孔主要采用TY-28手风钻进行施工，钻机在测量放样点位置就位开始，钻进过程中应随时对钻孔深度和偏斜进行检测，在钻孔过程中严格控制炮孔的深度和角度，以便及时纠偏。
③装药起爆
派专人用测孔绳进行各孔位置及孔深量测，各钻孔验收合格后，进行装药，严格按爆破设计进行装药并做好记录，装药完后进行堵孔，连网并经检查无误后，按规定做好爆破安全警戒，在规定的时间内起爆。
④效果检查
爆破完成后，要对爆破现场进行勘察，根据爆破后单块石渣的体积的大小来调整崩落孔的间距和装药量；出渣完成后，根据开挖轮廓线规则程度、岩面平整度及超欠挖情况、围岩壁上的半空率来调整周边光爆孔的间距和装药量。
爆破试验拟分3~5个循环，每循环完成后都要进行总结分析，以做出相应的调整，再进行下一循环的爆破，直到使爆破效果达到理想的状态。
4.1.4爆破设计
①设计原则
光面爆破，必须根据地质条件、开挖断面、开挖进尺、爆破器材等条件编制爆破设计。
根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线，辅助炮眼交错均匀布置,周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上,掏槽炮眼在本设计中要求加深30cm。
严格控制周边眼装药量，采用间隔装药，使药量沿炮眼全长均匀分布。
根据岩石特性选择炸药，本工程采用乳化炸药，电毫秒雷管起爆，采用毫秒微差有序起爆，效果不佳时，周边眼采用导爆索起爆，以减小起爆时差。
②爆破参数
根据地质情况，并结合我方以往的爆破施工经验拟定爆破试验参数。
隧洞光面爆破试验参考值
参数
围岩条件
炮孔间距a
（m）
最小抵抗线W
（m）
线装药密度q
（kg/m）
坚硬岩石
0.55～0.7
0.6～0.8
0.3～0.35
中硬岩石
0.45～0.65
0.6～0.8
0.2～0.3
软岩石
0.35～0.5
0.4～0.6
0.08～0.12
本次爆破试验选取中硬岩石爆破实验参考值，光面爆破拟选取如下三类爆破参数进行生产性试验：
参数
围岩条件
周边炮孔间距a
（m）
最小抵抗线W
（m）
线装药密度q
（kg/m）
试验I
0.45
0.6
0.2
试验Ⅱ
0.55
0.7
0.25
试验Ⅲ
0.65
0.8
0.3
③装药结构及堵塞方式
a.装药结构
周边眼：
采用间隔装药结构。
连续装药示意图
其它眼：
均采用连续装药结构
b.堵塞方式
所有装药炮眼用水泥纸或炮泥堵塞，周边眼堵塞长度不小于30cm。
⑤光面爆破设计计算
a.炮孔深度（循环进尺）
综合考虑钻孔、爆破、出渣作业循环及施工实际，确定一次循环进尺2.8m。
c.单位炸药消耗量
炸药选用二号岩石乳化炸药，爆力≥280ml。
根据修正的普氏公式计算
（式4.1）
式中f—岩石坚固性系数，本次计算取20；
S—洞室断面大小，132m2；
Ke—考虑不同炸药的修正系数，Ke=525/P；
P—炸药做功的能力（爆力），280mL。
计算结果：
q=0.72kg/m3
c.每循环使用的总药量
（式4.2）
式中Q—循环的总装药量，kg；
L—炮眼平均深度，3m；
h—炮眼的利用率。
一般为0.8-0.9，本工程拟取0.85
计算结果：
Q=242.35kg
d.导爆材料
导爆材料采用电毫秒雷管起爆，采用毫秒微差有序起爆。
⑤爆破效果监测及爆破设计优化；
a.爆破效果检查
全站仪检查断面超欠挖；
开挖轮廓圆顺，开挖面平整检查；
爆破进尺是否达到爆破设计要求；
爆出石碴块是否适合装碴要求；
炮眼痕迹保存率，完整岩石不少于80％，较完整和完整性差的岩石不少于60％，较破碎和破碎岩石不小于20%。
b.爆破设计优化
每次爆破后检查爆破效果，分析原因及时修正爆破参数，提高爆破效果，改善技术经济指标。
根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况，修正眼距、装药量，特别是周边眼。
根据爆破后石碴的块度修正参数。
石碴块度小，说明辅助眼布置偏密；块度大说明炮眼偏疏，用药量过大。
4.2明挖爆破试验
4.2.1爆破试验项目
（1）手风钻预裂爆破试验；
（2）手风钻光面爆破试验；
（3）大孔径预裂爆破试验；
（4）大孔径爆破试验。
4.2.2试验部位及总体规划
导流洞石方开挖爆破试验分为手风钻预裂、手风钻光面、大孔径预裂、大孔径施工预裂、深孔梯段爆破试验，即本试验大纲的内容。
（1）首先进行手风钻预裂、手风钻光面爆破试验；
（2）然后进行大孔径预裂爆破
（3）最后进行大孔径泄槽深孔梯段爆破试验。
试验部位选择在1#导流洞进口EL3417-EL3404。
4.2.3手风钻预裂、光面爆破试验
手风钻预裂、光面爆破试验安排在一个试验区同时进行。
试验区长度10m，宽9~12m。
通过试验（两种爆破参数）对爆破方案试验与预裂（光爆）面平整度、半孔率等关系进行现场调查、统计。
通过试验可得到以下一些成果，用于指导洞室下半洞，边坡、基础预裂、光面爆破，确保预裂、光面爆破质量。
（1）手风钻预裂、光面爆破的优化方案。
4.2.4大孔径预裂爆破试验
大孔径预裂爆破试验安排在一个试验区。
通过两种参数试验，可得到以下一些成果，用于指导高边坡预裂，确保预裂面质量，改善爆破效果。
4.3爆破试验设计
4.3.1爆破参数试验
根据招标文件要求以及本标工程地质情况，并结合我集团公司以往的工程爆破施工经验，按不同的岩石类别分别拟定爆破试验参数。
4.3.1.1预裂光面爆破参数：
（1）孔径d：
采用手风钻钻孔，钻孔直径d=40mm。
（2）孔距a：
常规光面爆破的孔距按孔径的10-12倍，预裂爆破孔距按8～10倍进行设计，考虑到试验模拟的是边坡和基础成型爆破，故光面爆破孔距按a=40cm、a=50cm两种参数进行试验；预裂爆破孔距按a=30cm、40cm两种参数进行试验。
（3）孔深L：
由预留保护层厚度确定，手风钻钻孔孔深按L=4.5m进行试验。
（4）装药量Q：
预裂爆破孔的线装药密度Δ线按长江科学院的经验公式进行计算：
Δ线=0.042[R]0.5a0.6
Δ线------线装药密度，kg/m；
[R]----岩体极限抗压强度，MPa；
a-----钻孔间距，m。
Δ线=0.042[R]0.5a0.6=0.042×1300.5×0.30.6=0.233kg/m（R=130Mpa，a=0.3m）
Δ线=0.042[R]0.5a0.6=0.042×1300.5×0.40.6=0.276kg/m（R=130Mpa，a=0.4m）
试验时,两种孔距均采用Δ线=0.2kg/m,装药结构一致。
根据预裂爆破经验公式计算的光面爆破线装药量：
Q=0.4Δ线=0.093kg/m（a=0.3m）线
Q=0.4Δ线=0.110kg/m（a=0.4m）线
试验时,两种孔距均采用Δ线=0.1kg/m,装药结构一致。
（5）预裂、光面爆破装药结构
把设计药量均匀绑在导爆索上并用竹片固定，炸药应选用小直径药卷，如φ15mm的药卷，或现场进行加工。
4.3.1.2大孔径预裂爆破参数：
（1）孔径d：
预裂孔采用大孔径，钻孔直径d=90mm。
（2）孔距a：
预裂孔距a取10-12倍进行试验，即按孔距a=100cm、a=120cm两种方案进行试验。
（3）孔深L：
由坡面斜长确定，按L=10m进行试验。
（4）装药量Q：
预裂爆破孔的线装药密度Δ线按长江科学院的经验公式进行计算：
Δ线=0.042R0.5a0.6=0.042×1300.5×10.6=0.479kg/m（R=130Mpa，a=1m）
Δ线=0.042R0.5a0.6=0.042×1300.5×1.20.6=0.534kg/m（R=130Mpa，a=1.2m）
试验时,两种孔距均采用，Δ线=0.55kg/m.
（5）预裂爆破装药结构
把设计药量均匀绑在导爆索上并用竹片固定，炸药应选用小直径药卷，如φ32mm的药卷。
大孔径施工爆破参数：
孔径：
钻孔直径d=100mm，倾斜75O钻孔。
抵抗线：
根据经验数据选取，一般选择抵抗线与孔径的比值来确定，水电工程W/d=25~35。
本工程选取W/d=30则W=30d=30×0.1=3m。
孔距：
常规梯段爆破孔距就是抵抗线的1～2.0倍，试验时选取1.0倍则a=1.0W=3m
排距:
b=ma=0.8×3=2.4m
分层高度H:
由分层高度决定，本层试验梯段高度H＝10m
钻孔超挖：
超钻值国内一般采用△h=（0.15~0.35）W
试验时选取△h=0.2W=0.2×3m＝0.6m
孔深L：
孔深L由梯段和超深确定：
L=H+△h=10+0.6=10.6m
单耗：
单耗值在0.5～0.7kg/m3,试验时选取q=0.6kg/m3
单孔装药量：
Q=q.a.b.H,单孔药量Q=q.a.b.H=0.6×3×2.4×10=43.2kg试验时选取Q=45kg。
堵塞长度：
一般取（0.8～1.0）W试验时取L堵＝0.8W=2.4m采用φ＝85mm的乳化药卷连续装药，由于孔径为100mm，孔内炸药线装药密度可达到5.5kg/m。
设计药量与孔内可装药量一致，故所选参数是合理的。
起爆网路：
主爆破孔内采用MS13非电雷管起爆，孔外孔间采用MS3、MS2，排间采用MS5。
石方钻爆参数设计表
序号
炮孔名称
钻孔直径（mm）
孔深（m）
孔距（cm）
排距（cm）
钻孔角度
药卷直径（mm）
单耗药量
备注
1
预裂孔
90
坡面斜长
80
设计边坡
32
0.35-0.4kg/m
2
缓冲孔
90
坡面斜长
150
120
设计边坡
70
0.4kg/m3
3
主爆孔
90
10
300
250
750
85
0.5-0.6kg/m3
4
光面孔
42
3-4
40-50
平行建基面
32
0.2-0.3kg/m
5
辅助孔
42
1.4-2.4
120
100
900
32
0.65kg/m
4.3.2爆破试验钻孔机械选择
造孔采用100B型潜孔钻造孔，利用样架导向控制孔向。
机械选型必须确保造孔工作在技术上可行，经济上合理。
初定钻孔机械详见下表9-2。
爆破试验钻孔机械选型表
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
适用范围
备注
1
支架式钻机
QZJ-100B
台
2
边坡预裂孔、梯段爆破样架导向孔径80-120mm
2
手风钻
YT-28
台
6
保护层爆孔孔径40mm
4.3.3爆破试验材料表
爆破试验材料
序号
材料名称
规格
单位
数量
用途
备注
1
非电毫秒雷管
1～15段
发
1000
网络传爆双发起爆
钻孔设备变化其它参数相应变化
2
导爆索
普通型
m
1000
孔内传爆
3
导爆管
普通型
m
1000
孔外传爆
4
乳化炸药
φ32mm
t
1
水平光爆
5
乳化炸药
φ32mm
t
2
预裂爆破
6
乳化炸药
φ70mm
t
9
梯段爆破
7
电雷管
8#
发
40
传爆网络
4.4爆破试验主要施工方法
爆破试验施工流程为：
参数设计→测量放样→技术交底→钻机就位→钻孔→验孔检查→装药联网→爆破→爆效检查→场地清理→下一次试验。
a.测量放样
由专业测量人员，进行测量放样。
凡周边孔（无论光面孔还是预裂孔）均需测量放线，保证各孔开孔偏差小于20mm（不允许欠挖），钻孔深度应根据实测孔口高程和应开挖孔底高程确定，误差应控制在±5cm以内。
钻孔偏斜度控制在10mm/m以内，且不允许欠挖。
非周边孔应根据钻爆设计爆破参数布孔，开孔偏差±5cm，孔深偏差±10cm以内，且不允许欠挖。
b.钻孔
按作业指导书要求，安排钻机在测量放样点位置就位开始，钻进过程中应随时对钻孔深度和偏斜进行检测，以便及时纠偏。
钻孔后应进行保护。
c.装药起爆
各钻孔验收合格后，进行装药，其中周边孔采用不耦合装药，光爆孔选用φ32mm乳化炸药，预裂孔选用φ32mm乳化炸药，导爆索串接；起爆网络均采用非电导爆系统。
爆前必须认真检查，确定施工无误且安全措施就位后，方可起爆。
主要检查光面爆破的残留炮孔保存率，壁面平整度，炮孔壁裂隙情况；预裂爆破的预裂缝宽度，残留炮孔保存率，预裂面平整度，炮孔壁裂隙情况；松动爆破的爆堆岩石块度及挖装效率；飞石大小及距离；爆破振动速度。
可采取钻屑或黄泥堵塞，堵塞时应适当捣实，尤其是中槽爆破应确保堵塞长度，防止产生过量飞石。
由爆破专业技术人员按设计网络进行联网。
4.5爆破安全控制
爆破飞石距离计算
爆破时，个别飞石的飞散距离一般按下列公式计算
Rf=20n2Wkf
式中Rf―――个别飞石对人员的安全距离，m;
n―――爆破作用指数；
W―――最小抵抗线，m；
kf―――安全系数，一般选用
kf＝1～1.5。
爆破时，人员撤出，但高线省道爆破点较近，故取kf＝1.5
可按松动爆破控制，取n=0.75，进行飞石安全距离验算。
各种爆破飞石安全距离见下表。
爆破类型
小孔径
大孔径
备注
抵抗线W（m）
飞石安全距离Rf（m）
抵抗线W（m）
飞石安全距离Rf（m）
梯段
1
45
3
135
预裂
0.4
18
0.7
31.5
预裂爆破抵抗线底部很大，不会产生飞石，仅考虑装药顶部（堵塞段）抵抗线。
光面
0.5
22.5
1
45
4.5、爆破试验成果提交
爆破试验完成后，提交爆破试验成果报告。
其内容主要包括：
（1）试验内容及试验情况；
（2）试验后选定的爆破参数（附爆破成果及照片）；
4.6、质量及安全保证措施
（1）钻孔孔位应根据测量定出的中线、腰线及开挖轮廓来确定；
（2）炮孔经检查合格后，方可装药爆破。
（3）周边孔应在断面轮廓线处开孔，沿轮廓线调整的范围和掏槽孔的孔位偏差不应大于5cm，其它炮孔的孔位偏差不应大于10cm，眼深误差不得大于10cm，炮孔的外偏斜率均不宜大于5cm/m；
（4）爆破器材的运输、存储、加工现场、装药、联线、起爆及瞎炮处理必须遵守《爆破安全规程》的有关规定；
（5）进行爆破时，人员应撤离至受飞石、有害气体和爆破冲击波影响范围之外、且无落石威胁的安全地点；
（6）爆破前应将施工机具和试验仪器撤离至安全地点，对难以撤离的施工机具和设备加以妥善保护。
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