導語：高塘水電站壩料控制分析論文一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1工程概況

高塘水電站位于廣東省西北部懷集縣洽水鎮白水林場境內的白水河上。電站壩址以上集雨面積為170平方公里，多年平均流量為6.51立米/秒，總裝機容量3.6萬千瓦。電站為引水式電站，以發電為主，結合防洪、灌溉的水利樞紐，整個樞紐由蓄水大壩、溢洪道、引水遂洞、發電廠房、110KV升壓站組成，其中大壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，最大壩高為110.7m,壩頂長為288.3m，壩體石料填筑總量為191.8萬m3,是廣東省已建、在建壩體最高的堆石壩工程。

壩體填筑料采用離壩址約1公里的千里坑料場的花崗巖爆破料，其中過渡料4.9萬m3,主堆石料96.4萬m3，次堆石料74萬m3，各填筑區所需料質的設計要求如表1。

表1壩體填筑料技術參數設計要求

項目

填筑方量

(萬m3)

最大粒徑

(mm)

壓實后干容重

（g/cm3）

不均勻系數

（cu）

巖質要求

過渡區

4.9

300

≥2.15

＞15

新鮮、微風化花崗巖

主堆石區

96.4

600

≥2.10

＞10

新鮮、微風化和小量分散弱風化

次堆石區

84.0

800

≥2.10

＞10

新鮮、微風化和部分弱風化

2料場的位置和地質條件

千里坑料場位于壩址下游河谷左岸，至壩址的直線距離接近一千米，為典型的河谷地貌。料場表層覆蓋層為1～2米，且局部巖石裸露。料場沿河谷分布，利用長度300m，高程在510m～340m之間，儲量在200萬m3以上。料場巖石主要為燕山期灰白色細?；◢弾r和灰白、肉紅色中?；◢弾r，巖性單一，地質構造簡單。場區內分布有F102和F165兩條斷層，且規模不大，充填較好，對壩料開采爆破、壩料質量及壩坡穩定影響不大。巖石分布的四組主要節理相互形成自然切割，有助于爆破破碎。巖石的物理力學性質，由現場開挖斷面及平洞內取樣進行室內試驗的結果表明：巖石的比重為2.64～2.65,密度為2.51～2.64g/cm3,孔隙率3.03～4.92％,飽和吸水率0.2～1.01％;新鮮巖石的抗壓強度在123.2～178.1Mpa之間，巖石的普氏硬度系數f值平均在15左右，屬堅硬難爆巖石。

3爆破的鉆孔機具和火工材料

壩料爆破所用的鉆孔設備為美國B-E公司生產的BE45R型牙輪鉆機，其鉆孔直徑為170～270mm,現用的鉆頭直徑為250mm。牙輪鉆機適合大規模的石料和礦巖爆破開采施工，是國內礦山系統采用較多的深孔梯段爆破的鉆孔設備之一；其主要優點是鉆孔效率高、鉆孔孔壁光滑，鉆孔效率平均為2300m/月·臺，月完成巖石開采爆破方量最高達12萬m3/臺，能滿足大壩填筑施工用料高峰的要求。

炸藥采用湖南南嶺化工廠生產的乳化銨油炸藥，藥卷尺寸為Ф190×400mm，藥卷密度為1.05～1.25g/cm3,炸藥猛度16～19mm,爆力301mL，臨界直徑12mm；起爆器材選用湖南湘南爆破器材廠生產的非電毫秒雷管。

4控制爆破參數的設計和爆破試驗

使用大孔徑鉆孔開采面板堆石壩料在國內、國外較為少見，為了使爆渣的顆粒組成位于設計包絡線的上限，碾壓后的各項技術參數滿足堆石料的設計要求，必需在總結以往類似工程爆破經驗的基礎上，作好理論計算工作，并專門進行了現場爆破試驗，以確定最佳的爆破參數。

4.1控制爆破參數的設計。

爆破參數的正確選擇是爆破取得成功的關健因素，在鉆孔直徑Ф250mm和梯段高度H=15m已確定的條件下，對爆破效果影響最大的是底盤抵抗線和單耗藥量的正確選取。根據國內外大孔徑鉆孔爆破的常用理論及經驗公式可求得千里坑料場巖石條件下適于Ф250mm鉆孔直徑常規爆破的底盤抵抗線值W=（5.1～8.7）m；根據面板壩對爆破石料最大料徑和級配組成的不同要求，可由B.M庫茲涅佐夫關于介質炸藥爆炸應力決定塊度平均尺寸的半理論半經驗公式：

式中：X—爆渣的平均尺寸，cm;

Q—炸藥重量，kg;

V0—爆破巖石的體積，m3;

A—與巖石堅固系數的相關系數。

和拉桑公式：

式中：Y80—破碎的爆巖有80％通過的篩孔尺寸，m；

B—底盤抵抗線，m；

S—孔網面積，m2；

q—單耗藥量，kg/m3；

B—巖石系數,kg/m3。

經過試算，可分別確定主、次堆石料和過渡料的孔網參數和炸藥單耗。同時根據地質條件和以往爆破經驗，控制底盤抵抗線與炸藥藥卷直徑之比在20～30之間，而各孔的裝藥長度不小于兩倍的底盤抵抗線，以充分體現深孔梯段的特點。其余參數則根據已定抵抗線尺寸來確定，超鉆深?。?.2～0.3）W,堵塞長度?。?.8～1.0）W,而孔間距?。?.2～1.3）W。

根據以上計算，確定爆破試驗的參數如表2。

表2爆破試驗爆破參數設計表

項目

抵抗線

（m）

孔距

（m）

孔深

（m）

堵塞長度

（m）

孔數

（孔）

排數

（排）

總裝藥量

（kg）

爆破總方量

(m3)

單耗藥量(kg/m3)

過渡料

4.60

5.87

15.0

5.48

13

3

4596

5875

0.78

主堆石料

5.74

6.47

15.0

5.90

9

3

3612

6063

0.60

次堆石料

6.30

7.30

15.0

5.50

10

3

3396

5761

0.59

4.2爆破試驗和顆粒組成。

現場爆破試驗工作在完成臺階整理、機具調試、器材測試檢驗的基礎上于1997年9月上旬開始上鉆打孔，按計劃先后進行了次堆石料、過渡料、主堆石料三場試驗。第一場的次堆石料爆破試驗，受地形限制只能布置兩排孔，且爆破作用方向也只能向河床方向，為了減少爆碴大量落入河床，起爆采用“V”型起爆方式；第二場過渡料爆破試驗，爆破作用方向調整為順山坡方向，起爆采用排間毫秒延時，“一”字型起爆方式；第三場主堆石料爆破試驗受F102斷層分支切入的影響，巖石較破碎，其爆破作用方向和起爆方式同第二場。

三場爆破試驗，爆破后石碴都比較集中，最大拋散范圍為臺階高度的3～4倍，由于集碴場地狹窄，三場爆破試驗均有少量爆碴滾落到下河槽。爆破后在挖碴運輸到碾壓場的同時，每場都隨機選取30m3的爆碴專門進行了顆料分析試驗。三場爆破試驗爆碴的篩分總重量為183.3噸,其中過渡料篩分量為63.1噸,主堆石料篩分量為57.6噸，次堆石料篩分量為62.6噸，顆分成果對各場爆破試驗料級配組成具有較好的代表性。三場爆破試驗的顆分成果如圖1、2、3所示。

結合同期進行的碾壓試驗顆粒分析成果曲線，可以看出，過渡料、次堆料的爆碴級配曲線在設計級配的左側，說明爆碴各級粒徑均較設計要求的偏粗，而經碾壓后的級配曲線又落在設計級配曲線的右側，說明爆破石碴經挖裝、鋪場、碾壓后有較明顯的二次破碎現象，而使各項粒徑較設計值略偏一點。主堆石料的爆后石碴的級配曲線和碾壓后的級配曲線均落在設計要求的級配曲線附近，其中間段基本重合。由此可見，過渡料、主堆料、次堆料的爆破粒徑具有良好的級配組成和壓實效果，符合設計要求。通過相應碾壓試驗得知，干容重和空隙率等技術指標均能達到設計標準，具體見表3。

表3碾壓試驗成果表

項目

碾壓遍數

加水量

(％)

沉降率

(％)

干容重

(g/cm3)

孔隙率

(％)

不均勻系數

cu

備注

過渡料

6

10

8.55

2.18

17.60

＞15

石料鋪厚40cm，用10t振動碾碾壓。

8

10

8.73

2.20

16.80

＞15

主堆料

6

10

10.40

2.15

17.80

＞10

石料鋪厚80cm，用18t振動碾碾壓。

8

10

11.00

2.17

17.42

＞10

次堆料

6

10

6.38

2.09

21.00

＞10

石料鋪厚120cm，用18t振動碾碾壓。

8

10

8.42

2.14

19.11

＞10

在以后大規模生產壩料對爆破效果的觀察，超徑大徑顆粒較一般Ф100mm孔徑的深孔梯段爆破相比明顯偏多，在生產實踐中，通過控制線裝藥密度，減少不必要堵塞段長度等途徑可以達到較佳的效果。在壩料填筑過程中，大量的挖坑取樣試驗進一步證實了Ф250mm大孔徑鉆孔開采壩料在高塘水電站大壩工程中取得了成功，其碾壓后的顆粒級配、干容重、孔隙率等技術指標均能滿足設計要求。

5結語

5.1從爆破試驗、碾壓試驗和壩體填筑大量的挖坑取樣試驗成果可知，三種筑壩石料都呈現顆粒級配連續、不均勻系數Cu＞10(過渡料的Cu＞15)的特點，小于5mm的細顆粒占10％左右，有利于振動碾壓壓實，可見爆破所選用的鉆爆參數是合理可行的，可供有關工程作參考。

5.2使用大孔徑Ф250mm鉆孔進行深孔梯段爆破開采壩料容易出現較多的超徑塊石，應嚴格控制線裝藥密度在30～40kg/m之間，盡量縮短堵塞段長度。對料場的超徑塊石要進行二次分解，禁止不合格的壩料上壩填筑。

5.3在壩料開采爆破中，為增加級配料中的中粗顆粒含量，可考慮適當增加鉆孔間距，所選用的底盤抵抗線值不宜作較大的變動。