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[摘要] 云南万家口子水电站石料场储备量300万m³，料场最高边坡174.52m，为保证边坡的成型及安全，石料开采采用预裂爆破技术。
[关键词]石料开采高边坡开挖预裂爆破施工技术万家口子水电站
1.概述
1.1工程概况
万家口子水电站工程坝址位于北盘江支流革香河上，地理位置位于云南省宣威市及贵州省六盘水市境内，为两省交汇地界，距云南省宣威市65km，距贵州省六盘水市145km。电站装机容量160MW。万家口子水电站工程枢纽主要由挡水建筑物、泄水建筑物及引水发电建筑物等组成。大坝为碾压混凝土拱坝，最大坝高167.50m，坝长426.118m。
1.2 石料场概况
石料场位于坝址右岸坝肩上方，距右坝肩直线距离约200m，粗碎车间的下游侧。料场沿上下游向呈长方形分布，平均长360m、宽220m。为一山坡，地形坡度30°～40°。地表大部分为裸露基岩，少部分为残坡积粘土，植被稀疏。料场基岩为石炭系下统岩关阶中厚～巨厚层灰岩，局部见少量燧石结核，含量小于1%，岩层单层厚0.2m～1.1m，以0.3m～0.6m层厚居多，岩溶总体发育较弱，未发现较大规模的溶洞、溶沟和溶槽，只有少量溶蚀裂隙，以层面溶蚀为主，多为红黄色粘土充填。
料场地层岩性与坝址一致，岩石试验成果为弱风化岩石饱和抗压强度平均值为46.9MPa，软化系数0.842，微风化岩石饱和抗压强度平均值为57.5MPa，软化系数0.927，均符合混凝土骨料质量技术要求。
万家口子水电站工程需要砂石料量为130万m3，考虑25%的备用量后，其总需求量为162.5万m3，而本石料场勘探储量大于300万m3，其储量满足要求。
2.开采范围
2.1 取料标准
料场区内覆盖土层和全强风化岩体不能满足砂石料骨料质量要求，C1y灰岩层弱风化及新鲜岩体质量较好，可用来生产砂石料，为有用层。另外，在有用层中分布的白云岩、岩溶洞等软弱夹层，在采料中须剔除。
2.2范围的确定
根据料场地层岩性分布、取料标准及可采储量，确定开采范围在征地红线界内。同时，根据现有地质资料，亦不超出设计规划开采的白云岩岩层范围线。
根据地质资料和现场考察情况，石料场地表多见基岩裸露，覆盖层厚度约1～2m，因此，剥离量按料场周边5.0m平均厚度计算。
料场开采至▽1560m高程时，有用料量为133万m³,可以满足本工程130万m³的需要，即终采平台高程为▽1560m；终采平台▽1560m高程以下为备用开采层，开采至▽1536m高程时,有用料量为171万m³，备用量32%。
3.施工布置
3.1施工道路布置
3.1.1料场内道路
料场在开采过程中，随着开采平台的不断下降，以不影响毛料开采为原则，稍超前于相应主区开挖修建，以及时沟通场内、场外及采区内各层的联络通道。进入新开采平台的道路采用沿采场边缘山坡修建，同一开采层内上下工作平台即钻爆和挖装平台之间道路根据工作面情况灵活布置，利用爆渣修斜坡道形成。根据现场地形条件和加工系统布置，采石场共需布置2条主要道路。第一条路R1：自对外公路K2+140到料场▽1685m高程道路。R1主要承担揭顶开挖、▽1644m高程以上的开采运输。R1起点高程▽1642.9m，终点高程▽1685.7m。第二条路R2：自对外公路K2+580到料场▽1630m高程道路。R2主要承担▽1644m以下的开采运输。R2起点高程▽1590.8m，终点高程▽1629.3m。
场内道路按露天矿山四级标准进行设计，主要技术指标如下：路基宽度9m，路面宽度9m，设计行车速度：15km/h，平曲线最小半径15m，最大纵坡10%，路面形式为20cm厚泥结碎石。
3.1.2毛料运输道路
料场至砂石料加工系统的粗碎回车场(▽1542.5m)：拓宽对外公路K2+140至K2+920路面宽至9m，局部改善纵坡、弯道半径及加固；从对外公路K2+920新建上粗碎回车场道路。
3.2风、水、电布置
3.2.1供风
料场设集中供风站一座，前期主要为料场揭顶钻爆开挖供风。料场开采期间，主要为料场边坡预裂和边坡锚喷支护供风，亦可用作毛料钻爆开采辅助供风。
供风站布置在对外公路K2+240m处外侧边上的▽1630m高程，距开采区边线150m，。供风站机房建筑面积160m2，内置3台20m3电动空压机和2台40m3电动空压机，总供风容量140m3/min。供风主管道采用φ150mm钢管，从供风站接至料场开采区边界，隨着料场开采下降，顺开挖边坡往下延伸。然后用φ100mm钢管接至各钻爆作业面。
另配备5台2.8m3移动式空压机，以满足零星部位用风需要。
3.2.2供水
供风站用水主要是空压机冷却用水，在空压站旁修建一座100m3循环冷却水池。水源取自▽1680m高程的料场水池。
边坡锚喷支护用水从▽1680m高程的料场水池取用。采用φ75mm钢管将水送到料场边坡顶部，顺开挖边坡往下延伸，再用橡胶管引水至各用水部位。
3.2.3供电
在供风站旁安装一台1000kVA、10kV/0.4kV变压器以满足空压机用电及料场施工需要。
3.2修理车间
根据现场地形条件，对外公路K2+380m处内侧▽1615m高程布置修理车间、洗车平台、待修设备停放场。辅助设施、修理车间等建筑面积480m2。
修理车间主要承担施工机械设备的修理、保养、机械零件加工、车轮胎修补和更换等工作。
4. 料场揭顶
料场覆盖剥离包括揭顶剥离和边邦无用料剥离。首先，完成▽1680m~▽1710m高程料场顶部约3万m3覆盖层开挖，形成一定开采规模的初始开采平台。其次，▽1680m高程以下采场边坡覆盖层剥离，随料场开采同期施工，超前一层开挖。
料场拦渣坎及R1路在料场揭顶前完成，创造料场揭顶条件，R2路在料场正式开采前完成，以减少对料场开采的干扰。
5. 石料开采
5.1开采分层分区
根据地质资料及结合我单位长期积累的类似工程经验和综合考虑为本工程所配置的钻孔、挖装机械设备及钻爆参数，确定料场每个边坡高度为12 m，每个边坡分两层开采，即开挖梯段高度为6m，为保证开采强度，同一台阶布置2～3个掌子面轮换交替开采作业。每一个边坡设置一个安全平台，平台宽2m；每隔二个边坡设置一个清扫平台，宽度为6m，以满足清扫设备的通行；清扫平台上设排水沟30×30cm。石料场边坡坡度为：覆盖层及表层全强风化岩石坡比按1:1，其余按1:0.5。
5.2开采与运输
在▽1596m高程以上的毛料可从场内道路R1、R2开支路通至各开采平台，在此高程以下的毛料可直接从对外公路向料场内开采。
5.2.1 爆破试验及爆破设计
为了选择料场大规模开采爆破和预裂爆破的最佳参数，控制爆破料的粒径级配，掌握爆破地震效应参数，保证边坡和终了平台的成型及边坡安全，因此在料场顶部的揭顶部位进行微差挤压爆破试验、预裂爆破试验等各种参数试验，为本工程爆破施工提供科学的依据。每项爆破试验进行三组，以确定合理的爆破参数。
根据招标文件资料提供的岩层地质特性和物理力学性质，结合我单位长期积累的工程实践经验，初拟各项爆破试验参数见表1。
表1 初拟各项爆破试验设计参数表
装药结构 连续偶合 连续偶合 连续偶合 间隔不偶合
超径石为块度大于1m的毛料石，必须二次爆破解小。二次爆破的技术要求为：采用凿岩机钻孔，炮孔深度要能使炸药放置在超径石的中心位置，一般炮孔的深度为超径石厚度的五分之三；当一个超径石有几个炮孔时，采用1.0×1.0m的孔网和梅花型布孔；炸药单耗为0.06kg/m3；炮孔必须全部堵塞，堵塞采用含水砂土，堵塞长度与装药长度比大于5。
超出梯段平台1m以上且严重影响施工的底坎必须进行处理。采用浅眼爆破法处理底坎：凿岩机钻孔，孔深为底坎高度，孔网为1.0×1.0m，梅花型布孔。采用连续装药方式，药卷为φ32mm的乳化炸药。堵塞长度0.3m，湿砂土堵塞。
5.2.2钻爆
钻爆施工工序为：测量放线 → 场地清理 → 测量定位 → 钻孔清孔 → 检查验收 → 装药联网 → 人员设备撤离 → 爆破 → 开挖出渣 → 下一循环；
① 测量放样：测量人员按设计图纸放样，现场用油漆标出开挖边线、高程，确定开挖范围、钻孔深度和钻孔角度，便于技术交底和工人操作。
② 梯段前留碴：为了使开采出来的石料级配更加合理，计算出的微差挤压爆破梯段前的留碴平均厚度为3.5m，即上部为0.5m，底部为6.0~7.0m，但最佳预留平均厚度只有根据试验数据调整。
③ 钻孔：按作业指导书要求，安排钻机就位，采用露天液压钻机或高风压钻机造孔。主炮孔采用KQ-150钻机及CM351高风压潜孔钻机钻孔，钻孔直径105mm；边坡预裂爆破采用YQ-100B潜孔钻鉆孔,钻孔直径100mm；开挖深度＜3m以及落底(底部整平)、改炮(大块改小)、坡面欠挖处理等采用YT-24手风钻钻孔，钻孔直径36～46mm。
④ 装药联网：钻孔验收合格后，按爆破设计复核各炮孔装药量，爆破装药主要采用人工装散装硝铵炸药或条状药包。单孔装药量根据孔距、单耗药量和孔深确定。初拟单位岩石耗药量为0.5kg/m3，控制最大单段装药量不超过600kg，其最终单耗由现场多次爆破试验确定。
装药结构：主炮孔采用人工散状或条形药包全偶合装药；预裂、缓冲爆破采用条形药包不偶合装药, 孔底反向起爆方式，起爆网路采用导爆管、毫秒微差、V型序起爆网路。详见图1。
图1石料场钻爆图
5.2.3挖装运输
毛料采用3m3装载机及1.6m3挖掘机挖装，20t自卸汽车运输。配置数量详见表2。
表2《主要施工机械设备配置数量表》
6. 结语
预裂爆破技术应用于大型石料场高边坡开挖，可以很好的保证边坡的成型及安全。
参考 文 献
1.现代水利水电工程爆破/张正宇等著，北京，中国水利电力出版社，2003
[关键词]石料开采高边坡开挖预裂爆破施工技术万家口子水电站
1.概述
1.1工程概况
万家口子水电站工程坝址位于北盘江支流革香河上，地理位置位于云南省宣威市及贵州省六盘水市境内，为两省交汇地界，距云南省宣威市65km，距贵州省六盘水市145km。电站装机容量160MW。万家口子水电站工程枢纽主要由挡水建筑物、泄水建筑物及引水发电建筑物等组成。大坝为碾压混凝土拱坝，最大坝高167.50m，坝长426.118m。
1.2 石料场概况
石料场位于坝址右岸坝肩上方，距右坝肩直线距离约200m，粗碎车间的下游侧。料场沿上下游向呈长方形分布，平均长360m、宽220m。为一山坡，地形坡度30°～40°。地表大部分为裸露基岩，少部分为残坡积粘土，植被稀疏。料场基岩为石炭系下统岩关阶中厚～巨厚层灰岩，局部见少量燧石结核，含量小于1%，岩层单层厚0.2m～1.1m，以0.3m～0.6m层厚居多，岩溶总体发育较弱，未发现较大规模的溶洞、溶沟和溶槽，只有少量溶蚀裂隙，以层面溶蚀为主，多为红黄色粘土充填。
料场地层岩性与坝址一致，岩石试验成果为弱风化岩石饱和抗压强度平均值为46.9MPa，软化系数0.842，微风化岩石饱和抗压强度平均值为57.5MPa，软化系数0.927，均符合混凝土骨料质量技术要求。
万家口子水电站工程需要砂石料量为130万m3，考虑25%的备用量后，其总需求量为162.5万m3，而本石料场勘探储量大于300万m3，其储量满足要求。
2.开采范围
2.1 取料标准
料场区内覆盖土层和全强风化岩体不能满足砂石料骨料质量要求，C1y灰岩层弱风化及新鲜岩体质量较好，可用来生产砂石料，为有用层。另外，在有用层中分布的白云岩、岩溶洞等软弱夹层，在采料中须剔除。
2.2范围的确定
根据料场地层岩性分布、取料标准及可采储量，确定开采范围在征地红线界内。同时，根据现有地质资料，亦不超出设计规划开采的白云岩岩层范围线。
根据地质资料和现场考察情况，石料场地表多见基岩裸露，覆盖层厚度约1～2m，因此，剥离量按料场周边5.0m平均厚度计算。
料场开采至▽1560m高程时，有用料量为133万m³,可以满足本工程130万m³的需要，即终采平台高程为▽1560m；终采平台▽1560m高程以下为备用开采层，开采至▽1536m高程时,有用料量为171万m³，备用量32%。
3.施工布置
3.1施工道路布置
3.1.1料场内道路
料场在开采过程中，随着开采平台的不断下降，以不影响毛料开采为原则，稍超前于相应主区开挖修建，以及时沟通场内、场外及采区内各层的联络通道。进入新开采平台的道路采用沿采场边缘山坡修建，同一开采层内上下工作平台即钻爆和挖装平台之间道路根据工作面情况灵活布置，利用爆渣修斜坡道形成。根据现场地形条件和加工系统布置，采石场共需布置2条主要道路。第一条路R1：自对外公路K2+140到料场▽1685m高程道路。R1主要承担揭顶开挖、▽1644m高程以上的开采运输。R1起点高程▽1642.9m，终点高程▽1685.7m。第二条路R2：自对外公路K2+580到料场▽1630m高程道路。R2主要承担▽1644m以下的开采运输。R2起点高程▽1590.8m，终点高程▽1629.3m。
场内道路按露天矿山四级标准进行设计，主要技术指标如下：路基宽度9m，路面宽度9m，设计行车速度：15km/h，平曲线最小半径15m，最大纵坡10%，路面形式为20cm厚泥结碎石。
3.1.2毛料运输道路
料场至砂石料加工系统的粗碎回车场(▽1542.5m)：拓宽对外公路K2+140至K2+920路面宽至9m，局部改善纵坡、弯道半径及加固；从对外公路K2+920新建上粗碎回车场道路。
3.2风、水、电布置
3.2.1供风
料场设集中供风站一座，前期主要为料场揭顶钻爆开挖供风。料场开采期间，主要为料场边坡预裂和边坡锚喷支护供风，亦可用作毛料钻爆开采辅助供风。
供风站布置在对外公路K2+240m处外侧边上的▽1630m高程，距开采区边线150m，。供风站机房建筑面积160m2，内置3台20m3电动空压机和2台40m3电动空压机，总供风容量140m3/min。供风主管道采用φ150mm钢管，从供风站接至料场开采区边界，隨着料场开采下降，顺开挖边坡往下延伸。然后用φ100mm钢管接至各钻爆作业面。
另配备5台2.8m3移动式空压机，以满足零星部位用风需要。
3.2.2供水
供风站用水主要是空压机冷却用水，在空压站旁修建一座100m3循环冷却水池。水源取自▽1680m高程的料场水池。
边坡锚喷支护用水从▽1680m高程的料场水池取用。采用φ75mm钢管将水送到料场边坡顶部，顺开挖边坡往下延伸，再用橡胶管引水至各用水部位。
3.2.3供电
在供风站旁安装一台1000kVA、10kV/0.4kV变压器以满足空压机用电及料场施工需要。
3.2修理车间
根据现场地形条件，对外公路K2+380m处内侧▽1615m高程布置修理车间、洗车平台、待修设备停放场。辅助设施、修理车间等建筑面积480m2。
修理车间主要承担施工机械设备的修理、保养、机械零件加工、车轮胎修补和更换等工作。
4. 料场揭顶
料场覆盖剥离包括揭顶剥离和边邦无用料剥离。首先，完成▽1680m~▽1710m高程料场顶部约3万m3覆盖层开挖，形成一定开采规模的初始开采平台。其次，▽1680m高程以下采场边坡覆盖层剥离，随料场开采同期施工，超前一层开挖。
料场拦渣坎及R1路在料场揭顶前完成，创造料场揭顶条件，R2路在料场正式开采前完成，以减少对料场开采的干扰。
5. 石料开采
5.1开采分层分区
根据地质资料及结合我单位长期积累的类似工程经验和综合考虑为本工程所配置的钻孔、挖装机械设备及钻爆参数，确定料场每个边坡高度为12 m，每个边坡分两层开采，即开挖梯段高度为6m，为保证开采强度，同一台阶布置2～3个掌子面轮换交替开采作业。每一个边坡设置一个安全平台，平台宽2m；每隔二个边坡设置一个清扫平台，宽度为6m，以满足清扫设备的通行；清扫平台上设排水沟30×30cm。石料场边坡坡度为：覆盖层及表层全强风化岩石坡比按1:1，其余按1:0.5。
5.2开采与运输
在▽1596m高程以上的毛料可从场内道路R1、R2开支路通至各开采平台，在此高程以下的毛料可直接从对外公路向料场内开采。
5.2.1 爆破试验及爆破设计
为了选择料场大规模开采爆破和预裂爆破的最佳参数，控制爆破料的粒径级配，掌握爆破地震效应参数，保证边坡和终了平台的成型及边坡安全，因此在料场顶部的揭顶部位进行微差挤压爆破试验、预裂爆破试验等各种参数试验，为本工程爆破施工提供科学的依据。每项爆破试验进行三组，以确定合理的爆破参数。
根据招标文件资料提供的岩层地质特性和物理力学性质，结合我单位长期积累的工程实践经验，初拟各项爆破试验参数见表1。
表1 初拟各项爆破试验设计参数表
装药结构 连续偶合 连续偶合 连续偶合 间隔不偶合
超径石为块度大于1m的毛料石，必须二次爆破解小。二次爆破的技术要求为：采用凿岩机钻孔，炮孔深度要能使炸药放置在超径石的中心位置，一般炮孔的深度为超径石厚度的五分之三；当一个超径石有几个炮孔时，采用1.0×1.0m的孔网和梅花型布孔；炸药单耗为0.06kg/m3；炮孔必须全部堵塞，堵塞采用含水砂土，堵塞长度与装药长度比大于5。
超出梯段平台1m以上且严重影响施工的底坎必须进行处理。采用浅眼爆破法处理底坎：凿岩机钻孔，孔深为底坎高度，孔网为1.0×1.0m，梅花型布孔。采用连续装药方式，药卷为φ32mm的乳化炸药。堵塞长度0.3m，湿砂土堵塞。
5.2.2钻爆
钻爆施工工序为：测量放线 → 场地清理 → 测量定位 → 钻孔清孔 → 检查验收 → 装药联网 → 人员设备撤离 → 爆破 → 开挖出渣 → 下一循环；
① 测量放样：测量人员按设计图纸放样，现场用油漆标出开挖边线、高程，确定开挖范围、钻孔深度和钻孔角度，便于技术交底和工人操作。
② 梯段前留碴：为了使开采出来的石料级配更加合理，计算出的微差挤压爆破梯段前的留碴平均厚度为3.5m，即上部为0.5m，底部为6.0~7.0m，但最佳预留平均厚度只有根据试验数据调整。
③ 钻孔：按作业指导书要求，安排钻机就位，采用露天液压钻机或高风压钻机造孔。主炮孔采用KQ-150钻机及CM351高风压潜孔钻机钻孔，钻孔直径105mm；边坡预裂爆破采用YQ-100B潜孔钻鉆孔,钻孔直径100mm；开挖深度＜3m以及落底(底部整平)、改炮(大块改小)、坡面欠挖处理等采用YT-24手风钻钻孔，钻孔直径36～46mm。
④ 装药联网：钻孔验收合格后，按爆破设计复核各炮孔装药量，爆破装药主要采用人工装散装硝铵炸药或条状药包。单孔装药量根据孔距、单耗药量和孔深确定。初拟单位岩石耗药量为0.5kg/m3，控制最大单段装药量不超过600kg，其最终单耗由现场多次爆破试验确定。
装药结构：主炮孔采用人工散状或条形药包全偶合装药；预裂、缓冲爆破采用条形药包不偶合装药, 孔底反向起爆方式，起爆网路采用导爆管、毫秒微差、V型序起爆网路。详见图1。
图1石料场钻爆图
5.2.3挖装运输
毛料采用3m3装载机及1.6m3挖掘机挖装，20t自卸汽车运输。配置数量详见表2。
表2《主要施工机械设备配置数量表》
6. 结语
预裂爆破技术应用于大型石料场高边坡开挖，可以很好的保证边坡的成型及安全。
参考 文 献
1.现代水利水电工程爆破/张正宇等著，北京，中国水利电力出版社，2003