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摘 要：长河坝水电站为砾石土心墙堆石坝，响水沟料场为三个石料场之一，主要为大坝提供下游堆石料。为确保为大坝提供合格的堆石料，先后在响水沟料场进行了8次现场生产性试验，取得了一系列相关的数据和资料。通过对相关数据的分析与研究，利用确切的爆破参数，以此指导施工，大大提高了料场开挖利用率，降低施工成本，为同类工程提供了参考经验。
关键词：堆石料；爆破试验；振动监测；颗分试验
中图分类号：O643文献标识码： A
1 概述
长河坝水电站为砾石土心墙堆石坝，响水沟石料场为其三个石料场之一。根据施工要求，料场需在复勘的基础上进行爆破试验，完成爆破试验后进行碾压试验。根据爆破试验和碾压试验取得参数指导施工生产。响水沟料场共进行了三场8个试验区域堆石料的爆破试验。
响水沟石料场地形形态为一山包，三面临空。料源岩性为花岗岩,岩石弱-微风化，岩质致密坚硬，浅表有约0.5m～1.5m的根植残积土层。饱和湿抗压强度94.5Mpa～120.0Mpa,软化系数0.74～0.78，天然密度2.61g/cm³～2.99g/cm³,冻融损失率6%～16%。
2 试验目的、内容及时间
2.1 试验目的
⑴确定在开挖区域内的各项爆破参数，以提高爆破效果，保证开挖质量，为爆破设计提供最佳设计依据，配合颗分试验，选择合格开采石料爆破参数；
⑵调整爆破参数，不断优化爆破设计，以改进施工方法和安全措施；
⑶通过试验以最优的爆破参数指导后续爆破设计，提高爆破开挖的施工进度、经济指标和安全指标；
⑷掌握各种钻爆设备在不同地质条件下的工作性能和生产能力，达到优质高效完成生产任务的目的；
⑸对爆破破碎程度进行分析，选取可以增加爆破料的块度，减少细粒料含量的爆破孔网参数。
2.2 试验内容
⑴爆破質点振动监测分析；
⑵爆破破坏范围和飞石控制分析；
⑶颗分试验、软化系数及饱和抗压强度试验；
⑷通过分析得出最优堆石料爆破参数。
3 设计技术指标
用于坝壳填筑的堆石料，应采用微、弱风化或新鲜的开采花岗岩或石英闪长岩石料。开采堆石料的饱和抗压强度应大于45MPa,软化系数大于0.8；堆石料的最大与最小边长之比不超过4，最大粒径不大于1000mm，D15＜30mm，小于5mm的颗粒含量不大于20%，小于0.075mm的颗粒含量不大于3%。
4 爆破试验主要成果及分析
结合长河坝水电站响水沟料场的具体情况共进行了3场（8个试验区域）的爆破试验。
4.1 试验方法
筛分取样：每组爆破取样为1～4个点。在筛分过程中，粒径600mm 以上的大块石，采用钢卷尺人工测量,按下述粒径范围进行分组：800mm 以上、800～600mm 用体积换算法估算重量。粒径600mm～200mm以上的大块石，采用钢卷尺人工测量,按下述粒径范围进行分组：600mm～400mm、400～200mm，用500 型电子秤称重。粒径小于200mm的碎石，采用不同规格的圆孔钢筛进行人工筛分，用500型电子秤称重。
爆破后观察：每场爆破试验完成后进行爆堆高度、爆堆形状和粒径大小的检查，并用钢卷尺对超径石进行现场统计。
爆破振动监测：根据每次启爆药量的不同，采用IDTS3850测试仪对爆破过程中进行爆破振动安全监测。
4.2 爆破器材
4.2.1 炸药
选用的炸药规格为四川绵竹兴远特种化工有限公司生产的散装“岩石改性铵油炸药”。具体参数见下表1。
表1岩石改性铵油炸药参数
4.2.2 起爆器材
起爆器材为四川宜宾威力化工有限责任公司生产的“8号工业导爆管雷管”，型号为LMS1-8。具有耐水性能强，起爆能力大，传爆可靠性高等特点。试验中采用了MS-1，MS-3，MS-5，MS-15。其各段延期时间见下表2。
表2导爆雷管延期时间
4.2.3 爆破方式、规模
采用孔内延期、孔外排间距毫秒微差爆破方式，孔网连接采用“V”网，孔口堵塞长度范围为1.7m～2.5m。单次爆破量在4000m3以上（最少4排、6列主爆孔）。
4.3 现场试验
4.3.1 第一场爆破试验
第一场爆破试验是通过固定装药单耗调整不同间排距找出最优爆破间排距，三区孔间、排距分别取3.5×3m、3.5×3.2m、4.8×3m。爆破参数见表3。
表3 第一场爆破试验参数表
⑴ 爆破后检查
表4 第一场爆破后检查表
备注:一、二、三区岩石较完整，风化程度小。
⑵ 爆破振动监测
质点振动速度符合规程要求值5～10cm/s。
⑶ 颗分试验
爆破后在现场取样10组，从筛分结果看一区和二区存在料源偏粗，D15、D85值均存在不同程度的偏下包线偏差。级配存在不均匀，其余各指标满足要求。三区级配在设计包络线之内，且各指标均满足技术要求。具体见下图1。
图 1第一场爆破试验颗分级配曲线图
⑷第一场结论
①三个区的岩石均较完整，没有风化程度的影响，但爆后检查看，还是存在一定的受裂隙断层等影响的不同块度大小的岩块，范围为20～500mm。超径石量较少，不到1%。
②现场颗分试验以及室内分析，第一、二区的颗分级配曲线在设计包线偏下，且有部分超出设计下包线，偏粗，级配属不良级配。三区较好，但虽在设计包线内，也存在偏下包线，但总体级配较良好。
③第一场堆石料爆破试验优选出装药单耗为0.45kg/m3的情况下，采用三区主爆孔间、排距4.8m×3m作为最优间排距。
4.3.2 第二场爆破试验
第二场爆破试验内容为固定间排距，找出最优装药单耗。三区堵塞长度分别为1.7m、2.5m、2.2m；单耗分别为0.45、0.5、0.55kg/m³。爆破参数见表5。
表5 第二场爆破试验参数表
⑴爆破后检查
表6 第二场爆破后检查表
备注:一、二区岩石较完整；三区岩石存在微风化，表明呈黄色锈迹
⑵爆破振动监测
质点振动速度符合规程要求值5～10cm/s。
⑶颗分试验
第二场爆破试验爆破后在现场取样7组，从筛分结果看一区存在料源偏粗，且偏下包线，主要指标满足要求。二区料源级配良好，级配在设计包络线之内，且各指标均满足技术要求。三区存在料源偏细。具体见下图2。
图2 第二场爆破试验颗分级配曲线图
⑷第二场结论
①一、二区岩石较完整，没有风化程度的影响，三区岩石存在一定微风化，表明呈明显锈迹。从爆后检查情况看，各区均还是存在一定的受裂隙断层等影响的不同块度大小的岩块，粒径20～300mm较多，超径石量较少。
②现场颗分试验以及室内分析，三个区均在设计包线内，但一区偏粗，三区偏细。二区的级配在中线偏下包线，虽总体略粗但级配良好，具有代表性。
③第二场堆石料爆破试验在固定主爆孔间、排距4.8×3m的情况下，装药单耗0.5kg/m3为本场最优装药单耗。
4.3.3 第三场爆破试验
第三场爆破试验内容为固定最优间排距、装药单耗，以Φ100孔径进行复核。两个区域钻孔直径分别为120mm、100mm，堵塞长度分别为2.5m、1.7m。试验区域分区单独起爆。爆破参数见表7。
表7第三场爆破试验参数表
备注：第三场二区理论0.5kg/m3装药单耗，考虑堵塞长度后，实际装药单耗为0.40 kg/m3。
⑴爆破后检查
表8 第三场爆破后检查表
备注:一区岩石较完整,无风化影响；二区岩石存在微风化，表明呈黄色锈迹。
⑵爆破振动监测
质点振动速度符合规程要求值5～10cm/s。
⑶颗分试验
第三场爆破试验共分2个区，爆破后在现场取样6组，從筛分结果看一区料源级配良好，级配在设计包络线之内，且各指标均满足技术要求。二区未在设计包络线内，偏出下包线，级配偏粗。具体见下图3。
图3第三场爆破试验颗分级配曲线图
⑷第三场结论
①一区岩石较完整，没有风化程度的影响，二区岩石存在一定微风化，表明呈明显锈迹。粒径20～200mm较多，超径石量较少。
②颗分试验以及室内分析，一区均在设计包络线内，总体级配良好，具有代表性。二区未在设计包络线内，偏出下包线，级配偏粗。
③第三场堆石料爆破试验在最优装药单耗为0.5kg/m³和最优主爆孔间、排距4.8×3m的情况下，用Φ100和Φ120的孔径进行对比，Φ120孔径应为最优孔径。
5 试验结论
本次爆破试验最终选定的爆破参数见下表9。
表9 响水沟料场堆石料爆破试验选定爆破参数表
备注：堵塞长度可根据实际情况调整，最大不超过3m。
该项试验工作已于2012年2月底完成，试验成果已经通过业主、设计、监理审批，并应用于实际施工。
6 结束语
⑴散装炸药其猛度与威力满足要求，存在不安全因素和施工进度慢，实际施工中具备条件时可采用混装车装药。以提高安全可靠度和加快施工进度。
⑵爆破试验时采用73°斜孔，存在钻孔深度加长，容易出现卡钻等影响因素，施工期间适当调整，以加快施工进度，提高施工效率。
⑶台阶高度本次爆破试验均为10m，且考虑1m超钻,按照以往同类大中型工程的经验，台阶高度基本不影响爆破效果，实际开采中视具体料场条件可适当进行调整，调整的高度为9～12m。
⑷爆破施工影响因素较多，特别是料场岩性、地质条件影响较大，实际开采中应根据不同母岩、地质条件及时调整孔网参数以达到最佳效果。
通过响水沟堆石料爆破试验，大大提高了石料的开挖利用率，减少开挖弃料，降低施工成本，为其它电站石料场开采提供了参考经验。
关键词：堆石料；爆破试验；振动监测；颗分试验
中图分类号：O643文献标识码： A
1 概述
长河坝水电站为砾石土心墙堆石坝，响水沟石料场为其三个石料场之一。根据施工要求，料场需在复勘的基础上进行爆破试验，完成爆破试验后进行碾压试验。根据爆破试验和碾压试验取得参数指导施工生产。响水沟料场共进行了三场8个试验区域堆石料的爆破试验。
响水沟石料场地形形态为一山包，三面临空。料源岩性为花岗岩,岩石弱-微风化，岩质致密坚硬，浅表有约0.5m～1.5m的根植残积土层。饱和湿抗压强度94.5Mpa～120.0Mpa,软化系数0.74～0.78，天然密度2.61g/cm³～2.99g/cm³,冻融损失率6%～16%。
2 试验目的、内容及时间
2.1 试验目的
⑴确定在开挖区域内的各项爆破参数，以提高爆破效果，保证开挖质量，为爆破设计提供最佳设计依据，配合颗分试验，选择合格开采石料爆破参数；
⑵调整爆破参数，不断优化爆破设计，以改进施工方法和安全措施；
⑶通过试验以最优的爆破参数指导后续爆破设计，提高爆破开挖的施工进度、经济指标和安全指标；
⑷掌握各种钻爆设备在不同地质条件下的工作性能和生产能力，达到优质高效完成生产任务的目的；
⑸对爆破破碎程度进行分析，选取可以增加爆破料的块度，减少细粒料含量的爆破孔网参数。
2.2 试验内容
⑴爆破質点振动监测分析；
⑵爆破破坏范围和飞石控制分析；
⑶颗分试验、软化系数及饱和抗压强度试验；
⑷通过分析得出最优堆石料爆破参数。
3 设计技术指标
用于坝壳填筑的堆石料，应采用微、弱风化或新鲜的开采花岗岩或石英闪长岩石料。开采堆石料的饱和抗压强度应大于45MPa,软化系数大于0.8；堆石料的最大与最小边长之比不超过4，最大粒径不大于1000mm，D15＜30mm，小于5mm的颗粒含量不大于20%，小于0.075mm的颗粒含量不大于3%。
4 爆破试验主要成果及分析
结合长河坝水电站响水沟料场的具体情况共进行了3场（8个试验区域）的爆破试验。
4.1 试验方法
筛分取样：每组爆破取样为1～4个点。在筛分过程中，粒径600mm 以上的大块石，采用钢卷尺人工测量,按下述粒径范围进行分组：800mm 以上、800～600mm 用体积换算法估算重量。粒径600mm～200mm以上的大块石，采用钢卷尺人工测量,按下述粒径范围进行分组：600mm～400mm、400～200mm，用500 型电子秤称重。粒径小于200mm的碎石，采用不同规格的圆孔钢筛进行人工筛分，用500型电子秤称重。
爆破后观察：每场爆破试验完成后进行爆堆高度、爆堆形状和粒径大小的检查，并用钢卷尺对超径石进行现场统计。
爆破振动监测：根据每次启爆药量的不同，采用IDTS3850测试仪对爆破过程中进行爆破振动安全监测。
4.2 爆破器材
4.2.1 炸药
选用的炸药规格为四川绵竹兴远特种化工有限公司生产的散装“岩石改性铵油炸药”。具体参数见下表1。
表1岩石改性铵油炸药参数
4.2.2 起爆器材
起爆器材为四川宜宾威力化工有限责任公司生产的“8号工业导爆管雷管”，型号为LMS1-8。具有耐水性能强，起爆能力大，传爆可靠性高等特点。试验中采用了MS-1，MS-3，MS-5，MS-15。其各段延期时间见下表2。
表2导爆雷管延期时间
4.2.3 爆破方式、规模
采用孔内延期、孔外排间距毫秒微差爆破方式，孔网连接采用“V”网，孔口堵塞长度范围为1.7m～2.5m。单次爆破量在4000m3以上（最少4排、6列主爆孔）。
4.3 现场试验
4.3.1 第一场爆破试验
第一场爆破试验是通过固定装药单耗调整不同间排距找出最优爆破间排距，三区孔间、排距分别取3.5×3m、3.5×3.2m、4.8×3m。爆破参数见表3。
表3 第一场爆破试验参数表
⑴ 爆破后检查
表4 第一场爆破后检查表
备注:一、二、三区岩石较完整，风化程度小。
⑵ 爆破振动监测
质点振动速度符合规程要求值5～10cm/s。
⑶ 颗分试验
爆破后在现场取样10组，从筛分结果看一区和二区存在料源偏粗，D15、D85值均存在不同程度的偏下包线偏差。级配存在不均匀，其余各指标满足要求。三区级配在设计包络线之内，且各指标均满足技术要求。具体见下图1。
图 1第一场爆破试验颗分级配曲线图
⑷第一场结论
①三个区的岩石均较完整，没有风化程度的影响，但爆后检查看，还是存在一定的受裂隙断层等影响的不同块度大小的岩块，范围为20～500mm。超径石量较少，不到1%。
②现场颗分试验以及室内分析，第一、二区的颗分级配曲线在设计包线偏下，且有部分超出设计下包线，偏粗，级配属不良级配。三区较好，但虽在设计包线内，也存在偏下包线，但总体级配较良好。
③第一场堆石料爆破试验优选出装药单耗为0.45kg/m3的情况下，采用三区主爆孔间、排距4.8m×3m作为最优间排距。
4.3.2 第二场爆破试验
第二场爆破试验内容为固定间排距，找出最优装药单耗。三区堵塞长度分别为1.7m、2.5m、2.2m；单耗分别为0.45、0.5、0.55kg/m³。爆破参数见表5。
表5 第二场爆破试验参数表
⑴爆破后检查
表6 第二场爆破后检查表
备注:一、二区岩石较完整；三区岩石存在微风化，表明呈黄色锈迹
⑵爆破振动监测
质点振动速度符合规程要求值5～10cm/s。
⑶颗分试验
第二场爆破试验爆破后在现场取样7组，从筛分结果看一区存在料源偏粗，且偏下包线，主要指标满足要求。二区料源级配良好，级配在设计包络线之内，且各指标均满足技术要求。三区存在料源偏细。具体见下图2。
图2 第二场爆破试验颗分级配曲线图
⑷第二场结论
①一、二区岩石较完整，没有风化程度的影响，三区岩石存在一定微风化，表明呈明显锈迹。从爆后检查情况看，各区均还是存在一定的受裂隙断层等影响的不同块度大小的岩块，粒径20～300mm较多，超径石量较少。
②现场颗分试验以及室内分析，三个区均在设计包线内，但一区偏粗，三区偏细。二区的级配在中线偏下包线，虽总体略粗但级配良好，具有代表性。
③第二场堆石料爆破试验在固定主爆孔间、排距4.8×3m的情况下，装药单耗0.5kg/m3为本场最优装药单耗。
4.3.3 第三场爆破试验
第三场爆破试验内容为固定最优间排距、装药单耗，以Φ100孔径进行复核。两个区域钻孔直径分别为120mm、100mm，堵塞长度分别为2.5m、1.7m。试验区域分区单独起爆。爆破参数见表7。
表7第三场爆破试验参数表
备注：第三场二区理论0.5kg/m3装药单耗，考虑堵塞长度后，实际装药单耗为0.40 kg/m3。
⑴爆破后检查
表8 第三场爆破后检查表
备注:一区岩石较完整,无风化影响；二区岩石存在微风化，表明呈黄色锈迹。
⑵爆破振动监测
质点振动速度符合规程要求值5～10cm/s。
⑶颗分试验
第三场爆破试验共分2个区，爆破后在现场取样6组，從筛分结果看一区料源级配良好，级配在设计包络线之内，且各指标均满足技术要求。二区未在设计包络线内，偏出下包线，级配偏粗。具体见下图3。
图3第三场爆破试验颗分级配曲线图
⑷第三场结论
①一区岩石较完整，没有风化程度的影响，二区岩石存在一定微风化，表明呈明显锈迹。粒径20～200mm较多，超径石量较少。
②颗分试验以及室内分析，一区均在设计包络线内，总体级配良好，具有代表性。二区未在设计包络线内，偏出下包线，级配偏粗。
③第三场堆石料爆破试验在最优装药单耗为0.5kg/m³和最优主爆孔间、排距4.8×3m的情况下，用Φ100和Φ120的孔径进行对比，Φ120孔径应为最优孔径。
5 试验结论
本次爆破试验最终选定的爆破参数见下表9。
表9 响水沟料场堆石料爆破试验选定爆破参数表
备注：堵塞长度可根据实际情况调整，最大不超过3m。
该项试验工作已于2012年2月底完成，试验成果已经通过业主、设计、监理审批，并应用于实际施工。
6 结束语
⑴散装炸药其猛度与威力满足要求，存在不安全因素和施工进度慢，实际施工中具备条件时可采用混装车装药。以提高安全可靠度和加快施工进度。
⑵爆破试验时采用73°斜孔，存在钻孔深度加长，容易出现卡钻等影响因素，施工期间适当调整，以加快施工进度，提高施工效率。
⑶台阶高度本次爆破试验均为10m，且考虑1m超钻,按照以往同类大中型工程的经验，台阶高度基本不影响爆破效果，实际开采中视具体料场条件可适当进行调整，调整的高度为9～12m。
⑷爆破施工影响因素较多，特别是料场岩性、地质条件影响较大，实际开采中应根据不同母岩、地质条件及时调整孔网参数以达到最佳效果。
通过响水沟堆石料爆破试验，大大提高了石料的开挖利用率，减少开挖弃料，降低施工成本，为其它电站石料场开采提供了参考经验。