本發(fā)明屬于巖質(zhì)邊坡開挖過程中的控制爆破，具體涉及一種高拱壩定向加強(qiáng)拋擲爆破與保護(hù)層開挖的組合爆破控制方法。

背景技術(shù)：

1、隨著下游梯度水利樞紐開發(fā)的逐步完成，更多的水電資源被利用在高寒深山峽谷地區(qū)，此類區(qū)域大壩邊坡開挖施工作業(yè)面狹小陡峭，邊坡風(fēng)化卸荷嚴(yán)重。年有效開挖施工期不足6個月。以200m級以上拱壩開挖為例，土石方明挖及出渣量可達(dá)800萬m3，高峰月期最大月開挖強(qiáng)度可達(dá)60萬m3，短時間內(nèi)出渣運(yùn)輸強(qiáng)度極高。

2、由于工程建設(shè)周期長、工序多，邊坡地形陡峭，纜機(jī)平臺公路修筑及自卸汽車運(yùn)輸布置困難，邊坡開挖時常堆積大量纜機(jī)平臺開挖松散石渣，按照傳統(tǒng)明挖采取的翻渣開挖措施，梯段內(nèi)各開挖面松動爆破后渣塊不能直接出渣，需采用反鏟自外向內(nèi)、從上到下分層翻渣至集渣平臺，耗費(fèi)大量的人、機(jī)設(shè)備和出渣成本，而隨著高度的增加翻渣次數(shù)也隨之增加甚至可達(dá)幾十次。因此采用深孔臺階爆破剝離邊坡巖體時，如何提高有效拋擲率、及時清理松動爆破產(chǎn)生的爆堆、減少積渣清運(yùn)作業(yè)干擾，并保證預(yù)裂壁面盡可能受到較小擾動，成為了關(guān)鍵的施工目標(biāo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對開挖厚度較大、場地公路限制的翻渣開挖，為減少翻渣倒運(yùn)次數(shù)，解決開挖渣料運(yùn)輸問題，本發(fā)明擬從爆破開挖設(shè)計上改進(jìn)工藝，提出一種深孔臺階定向加強(qiáng)拋擲與保護(hù)層緩沖預(yù)裂帶開挖的組合爆破技術(shù)，可顯著提高爆渣有效拋擲率，降低綜合翻渣作業(yè)量，節(jié)省成本。

2、本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題采用的技術(shù)方案如下：

3、一種定向加強(qiáng)拋擲爆破與保護(hù)層開挖的組合爆破控制方法，具體包括如下步驟：

4、步驟1、將不同目標(biāo)控制的待開挖巖體分區(qū)規(guī)劃，根據(jù)現(xiàn)場鉆孔設(shè)備及反鏟鏟斗容量，分區(qū)設(shè)計深孔梯段爆破參數(shù)，將邊坡開挖區(qū)分為主炮區(qū)和保護(hù)層開挖區(qū)，兩個作業(yè)區(qū)采用不同的爆破參數(shù)及裝藥形式，整個待爆區(qū)均采用數(shù)碼雷管分段延時起爆；

5、步驟2、所述步驟1中主炮區(qū)即為拋擲爆破作業(yè)區(qū)，對該區(qū)域采取定向加強(qiáng)拋擲爆破，將處于外側(cè)爆區(qū)的巖體盡大程度地拋擲到指定位置，以達(dá)到方便快速采裝運(yùn)輸?shù)哪康?，主炮區(qū)內(nèi)設(shè)有加強(qiáng)拋擲孔，當(dāng)主炮區(qū)內(nèi)加強(qiáng)拋擲孔排數(shù)多于3排，則在加強(qiáng)拋擲孔后設(shè)置補(bǔ)能拋擲孔；

6、步驟3、對所述步驟1中保護(hù)層開挖區(qū)采取緩沖預(yù)裂帶開挖爆破，在普通拋擲孔后設(shè)置1～2排緩沖孔，緊隨其后設(shè)置2排預(yù)裂孔，形成緩沖預(yù)裂帶，以完成保護(hù)層的開挖和減小對保留邊坡巖體的損傷破壞；

7、步驟4、結(jié)合上述分區(qū)爆破劃分，進(jìn)行組合爆破。

8、所述步驟1中深孔梯段爆破參數(shù)首先確定梯段高度、炮孔直徑和藥卷直徑，通常采用3-4m3鏟斗時，梯段高度為12-15m，1m3鏟斗時，梯段高度為10-12m。強(qiáng)中風(fēng)化巖石中采用直徑100mm以上炮孔，中硬和堅硬巖石中采用70-90mm直徑炮孔，對應(yīng)的主爆破孔藥卷直徑小于炮孔直徑10-20mm。

9、所述步驟1中邊坡開挖區(qū)中保留巖體前方10m范圍的爆區(qū)為保護(hù)層開挖區(qū)，保護(hù)層開挖區(qū)的前沿爆區(qū)為主炮區(qū)。

10、所述步驟1中兩個作業(yè)區(qū)每區(qū)臺階高度為15m，寬度為10m，炮孔直徑100mm。

11、所述步驟1中現(xiàn)場鉆孔設(shè)備配備推土機(jī)搭配反鏟機(jī)時，推土機(jī)的推土功率不小于160kw、反鏟機(jī)的反鏟斗容不小于1.8m3，預(yù)裂鉆孔與主爆鉆孔及翻渣石方量均需要有足夠的機(jī)械設(shè)備投入和質(zhì)檢人員保障，如鉆孔精度達(dá)不到要求，會導(dǎo)致拋擲效果不理想，進(jìn)而影響翻渣工作量，且預(yù)裂成縫困難會引起坡面超欠挖和二次處理。

12、所述步驟2中拋擲爆破作業(yè)區(qū)的鉆孔傾角針對垂直炮孔底盤抵抗線過大的問題，鉆設(shè)與水平面成仰角的傾斜炮孔，使爆破漏斗中的介質(zhì)大部分以接近最小抵抗線方向，能夠減小臺階底部巖體阻力和斜向上拋出，拋擲孔的傾斜角度控制在50°～60°。

13、所述步驟2中拋擲爆破作業(yè)區(qū)的爆破參數(shù)為：拋擲距離隨著炮孔間距a與炮孔排距b的比值減小而減小，為了提升爆破方量和拋擲量，間排距宜滿足a＝(1.2～1.5)b，一般孔口封堵1.5m，最小抵抗線w取2.5m，為了增強(qiáng)后排炮孔前推能力和減小夾制作用，前排炮孔至后排炮孔的單耗逐步增加，具體反映在縮小后排孔的排間距或適當(dāng)提升后排孔單孔裝藥量上。

14、所述步驟2中拋擲爆破作業(yè)區(qū)內(nèi)的拋擲孔內(nèi)分段設(shè)計為：普通段和孔底加強(qiáng)段，孔底加強(qiáng)段長度設(shè)為1/3炮孔長度，普通段采用直徑70mm藥卷，加強(qiáng)段采用直徑90mm藥卷，中間間隔采用1m封裝沙袋堵塞，普通段先于加強(qiáng)段0.5s爆破，底部加強(qiáng)段起爆后完成先前拋擲巖體的二次破碎，減小大塊巖石體積，進(jìn)一步增強(qiáng)石渣拋擲距離。

15、所述步驟2中拋擲爆破作業(yè)區(qū)的裝藥結(jié)構(gòu)：通常爆孔搭配直徑70mm乳化炸藥并采用空氣耦合(即藥卷與炮孔壁中間填充空氣)連續(xù)裝藥，為了提升拋擲效果，利用水的不可壓縮特性及高溫壓條件下的水楔作用，拋擲爆破區(qū)內(nèi)的炮孔裝藥采用水耦合(即藥卷與炮孔壁中間填充塑料膜袋并注水和封口)連續(xù)裝藥，提高爆破準(zhǔn)靜態(tài)壓力和延長作用時間，加強(qiáng)拋擲效果，拋擲爆破區(qū)的炮孔包括加強(qiáng)拋擲孔和補(bǔ)能拋擲孔，補(bǔ)能拋擲孔裝藥量略高于加強(qiáng)拋擲孔裝藥量10％，為克服因起爆排數(shù)過多而增大的夾制作用。

16、所述步驟3中保護(hù)層開挖區(qū)的普通拋擲孔：采用直徑70mm藥卷空氣耦合連續(xù)裝藥，鉆孔傾角與前排拋擲爆破區(qū)一致，同時避免單孔單響的起爆方式，增大同時起爆的拋擲效果，減小相鄰排間延期時間和壓渣爆破的可能，降低后裂效應(yīng)。

17、所述步驟3中保護(hù)層開挖區(qū)的緩沖孔：通過減小孔徑、孔間距和后排距，以及采用相似預(yù)裂孔的不耦合間隔裝藥，達(dá)到設(shè)計單耗與前排爆破孔大致相似，但屬于孔網(wǎng)參數(shù)和單孔藥量較小的爆破，同時孔底回填0.5m松渣，降低對后排坡面的破壞作用。

18、所述步驟3中保護(hù)層開挖區(qū)的預(yù)裂帶：設(shè)計雙排預(yù)裂爆破孔，直徑32mm藥卷竹片綁扎裝藥，兩排預(yù)裂孔間隔0.8m寬，靠近坡面的后排預(yù)裂孔按照傳統(tǒng)預(yù)裂爆破設(shè)計經(jīng)驗(yàn)設(shè)計，孔間距離0.6m；前排預(yù)裂孔孔間距離0.8m，為了在拋擲孔起爆前生成預(yù)裂破碎帶，前排預(yù)裂孔早于后排預(yù)裂孔100ms起爆，引導(dǎo)后排預(yù)裂爆破能量朝向前排預(yù)裂縫偏移，同時加密孔間距的后排預(yù)裂孔仍能良好成縫，預(yù)裂帶的形成進(jìn)一步起到了緩沖減振的作用。

19、所述步驟2中拋擲爆破作業(yè)區(qū)采用泥漿填充護(hù)壁：加強(qiáng)拋擲爆破遇到節(jié)理裂隙發(fā)育和松散破碎巖層，不僅較大傾角炮孔成孔困難，貫通發(fā)育的裂縫也容易使爆轟氣體泄漏，嚴(yán)重影響拋擲效果，在水介質(zhì)填充的基礎(chǔ)上改進(jìn)為黃泥漿液填充，封填孔壁裂隙，防治漏氣。

20、針對所述炮孔較為傾斜的問題，為方便將藥卷送入孔中，制作深孔爆破可拼接帶堵頭的專用裝藥炮棍，炮棍由硬質(zhì)塑料加工而成并分為2m一節(jié)，配合使用直通接頭，即可實(shí)現(xiàn)深孔炮棍的靈活拆卸和組裝。

21、本發(fā)明采用高精度數(shù)碼電子雷管，拋擲主爆孔內(nèi)分段起爆時，精準(zhǔn)控制上部普通拋擲段起爆雷管早于下部加強(qiáng)拋擲段0.5s起爆，保護(hù)層開挖區(qū)采用雙層緩沖預(yù)裂爆破時，按照前排預(yù)裂孔→后排預(yù)裂孔→拋擲爆破孔→緩沖孔的順序進(jìn)行數(shù)碼雷管聯(lián)網(wǎng)起爆，防止出現(xiàn)大量地面?zhèn)鞅坠埽ＷC網(wǎng)絡(luò)延時精度。

22、本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

23、(1)具有多目標(biāo)并行優(yōu)化功能，對于單純的松動爆破，能夠充分利用大孔徑、深孔高臺階及其他工藝設(shè)備將剝離巖體排棄至指定位置。對于單純的預(yù)裂爆破，能更好控制對保留邊坡巖體的損傷范圍和邊坡后拉效應(yīng)；

24、(2)分區(qū)精細(xì)化設(shè)計，具有成本低、效率高、建基面損傷小的特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的梯段爆破相比，是在高邊坡快速爆破開挖中對預(yù)留巖體和爆后石渣進(jìn)行處理的更先進(jìn)的爆破方式；

25、(3)可定向加強(qiáng)拋擲處理；

26、(4)保護(hù)層開挖三重保險：最后一排傳統(tǒng)預(yù)裂孔；新增第二層預(yù)裂孔并形成的預(yù)裂破碎帶；緩沖區(qū)緩沖孔；

27、(5)采用定向加強(qiáng)拋擲爆破使爆破碎石直接拋擲到河床，減少了爆破、除渣及支護(hù)作業(yè)間的輔助時間；

28、(6)在緩沖孔和預(yù)裂帶設(shè)計的基礎(chǔ)上，采用大規(guī)模定向拋擲和保護(hù)層開挖方法，可以充分利用高陡邊坡和深切河谷地形優(yōu)勢，增大前沿爆破飛石拋擲速度，增加巖體在空中二次碰撞和破碎的幾率，減小后排炮孔爆破的夾制作用，提升整體破巖拋擲效果，從而極大的提高爆碴運(yùn)鏟效率與保留巖體損傷范圍。