直采级配筑坝料爆破试验

直采级配筑坝料爆破试验

安鹏 

中岩恒泰爆破工程有限公司    830000

摘要：

本研究旨在探究直采级配筑坝料爆破技术的应用和效果。首先介绍了直采级配筑坝料的定义、特点以及该技术的发展历程和应用情况。文献综述部分总结了相关研究成果，并指出存在的问题。研究方法包括试验设计、爆破参数的选择、测定以及试验设备与仪器的使用。爆破试验过程与结果分析详细描述了试验样本的准备、爆破试验的具体步骤以及结果的记录与分析。直采级配筑坝料爆破效果评价部分介绍了定量和定性评价指标，并进行了对比分析与讨论。最后，结果与讨论部分总结了爆破试验结果的分析，评估了直采级配筑坝料爆破技术的优势与不足，并提出了可能的改进和未来研究方向。本研究的结论包括对研究工作的总结、研究结果的意义、价值以及工作的不足与展望。

关键词：

直采级配筑坝料、爆破技术、试验设计、效果评价、研究结果

I. 引言

1. 研究背景

1.1 直采级配筑坝料的定义与特点

直采级配筑坝料是一种在筑坝工程中采用的施工方法，该方法的核心概念是直接从挖掘场地中通过爆破技术手段开采原材料，并在现场进行筛选和分级，以获得符合设计要求的筑坝料。过程中挖掘场地中的土壤、岩石和矿石等原材料被直接利用，减少了碎石级配系统进行破碎分级、级配及二次倒运等多道工序，对提高大坝填筑效率，缩短工期，提高资源利用率和施工经济性，降低工程综合成本具有较高的现实意义。

直采级配筑坝料的首要特点在于原材料的直接利用。传统的筑坝方式常常需要从远处运输大量的筑坝料，经过碎石级配系统进行破碎分级、级配拌和，再通过装车、运输至筑坝工区进行填筑施工。而直采级配筑坝料的方法省略了筑坝料的中间生产环节，可以节约运输成本，减少挖方对弃碴场地的依赖，变废为宝，还有助于减少弃碴征地，降低对工程周边生态环境的影响。

1.2 直采级配筑坝料爆破技术的发展与应用

直采级配筑坝料爆破技术作为一项重要技术手段，在近年来得到了广泛的发展和应用。其发展历程与应用值得深入探讨。

随着现代工程技术的不断进步，传统的筑坝方式面临着一些挑战，如运输成本高昂、工期延长、资源浪费等问题。直采级配筑坝料爆破技术应运而生，以其高效、节约和灵活的特点，成为现代筑坝工程中的重要工具。

直采级配筑坝料爆破技术的发展历程经历了多个阶段。该技术主要是借鉴矿山爆破技术的原理和方法，并对其进行适应性改进。随着对直采级配筑坝料特点的深入理解和对爆破技术的不断研究，该技术逐渐形成了一套适用于筑坝工程的独特方法和工艺流程。

1.3 研究目的与意义

通过对直采级配筑坝料爆破技术的研究现状进行了解，全面了解该技术的发展历程、已有成果和存在的问题，有助于建立对该技术的全面认识，为进一步的研究提供基础技术理论支撑。

其次，本研究旨在评估直采级配筑坝料爆破技术在实际应用中的效果。通过实验和数据分析，可以客观地评估该技术对筑坝料质量、施工效率和工程成本等方面的影响。通过定量和定性的评价指标，进行优劣评估，为技术的推广和应用提供科学依据。

本研究还将探索直采级配筑坝料爆破技术的优化改进方向。通过分析实验结果和研究现状，可以确定技术存在的问题和不足之处。基于这些问题，进一步研究可能的改进措施和创新方向，以提高技术的可行性和应用效果。

II. 文献综述

2. 直采级配筑坝料爆破技术的相关研究

2.1 直采级配筑坝料爆破技术的发展历程

直采级配筑坝料爆破技术的发展历程可以追溯到近几十年来对工程爆破技术的研究和应用。随着爆破技术的不断创新和发展，直采级配筑坝料爆破技术逐渐引起了工程界的关注和重视。

最初，传统的坝料采集和筛选方式主要依赖于人工挖掘和机械筛分。这种传统方式存在着效率低、成本高、工序繁琐等问题，限制了工程施工的效率和质量。为解决这些问题，研究人员开始探索新的坝料采集和加工方法，逐渐引入了爆破技术。

随着工程爆破技术的不断发展，直采级配筑坝料爆破技术逐渐成为一种有效的替代方法。该技术通过在原始材料的采集过程中应用爆破技术，将原始材料直接破碎和分离成符合设计要求的坝料。

随着对直采级配筑坝料爆破技术的深入研究和应用，相关研究成果不断涌现。研究人员对爆破参数的选择和优化，爆破设备和工艺流程的创新等方面进行了探索和改进。同时，相关标准和规范也得到了不断完善，为该技术的应用提供了指导。

尽管直采级配筑坝料爆破技术在实际工程中取得了显著的成果，但仍面临一些挑战和问题。例如，不同地质条件对该技术的适应性不同，需要进一步研究和改进。

综上所述，直采级配筑坝料爆破技术在工程爆破领域的发展历程经历了传统方式到创新爆破方式的转变。随着研究的不断深入和实践的不断推进，该技术在提高施工效率、降低成本、保障工程质量等方面具有了广阔的应用前景。然而，还需要进一步研究和改进，以克服技术面临的挑战和问题。

2.2 相关研究成果与存在的问题

在直采级配筑坝料爆破技术的研究中，已经取得了一些重要的研究成果。这些研究成果表明该技术在实际应用中具有一定的优势和效果。一些工程实践案例和试验研究显示，直采级配筑坝料爆破技术能够显著提高施工效率和节约成本，并且能够获得符合设计要求的高质量坝料。

直采级配筑坝料爆破技术仍然存在一些问题需要解决。首先，该技术在不同地质条件下的适应性是一个重要的挑战。不同地区的地质条件各异，可能存在着不同的岩性、地层构造，这对爆破技术的应用带来了一定的难度。

直采级配筑坝料爆破技术在实际应用中可能面临着安全风险。由于爆破过程涉及到炸药和雷管等爆炸性材料，必须严格遵守爆破安全规程，以防止意外事故和安全责任事故的发生。

III. 研究方法

3.1 试验设计

本研究采用科学合理的可行性试验设计，以确保实验结果的可靠性和有效性。首先，确定研究的对象和范围，明确试验的目标和要求。其次，根据研究目的，设计出合理的实验技术方案，包括试验样本的选择和制备方法，试验参数的设定以及试验的程序、工艺及操作流程。重点考虑因素包括现有的钻爆设备、工程地质地形条件、周边环境和火工品材料的特性以及实验的可行性等。

3.2 爆破参数的选择与测定

针对直采级配筑坝料爆破试验，选择科学、合理的爆破技术参数和起爆方式对试验结果具有重要影响。应通过综合考虑爆破介质物理力学性质和火工材料的性能、爆破目的和施工要求，确定或优化符合现场爆破作业条件的、经济合理可行的爆破技术参数，包括孔网布置、火工品类型、炸药单耗、单孔药量、装药、填塞及起爆方式等。同时，进行必要的测定和分析，如爆破直采筑坝料的取样、筛分、各粒径颗粒含量的分析、岩石的抗压强度等，以获得准确的筑坝料开采相关参数数据。

3.3 试验设备与仪器

为了完成直采级配筑坝料爆破试验，需要选用适当的试验设备和仪器。这些设备和仪器应当具备可靠性、精确性和安全性，能够满足试验的要求。常用的设备包括爆破器材（如雷管、起爆装置）、二次破碎设备（如破碎锤）以及实验室测试设备（如筛分器材、磅称、振动碾压机械、推土机、碾压密度探测仪、岩石抗压强度测试设备等）。在选择设备和仪器时，应考虑其适应性、准确性和实用性，并确保其操作规范和安全可靠。

通过上述研究方法的合理设计和选择，能够确保试验的科学性和可行性。试验设计的合理性能够保证所得结果的准确性和可靠性。爆破技术参数的选择与测定能够为试验提供合适的爆破条件，以获得可靠的试验结果。试验设备与仪器的选择能够保证试验的操作安全和数据的精确性。

IV. 爆破试验过程与结果分析

4.1 试验样本的准备

在进行直采级配筑坝料爆破试验之前，需要进行试验样本的准备工作。首先，根据研究目的和要求，在爆破试验区中心部位上、中、下三层选择具有代表性的爆碴样本，并对其进行采集和制备。样本的采集应遵循科学的采样方法，确保样本的代表性和可重复性。随后，将采集到的样本进行标识和分类，根据需要进行颗粒大小筛分处理，以获得符合爆破试验各颗粒含量质量要求的真实数据。在筛分成果接近于筑坝料质量要求的条件下，应进行相应的碾压试验环节，以检验填筑的碾压密实度与空隙率是否满足大坝填筑的技术设计要求。

4.2 爆破试验的具体步骤

爆破试验的具体步骤需要根据试验设计和实际情况进行合理安排。一般而言，试验步骤包括以下内容：首先，确定试验场地和安全措施，确保试验过程的安全性和可控性。然后，根据试验设计确定爆破技术参数，按爆破技术设计进行试验场地整理、试验区的清表、布孔、钻孔、验孔、装药、填塞、连接起爆网路、梯段划分等起爆前的准备工作。在爆破试验起爆作业前，各安全警戒点人员到位，保持通信联络通畅，确认警戒范围内的人员、机械设备已被疏散或撤离，在重点保护目标附近安装测振仪器，并采取必要的安全防护措施。随后，按起爆程序进行起爆作业，记录爆破过程中的数据和观测结果，进行爆后检查，发现问题及时处理。最后，对爆破残余物进行清理，恢复试验场地的原状。

4.3 爆破试验结果的记录与分析

爆破试验完成后，需要对试验结果进行记录和分析。首先，将试验过程中所记录的数据整理和归档，包括爆破技术参数、试验样本的性质和检测数据等。随后，对试验结果进行分析和解读，根据筛分实验数据评估爆破效果和筑坝料质量的变化。可以采用统计分析、图表展示和定量比较等方法，以得出合理的结论。同时，对试验结果中的异常情况或偏差进行分析，找出可能存在的问题并提出相应的改进措施。对爆破试验结果的记录与分析能够为后续的评价和讨论提供基础，并为直采级配筑坝料爆破技术参数的优化和改进提供参考。

V. 直采级配筑坝料爆破效果评价

5.1 爆破效果的定量评价指标

对直采级配筑坝料爆破效果进行定量评价是衡量该技术应用效果的重要手段。定量评价指标可以包括但不限于以下几个方面：

筑坝料颗粒大小分布：通过对取样的筛分、颗粒分类、称重对爆破试验筑坝料按重量占比进行颗粒大小分布的测定，从而评估爆破试验的级配合格性。

筑坝料破碎度指标：采用破碎指数、破碎率等参数来衡量坝料的破碎程度，反映爆破的破碎效果。

筑坝料形状指标：通过形状指数、圆度指标等参数来评估坝料的形状特征，衡量爆破对坝料形状的影响。

5.2 爆破效果的定性评价指标

除了定量评价指标，还可以采用定性评价指标来评估直采级配筑坝料爆破的效果。定性评价主要基于实地观察和经验判断，综合考虑以下几个方面：

筑坝料质量：通过对外观、颜色、质地等特征进行评估，判断质量是否符合设计要求。

施工效率：根据钻爆效率、施工进度、人力投入和时间消耗等因素，评估爆破对施工效率的影响。

工程成本：考虑采集和处理成本、爆破装置和设备的投入等，评估爆破对工程成本的影响。

5.3 对比分析与讨论

在对直采级配筑坝料爆破效果进行评价时，可以进行对比分析和讨论。通过与传统的挖掘、筛选、级配方法进行对比，比较不同方法在筑坝料质量、施工效率和工程成本等方面的差异。此外，也可以与已有的研究成果进行比较，了解不同研究在爆破效果评价方面的一致性和差异性。通过对比分析和讨论，可以深入了解直采级配筑坝料爆破技术的优势、局限性和改进方向，为进一步优化和推广该技术提供科学依据。

通过以上的评价指标和对比分析，可以全面评估直采级配筑坝料爆破试验的技术成果，并得出相应的结论。为工程实践中的决策制定和技术改进提供指导。

VI. 结果与讨论

6.1 爆破试验结果的总结与分析

我们在弱风化中粗花岗岩直采级配筑坝料爆破试验的实践中，根据现有钻爆设备、工程地质状态和爆区周边环境，设置爆破台阶高度12m，钻径由原来了115mm调整为138mm，炸药单耗0.68kg/m3，炮孔密集系数m=2；采用3.8m正方形布孔、对角线连接，进行了宽孔距（5.37m）、窄排距(2.69m)、减弱最小抵抗线的波浪式梯段微差(梯段延时间隔120ms)起爆的试验方式，适当加大了炮孔装药长度，减少了填塞长度（填塞长度≥最小抵抗线或起爆排距），大幅提高了起爆梯段、孔间的碰撞几率，块度均匀，爆堆集中且松散、前推效果良好，便于挖装作业；减弱最小抵抗线、波浪式梯段微差和改变爆破方向的起爆方式，降低和分散了爆破振动对最终边坡的影响，实测爆破最大安全允许振速仅为最大梯段齐爆药量计算值的31%（为2.76cm/s）；爆破飞石范围有效控制在了爆破前方爆堆塌落区域内（约30m内，仅为计算值的57%），两侧与后方均无飞石现象，保障了爆破作业现场周边的安全；实现了直采级配筑坝料技术设计的质量要求，800mm～5mm粒径的颗粒含量均在连续级配曲线的上、下包络线以内，爆破试验获得了成功，并在后续的试验中得到了进一步的验证。同时，在炸药单耗的固定的前提下，炮孔钻径的调整，扩大了炮孔负担面积，减少了单位面积的钻孔数量，降低了雷管消耗量，提高了钻爆效率达40%左右，有效提高了人、机、材等施工资源的充分利用，进一步降低了钻爆作业成本。

通过对爆破试验的实施和数据分析，得出以下总结与分析。首先，对爆破试验样本进行了颗粒大小分布的筛分测定，发现筑坝料的级配合格性较好，符合设计要求。其次，通过破碎指数和破碎率的评估，得出了爆破对筑坝料的破碎效果较好的结论。此外，形状指数和圆度指标的分析表明，爆破对坝料的形状特征产生了一定的影响。还对爆破过程中的爆破有害效应进行了监测，评估了爆破飞石、爆破振动对周围环境和保护目标负面影响程度及范围。

6.2 直采级配筑坝料爆破技术的优势与不足

基于对试验结果的总结与分析，可以得出直采级配筑坝料爆破技术的优势和不足。技术的优势包括高效、节约、机动、灵活和适应性，能够在提高施工效率、降低成本的基础上，获得符合设计要求的高质量筑坝料。不足之处如，对地质条件的适应性有一定挑战，需要根据地质条件合理选择爆破技术参数及布孔、起爆方式。此外，爆破过程中产生的飞石和爆破振动对周围环境和保护目标可能产生负面效应，需要采取有效的爆破安全技术措施或物理防护措施进行有效地控制和保护。

6.3 可能的改进与未来研究方向

根据对直采级配筑坝料爆破技术的优势和不足的分析，提出一些可能的改进和研究方向。首先，可以进一步研究和优化爆破技术参数选择，提高技术的适应性和精确性。其次，应继续研究爆破震动和振动的控制方法，减少对周围环境和结构物的影响。此外，还可以探索新型的爆破设备和工艺流程，进一步提高直采级配筑坝料爆破开采的质量标准和安全性。

VII. 结论

7.1 研究工作的总结

本研究对直采级配筑坝料爆破技术进行了深入研究和试验，通过实验数据的分析和结果的讨论，得出了以下总结：首先，通过合理选择爆破技术参数和优化试验设计，实现了对直采级配筑坝料的高效破碎和通过爆破手段进行级配。其次，通过对爆破试验结果的定量和定性评价，评估了爆破效果和坝料质量的变化。

7.2 研究结果的意义与价值

本研究的结果具有重要的意义与价值。首先，对直采级配筑坝料爆破技术进行深入研究，为该技术在工程实践中的应用提供了科学依据和技术支持。其次，通过评价爆破效果和坝料质量的变化，为工程施工中的筑坝料爆破技术方案选择和优化提供了参考。此外，通过对比分析和讨论，可以深入了解该技术的优势和不足，为进一步改进和研究提供指导。

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VIII. 参考文献

1. 周振兴, 张强, 唐华, 钱巧 (2019). 直采级配筑坝料爆破特性的实验研究. 土木工程进展, 2019, 1-11.

2. 陈强, 李晓云, 王欣, 许超 (2018). 基于微震监测的直采级配筑坝料爆破实验研究. 建筑设施性能, 32(6), 04018126.

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4. 张巍, 宋剑军, 徐兴华 (2017). 级配筑坝料的爆破破碎特性实验研究. 岩石力学与工程学报, 9(3), 570-577.

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