潘口水电站潘口河料场提前开采区规划及爆破技术

【摘 要】潘口水电站坝型为面板堆石坝，坝高114m，坝体回填主堆石区、过渡料区以及生产垫层料的原材料均来自潘口河料场，由于该料场开采范围上下高差300余m，主干运输道路尚未完全成型，为确保截流前备足32万m3主堆石，以及满足日后坝体回填强度，根据地形以及工期规划对EL495以下进行了提前开采，有效的解决了这个难点，开采过程中采用深孔梯段爆破开挖技术，合理控制参数，达到理想效果。

【关键词】提前开采；梯段爆破；规划

1 工程概况

潘口水电站位于湖北省竹山县境内，工程主要是提高防洪能力、发挥电网调峰、服务南水北调，属大（Ⅰ）型一等工程，电站装机50万kW，枢纽建筑物由混凝土面板堆石坝、发电引水系统、电站厂房、及导流系统等建筑物组成。

2 料场概况

潘口河石料场位于潘口河右岸河口上游约2km的冲沟内，距坝址8km，潘口河石料场开采区为一长条形山脊，斜坡地形，坡度30°～50°，宽度100m～300m，分布高程 330.00m～650.00m。岩层产状310°～330°，倾北东，倾角40°～55°。岩性主要为下寒武统水沟口组的硅质岩、灰岩、硅质板岩等，为单斜岩层，顺层坡，厚20m～30m，底部为薄层条带状硅质板岩夹薄层或透镜状灰岩，厚约10m。硅质岩以薄层状为主，灰岩为薄层状或透镜状，分布不稳定。地表岩石为弱风化，坡面有第四系堆积物，厚度2m～12m。计划开采储量约187.05万m3，其中开采有用料135.52万m3，无用料50.89万m3。坝体一期临时断面填筑方量约为135万m3，经过计算潘口河料场相应需提前备料约32万m3填筑方。

由于地形受限，主干运输道路尚未还未完全成型，确保截流前备足32万m3主堆石，以及坝体过渡料、垫层料加工系统料源。提前对开采区分布高程 495m～335m，为开采区山脊东北角一三角形区域进行合理开采。根据平行断面法计算，可开采量为95万m3。

3 提前开采区施工方案

3.1 开挖特点

提前开采区的最大难点是山势陡峭，开采范围较小，且上下交叉，主干路以及支线路开挖后均有“切角”现象存在，签于这一特点，提前开采区在开挖过程中，根据岩石节理发育方向合理选择开挖方向，消除安全隐患。

3.2 施工道路布置

开采区外侧运输主干道路以K0+742.0桩号向前、后分2个施工区段进行施工，路基宽11m，有效路面宽9m，石渣路面。支线道路与主干道同期修筑，由于提前开采区岩石节理发育，且支线路修筑均为顺层开挖，因此修筑2#、4#号路后将造成1#支路～3#支路、3#支路～5#支路间的边坡岩体顺层切脚，存在整体滑坡的安全风险，因此2#、4#两条支线路无法修通，随着料场开采面的降低，这两条支线路在料场内部分区域利用爆破石渣修筑降坡路与主干运输道路相接进入开采区供运输车辆使用。为了提高运输强度，且减少提前开采区无用料翻倒工程量，EL385-EL345区间增设0#支线路，承担该区间无用料及有用料拉运任务。道路特性、修筑起止高程及等级标准见表1。

3.3 开采规划

开采遵循由高到低、由远及近（运输主干道回头弯） 、单侧推进、分层开挖的原则，开采时先进行坡积物及风化岩的剥离，剥离完成后进行上坝料的开采。

无用料剥离及有用料开采开挖台阶高度布置为20m，10m为一个爆破梯段，有用料开采每20m高差设一条1.0m宽马道， EL495m～EL345m共分15个梯段进行爆破开挖。开口线方向与原设计开口方向平面投影位置成60°角，从而避免了顺层开挖，保障安全生产。爆破采用深孔梯段爆破，CM351钻机造梯段爆破孔，采用多排微差挤压爆破，超径石采用手风钻造孔爆破解小，反铲配自卸汽车装运。

3.3.1 无用料剥离施工

在完成施工准备后（风、水、电系统），从5#支线路外侧修筑慢性机械施工道路进入施工现场。提前开采区开采范围内坡积物分布不均，相对较薄，拟对坡面土层及石质无用层分层、分梯段进行钻爆剥离。植被采用人工进行清理；覆盖层（含石质无用层）剥离采用人工配合CM351钻机造孔爆破，爆破石渣由反铲翻倒至EL425、EL385、EL365装车平台再利用反铲配20T自卸车经3#、1#、0#支线路运至弃料场，弃渣运距分别是1000m、800m、800m。

3.3.2 有用料开采

有用料开采采用CM351造孔，由上至下分层、分梯段进行爆破开挖。首先利用剥离完成后在EL425形成的钻孔作业平台，对EL425-EL415梯段进行钻孔爆破，形成两台反铲装车的作业平台，然后由EL495向下分层开挖，爆破后利用1.6m3反铲将石料翻倒至EL415装车平台再由3#支线路运至方晶备料场。待开采高程降至EL415时，降低3#支线路高程至EL395， 确保EL415-EL395梯段爆破料直接拉运。同样在EL385、EL360形成各区的装车平台，待开采高程降至平台位置时，降低支线路高程使各区爆破料直接经0#、1#支线路直接装车拉运。在确保安全的前提下，三个区可相互协调两个区同时拉运，提高运输强度。EL495-EL425由于4#无法修筑的原因造成该梯段有用料需要利用反铲翻倒至装车平台，再装车外运，翻倒最大运距为70×（1/sin40°）=109.2（m），平均翻运距离54.6m，翻倒工程量以实测计。

4 爆破参数确定

由于主堆石区最大粒径（60cm）、过渡料及垫层料加工料源最大粒径（30cm）的限制，爆破后部分超径石及时利用手风钻解小。为了满足设计粒径以及级配要求，根据硅质岩、灰岩岩性，发育程度分三区对各料种进行爆破试验，最终确定了爆破参数如表2。

爆破网络采用孔外延时爆破网络，空间MS3及排间MS5接力，爆破后的石块粒径一般在20～50cm范围，达到了预期的效果，且筛分结果符合设计级配要求。

5 安全

料场开采的施工安全主要包括道路修筑、覆盖层剥离、石料开采中的爆破安全、高边坡开挖安全。主要隐患是山顶石渣滚落威胁下部作业的施工机械和人员的安全；从山上滚落的石渣影响料场下部的运输道路。因此应协调好山顶与提前开采区的关系，加强施工管理，尽量使山顶与山脚的施工错开，严禁在同一部位上下同时施工。爆破严格遵守“爆破安全规程”，造孔、装药、封堵、网络连接按照设计操作，控制单响药量，减少飞石，增大安全警戒范围，严格遵守爆破程序，爆破后最作业面认真彻底检查。

6 结束语

潘口河料场开挖难度大，工期紧张，通过科学分析，合理增设提前开采区，施工过程中注重布置，有效的解决了开采场地小、高差大，上下交叉等一系列矛盾，满足坝体回填强度，值的同类工程借签。文中不到之处请同行批评指正。