定点精准爆破在花岗岩地质风电场开挖中的高效应用

摘要：在花岗石地质风电场的建设中，风机与铁塔基础的施工面临着一项艰巨挑战--石方开挖。定点精准爆破工艺的应用，如同利剑出鞘，事半功倍，本文以风机基础爆破工艺设计为核心，详尽阐述了爆破钻孔的定位技巧、炸药用量的科学计算、起爆网络的精密连接以及爆破实施效果的全面评价。

关键词：风电场   爆破工艺设计  效果评价

华能阿拉善左旗巴彦诺日公300兆瓦风电项目新建60台金风GWH5.0-191型5MW风电机组，以及344基集电线路铁塔。每台风力发电机的基础开挖石方量约为2500立方米，而每基集电线路的开挖方量介于100至200立方米之间。根据项目的岩土勘察报告，风机及铁塔的基础主要由加里东期花岗岩层构成，该花岗岩具有致密的结构、高抗压强度、低吸水率、大表面硬度、良好的化学稳定性以及强大的耐久性，作为风机及铁塔基础的天然地基，是非常理想的。然而，风机及铁塔基础的开挖工作极具挑战性，采用传统的炮锤加挖掘机开挖方式不仅耗力而且耗时，无法满足本项目的紧迫工期要求。得益于当地政府的支持，项目组对部分风机及铁塔基础、升压站生活楼和水泵房基坑采用了定点精准爆破技术，显著提升了开挖作业的效率。

一、风机基础爆破工艺设计

传统机械开挖（炮锤+挖掘机）在花岗岩地层中面临三大施工瓶颈：效率低下：单个风机基础开挖时间长，难以满足项目总工期的要求；成本高昂：机械磨损率较常规地层增加300%，液压锤钎杆日均损耗2.5根；安全风险：高强度岩体易产生应力集中，机械作业时存在岩爆风险。

基于此，项目组提出采用定点精准爆破技术，通过"三精控制"（精准布孔、精确装药、精细时序）突破施工瓶颈。

要实现风机基础定点精准爆破，首先要对风机基础的爆破方案进行精准设计。爆破设计一般采用工程类比法确定爆破参数，计算炸药用量，选用可以精确延时的数码电子雷管来控制起爆。

1、爆破孔的布置与钻孔深度选择

风机基础的开挖断面设计为一个圆锥形体。鉴于岩石层的夹制特性，爆破孔被设计成四环同心圆布局，其中：第1至第3环间距为4米。第1环均匀分布4个孔，第2环均匀分布7个孔，第3环均匀分布12个孔，形成主破碎区，孔径为140毫米，孔深为6000毫米。第4环孔则以60度角均匀分布在同水平面上，构建辅助破碎带，共计21个孔，孔深为4000毫米，孔径同样为140毫米。

2、炸药选择及用量计算

本项目选择乳化炸药作为中继炸药，乳化炸药密度高、爆速大、猛度高、抗水性能好、临界直径小、起爆感度好，小直径情况下具有雷管敏感度，一般密度可控制到1.05～1.25g/cm3，爆速为3500～5000m/s。选择阿拉善左旗北方和平化工有限公司生产的多孔粒状铵油炸药作为主炸药。铵油炸药是一种灰白色松散粉粒状混合物，生产成本低廉，制作简便和比较钝感，必须采用乳化炸药强力起爆，装药密度在900～930Kg/m3，爆速在2592～3000m/s。

第1-3圈钻孔深度6米，装药深度2.5米，填塞深度3.5米；第4圈钻孔深度4米，装药深度0.8米，填塞深度3.2米。每个炮孔的孔口须用2个土袋覆盖。

第1圈，4个炮眼，孔深6m，装药深度2.5m，圈装药量130kg，第2圈，7个炮眼，孔深6m，装药深度2.5m，圈装药量227.5kg，第3圈，12个炮眼，孔深6m，装药深度2.5m，圈装药量390kg，第4圈，21个炮眼，孔深4m，装药深度0.8m，圈装药量218.4kg，经统计，单个风机基础总用炸药量为965.9kg，风机基础爆破区总体积为2494.65方，单位岩方体积用药量约0.39kg。

风机基础爆破区体积V=               =3.14*4.35/3*（15.113*15.113+15.113*11.85+11.85*11.85）=2494.65（m3）

风机基础单位岩方体积爆破用药量q=Q/V=965.9/2494.65=0.39（Kg/ m3）

3、雷管的选择及使用

雷管是一种用于引爆炸药的起爆器材，广泛应用于矿山、建筑爆破、军事等领域。由于其属于高危物品，必须严格遵守法律法规和安全操作规程。雷管，作为在工程爆破领域中不可或缺的工具，主要可以分为两大类：火雷管和电雷管。在电雷管这一类别中，又可以进一步细分为瞬时电雷管与延期式电雷管两种。本项目所采用的是一种先进的数码电子雷管，- 采用电子芯片控制起爆时间，精度高（可精确到毫秒级）。需精确控制起爆时序的复杂爆破（如城市拆除、隧道工程）。其优点是抗干扰强，安全性高，可远程编程。它赋予用户极大的灵活性，允许他们自由调节以实现精确的延期发火时间。这种雷管不仅具备抗非法起爆、抗干扰的特性，还能够实现精确的延时功能。除此之外，它还具备在线检测的能力，以及有效降低爆破振动效应的卓越性能。这些特点显著提升了工程爆破网络的可靠性和安全性。更值得一提的是，每个电子雷管都配备了一个独特的ID号，这为管理带来了极大的便利。一旦雷管发生流失，公安机关能够利用先进的GPS定位技术迅速追踪到雷管的具体位置，从而大大增强了安全管理的效率和效果。

4、起爆网路的设计

为了确保岩石破碎效果达到预期目标，爆破作业团队采用了毫秒微差爆破技术。在每一个爆破孔中，装入了1发经过严格注册并成功验证的8米长脚线数码电子雷管。这一措施确保了在同一圈所有爆破孔内的电子雷管延时设置保持一致，与此同时，为了进一步优化破碎效果，相邻两圈爆破孔内的电子雷管延时时差则被精心设定为75毫秒，这样可以有效控制爆炸波的传播和岩石的破碎方向。

在连接方式上，第1至第3圈的22个爆破孔使用了专用的爆区线（直径为0.5毫米的双绞单芯铜线，其电阻值小于0.09欧姆）通过线卡串联，形成一个独立的支路；第4圈的22个爆破孔也采用了同样的专用爆区线串联，形成另一个独立的支路。这两个支路的爆区线随后被并联起来，接入了爆区总线（截面积大于5平方毫米的双绞多芯铜线，电阻要求小于0.03欧姆）。最终，爆区总线被并联在铱钵表及铱钵起爆器上，确保了整个爆破系统的稳定性和可靠性。

起爆系统的设计和实施，通过起爆器的精确控制，能够实现对数码电子雷管的精确、安全、可靠地起爆控制。它不仅能够检测每个支网络内的雷管数量、ID号码、延期时间，还能对电子雷管的连接状态及连接的可靠性进行判断。这一系列功能确保了整个起爆操作的精确性、安全性和可靠性，为爆破作业的成功提供了坚实的技术保障。

二、爆破实施步骤

1、钻孔作业：在本项工程中，我们动用了2台D140型号的潜孔钻机，分别对位于南北两个区域的待爆风机基础进行精确的钻孔作业。根据爆破设计方案，每个风机基础需要钻出44个孔，其中包括深度达到6米的孔22个，以及深度为4米的斜孔22个。完成对1台风机基础的爆破孔钻孔作业大约需要1天的时间。

2、装药与起爆网路连接：在进行风机基础的爆破作业时，我们严格遵循风机基础爆破工艺设计方案。首先，我们使用依钵表在线检测系统对每个数码电子雷管进行延时设置的检测和调整，并对它们进行依次编号。特别注意的是，不同圈层的电子雷管延时设置必须严格区分，绝对禁止混用不同设置的电子雷管。随后，将电子雷管置入乳化炸药中，首先将它们放入已经钻好的爆破孔内，然后填充多孔粒状铵油炸药，并使用木棍进行压实，确保炸药的密实度。填充完毕后，再填入砂子，并在管口压上装填泥土的纤维袋，以防止炸药泄漏。当完成所有炸药的装填工作后，将所有电子雷管接入爆破网络，并仔细检查现场的安全条件，确保一切符合安全标准后，即可进行起爆操作。

三、爆破效果评价

本项目已成功完成了对19台风机基础和60座集电线路铁塔基础的精准爆破作业，同时，升压站综合楼及附属厂房基础的爆破石方量高达约3000立方米，且每一次爆破作业均达到了预期效果。

参考文献

[1]汪旭光.工程爆破理论与技术[M.北京：冶金工业出版社，2004.

[2]中国工程爆破协会.爆破手册[M].北京：冶金工业出版社，2010.

[3][3]GB6722-2014，爆破安全规程[S.北京：中国标准出版社，2014.