1.2　水利水电工程爆破技术展望

1.2.1　爆破技术与创新发展

（1）计算机模拟系统爆破设计。采用计算机模拟系统进行爆破设计：根据岩体的物理力学性能，如岩性、岩石强度、岩体密度等已知的基本参数，利用先进的高精度数码成像技术，拍摄已揭示的岩体裂隙，采用专用计算机程序分析岩体裂隙的分布、宽度、裂隙率等各项参数，根据台阶爆破的钻孔条件、炸药特性、台阶几何参数等，采用计算机模拟系统进行台阶爆破设计，确定孔排距、爆破网路、爆破延时、起爆顺序、炸药单耗等设计参数，并预报爆堆形式、块度分布等爆破效果。经理论研究和生产性试验，计算机模拟系统已成功应用于混凝土面板堆石坝堆石级配料及过渡料的台阶爆破开采，取得较好的效果。

采用计算机模拟系统进行爆破设计，增强了爆破设计的针对性，提高了设计精度，加快了设计进度，可减少或取消常规的爆破试验，达到提高总体设计精度、节省人力的目的。

全面了解被爆岩体的岩性和地质构造参数，是进行精准爆破设计的依据，利用已有的设计资料，包括钻孔岩芯描述、孔内电视资料、岩石物理力学性能的室内测试资料等。在工程爆破开挖过程中，进一步利用光学测量、高精度数码摄影技术，测定已被揭露岩体的地质参数，利用先进的具有自动记录功能的钻机工作参数，全面获取岩体参数，经计算机分析后用以指导爆破设计，达到提高设计精度的目的，获得更好的爆破效果。应加快推广应用台阶爆破的计算机模拟爆破设计，并扩大应用于其他爆破设计。

（2）聚能爆破技术。水利水电工程的聚能爆破技术，用于混凝土防渗墙造孔施工中，遇有岩体或孤石时实施聚能爆破，改善爆破效果，减小对槽孔的爆破影响；聚能爆破用于预裂爆破和光面爆破，取得了有效减少钻孔、减少药量、降低爆破影响的效果。需要进一步研究机械化制作各类专用聚能炸药，研制正确定位的装药装置，提高聚能药包装药精度，加大推广应用力度和范围。除预裂和光面爆破、防渗墙处理岩体爆破外，尚可应用于大块石处理，以及有特殊控制要求的爆破。

（3）岩塞爆破技术。近几年岩塞爆破逐渐增多，用于原有水库扩机增容的抽水蓄能电站，引用水库或天然湖泊的水灌溉，邻近水库的相互连通调水，水库冲淤，堰塞湖水位排除险情等。研究利用先进的钻孔设备，实施以排孔为主的岩塞爆破，研究准确确定岩塞体厚度的钻孔探测和封孔技术，库前深孔淤泥扰动技术，采用科学合理的爆破设计方案，使用先进可靠的爆破器材，确保岩塞爆破安全准爆。

（4）地下工程爆破技术。深山峡谷的水电站受建筑物布置的限制常采用地下厂房，抽水蓄能电站主要采用地下厂房，地下水电站主厂房跨度超过30m，高度数十至近百米，长度视机组数量可达数百米，副厂房、主变室、尾闸室、引水发电系统、调压井及尾水系统，外加交通、通风排烟、输出电缆等地下通道，水电站的地下工程规模巨大，纵横交错，结构复杂，布置紧凑，对开挖爆破具有特殊的要求，需要严格控制爆破对建筑物基础岩体的影响，控制爆破对相临结构的影响，控制开挖岩体的变形，确保稳定安全，控制开挖精度，维持正常的通风排烟，创造良好的施工环境。水电站地下厂房的爆破开挖是一个系统工程，其开挖爆破设计中需要优化开挖程序，要综合考虑爆破影响、安全稳定、通风排烟、出渣交通、施工进度等诸多因素。科学合理的开挖程序是实现地下厂房优质高效施工的前提，先进的爆破技术是保证地下厂房开挖质量的关键，其中包括复杂地质条件下的爆破开挖，特殊结构的爆破开挖，岩壁吊车梁，厂房与进水口交叉结构部位，叉管结构，水轮发电机机窝，尾水结构等，爆破设计与钻孔技术是保证特殊部位开挖质量的关键。

（5）抢险救援爆破技术。针对地震、暴雨、泥石流等成灾特点，研究特殊灾情的抢险救援爆破技术。为排除处于深山狭谷的堰塞湖险情，因交通困难无法使用机械施工，需对堰塞体开挖泄水渠。针对各类堆积体实施爆破，如特大块石体的解体爆破，堆积岩体或松散堆积物的加强抛掷爆破，解除边坡危岩的爆破，定向抛掷爆破技术等。应急处置的抢险爆破，现场条件复杂多变，环境恶劣，需快速解除险情，属于特殊的爆破技术，需要研究多种预案，及时解除各类险情。

（6）提高钻孔精度。水利水电工程以钻孔爆破为主要形式，钻孔精度是确保爆破效果的重要因素之一，地下工程爆破中预裂爆破、光面爆破的高精度“套孔”，实现了开挖基础面逐孔相连、平整光滑，拱坝坝肩深孔台阶预裂孔，误差控制达到“爆刻”的效果。钻孔施工中进一步研制精确定位装置，高精度测角器控制钻孔倾角，改进钻机、钻扦、钻头，实施钻孔全过程的精确测量随时纠偏，数字化、自动化，全面提高钻孔的总体精度。根据工程需要，经济合理，确定相应部位的钻孔精度指标。

（7）精细爆破。工程爆破中提出的精细爆破内容包括“量化设计、精心施工、全程监控、科学管理”4个方面，在工程爆破中实施精细化的设计、施工、监控和管理，实现精准爆破，确保工程爆破的安全和质量。针对水利水电工程的爆破特点，诸如水工建筑物的基础岩体爆破，水工建筑物及围堰的拆除爆破，岩塞爆破，复杂交错的地下工程爆破，高陡边坡爆破等，有必要进一步全面研究和实施精细爆破技术。

1.2.2　爆破安全与环境保护

（1）爆破安全。水利水电工程和其他工程一样，爆破安全始终是一个重大课题。爆破安全包括爆破施工作业安全和控制爆破危害，确保对建筑物及周围环境的安全两方面。确保爆破施工安全，重在爆破施工中的全面安全管理，严格遵守国家及行业的爆破安全规程，全面掌握各类爆破器材的性能、使用条件、检验方法、起爆技术，工程施工中制订应急预案，及时正确处理各类事故。控制爆破危害，确保周边环境安全，需要了解爆破作用机理和产生危害的原因，科学地进行爆破设计，确定各项爆破参数，选择合理的安全控制标准，采取有效的防护措施。针对水利水电工程的爆破特点，不断创新发展。

水利水电工程爆破需要严格控制对地基基础及建筑物等的爆破影响。水利水电工程爆破常紧临已建的水工建筑物，在水电站发电运行后的爆破需保证各类仪表及机械的正常工作，控制爆破振动影响是关键课题。掌握爆破振动传播规律，深入研究复杂地质条件下对开挖地基基础的影响，研究各种类型建筑物不同部位的爆破振动作用特点、各类建筑物的自振频率与爆破振动响应机理、爆破产生的振动量及振动频率的关系、爆破振动衰减规律等，需要全面总结分析已有的振动测试资料，分析各因素的影响，为正确的爆破设计提供依据。通过试验研究和工程实践制定科学合理的爆破振动安全允许标准。目前，水利水电系统几个不同的规范中，对爆破振动的控制标准有所差异，在修订过程中应予不断完善。为减小爆破振动的影响，针对需要特殊保护的建筑物或设施，研究设计防护沟槽、隔离墙等有效的防护措施。

研究减小爆破振动的方法，除控制爆破药量外，还要利用高精度延时起爆技术，经精确计算分析，选择合适的段间延时时差，使振动波叠加干扰削减振动峰值。

针对重要的爆破项目，以及典型的爆破工程，遇有需要特殊保护的对象时，均需进行爆破振动监测，全面测量质点振动速度、加速度、位移等振动量及其频率，研究不同振动参数的影响特点。要正确选择匹配的爆破振动监测仪器，合理布置测点，及时分析反馈指导施工。先进的工程测量技术、岩体变形测量、声波测试、压水试验、孔内电视、数码摄像技术等，也是不可缺少的监测系统。

水下爆破及其安全防护是水利水电工程的另一个特点，施工围堰的水下爆破拆除、岩塞爆破、水下结构的拆除等均将对水工建筑物、闸门、甚至水轮机等产生影响。除爆破振动影响外，其水击波、动水压力、涌浪的影响尚需深入研究。由于相关测试资料相对较少，需进一步加强爆破引起的水中动力参数的监测，研究其传播规律和影响特点，确定控制爆破影响的措施和有效的防护方法，制定符合实际的安全允许标准。

（2）环境保护。爆破工程与环境保护、生态平衡密切相关。我国确立的资源节约型、环境友好型社会的重要战略目标，对水利水电工程爆破也不例外。水利水电工程建设中将保护和修复自然生态，防止水土流失作为水利水电工程的爆破设计和施工的原则，采取相应措施控制和约束爆破对环境的破坏和影响。

控制水利水电工程爆破危害效应，在控制爆破振动、飞石、水击波动水压力等方面研究较多，但在控制和减少爆破有害气体、噪声、粉尘等方面尚需加大力度。研究和选择零氧平衡的炸药，从源头上减少爆破有害气体，在地下工程中布置合理有效的通风排烟系统，及时抽排有害气体及粉尘。研究使用水袋覆盖爆破防尘技术，爆破过程中形成水幕抑止粉尘，爆破后采用水幕除尘防尘，改善爆破作业环境。科学设计中，在保证爆破效果的前提下减少炸药用量，研究采用效果良好的爆破堵塞材料和措施，降低爆破冲击波和噪声。研究在水利水电工程的砂石料及坝体堆石料开采中，采用地下开采石料以维持原有山体地形地貌的可行性，在其他行业已有开采建筑石料采用地下采石的先例，取得良好的生态环境效果。采用地下开采方式，增大了开采难度，但可减少剥离覆盖层的工程量，在地质条件允许的情况下，不失为一种较好的形式。

1.2.3　先进爆破器材推广应用

爆破器材的质量和品种直接影响爆破作业安全和工程爆破的效果，我国生产的炸药和起爆器材品种和质量均已取得很大进步，一些高质量、多品种、低成本的爆破器材可供选用。

随着我国爆破器材的发展和完善，已淘汰了一些有毒有害的炸药，如铵梯炸药等，禁止使用难以保障安全的导火索、火雷管等起爆器材。水利水电工程使用的炸药要求抗水及抗压性能良好，有较大的密度和威力，如乳化炸药、铵油炸药、重铵油炸药、膨化硝铵炸药等。进入21世纪后，在三峡水利枢纽永久船闸工程中率先使用乳胶配送系统的现场装药车以来，已在多个工程推广应用。现场装药车安全性能优越，实现全耦合装药，减少钻孔工程量，可结合工程需要调整炸药配比，根据岩性和爆破设计要求制作不同性能的炸药，在开挖工程量较大的工程和地下工程中有良好技术经济效果。

水利水电工程中自行研制的双聚能预裂和光面爆破炸药，在防渗墙造孔过程中处理孤石使用自行制作的简易聚能药包，均取得良好的工程效果。为了加速在水利水电工程中聚能药包的使用，需研究形成制作定型产品，生产适应工程需要的各类聚能炸药。

为满足控制爆破要求，水利水电工程中常需实行孔间分段，孔内分段以减小单段药量，又因工程量巨大需进行较大规模的爆破，以加快施工进度。一些特殊的工程，如围堰拆除、岩塞爆破等只允许一次爆除，对分段间时差要求严格，不允许出现重段、串段，需选用高精度、抗水、抗压性能良好的雷管。

随着起爆器材的国产化，我国已生产了部分高精度电雷管、高精度非电雷管，研制了高精度数码雷管等，还研制生产了抗外来电干扰能力强的雷管，可根据水利水电工程爆破的需要选用。

随着遥控爆破技术的发展，远距离遥控爆破、水下遥控爆破技术的推广应用，可增大水利水电工程爆破时的安全性。