淺談巖土工程地下爆破技術(shù)與施工

第三章地下爆破技術(shù)21世紀(jì)將是地下空間開(kāi)發(fā)利用的世紀(jì)，地下空間將成為城市的地二空間，解決城市交通擁擠問(wèn)題的關(guān)鍵在于發(fā)展高效城市交通，其中地下城市交通是首選方案。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類(lèi)進(jìn)步，地下空間和地下資源的開(kāi)發(fā)利用有著廣闊的發(fā)展前景。地下工程爆破是地下空間和地下資源開(kāi)發(fā)的重要手段。就地下空間的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，如地下工廠、地下商業(yè)街、人防工程等等，既節(jié)省土地，又提供了十分穩(wěn)固的地基，還為各種地下設(shè)施創(chuàng)造了合適的溫度環(huán)境。第三章地下爆破技術(shù)第一節(jié)井巷爆破技術(shù)一、概述井巷掘進(jìn)爆破是指豎井和水平巷道掘進(jìn)的爆破技術(shù)。目前，井巷施工工藝主要有兩方法。1、綜合機(jī)械化施工方法。2、鑿巖爆破法。目前，這種方法是井巷施工的基本方法。若巖石堅(jiān)固系數(shù)f大于6,該法則是唯一經(jīng)濟(jì)有效的方法。二、掘進(jìn)工作的炮孔布置與起爆順序第三章地下爆破技術(shù)掘進(jìn)工作面（掌子面）炮孔安其位置分為：掏槽孔、輔助孔、周邊孔。周邊孔又可分為：頂孔、底孔、幫孔。（見(jiàn)下圖）井巷掘進(jìn)炮孔布置第三章地下爆破技術(shù)它們的作用分別是：掏槽孔：將自由面上某一部位的巖石順井巷前進(jìn)的方向掏出一個(gè)凹槽，創(chuàng)造出新的自由面，為其他炮孔創(chuàng)造有利的爆破條件。輔助孔：用來(lái)進(jìn)一步擴(kuò)大和延伸掏槽孔爆破形成的自由面。周邊孔：主要用來(lái)控制爆破后巷道斷面輪廓。㈠、掏槽孔的排列形式：1、傾斜掏槽。特點(diǎn)：掏槽孔與工作面斜交。第三章地下爆破技術(shù)類(lèi)型：⑴、錐形掏槽：各掏槽孔在工作面中部以同等角度向槽底集中，但各孔并不相通。通?？膳帕谐桑喝清F形、圓錐形。錐形孔底距：20~30cm;掏槽孔傾角：55~70°每對(duì)掏槽孔孔口距離：0.4~1m，巖石難爆取小值。（見(jiàn)下圖）第三章地下爆破技術(shù)傾斜掏槽三角錐形掏槽圓錐形掏槽第三章地下爆破技術(shù)⑵、楔形掏槽特點(diǎn)：用2~4對(duì)相對(duì)傾斜孔組成，爆破后形成楔形空間?？椎拙啵?0~30cm。類(lèi)型：垂直楔形（打眼方便，用途廣）水平楔形掏槽（水平層理用之）。見(jiàn)下圖第三章地下爆破技術(shù)楔形掏槽水平楔形掏槽垂直楔形掏槽第三章地下爆破技術(shù)⑶、單向掏槽：適用范圍：適用于軟弱或具有層理、節(jié)理、裂隙或軟弱夾層的巖石中。類(lèi)型：頂部掏槽、底部掏槽、側(cè)向掏槽、扇形掏槽。頂部掏槽底部掏槽第三章地下爆破技術(shù)側(cè)向掏槽第三章地下爆破技技術(shù)扇形掏槽第三章地下爆破技技術(shù)傾斜掏槽的優(yōu)點(diǎn)：：易將掏槽范圍內(nèi)的的巖石向外拋出，，所需掏槽孔數(shù)較較少；傾斜掏槽的缺點(diǎn)：：炮孔深度受巷道寬寬度或高度的限制制，拋渣較遠(yuǎn)，易易打壞工作面附近近的臨時(shí)支架。2、垂直掏槽（桶桶形掏槽）特點(diǎn)：所有掏槽孔都垂直直于工作面，彼此此平行。其中有些些孔為不裝藥孔，，提供裝藥孔爆破破時(shí)的碎脹空間。。第三章地下爆破技技術(shù)類(lèi)型：龜裂掏槽、、桶形掏槽、螺旋旋掏槽。⑴、龜裂掏槽（見(jiàn)見(jiàn)下圖）：特點(diǎn)：個(gè)掏槽孔的的軸線(xiàn)互相平行且且處于一個(gè)平面內(nèi)內(nèi)，炮孔數(shù)目3~7個(gè)，孔間距8~12cm，空空孔同裝藥孔相間間布置，爆后掏出出一條不太寬的縫縫隙。適用范圍：中等硬硬度以上巖石。龜裂掏槽第三章地下爆破技技術(shù)⑵、桶形掏槽（又稱(chēng)柱柱形掏槽）掏槽孔的布置多采采用對(duì)稱(chēng)式易于掌掌握，在一般中硬硬巖石巷道中使用用效果很好，采用用較多經(jīng)常采用的的形式有：三角柱柱掏槽、菱形掏槽槽、五星掏槽。①、三角柱掏槽：：它適用于中硬以上上巖層的小斷面巷巷道，掏槽眼采用用分類(lèi)兩段或三段段毫秒雷管起爆，，眼距為100~300mm.LLL第三章地下爆破技技術(shù)②、菱形掏槽：中中心眼為不裝藥的的空眼，各眼間距距隨巖石性質(zhì)不同同而異。一般在f=4~6的砂巖巖或頁(yè)巖中取a=150mm,b=200mm;在f=6~8的的中硬巖中a=100~130mm,b=170~200mm.在堅(jiān)硬中，中心心空眼為兩個(gè)，眼眼距為100mm.(見(jiàn)下圖）ab1234100ba1234第三章地下爆破技技術(shù)③、五星掏槽：中中心眼為裝藥眼，，在其四周對(duì)稱(chēng)地地布置四個(gè)等直徑徑的空眼，毫秒雷雷管起爆，起爆順順序?yàn)椋?號(hào)眼為為一段，2~5號(hào)號(hào)眼為二段。各眼眼之間的距離，在在軟巖中a≤200mm，b=250~300mm;在中硬巖中中a=160mm,b=250mm,炮眼深度度在2.5~3.0m效果良好。。（見(jiàn)下圖）ab123453535353535353a53第三章地下爆破技技術(shù)桶形掏槽由于是垂垂直工作面布置掏掏槽孔，完全沒(méi)有有向外拋渣的作用用通?？蓪⒅行牡牡目湛状蛏钜稽c(diǎn)，，并在孔底裝一個(gè)個(gè)藥卷，與全部掏掏槽裝藥孔起爆之之后爆炸，以便將將巖扎拋出槽腔。。⑶、螺旋掏槽它是由桶形掏槽演演變而來(lái)，其特點(diǎn)點(diǎn)是各裝藥孔至空空孔的距離不等而而依次遞增，槽腔腔體積也是逐步擴(kuò)擴(kuò)展的。各孔之間間的距離為：L1=(1~.8)D,L2=(2~3.5)D,L3=(3~4.5)D,L4=(4~5.5)D，D為孔直徑徑；空孔比裝藥孔孔深300mm，，以便裝入一卷藥藥用于清渣。（見(jiàn)見(jiàn)下圖）第三章地下爆破技技術(shù)螺旋掏槽300L1L2L3L4第三章地下爆破技技術(shù)3、混合式掏槽法法為了加強(qiáng)直眼掏槽槽的拋渣力和提高高炮眼的利用率，，形成了以直眼掏掏槽為主并吸取斜斜眼掏槽有點(diǎn)的混混合式掏槽。斜眼眼布置成垂直楔形形，與工作面夾角角85°；起爆順順序安排在所有垂垂直掏槽眼起爆之之后。（見(jiàn)下圖））第三章地下爆破技技術(shù)㈡、輔助眼和周邊邊眼的布置1、輔助眼：其布布置原則應(yīng)當(dāng)充分分利用掏槽眼所創(chuàng)創(chuàng)造的自由面，最最大限度地爆破巖巖石。其間距一般般為：500~700mm,方向向基本上垂直工作作面，布置要均勻勻。2、周邊眼：它是是控制巷道成型好好壞的關(guān)鍵，其眼眼口中心都應(yīng)布置置在設(shè)計(jì)掘進(jìn)巷道道的輪廓線(xiàn)上，眼眼底應(yīng)稍向輪廓線(xiàn)線(xiàn)外偏斜100~150mm，間間距0.5~1m。周邊眼還包括底眼眼，底眼的作用主主要是控制巷道底底板標(biāo)高以及拋擲擲已破碎的巖石。。底眼口應(yīng)高出底底板水平150mm以防灌水，眼眼底要向下傾斜，，可扎道底板標(biāo)高高以下200mm，以防拉底河漂漂底。第三章地下爆破技技術(shù)㈢、掘進(jìn)炮孔的起起爆順序?yàn)樘岣弑菩Ч?，，掘進(jìn)炮孔必須有有合理的起爆順序序，通常是掏槽孔孔→輔助孔→周邊邊孔。每類(lèi)炮孔還可以在在分組按順序起爆爆；合理起爆順序，應(yīng)應(yīng)使后起爆炮孔充充分利用先起爆炮炮孔所創(chuàng)造的自由由面；一次起爆孔少，能能減震、增自由面面；掏槽孔起爆順序因因掏槽形式不同而而不同；螺旋逐孔孔、龜裂和桶形同同時(shí)或多段延期起起爆。輔助孔也要分段起起爆。第三章地下爆破技技術(shù)三、井巷掘進(jìn)爆破破參數(shù)㈠、炸藥選擇炸藥是破碎巖石的的能源，對(duì)爆破效效果很大。一般是是根據(jù)巷道所穿過(guò)過(guò)巖層的堅(jiān)固性、、含水性等因素選選取炸藥。㈡、爆破參數(shù)的確確定1、單位炸藥消耗耗量q單位炸藥消耗量隨隨炸藥性能、巖石石性質(zhì)、井巷斷面面及爆破參數(shù)等因因素的不同而不同同。該值的大小對(duì)對(duì)爆破效果、灶眼眼和莊嚴(yán)的工作量量、炮空利用率以以及巷道周壁平整整性和圍巖穩(wěn)定性性等均有較大影響響。第三章地下爆破技技術(shù)q制的確定方法：：試爆、經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比比、查表（見(jiàn)下表表)平巷掘進(jìn)時(shí)單位炸炸藥消耗量（kg/m3)（炸藥2#巖石石）掘進(jìn)斷面/m2巖石普氏堅(jiān)固系數(shù)f2~34~68~1012~1415~20＜44~66~88~1010~1212~1515~20＞201.231.050.890.780.720.660.640.601.771.501.281.121.010.920.900.862.482.151.891.691.511.361.311.262.962.642.332.041.901.781671.623.362.932.592.322.101.971.851.80第三章地下下爆破技術(shù)術(shù)若選用的炸炸藥不是2#巖石炸炸藥，須乘乘以修正系系數(shù)kk=A/BA---2#巖石炸炸藥的爆力力；B---選用炸炸藥的爆力力。則改用用新炸藥的的q′值為：q′=k.q。單位炸藥消消耗量確定定后，即可求得每每循環(huán)使用用的炸藥消消耗總量Q：Q=qslη式中：s---掘掘進(jìn)斷面積積，m2。l---平平均炮孔深深度，m.η---炮炮孔利用率率，一般為為：80%~95%。第三章地下下爆破技術(shù)術(shù)q、Q確定定后，可根根據(jù)各類(lèi)炮炮眼不同的的爆破作用用，合理地地按照裝藥藥系數(shù)分配配到每個(gè)炮炮眼里，掏掏槽眼：0.7~0.8，輔輔助眼：0.5~0.7，周周邊眼：0.4~0.6。2、炮眼直直徑炮眼直徑主主要根據(jù)藥藥包直徑來(lái)來(lái)確定的。。一般標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)要捐直徑徑為32及及35mm,炮眼直直徑應(yīng)比藥藥卷直徑大大4~7mm，因此此炮眼直徑徑為36~42mm。3、炮眼深深度影響炮眼深深度的主要要因素：巷巷道斷面尺尺寸和掏槽槽方法、巖巖性、鉆眼眼設(shè)備、勞勞動(dòng)組織和和循環(huán)作業(yè)業(yè)方式等。。第三章地下下爆破技術(shù)術(shù)確定合理的的炮眼深度度應(yīng)考慮以以下因素：合理的炮眼眼深度必須須與具體的的施工條件件相適應(yīng)。。氣腿輕型：：2.2~3.0；；臺(tái)車(chē)、、重型鑿巖巖機(jī)3m為為宜。合理的炮眼眼深度必須須保證較高高的爆破效效率。太深鉆眼質(zhì)質(zhì)量難保、、夾制力太太大。合理的炮眼眼深度應(yīng)盡盡可能使每每班能夠完完成整循環(huán)環(huán)。經(jīng)驗(yàn)公式：：l=(0.5~0.7)BB---巷道道的寬或高高的最小值值。4、炮眼數(shù)數(shù)目炮孔數(shù)目主主要同巷道道斷面、炮炮眼布置、、巖石性質(zhì)質(zhì)、炸藥性性能等因素素有關(guān)。不不能過(guò)多也也不能過(guò)少少。第三章地下下爆破技術(shù)術(shù)炮孔數(shù)目可可按一個(gè)循循環(huán)的總裝裝藥量平均均裝入所有有炮眼的原原則計(jì)算：：N=Q/Q單其中：Q=qslηQ單=πd2Δle/4le---炮孔裝藥長(zhǎng)長(zhǎng)度，d