2023學(xué)年完整公開課版鉆孔爆破法

2018.05水利工程施工技術(shù)鉆孔爆破法

主講人：胡敏輝長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院目錄1鉆孔爆破設(shè)計(jì)2鉆孔爆破開挖輪廓的控制3鉆孔爆破循環(huán)作業(yè)一、鉆孔爆破設(shè)計(jì)定義：鉆孔爆破法指通過鉆孔、裝藥、爆破開挖巖石的方法，簡稱鉆爆法。目前主要采用的是光面爆破法施工。優(yōu)點(diǎn)：對巖層地質(zhì)條件適用性強(qiáng)；開挖成本低；尤其適合堅(jiān)硬巖石洞室、破碎洞室及長度相對較短洞室的施工。1.鉆爆設(shè)計(jì)的主要任務(wù)

①

確定開挖斷面的炮孔布置，包括各類炮孔的位置、深度及方向；

②

確定各類炮孔的裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)及堵孔方式；

③

確定各類炮孔的起爆方法。2.炮孔類型及作用光面爆破法按炮孔的作用、布置方式及有關(guān)參數(shù)的不同，開挖斷面上的炮孔布置往往分成三類，如圖。

1～2號孔是掏槽孔

3～7號孔是崩落孔

9～12號孔是周邊孔(1)掏槽孔位置：通常布置在開挖斷面的中下部。起爆順序：是整個斷面炮孔中必須首先起爆的炮孔。作用：由于其密集的布孔與裝藥，先在開挖面（只有一個自由面）上炸出一個槽腔，為后續(xù)炮孔的爆破創(chuàng)造新的自由面。炮孔數(shù)：一般為2～8個。掏槽孔較崩落孔深15～20cm，裝藥量增加20%。常見的形式：有楔形、錐形和平行垂直掏槽等形式。

(2)崩落孔位置：布置在掏槽孔與周邊孔之間。起爆順序：在掏槽孔起爆后，崩落孔由中心往周邊逐層順序起爆。作用：擴(kuò)大掏槽孔炸出的槽腔，崩落開挖面上的大部分巖石，同時也為周邊孔創(chuàng)造自由面。間距：一般間距為：軟石100～120cm；中硬石80～100cm；堅(jiān)硬石60～80cm；特硬石50～60cm。(3)周邊孔位置：布置在開挖輪廓線上。起爆順序：一般為斷面炮孔中最后起爆，并且周邊炮孔同時起爆。作用：爆出較為平整的洞室開挖輪廓。

開挖輪廓面前述三類炮孔可以通過微差起爆網(wǎng)路實(shí)現(xiàn)毫秒延遲間隔的順序起爆，先起爆的炮孔為后起爆的炮孔減小巖石的夾制作用，并增大自由面。二、爆破開挖輪廓的控制地下建筑物采用鉆孔爆破法開挖，其輪廓控制主要取決于周邊孔的布置及其爆破參數(shù)的選擇。為了降低糙率，減少回填和整修工程量。(一)光面爆破技術(shù)目前洞挖作業(yè)的輪廓控制普遍推廣光面爆破。其施工方法是沿設(shè)計(jì)開挖線布置小孔徑、密間距的周邊孔，采用低密度、低爆速、低猛度和高爆力的光爆炸藥，不耦合連續(xù)裝藥或間隔裝藥，進(jìn)行弱震爆破，炸除沿洞周留下的厚度為最小抵抗線的光爆層，形成光面。優(yōu)點(diǎn)：①實(shí)現(xiàn)洞室斷面輪廓成型規(guī)整。②減少圍巖應(yīng)力集中和局部落石現(xiàn)象。③減少超挖和混凝土回填量。④減輕了爆破對圍巖的擾動和破壞，保存圍巖自身承載能力，改善了支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀況。（二）隧洞的鉆爆參數(shù)設(shè)計(jì)1.炮眼直徑炮眼直徑對鑿巖生產(chǎn)率、炮眼數(shù)目、單位耗藥量和洞壁的平整程度均有影響。必須根據(jù)巖性、鑿巖設(shè)備和工具、炸藥性能等綜合分析，合理選用孔徑。一般隧道的炮眼直徑在φ32mm~φ50mm之間，藥卷與眼壁之間的間隙一般為炮眼直徑的10%~15%。2.炮眼數(shù)目炮眼數(shù)量主要與開挖斷面、炮眼直徑、巖石性質(zhì)和炸藥性能有關(guān)，炮眼的多少直接影響鑿巖工作量。炮眼數(shù)量應(yīng)能裝入設(shè)計(jì)的炸藥量，通常可根據(jù)各炮眼平均分配炸藥量的原則來計(jì)算。式中：N—炮眼數(shù)量，不包括未裝藥的空眼數(shù)；

q—單位炸藥消耗量，一般取q=1.2kg/m3~2.4kg/m3；

S—開挖斷面積，m2；

—裝藥系數(shù)，即裝藥長度與炮眼全長的比值

；

γ—每米藥卷的炸藥重量（kg/m）3.炮眼的深度炮眼深度是指炮眼底至開挖面的垂直距離。合適的炮眼深度有助于提高掘進(jìn)速度和炮眼利用率。

影響炮眼深度的因素：圍巖的穩(wěn)定性，避免過大的超欠挖；鑿巖機(jī)的允許鉆眼長度、操作技術(shù)條件和鉆眼技術(shù)水平；掘進(jìn)循環(huán)安排，保證充分利用作業(yè)時間。3.炮眼的深度一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和工程類比確定鉆孔深度大中斷面水工隧洞Ⅰ～Ⅱ類圍巖條件下，鉆孔深度為3～4.5mⅢ～Ⅳ類圍巖條件下，鉆孔深度為2～3m小斷面隧洞鉆孔深度一般為1.2～2.0mL4.裝藥量的計(jì)算合理的藥量應(yīng)根據(jù)所使用的炸藥的性能和質(zhì)量、地質(zhì)條件、開挖斷面尺寸、臨空面數(shù)目、炮眼直徑和深度及爆破的質(zhì)量要求來確定。目前多采取先用體積公式計(jì)算出一個循環(huán)的總用藥量，然后按各種類型炮眼的爆破特性進(jìn)行分配，再在爆破實(shí)踐中加以檢驗(yàn)和修正，直到取得良好的爆破效果為止的方法。首先計(jì)算總用藥量：再折合成炸藥卷數(shù)(以2號巖石銨梯炸藥為準(zhǔn)φ32mm,長200mm，m=0.15kg)，故炸藥卷數(shù)：然后，按裝藥系數(shù)進(jìn)行分配。

三、鉆孔爆破循環(huán)作業(yè)

循環(huán)作業(yè)工序:測量放線→鉆孔→裝藥→堵塞→起爆→通風(fēng)散煙→安全檢查與處理→初期支護(hù)→出渣等。洞室施工一個循環(huán)接一個循環(huán)，周而復(fù)始，直至掘進(jìn)開挖完成。1．鉆孔鉆孔是隧洞爆破開挖中的主要工序，工作強(qiáng)度較大，所花時間約占循環(huán)時間的1/4～1/2。廣泛采用的鉆孔設(shè)備為鑿巖機(jī)和鉆孔臺車。施鉆前應(yīng)標(biāo)出掏槽孔和周邊孔的設(shè)計(jì)位置，采用激光系統(tǒng)定位，嚴(yán)格按照標(biāo)定的炮孔位置及設(shè)計(jì)鉆孔深度、角度和孔徑進(jìn)行鉆孔。鉆孔臺車鑿巖機(jī)2.裝藥裝藥前應(yīng)對炮孔參數(shù)進(jìn)行檢查驗(yàn)收，測量炮孔位置、炮孔深度是否符合設(shè)計(jì)要求。炮孔清孔，可用風(fēng)管通入孔底，利用風(fēng)壓將孔內(nèi)的巖渣和水分吹出確認(rèn)炮孔合格后，即可進(jìn)行裝藥及網(wǎng)路聯(lián)接工作。一定要嚴(yán)格按照預(yù)先計(jì)算好的每孔裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)進(jìn)行裝藥，如炮孔中有水或是潮濕時，應(yīng)采取防水措施或改用防水炸藥。3．堵塞炮孔裝藥后孔口未裝藥部分應(yīng)該用堵塞物進(jìn)行堵塞。良好的堵塞能阻止爆轟氣體產(chǎn)物過早地從孔口沖出，提高爆炸能量的利用率。小直徑炮孔則常用炮泥，它是用砂子和粘土混合配制而成。堵塞時將炮泥段送入炮孔，用炮棍適當(dāng)擠壓搗實(shí)。炮孔堵塞應(yīng)是連續(xù)的，中間不要間斷。堵塞長度與抵抗線有關(guān)，一般來說，堵塞長度不能小于最小抵抗線。4．起爆爆破指揮人員要確認(rèn)周圍的安全警戒工作完成，并發(fā)布放炮信號后，方可發(fā)出起爆命令。在未確認(rèn)撤降警戒前不得擅離職守。要有專人核對裝藥、起爆炮孔數(shù)，并檢查起爆網(wǎng)絡(luò)、起爆電源開關(guān)及起爆主線。起爆后，確認(rèn)炮孔全部起爆，經(jīng)檢查后方可發(fā)出解除警戒信號、撤除、警戒人員。如發(fā)現(xiàn)盲炮，要采取安全防范措施后，才能解除警戒信號。5．通風(fēng)散煙

在15至20分鐘內(nèi)把有毒氣體和灰塵排出工作面。6．安全檢查與處理在通風(fēng)散煙后，應(yīng)檢查隧洞周圍特別是拱頂是否有仍粘連在圍巖母體上的危石。對這些危石采用輕型的長臂挖掘機(jī)進(jìn)行危石的安全處理。7.初期支護(hù)當(dāng)圍巖質(zhì)量或自穩(wěn)定性較差時，為預(yù)防塌方或松動掉塊，產(chǎn)生安全事故，必須對開挖出來的空間進(jìn)行臨時的支撐或支護(hù)。臨時支撐的形式很多，有木支撐、鋼支撐、預(yù)制混凝土或鋼筋凝土支撐、噴混凝土和錨桿支撐等，可根據(jù)地質(zhì)條件、材料來源及安全經(jīng)濟(jì)等要求來選擇。噴混凝土和錨桿是一種臨時性和永久性結(jié)合起來的支護(hù)形式，在有條件時，應(yīng)優(yōu)先采用。這對于有效控制圍巖的松弛變形，發(fā)揮圍巖的自承能力，具有很好的效果。8．出碴運(yùn)輸出碴運(yùn)輸所花時間約占循環(huán)時間的1/3～1/2，它是控制掘進(jìn)速度的關(guān)鍵工序，在大斷面洞室中尤其突出。必須制訂切實(shí)可靠的施工組織措施，規(guī)劃好洞內(nèi)外運(yùn)輸線路和棄碴場地，通過計(jì)算選擇配套的運(yùn)輸設(shè)備，擬定裝碴運(yùn)輸設(shè)備的調(diào)度運(yùn)行方式和安全運(yùn)行措施。9.編制循環(huán)作業(yè)圖在一定的時間內(nèi)，將開挖面掘進(jìn)一定深度（即循環(huán)進(jìn)尺）所完成的各項(xiàng)工作。循環(huán)時間是指開挖每循環(huán)一次所用時間的總和。一般以鉆孔開始算起，循環(huán)時間為4、6、8、12小時等。項(xiàng)目主持單位:黃河水利職業(yè)技