隧道爆破講義

隧道爆破講義如果只要求把巖石炸出來(lái)，事情就簡(jiǎn)單多了，一是增加每個(gè)掏槽眼的藥量；二是增加掏槽眼的層數(shù)。但我們的目前工作既要講究爆破質(zhì)量，爆破后的輪廓線的圓順，沒(méi)有超欠挖，巖石大塊率?。€要講究施工安全（減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，盡力避免二次補(bǔ)炮，此外還要講究進(jìn)尺和效益（即合理的布孔，最佳的藥量匹配和最理想的起爆網(wǎng)絡(luò)），總而言之是以最短的時(shí)間，最少的投入，達(dá)到最佳的效果。這樣，就需要從炮孔設(shè)計(jì)，巖石單耗的確定，鉆孔的質(zhì)量（角度、間距、深度）。起爆網(wǎng)絡(luò)順序及連接，炮孔堵塞等各個(gè)環(huán)節(jié)科學(xué)、規(guī)范地的去操作，而且它們之間是環(huán)環(huán)相扣，哪一個(gè)環(huán)節(jié)出了問(wèn)題都將會(huì)影響爆破的效果。出現(xiàn)超欠挖、局部拒爆或者炮根留的太多等不良效果。1.1布眼按炮眼作用的不同，多為掏槽眼、輔助眼、周邊眼。掏槽眼是為輔助眼創(chuàng)造第二個(gè)自由面，輔助眼是為了進(jìn)一步擴(kuò)大掏槽眼體積，周邊眼是為了保證開(kāi)挖的斷面和形狀。1.1.1掏槽眼掏槽眼一般布置在開(kāi)挖斷面的中部或下部，眼底位于同一平面上，且以中點(diǎn)或中線對(duì)稱布置。若掌子面巖層層理發(fā)育時(shí)，頂炮眼應(yīng)盡量垂直于巖層層理面，小型斷面的掏槽眼數(shù)一般為4~6個(gè)，大型斷面根據(jù)開(kāi)挖方式不同確定掏槽眼層數(shù)、部位、數(shù)量。掏槽眼比其它炮眼加深10?15%，裝藥量也增加20%左右。常用掏槽方式有錐形掏槽、楔形掏槽、桶形掏槽、螺旋掏槽和混合掏槽。1.1.1.1錐形掏槽

各掏槽眼以相等角度向工作面中/心軸線傾斜，眼底趨于集中但不貫通，爆破后形成錐形槽，眼數(shù)3~6個(gè)，正錐形掏槽多用于平洞，圓錐掏槽多用于豎井，有關(guān)系數(shù)見(jiàn)下表：圖1-1錐形掏槽眼a-圖1-1錐形掏槽眼a-三角錐形 b-正角錐形c-圓錐形表3-1錐形掏槽要素巖石堅(jiān)固性系數(shù)f炮孔傾角/(°)相鄰炮孔間距/m孔口距離孔底距離2?66?88?1010?1313?1616?1818?2075?7070?6868?6565?6363?6060?5858?551.00?0.900.90?0.850.85?0.800.80?0.700.70?0.600.60?0.500.50?0.400.400.300.200.200.150.100.10

1.1.1.2楔形掏槽由兩排相對(duì)稱得傾斜炮眼組成，爆破后形成楔形槽，又分為垂直楔形槽和水平楔形掏槽。楔形掏槽常用于中硬以上均質(zhì)巖石，且巷道斷面大于14國(guó)，當(dāng)巷道巖層呈水平層理或高度大、寬度窄時(shí)用水平楔形掏槽，每對(duì)掏槽眼距離0.2?0.6m，掏槽眼與工作面交角為55°?75°，眼底距離10?20cm。參數(shù)見(jiàn)下表：圖1-2楔形掏槽a-垂直楔形掏槽； b-水平楔形掏槽表3-2楔形掏槽的炮眼參數(shù)巖石堅(jiān)固系數(shù)f炮孔與工作面夾角/(°)兩排炮孔之間距離/m炮孔數(shù)目/個(gè)2?66?88?1010?1212?1616?2075?7070?6565?6363?6060?5858?550.6?0.50.5?0.40.4?0.350.35?0.300.30?0.200.2044?66666?8

1.1.2垂直掏槽（直線掏槽）所有掏槽眼均垂直于掌子面，炮眼之間相距較近且保持互相平行，其中有一個(gè)或數(shù)個(gè)不裝藥的空眼，作為裝藥炮眼爆破時(shí)的輔助自由面。垂直掏槽眼有龜裂、桶形和螺旋形掏槽三種。1.1.2.1桶形掏槽（角柱形掏槽）各掏槽眼互相平行且呈規(guī)則布置（多為對(duì)稱），空眼直徑可與裝藥眼相同，也可采用75?100mm大直徑空眼，以便增強(qiáng)自由面的作用。因其掏槽眼體積大，在中硬巖中使用較為普遍，具體見(jiàn)下圖：abab1-3龜裂掏槽和桶形掏槽a-龜裂掏槽 b-桶形掏槽圖1-4大直徑空孔桶形掏槽?-裝藥眼。-空眼1、2、3、4起爆順序鑒2OO遂1。35?①1@OO?3初4④6I遂2O?OO1@342^3彭22010324

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@?13圖1-5桶形掏槽的幾種變形1.1.2.2螺旋形掏槽掏槽效果。/> 1^;^^/////////////////////.尸X/>⑵x /■y300?a、小^眼螺旋形掏槽:2—Lj—a、小^眼螺旋形掏槽:2—Lj—,>■Ls土k3\、j}—|_O7J7圖1-6小直徑空眼螺旋掏槽』，D，」、旦］工工H1X哄/虹I」叼T百空眼一般只用一個(gè)，遇到堅(jiān)韌難爆的巖石時(shí)，可以增加一、二個(gè)空眼，如虛線所示，該類掏槽爆破后往往在槽中存留下被壓實(shí)的巖碴，影響輔助眼的爆破效果，為了克服這一缺點(diǎn)，常將空眼比裝藥眼加長(zhǎng)300?500mm,并在眼底裝入200?300g炸藥然后堵塞10?20cm。待所有掏槽眼爆破后，緊接著反向起爆以利拋碴，各裝藥眼與空眼間的間距L=(1?1.8)d;L=(23.5)d;L=(3?4.5)d;L=(4?5.5)do2b、大直徑空眼螺旋形掏槽(見(jiàn)下圖)圖1-7大孔直徑空眼螺旋掏槽 c、五大孔掏槽薛數(shù)見(jiàn)小表）螺旋陶槽SOT圖1-7大孔直徑空眼螺旋掏槽 c、五大孔掏槽薛數(shù)見(jiàn)小表）螺旋陶槽SOT^大?5?360-?6圖1-8掏槽炮孔布置圖表1-3裝藥參數(shù)表abab炮孔編號(hào)孔徑/mm孔深/m孔數(shù)/個(gè)藥卷直徑/mm段別單孔藥量/kg段藥量/kg中空孔1004.74掏槽11004.7140123.423.4擴(kuò)3504.544035.421.60擴(kuò)5504.544055.421.60擴(kuò)6504.544065.421.60擴(kuò)7504.544075.421.60合計(jì)21109.80圖1-9混合掏槽a――桶形與錐形混合 b――復(fù)式楔形掏槽是指兩種以上的掏槽方式混合使用。當(dāng)斷面較大時(shí)，可采用復(fù)式楔形掏槽。當(dāng)巖石特別堅(jiān)硬時(shí)，可采用桶形與錐形混合掏槽。垂直掏槽與傾斜掏槽相比，其優(yōu)點(diǎn)是眼深不受斷面限制，可進(jìn)行較深炮眼的爆破，因此可加大循環(huán)進(jìn)尺，掏槽體積里外大小較一致，因而相鄰炮眼的最小抵抗線里外也較一致，使爆破后的

石塊塊度均勻，不會(huì)拋擲太遠(yuǎn)，爆堆集中在掌子面附近，有利于裝碴，其缺點(diǎn)是掏槽眼數(shù)較多；掏槽體積??；裝藥眼和空眼的間距不能太大，且需要互相平行；要求鉆工要有較高鉆眼技術(shù)，鉆眼角度、深度均不得出現(xiàn)偏差。通過(guò)上面的介紹，我想大家應(yīng)該有一個(gè)認(rèn)識(shí)，現(xiàn)在施工的單線隧道垂直掏槽要優(yōu)于其它掏槽，但因鉆眼設(shè)計(jì)或施工人員的習(xí)慣、技術(shù)的熟練程度等原因，目前多采用楔形掏槽，從效果來(lái)看，存在以下問(wèn)題：一是左右側(cè)炮眼開(kāi)口距離太大，形成大的鍋底、斷面小，侵占了輔助眼和周邊眼的位置。上面說(shuō)過(guò)，巖石越硬，角度應(yīng)越小，有利于楔子的拔出。二是左右側(cè)炮眼不對(duì)稱，掏槽碴體沒(méi)有沿隧道邊軸線拋出影響掏槽效果。三是眼底不在同一平面，且距離不同，沒(méi)有控制在10?20cm左右。四是炮口沒(méi)有堵塞，炸藥能量有相當(dāng)一部分從炮口沖出，真正發(fā)揮的作用的與裝入的量不相等造成浪費(fèi)。加上有的3?4層掏槽更是加大炸藥使用量。五是擔(dān)心巖石太硬掏不出來(lái)槽，且進(jìn)尺大時(shí)，用復(fù)式楔形掏槽逐漸加深掏槽眼深度，加大掏槽眼角度，直至到超出其它眼的20cm左右。如圖：圖1-10三層楔形掏槽眼示意圖（圖中圖1-10三層楔形掏槽眼示意圖（圖中ho、h］、h2均為炮孔底至自由面的垂直線）圖1-11四層楔形掏槽眼示意圖（圖中1-12表示起爆順序）六是為保證掏槽爆破效果，應(yīng)盡量減少鉆眼的偏差，并采用毫秒延期雷管爆破，各對(duì)楔形掏槽眼之間延期時(shí)間應(yīng)為100毫秒左右。七是巖石堅(jiān)硬楔形掏槽眼困難時(shí)，也可在楔形掏槽眼上下中間部位各加一個(gè)掏槽眼，且向楔形中央傾斜。如圖：圖1-12堅(jiān)硬巖石掏槽眼示意圖1.1.3周邊眼和輔助眼周邊眼的眼底要朝隧道輪廓線方向傾斜。當(dāng)巖層堅(jiān)硬時(shí)，眼底要稍微超出輪廓線位置，一般在10cm以內(nèi)。當(dāng)巖石松動(dòng)時(shí)，眼底距輪廓線距離要相應(yīng)的減小，甚至與眼口相同。周邊眼間距一般40?70cm左右。石質(zhì)越差間距越小。起拱線位置，炮眼要適當(dāng)加密，這樣才能滿足隧道斷面尺寸和輪廓滿足設(shè)計(jì)要求。輔助眼要根據(jù)設(shè)計(jì)的炮眼數(shù)目，均勻的布置在掏槽眼與周邊眼之間的范圍內(nèi)。一是炮眼要垂直掌子面；二是要呈梅花型分布。三是楔（錐）形掏槽的輔助眼與工作面角度應(yīng)逐漸、均勻加大，直至垂直。1.1.4底眼要適當(dāng)減小眼底間距（一般為0.5?0.6m）,并使鉆眼方向朝底板下方有一定的傾斜角度，在軟巖中傾角可小些。在硬巖傾角可大些，一般眼底低于底板10?15cm，此外要比輔助眼增加裝藥量，堵塞長(zhǎng)度至少20cm以上。若向下傾斜角度不夠或裝藥不足，爆破后會(huì)造成底板欠挖出現(xiàn)“底坎”，不僅不能保證斷面尺寸，同時(shí)也將影響下一循環(huán)鉆眼及裝碴。1.1.5光面爆破光面爆破不僅可以得到一個(gè)光滑的巖面，保證開(kāi)挖斷面尺寸，同時(shí)也可以減少支護(hù)工程量。但更主要的是減少對(duì)周圍巖石的擾動(dòng)和產(chǎn)生裂隙，保證工程本體安全和施工安全。越是石質(zhì)差,越要講究光爆的質(zhì)量和效果。光爆孔在主炮孔之后起爆，其間距要小于邊孔至主炮孔距離的80%以下，裝藥采用不耦合裝藥或間隔裝藥，同時(shí)必須嚴(yán)格控制光爆孔及靠近光爆孔的主炮孔的裝藥。原則是任何主炮孔產(chǎn)生的裂隙、破壞區(qū)均不得超過(guò)周邊孔的裂隙破壞區(qū)。光爆孔鉆爆參數(shù)要根據(jù)巖石的性質(zhì)、鉆孔直徑和間距、藥卷直徑、炸藥性能、孔深、雷管段位及光爆層厚度等進(jìn)行試驗(yàn)、調(diào)整，取得最佳的數(shù)值。質(zhì)量保證：一是要有適當(dāng)厚度、均勻的光爆層，且臨近主炮孔爆破后對(duì)光爆孔沒(méi)有產(chǎn)生破壞性影響。二是孔位準(zhǔn)確，長(zhǎng)度整齊、相互平行、間距一致，開(kāi)孔位置偏差不應(yīng)大于3cm，鉆孔以3%?5%的斜率向斷面外傾斜。三是嚴(yán)格控制裝藥量，保證合理、均勻的裝藥結(jié)構(gòu)。藥量過(guò)大，保證不了光爆的效果；過(guò)小，則產(chǎn)生爆不下來(lái)。針對(duì)目前沒(méi)有采用不耦合裝藥（即用普通藥卷裝藥）情況下，在計(jì)算出單孔裝藥量情況，按孔口、孔中、孔底分別按1：2：3進(jìn)行分段裝藥，用導(dǎo)爆索或竹片固定雷管分別起爆進(jìn)行爆破。四是炮口必須堵塞至少30?40cm以上，且用炮泥，嚴(yán)禁用紙箱。1圖1-131圖1-13光面爆破常用裝藥結(jié)構(gòu)1一炮泥2一導(dǎo)爆索 3一雷管腳線 4-032mm藥包5-020?25mm藥包 6—電雷管 7-032mm藥包圖1-14光爆布孔示意圖（附注：1、本圖尺寸均以厘米計(jì)。2、 施工方法：上半斷面（5.7m高）施工方法3、 掏槽形式：采用楔形復(fù)式掏槽。4、 圖中編號(hào)為起爆順序，爆破施工時(shí)需要根據(jù)該順序合理布置雷管段數(shù)，使爆破達(dá)到最佳效果。4、周邊眼采用2#硝銨炸藥和導(dǎo)爆索，不耦合裝藥形式；其它眼采用①32硝銨或乳化炸藥。6、 導(dǎo)爆索搭接長(zhǎng)度＞15cm，連接角度＜90。，用電工膠布裹緊。7、 在實(shí)際施工中，周邊角進(jìn)行光爆試驗(yàn)，不斷修改爆破參數(shù)，以達(dá)最佳效果。8、 周邊孔外插角為2?4。。）例1、燕前1號(hào)隧道掏槽孔開(kāi)口角度小，左右炮孔間距大，侵占了輔助眼和光爆層位置，沒(méi)有均勻的光爆層。周邊眼呈“八”或‘\/”型，沒(méi)有均勻平行布置，裝藥集中在孔底，孔深3m。全斷面裝藥近180kg,炮孔只用紙箱堵塞一小段，由于巖石較硬，常造成爆破后局部超出了炮孔位置（“八”形頂部藥量集中的部位），而在“八”形底部出現(xiàn)拒爆，需要二次補(bǔ)炮，可見(jiàn)炮痕極少。

結(jié)論：只簡(jiǎn)單地增加藥量求得開(kāi)挖，質(zhì)量難以一次達(dá)標(biāo)，二次爆破增加了時(shí)間，炸藥使用量大，（加上4層掏槽）浪費(fèi)現(xiàn)象突出。例2、 鼓山一號(hào)進(jìn)口上斷面施工，高度5.8m，寬度6.77m，炮眼106個(gè)，鉆孔深度2m,掏槽深度2.5m，掏槽眼4對(duì)，周邊眼間距0.4m,裝藥72kg（同樣折合，若全斷面掘進(jìn)：按孔深3m計(jì)，總裝藥量最多用到140kg左右），補(bǔ)炮效果：炮根幾乎沒(méi)有，半孔率達(dá)到95%以上，大塊率少。結(jié)論：質(zhì)量一次性達(dá)標(biāo)，安全達(dá)到保障，炸藥使用量少（每一循環(huán)可節(jié)約300多元），創(chuàng)造了良好的形象，雖然鉆孔的時(shí)間長(zhǎng)一些，但除去補(bǔ)炮和多用炸藥來(lái)看，總體比較進(jìn)度和效益還是得到保證的。1.2.1炮眼布置數(shù)量N,按下式計(jì)算k(sf)1/2式中:N式中:N---臺(tái)階炮眼數(shù)，單位：個(gè)q 單位耗藥量，取1.1.65kg/m3;Y 每米長(zhǎng)度炸藥的重量，單位：kg;門 炮眼裝藥系數(shù)；k---3?3.4（巖石軟取小值）；S---開(kāi)挖斷面積，14.28m2;f 巖石堅(jiān)固系數(shù);為保證周邊眼光爆質(zhì)量，周邊眼必須加密，故炮眼總數(shù)適當(dāng)增加。1.2.2炮眼布置原則1.2.2.1掏槽眼為提高爆破效果，降低炸藥單耗，節(jié)省鉆眼工作量，宜在開(kāi)挖斷面的適當(dāng)位置（一般在中央偏下部）布置幾個(gè)裝藥量較多的炮眼（即為掏槽眼），其作用是先在開(kāi)挖面上炸出一個(gè)槽腔，為后繼炮眼的爆破創(chuàng)造出新的臨空面。掏槽效果的好壞，將直接影響到整個(gè)隧道斷面爆破進(jìn)尺及爆破效果。1.2.2.2周邊眼根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)要求，采用光面爆破施工，因此，周邊眼間距應(yīng)控制在50cm左右，施工中根據(jù)圍巖情況具體調(diào)整。1.2.2.3擴(kuò)槽眼、輔助眼、底板眼擴(kuò)槽眼、輔助眼、底板眼的布置原則均比掏槽眼、周邊眼要稀一些，具體根據(jù)圍巖結(jié)構(gòu)和施工經(jīng)驗(yàn)具體調(diào)整。1.2.2.4炮眼布置形式炮眼布置掏槽眼前面已介紹，輔助眼逐層擴(kuò)幫和壓頂，周邊眼環(huán)狀布置，底眼平行隧道底板布置。1.2.2.5總裝藥量的計(jì)算單位巖體用藥量q值的確定根據(jù)經(jīng)驗(yàn)比選，確定單位巖體用藥量q值。總裝藥量Q的計(jì)算Q=qxLxSx。進(jìn)行計(jì)算，炮眼深度L;開(kāi)挖斷面面積S,炮眼利用率Z（一般取85%）。1.2.2.6炸藥的分配隧道爆破不同部位的炮眼所起的作用是不同的，各部位炮眼的裝藥量也不相同，周邊眼的裝藥量根據(jù)隧道光面爆破要求，周邊眼裝藥集中度約為0.2?0.25kg/m。掏槽眼：Q二號(hào)xP=L4x爵0X0.15牝0.62kg/孔TOC\o"1-5"\h\z孔i m 0.17擴(kuò)眼槽：Q=^^2XP=L2x0.45x0.15牝0.48kg/孔孔2 m 0.17輔助眼：Q=￡^xP=12x0.40x0.15牝0.42kg/孔孔3 m 0.17底眼：Q=t^xP=12x0.50x0.15牝0.53kg/孔孔4 m 0.17L 鉆孔深度；a（門） 裝藥系數(shù)-裝藥深度與炮眼深度的比值，與巖石單耗成正比，與炮眼個(gè)數(shù)成反比；P 單管藥的重量，單位kg;m 單管藥的長(zhǎng)度，單位m;以上計(jì)算的裝藥量為理論計(jì)算，在爆破前要按以上單耗的最低量先進(jìn)行試爆，根據(jù)爆破結(jié)果，重新調(diào)整核算爆破參數(shù)。1.3起爆順序掏槽眼一擴(kuò)槽眼一輔助眼一頂眼一角眼一底眼一光爆眼，總體要求是圍繞掏槽眼逐漸擴(kuò)大爆破范圍和逐層壓頂，為光爆層創(chuàng)造圓順，均勻的自由面，保證光爆的最佳效果，其中注意的一是合理選定，先后時(shí)差，也就是非電毫秒雷管的段位。二是應(yīng)反向引爆，因?yàn)檎蛞菀装l(fā)生炮轟波將后面炸藥壓死。1.4堵塞這是施工中最容易忽視，也是普遍最不到位的工作，良好的堵塞可以提高炸藥的爆轟性能，使炮眼內(nèi)的炸藥反應(yīng)安全而產(chǎn)生較高的爆轟壓力，還能阻止炮轟氣體產(chǎn)物過(guò)早地從炮口沖出，有效提高爆炸能量的利用率，同時(shí)還能保證碎塊率和光爆效果。一般堵塞長(zhǎng)度，掏槽眼為1/3抵抗線，其它眼為1/2抵抗線，周邊眼為1/4孔深，底眼為1/5抵抗線（但＞20cm）。若控制爆破，則堵塞長(zhǎng)度不小于0.75倍抵抗線。堵塞物應(yīng)連續(xù)并適當(dāng)搗實(shí)。注意：堵塞長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)會(huì)降低延米爆破量，并造成上部巖石破碎不佳。1.5總體要求1.5.1掏槽眼、擴(kuò)槽眼、輔助眼、周邊眼、底眼各自按設(shè)計(jì)間距、角度、深度、裝藥量等均勻分布，使每個(gè)炮眼充分發(fā)揮作用，有效保證爆破效果，這樣不易因