浅谈岩土工程地下爆破技术与施工

第三章地下爆破技术21世纪将是地下空间开发利用的世纪，地下空间将成为城市的地二空间，解决城市交通拥挤问题的关键在于发展高效城市交通，其中地下城市交通是首选方案。随着科学技术的发展和人类进步，地下空间和地下资源的开发利用有着广阔的发展前景。地下工程爆破是地下空间和地下资源开发的重要手段。就地下空间的应用来说，如地下工厂、地下商业街、人防工程等等，既节省土地，又提供了十分稳固的地基，还为各种地下设施创造了合适的温度环境。第三章地下爆破技术第一节井巷爆破技术一、概述井巷掘进爆破是指竖井和水平巷道掘进的爆破技术。目前，井巷施工工艺主要有两方法。1、综合机械化施工方法。2、凿岩爆破法。目前，这种方法是井巷施工的基本方法。若岩石坚固系数f大于6,该法则是唯一经济有效的方法。二、掘进工作的炮孔布置与起爆顺序第三章地下爆破技术掘进工作面（掌子面）炮孔安其位置分为：掏槽孔、辅助孔、周边孔。周边孔又可分为：顶孔、底孔、帮孔。（见下图）井巷掘进炮孔布置第三章地下爆破技术它们的作用分别是：掏槽孔：将自由面上某一部位的岩石顺井巷前进的方向掏出一个凹槽，创造出新的自由面，为其他炮孔创造有利的爆破条件。辅助孔：用来进一步扩大和延伸掏槽孔爆破形成的自由面。周边孔：主要用来控制爆破后巷道断面轮廓。㈠、掏槽孔的排列形式：1、倾斜掏槽。特点：掏槽孔与工作面斜交。第三章地下爆破技术类型：⑴、锥形掏槽：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。通常可排列成：三角锥形、圆锥形。锥形孔底距：20~30cm;掏槽孔倾角：55~70°每对掏槽孔孔口距离：0.4~1m，岩石难爆取小值。（见下图）第三章地下爆破技术倾斜掏槽三角锥形掏槽圆锥形掏槽第三章地下爆破技术⑵、楔形掏槽特点：用2~4对相对倾斜孔组成，爆破后形成楔形空间。孔底距：20~30cm。类型：垂直楔形（打眼方便，用途广）水平楔形掏槽（水平层理用之）。见下图第三章地下爆破技术楔形掏槽水平楔形掏槽垂直楔形掏槽第三章地下爆破技术⑶、单向掏槽：适用范围：适用于软弱或具有层理、节理、裂隙或软弱夹层的岩石中。类型：顶部掏槽、底部掏槽、侧向掏槽、扇形掏槽。顶部掏槽底部掏槽第三章地下爆破技术侧向掏槽第三章地下爆破技技术扇形掏槽第三章地下爆破技技术倾斜掏槽的优点：：易将掏槽范围内的的岩石向外抛出，，所需掏槽孔数较较少；倾斜掏槽的缺点：：炮孔深度受巷道宽宽度或高度的限制制，抛渣较远，易易打坏工作面附近近的临时支架。2、垂直掏槽（桶桶形掏槽）特点：所有掏槽孔都垂直直于工作面，彼此此平行。其中有些些孔为不装药孔，，提供装药孔爆破破时的碎胀空间。。第三章地下爆破技技术类型：龟裂掏槽、、桶形掏槽、螺旋旋掏槽。⑴、龟裂掏槽（见见下图）：特点：个掏槽孔的的轴线互相平行且且处于一个平面内内，炮孔数目3~7个，孔间距8~12cm，空空孔同装药孔相间间布置，爆后掏出出一条不太宽的缝缝隙。适用范围：中等硬硬度以上岩石。龟裂掏槽第三章地下爆破技技术⑵、桶形掏槽（又称柱柱形掏槽）掏槽孔的布置多采采用对称式易于掌掌握，在一般中硬硬岩石巷道中使用用效果很好，采用用较多经常采用的的形式有：三角柱柱掏槽、菱形掏槽槽、五星掏槽。①、三角柱掏槽：：它适用于中硬以上上岩层的小断面巷巷道，掏槽眼采用用分类两段或三段段毫秒雷管起爆，，眼距为100~300mm.LLL第三章地下爆破技技术②、菱形掏槽：中中心眼为不装药的的空眼，各眼间距距随岩石性质不同同而异。一般在f=4~6的砂岩岩或页岩中取a=150mm,b=200mm;在f=6~8的的中硬岩中a=100~130mm,b=170~200mm.在坚硬中，中心心空眼为两个，眼眼距为100mm.(见下图）ab1234100ba1234第三章地下爆破技技术③、五星掏槽：中中心眼为装药眼，，在其四周对称地地布置四个等直径径的空眼，毫秒雷雷管起爆，起爆顺顺序为：1号眼为为一段，2~5号号眼为二段。各眼眼之间的距离，在在软岩中a≤200mm，b=250~300mm;在中硬岩中中a=160mm,b=250mm,炮眼深度度在2.5~3.0m效果良好。。（见下图）ab123453535353535353a53第三章地下爆破技技术桶形掏槽由于是垂垂直工作面布置掏掏槽孔，完全没有有向外抛渣的作用用通常可将中心的的空孔打深一点，，并在孔底装一个个药卷，与全部掏掏槽装药孔起爆之之后爆炸，以便将将岩扎抛出槽腔。。⑶、螺旋掏槽它是由桶形掏槽演演变而来，其特点点是各装药孔至空空孔的距离不等而而依次递增，槽腔腔体积也是逐步扩扩展的。各孔之间间的距离为：L1=(1~.8)D,L2=(2~3.5)D,L3=(3~4.5)D,L4=(4~5.5)D，D为孔直径径；空孔比装药孔孔深300mm，，以便装入一卷药药用于清渣。（见见下图）第三章地下爆破技技术螺旋掏槽300L1L2L3L4第三章地下爆破技技术3、混合式掏槽法法为了加强直眼掏槽槽的抛渣力和提高高炮眼的利用率，，形成了以直眼掏掏槽为主并吸取斜斜眼掏槽有点的混混合式掏槽。斜眼眼布置成垂直楔形形，与工作面夹角角85°；起爆顺顺序安排在所有垂垂直掏槽眼起爆之之后。（见下图））第三章地下爆破技技术㈡、辅助眼和周边边眼的布置1、辅助眼：其布布置原则应当充分分利用掏槽眼所创创造的自由面，最最大限度地爆破岩岩石。其间距一般般为：500~700mm,方向向基本上垂直工作作面，布置要均匀匀。2、周边眼：它是是控制巷道成型好好坏的关键，其眼眼口中心都应布置置在设计掘进巷道道的轮廓线上，眼眼底应稍向轮廓线线外偏斜100~150mm，间间距0.5~1m。周边眼还包括底眼眼，底眼的作用主主要是控制巷道底底板标高以及抛掷掷已破碎的岩石。。底眼口应高出底底板水平150mm以防灌水，眼眼底要向下倾斜，，可扎道底板标高高以下200mm，以防拉底河漂漂底。第三章地下爆破技技术㈢、掘进炮孔的起起爆顺序为提高爆破效果，，掘进炮孔必须有有合理的起爆顺序序，通常是掏槽孔孔→辅助孔→周边边孔。每类炮孔还可以在在分组按顺序起爆爆；合理起爆顺序，应应使后起爆炮孔充充分利用先起爆炮炮孔所创造的自由由面；一次起爆孔少，能能减震、增自由面面；掏槽孔起爆顺序因因掏槽形式不同而而不同；螺旋逐孔孔、龟裂和桶形同同时或多段延期起起爆。辅助孔也要分段起起爆。第三章地下爆破技技术三、井巷掘进爆破破参数㈠、炸药选择炸药是破碎岩石的的能源，对爆破效效果很大。一般是是根据巷道所穿过过岩层的坚固性、、含水性等因素选选取炸药。㈡、爆破参数的确确定1、单位炸药消耗耗量q单位炸药消耗量随随炸药性能、岩石石性质、井巷断面面及爆破参数等因因素的不同而不同同。该值的大小对对爆破效果、灶眼眼和庄严的工作量量、炮空利用率以以及巷道周壁平整整性和围岩稳定性性等均有较大影响响。第三章地下爆破技技术q制的确定方法：：试爆、经验类比比、查表（见下表表)平巷掘进时单位炸炸药消耗量（kg/m3)（炸药2#岩石石）掘进断面/m2岩石普氏坚固系数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术术若选用的炸炸药不是2#岩石炸炸药，须乘乘以修正系系数kk=A/BA---2#岩石炸炸药的爆力力；B---选用炸炸药的爆力力。则改用用新炸药的的q′值为：q′=k.q。单位炸药消消耗量确定定后，即可求得每每循环使用用的炸药消消耗总量Q：Q=qslη式中：s---掘掘进断面积积，m2。l---平平均炮孔深深度，m.η---炮炮孔利用率率，一般为为：80%~95%。第三章地下下爆破技术术q、Q确定定后，可根根据各类炮炮眼不同的的爆破作用用，合理地地按照装药药系数分配配到每个炮炮眼里，掏掏槽眼：0.7~0.8，辅辅助眼：0.5~0.7，周周边眼：0.4~0.6。2、炮眼直直径炮眼直径主主要根据药药包直径来来确定的。。一般标准准要捐直径径为32及及35mm,炮眼直直径应比药药卷直径大大4~7mm，因此此炮眼直径径为36~42mm。3、炮眼深深度影响炮眼深深度的主要要因素：巷巷道断面尺尺寸和掏槽槽方法、岩岩性、钻眼眼设备、劳劳动组织和和循环作业业方式等。。第三章地下下爆破技术术确定合理的的炮眼深度度应考虑以以下因素：合理的炮眼眼深度必须须与具体的的施工条件件相适应。。气腿轻型：：2.2~3.0；；台车、、重型凿岩岩机3m为为宜。合理的炮眼眼深度必须须保证较高高的爆破效效率。太深钻眼质质量难保、、夹制力太太大。合理的炮眼眼深度应尽尽可能使每每班能够完完成整循环环。经验公式：：l=(0.5~0.7)BB---巷道道的宽或高高的最小值值。4、炮眼数数目炮孔数目主主要同巷道道断面、炮炮眼布置、、岩石性质质、炸药性性能等因素素有关。不不能过多也也不能过少少。第三章地下下爆破技术术炮孔数目可可按一个循循环的总装装药量平均均装入所有有炮眼的原原则计算：：N=Q/Q单其中：Q=qslηQ单=πd2Δle/4le---炮孔装药长长度，d