隧道钻爆设计方案

PAGE新建向莆铁路FJ-2标隧道钻爆设计PAGEPAGE20目录1.编制依据 22.适用范围 23.爆破设计 23.1隧道爆破设计参数 23.1.1炮眼直径 23.1.2炮眼数量 23.1.3炮眼深度和长度 33.1.4炮眼深度的确定 43.1.5炮眼方向和角度 53.1.6炮眼布置 53.1.7辅助眼的布置 73.1.8周边眼的布置 73.1.9装药量的计算和分配 73.2炮眼布置、技术指标 84.爆破安全措施 164.1爆破作业人员的职责 164.2爆破安全措施 171.编制依据1.1铁路工程施工技术指南；1.2《爆破安全规程》-6722-2003；1.3铁道部“铁公安［2000］22号《关于印发〈铁路施工单位爆破物品安全管理办法〉的通知》”；1.4中华人民共和国民用爆炸物品管理条例（国务院令第466号）1.5《向莆铁路火工品管理办法（实行）》2.适用范围尤溪隧道进口段正洞及秀村斜井。罗布隧道、富口隧道、林村隧道、机场隧道、镇头一号隧道、镇头二号隧道、罗坑隧道、大水湾隧道、廷庄隧道、黄坪峡隧道、肖墩隧道、陈同坑隧道、下仑隧道、大基口隧道、乐厝一号隧道、乐厝二号隧道、乐厝三号隧道、琅口隧道、九峰山隧道、梅山寺隧道。3.爆破设计3.1隧道爆破设计参数3.1.1炮眼直径炮眼直径对凿岩生产率，炮眼数目，单位耗药量和洞壁的平整程度均有影响。加大炮眼直径以及相应装药量可使炸药能量相对集中，爆炸效果得以改善。但炮眼直径过大将导致凿岩速度显著下降，并影响岩石破碎质量，洞壁平整程度和围岩稳定性。因此，必须根据岩性和工具，炸药性能等综合分析，合理选用孔径。一般隧道的炮眼直径在32-50mm之间，药卷与眼壁之间的间隙一般为炮眼直径的10%-15%。3.1.2炮眼数量炮眼数量主要与开挖断面，炮眼直径，岩石性质和炸药性能有关，炮眼的多少直接影响凿岩工作量。炮眼数量应能装入设计的炸药量，通常可根据各炮眼平均分配炸药量的原则来计算。其公式为:N=qS/rα式中N—炮眼数量，不包括未装药的空眼数；q—单位炸药消耗量，kg/m3;S—开挖断面积，(m2);α—装药系数，即装药长度与炮眼全长的比值。r—每米药卷的炸药质量，kg/m，2号岩石铵梯炸药的每米质量见下表。2号岩石铵梯炸药每米质量值药卷直径(mm)323538404445（kg.m）0.780.961.101.251.521.593.1.3炮眼深度和长度炮眼深度是指炮眼底部至作业面的距离。炮眼长度是指炮眼本身的长度。通常爆破后，掌子面上不能按炮眼全部深度将岩石炸落，炮眼的一部分未被炸下，而残留在作业面上，称为“残孔”，炮眼长度被炸下部分与炮眼全部长度的比值叫炮眼利用率。m=（L-n）/LL—炮眼全部长度（米）n—残留长度（米）m-炮眼利用率每循环爆破作业中要求炮眼利用率不低于85%，掘进中实际的炮眼长度不等于炮眼深度，而应为炮眼深度和炮眼利用率的乘积。L=m.H（米）L—爆破进尺（米）H—炮孔深度（米）①、炮眼深度对钻眼速度的影响一般来说，钻眼速度随钻眼深度的增加而降低，因为眼深使炮眼初始直径加大，增加了钻爆岩石需要的破碎功能而使钻孔速度减小。眼深需要长钎，工作时产生纵向弯曲而有弹性变形，损失有效功；钎面上与眼圈岩壁的摩擦面积增大，钎长则惯性大，需要用更多的能量来克服它；眼深时排除深眼内岩屑较困难，使钎转动阻力增加。②、眼深对掘进循环时间的影响：由于眼深增加，钻孔作业时间加长，辅助作业时间缩短。根据经验资料统计，炮眼深度在下列范围时，能使掘进平均1米所用循环时间最短。A、机械装渣，轻型钻机钻眼，适当眼深为2.0米-3.0米B、机械装渣，重型钻机钻眼，适当眼深为2.25米-3.5米③、眼深对炮眼利用率和炸药消耗量的影响在有层理、节理发育的岩层中，无论断面大小，眼深在1.5米左右时，炮孔利用率较高。加大或减小深度，炮眼利用率都将降低10%-20%，当眼深为1.5-2.5米时，装药量q与深度变化关系不大，但眼深在3-3.5米时将增加10%-15%。④、作业面大小对炮眼深度的影响开挖断面小，岩石夹制作用大，炮眼不能很深。在作业面钻有角度的炮眼时，断面的高度和宽度，对钻眼操作有限制，也限制了钻眼的深度。3.1.4炮眼深度的确定①、采用斜眼掏槽时，炮眼深度不宜过大，一般最大炮眼深度取断面宽度（或高度）B的0.5-0.7倍，即L=（0.5-0.7）B②、利用每一掘进循环的进尺数及实际的炮眼利用率来确定，即L=Tm式中L—炮眼深度（米）T—每掘进循环的计划进尺数（米）m—炮眼利用率，一般要求不低于0.85③、按每一掘进循环中所占时间确定，即L=mvt/N式中m—钻机数量v—钻眼速度（m/h）t—每一掘进循环中钻眼所占时间（h）N—炮眼数目炮眼深度应该根据上述的三种情况综合考虑选定。对于掏槽眼还应加深10—20cm,以保证其他炮眼能充分发挥效能。底眼也应加深5—10cm,且应多装药以达到翻渣的作用。不管工作表面凹凸程度如何，应该使所有炮眼的眼底均位于深部的同一断面上。此外，所确定的炮眼深度还应与装渣运输能力相适应，使每个作业班能完成整数个循环，而且使掘进每米隧道消耗的时间最少，炮眼利用率最高。目前较多采用的炮眼深度为浅眼1.2—1.8m,中深眼2.5—3.5m,深眼3.5—5.15m。3.1.5炮眼方向和角度炮眼轴线的方向称为炮眼方向，而其轴线与作业面的夹角称为炮眼角度。炮眼方向、角度的选择，就是为了在岩石的薄弱部位突破，利用暴露的岩石自由面和构造特点，最大限度的发挥炸药的爆炸威力，以提高爆破效果。因此，在掘进时，炮眼必须有一定的方向和角度，而方向和角度的大小，则根据各种炮孔所起到的作用，岩石的坚硬程度和结构特点等具体情况而定。3.1.6炮眼布置在破碎岩石的过程中存在着破碎岩石应力和岩石抵抗破坏的力。破碎岩石的力通过合理的确定各项钻爆参数，充分发挥它们的效能使其得到提高，抵抗破碎的力决定于岩石的物理力学性质和自由面的多少，也关系到破坏岩石力的有效发挥问题。它对爆破效果有决定性的影响。所以，炮眼布置是否合理，是钻爆方案中的决定性因素。掏槽眼的布置掏槽眼是断面中首先起爆的眼，其眼位应选在岩石的薄弱部位，亦要充分利用断面中岩石的结构面。如果岩石是均质的，采用锥形或楔形掏槽时，一般布置在断面中央或偏下部，以断面轴线上一点为圆心，以断面高度或高度的1/4为半径的圆内，因为这个部位岩石对爆破的夹制作用小，钻眼也方便。掏槽眼的数目主要随岩石的坚硬程度而定，并依据断面大小，适当考虑，原则上是在保证掏槽效果的前提下，力求眼数最少，但一般不少于两对。掏槽眼与作业面的倾角是掏槽眼布置的关键，它依岩石的坚硬程度和采用的掏槽形式而定。一般变化在55°—75°之间，也有采用直眼掏槽的。掏槽眼系数表岩石坚硬性系数f4—68—1010—1515—20楔形掏槽与掘进面所成角度75—7070—6565—6060—55平行两对掏槽眼间距70—60504040相对两掏槽眼眼底距30—2020—1515—1010掏槽眼数目4—6666—8锥形掏槽与掘进面所成角度70—65656055相邻两掏槽眼眼底距40—3030—2020—1515—10掏槽眼数目1.5B（1.6-1.9）B(2—2.5)B（3—3.7）B说明B—开挖断面宽度或高度的最小值掏槽眼的眼距（一是指每对掏槽眼的眼口距离（在作业面上的距离），二是指平行两对掏槽眼的间隔距离）可由下式确定：B=2c+b式中B—两掏槽眼眼口的间距b—两掏槽眼眼底距离c—掏槽眼眼底与眼口的直线距离斜孔掏槽装药量计算：Q‘=qV/nq-掏槽爆破岩石单位体积炸药消耗量（kg/m3）;V-槽腔体积（kg/m3）;n=斜眼掏槽炮眼数。3.1.7辅助眼的布置辅助眼的布置主要是解决炮眼间距和最小抵抗线的问题，这可以由施工经验决定，一般抵抗线W约为炮眼间距的60%∽80%，并在整个断面上均匀排列。当采用2号岩石铵锑炸药时，W值一般取0.6∽0.8m.3.1.8周边眼的布置周边眼应严格按照设计位置布置。断面拐角处应布置炮眼。为满足机械钻研需要和减少超欠挖，周边眼设计位置应考虑0.03-0.05的外插斜率，并应使前后两排炮眼的衔接台阶高度（即锯齿行的齿高）最小。此高度一般要求为5-10cm。3.1.9装药量的计算和分配炮眼装药量的多少是影响爆破效果的重要因素。药量不足，会出现炸不开，炮眼利用率低和石渣块度过大；装药量过多，则会破坏围岩稳定，崩坏支撑和机械设备，使抛渣过散，对装渣不利，且增加了洞内有害气体，相应地增加了排烟时间和供风量等。合理的药量应根据所使用的炸药的性能和质量，地质条件，开挖断面尺寸，临空面数量，炮眼直径和深度及循环的总用药量要求来确定。目前多采取以下方法计算装药量，即先用体积公式计算一个循环的总用药量，然后按各种类型的炮眼的爆破特性进行分配，再在爆破实践中加以检验和修正，直到取得良好的爆破效果为止。计算药量Q的公式为Q=qv式中Q—一个爆破循环的总用药量，Kg;q—爆破1m3岩石炸药的消耗量，Kg/m3V—一个循环进尺所爆落的岩石总体积，m3，其值为V=L.S其中L—计划循环进尺，m；S—开挖面积，m2。注：围岩类别根据铁路隧道围岩分类总的炸药量应分配到各个炮孔中去。由于各炮眼的夹制作用及受到岩石夹制情况不同，装药量也不同，通常按装药系数ａ进行分配，ａ值可参考下表取值装药系数ａ值炮眼名称岩石坚固系数f〉101085-63-41-2掏槽眼0.80.70.650.600.550.5辅助眼（内圈眼）0.70.60.550.500.450.4周边眼0.70.650.600.550.450.43.2炮眼布置、技术指标说明：1、图中未注数字炮眼为中空眼，直径为10cm，不装药。2、1～2为直掏槽眼；3～7为辅助眼；8为内圈眼；9为底板眼；10为周边眼。3、炮眼用专制炮泥堵塞，堵塞长度不小于30cm。4、本断面按每循环3.6m进尺计算。说明：1、图中未注数字炮眼为中空眼，直径为10cm，不装药。2、上半断面：1～2为直掏槽眼；3～8为辅助眼；8为内圈眼；9为底板眼；10为周边眼。3、下半断面：1～3为掘进眼；4为底板眼；5为周边眼。4、炮眼用专制炮泥堵塞，堵塞长度不小于30cm。5、本断面按每循环3.2m进尺计算。斜井Ⅲ级围岩上台阶爆破炮眼示意图斜井Ⅲ级围岩下台阶爆破炮眼示意图斜井Ⅲ级围岩台阶法爆破参数表部位毫秒雷管段号炮孔名称炮孔深度（m）孔数（个）单孔装药量（kg）段装药量（kg）附注上台阶断面中空眼1.91主要指标炮孔数：84个断面积：15.4m2设计进尺：1.5m单位耗药量：0.61kg/m31掏槽眼1.140.150.63掏槽眼1.940.31.25掏槽眼1.940.31.27掘进眼1.7130.22.69掘进眼1.7190.23.811底眼1.780.21.613周边眼1.7310.13.1合计8414.1下台阶断面1掘进眼1.7130.22.6主要指标炮孔数：105个断面积：38.8m2设计进尺：1.5m单位耗药量：0.44kg/m33掘进眼1.7140.34.25掘进眼1.7140.34.27掘进眼1.7140.34.29掘进眼1.7130.33.911底眼1.7130.33.913周边眼1.7240.12.4合计10525.4斜井Ⅱ级围岩全段面爆破炮眼示意图斜井Ⅱ级围岩全段面爆破参数表毫秒雷管段号炮孔名称炮孔深度（m）孔数（个）单孔装药量（kg）段装药量（kg）附注中空眼2.92主要指标炮孔数：138个断面积：54.2m2设计进度：2.5m单位耗药量：0.88kg/m31掏槽眼1.680.86.43掏槽眼2.98185掏槽眼2.98187掏槽眼2.93139掘进眼2.71211211掘进眼2.72712713内圈眼2.7291.234.815底/周边眼2.7590.3520.65总计154119.854.爆破安全措施4.1爆破作业人员的职责4.1.1爆破组织机构根据爆破作业人员在爆破工作中的作用和职责范围，把爆破作业人员分成：爆破工作领导人、爆破工程技术人员、爆破班长、爆破员、爆破器材仓管员，施工程序图见图1-1。爆破工作领导人爆破工作领导人爆破班长爆破仓管员爆破员爆破工程技术人员指导领取退回器材爆破设计施工器材保管图1-1爆破作业人员关系图在爆破工作领导人的领导下，爆破班长或爆破员在正常获取有生产经理、技术负责人、安全员签字的领用单后，按照爆破工程技术人员的爆破设计书，前往爆破器材库，按规定领取爆破器材，并将其运到爆破作业地点，检查炮孔，消除作业地点的不安全因素，装药、填塞、联线、警戒、发信号、起爆、检查爆破效果，进行盲炮处理，将剩余的爆破器材交回爆破器材库。从爆破工作开始到结束，爆破施工和爆破器材运搬等工作都是受监控的。4.1.2现场领工员及爆破班长的职责（1）领导爆破员进行爆破工作；（2）监督爆破员切实遵守爆破安全细则和爆破器材的保管、使用、搬运制；（3）有权制止无《爆破员作业证》的人员进行爆破工作；（4）检查爆破器材的现场使用情况和剩余爆破器材的及时退库情况。4.1.3爆破员的职责（1）保管所领取的爆破器材，不得遗失或转交他人，不准擅自销毁和挪作它用；（2）按照爆破指令单和爆破设计规定进行爆破作业；（3）严格遵守本规程和安全操作细则；（4）爆破后检查工作面，发现盲炮和其它不安全因素应及时上报或处理；（5）爆破结束后，将剩余的爆破器材如数及时交回炸药库。爆破班长和爆破员必须熟练掌握职责范围内的安全技术，遇到疑难问题，应及时请求爆破工程技术人员指导，并向爆破工作领导人请示报告。4.2爆破安全措施（1）严格单段最大起爆药量，即每段起炸药量最大不超过25Kg。（2）选用低爆速的炸药和不耦合装药，采用预裂爆破技术控制爆破地震波对爆区周围的影响；（3）采用非电起爆系统，减少杂散电流的影响，防止早爆事故；（4）各爆破有关人员严格遵守“爆破作业人员的职责”；（5）采取积极措施预防炮烟中毒；①加强炸药的保管和检验工作，禁用过期变质的炸药。②保证填塞质量和填塞长度，以免炸药发生不完全爆破。③爆破后，需等5～15分钟，炮烟浓度符合安全要求后，才允许人员进入工作面。（6）严禁民工领取和单独使用爆炸