隧道爆破讲义

隧道爆破讲义如果只要求把岩石炸出来，事情就简单多了，一是增加每个掏槽眼的药量；二是增加掏槽眼的层数。但我们的目前工作既要讲究爆破质量，爆破后的轮廓线的圆顺，没有超欠挖，岩石大块率小），还要讲究施工安全（减少对围岩的扰动，尽力避免二次补炮，此外还要讲究进尺和效益（即合理的布孔，最佳的药量匹配和最理想的起爆网络），总而言之是以最短的时间，最少的投入，达到最佳的效果。这样，就需要从炮孔设计，岩石单耗的确定，钻孔的质量（角度、间距、深度）。起爆网络顺序及连接，炮孔堵塞等各个环节科学、规范地的去操作，而且它们之间是环环相扣，哪一个环节出了问题都将会影响爆破的效果。出现超欠挖、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，多为掏槽眼、辅助眼、周边眼。掏槽眼是为辅助眼创造第二个自由面，辅助眼是为了进一步扩大掏槽眼体积，周边眼是为了保证开挖的断面和形状。1.1.1掏槽眼掏槽眼一般布置在开挖断面的中部或下部，眼底位于同一平面上，且以中点或中线对称布置。若掌子面岩层层理发育时，顶炮眼应尽量垂直于岩层层理面，小型断面的掏槽眼数一般为4~6个，大型断面根据开挖方式不同确定掏槽眼层数、部位、数量。掏槽眼比其它炮眼加深10〜15%，装药量也增加20%左右。常用掏槽方式有锥形掏槽、楔形掏槽、桶形掏槽、螺旋掏槽和混合掏槽。1.1.1.1锥形掏槽

各掏槽眼以相等角度向工作面中/心轴线倾斜，眼底趋于集中但不贯通，爆破后形成锥形槽，眼数3~6个，正锥形掏槽多用于平洞，圆锥掏槽多用于竖井，有关系数见下表：图1-1锥形掏槽眼a-图1-1锥形掏槽眼a-三角锥形 b-正角锥形c-圆锥形表3-1锥形掏槽要素岩石坚固性系数f炮孔倾角/(°)相邻炮孔间距/m孔口距离孔底距离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楔形掏槽由两排相对称得倾斜炮眼组成，爆破后形成楔形槽，又分为垂直楔形槽和水平楔形掏槽。楔形掏槽常用于中硬以上均质岩石，且巷道断面大于14国，当巷道岩层呈水平层理或高度大、宽度窄时用水平楔形掏槽，每对掏槽眼距离0.2〜0.6m，掏槽眼与工作面交角为55°〜75°，眼底距离10〜20cm。参数见下表：图1-2楔形掏槽a-垂直楔形掏槽； b-水平楔形掏槽表3-2楔形掏槽的炮眼参数岩石坚固系数f炮孔与工作面夹角/(°)两排炮孔之间距离/m炮孔数目/个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（直线掏槽）所有掏槽眼均垂直于掌子面，炮眼之间相距较近且保持互相平行，其中有一个或数个不装药的空眼，作为装药炮眼爆破时的辅助自由面。垂直掏槽眼有龟裂、桶形和螺旋形掏槽三种。1.1.2.1桶形掏槽（角柱形掏槽）各掏槽眼互相平行且呈规则布置（多为对称），空眼直径可与装药眼相同，也可采用75〜100mm大直径空眼，以便增强自由面的作用。因其掏槽眼体积大，在中硬岩中使用较为普遍，具体见下图：abab1-3龟裂掏槽和桶形掏槽a-龟裂掏槽 b-桶形掏槽图1-4大直径空孔桶形掏槽•-装药眼。-空眼1、2、3、4起爆顺序鉴2OO遂1。35•①1@OO©3初4④6I遂2O©OO1@342^3彭22010324

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@®13图1-5桶形掏槽的几种变形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图1-6小直径空眼螺旋掏槽』，D，」、旦］工工H1X哄/虹I」叼T百空眼一般只用一个，遇到坚韧难爆的岩石时，可以增加一、二个空眼，如虚线所示，该类掏槽爆破后往往在槽中存留下被压实的岩碴，影响辅助眼的爆破效果，为了克服这一缺点，常将空眼比装药眼加长300〜500mm,并在眼底装入200〜300g炸药然后堵塞10〜20cm。待所有掏槽眼爆破后，紧接着反向起爆以利抛碴，各装药眼与空眼间的间距L=(1〜1.8)d;L=(23.5)d;L=(3〜4.5)d;L=(4〜5.5)do2b、大直径空眼螺旋形掏槽(见下图)图1-7大孔直径空眼螺旋掏槽 c、五大孔掏槽薛数见小表）螺旋陶槽SOT图1-7大孔直径空眼螺旋掏槽 c、五大孔掏槽薛数见小表）螺旋陶槽SOT^大•5•360-•6图1-8掏槽炮孔布置图表1-3装药参数表abab炮孔编号孔径/mm孔深/m孔数/个药卷直径/mm段别单孔药量/kg段药量/kg中空孔1004.74掏槽11004.7140123.423.4扩3504.544035.421.60扩5504.544055.421.60扩6504.544065.421.60扩7504.544075.421.60合计21109.80图1-9混合掏槽a――桶形与锥形混合 b――复式楔形掏槽是指两种以上的掏槽方式混合使用。当断面较大时，可采用复式楔形掏槽。当岩石特别坚硬时，可采用桶形与锥形混合掏槽。垂直掏槽与倾斜掏槽相比，其优点是眼深不受断面限制，可进行较深炮眼的爆破，因此可加大循环进尺，掏槽体积里外大小较一致，因而相邻炮眼的最小抵抗线里外也较一致，使爆破后的

石块块度均匀，不会抛掷太远，爆堆集中在掌子面附近，有利于装碴，其缺点是掏槽眼数较多；掏槽体积小；装药眼和空眼的间距不能太大，且需要互相平行；要求钻工要有较高钻眼技术，钻眼角度、深度均不得出现偏差。通过上面的介绍，我想大家应该有一个认识，现在施工的单线隧道垂直掏槽要优于其它掏槽，但因钻眼设计或施工人员的习惯、技术的熟练程度等原因，目前多采用楔形掏槽，从效果来看，存在以下问题：一是左右侧炮眼开口距离太大，形成大的锅底、断面小，侵占了辅助眼和周边眼的位置。上面说过，岩石越硬，角度应越小，有利于楔子的拔出。二是左右侧炮眼不对称，掏槽碴体没有沿隧道边轴线抛出影响掏槽效果。三是眼底不在同一平面，且距离不同，没有控制在10〜20cm左右。四是炮口没有堵塞，炸药能量有相当一部分从炮口冲出，真正发挥的作用的与装入的量不相等造成浪费。加上有的3〜4层掏槽更是加大炸药使用量。五是担心岩石太硬掏不出来槽，且进尺大时，用复式楔形掏槽逐渐加深掏槽眼深度，加大掏槽眼角度，直至到超出其它眼的20cm左右。如图：图1-10三层楔形掏槽眼示意图（图中图1-10三层楔形掏槽眼示意图（图中ho、h］、h2均为炮孔底至自由面的垂直线）图1-11四层楔形掏槽眼示意图（图中1-12表示起爆顺序）六是为保证掏槽爆破效果，应尽量减少钻眼的偏差，并采用毫秒延期雷管爆破，各对楔形掏槽眼之间延期时间应为100毫秒左右。七是岩石坚硬楔形掏槽眼困难时，也可在楔形掏槽眼上下中间部位各加一个掏槽眼，且向楔形中央倾斜。如图：图1-12坚硬岩石掏槽眼示意图1.1.3周边眼和辅助眼周边眼的眼底要朝隧道轮廓线方向倾斜。当岩层坚硬时，眼底要稍微超出轮廓线位置，一般在10cm以内。当岩石松动时，眼底距轮廓线距离要相应的减小，甚至与眼口相同。周边眼间距一般40〜70cm左右。石质越差间距越小。起拱线位置，炮眼要适当加密，这样才能满足隧道断面尺寸和轮廓满足设计要求。辅助眼要根据设计的炮眼数目，均匀的布置在掏槽眼与周边眼之间的范围内。一是炮眼要垂直掌子面；二是要呈梅花型分布。三是楔（锥）形掏槽的辅助眼与工作面角度应逐渐、均匀加大，直至垂直。1.1.4底眼要适当减小眼底间距（一般为0.5〜0.6m）,并使钻眼方向朝底板下方有一定的倾斜角度，在软岩中倾角可小些。在硬岩倾角可大些，一般眼底低于底板10〜15cm，此外要比辅助眼增加装药量，堵塞长度至少20cm以上。若向下倾斜角度不够或装药不足，爆破后会造成底板欠挖出现“底坎”，不仅不能保证断面尺寸，同时也将影响下一循环钻眼及装碴。1.1.5光面爆破光面爆破不仅可以得到一个光滑的岩面，保证开挖断面尺寸，同时也可以减少支护工程量。但更主要的是减少对周围岩石的扰动和产生裂隙，保证工程本体安全和施工安全。越是石质差,越要讲究光爆的质量和效果。光爆孔在主炮孔之后起爆，其间距要小于边孔至主炮孔距离的80%以下，装药采用不耦合装药或间隔装药，同时必须严格控制光爆孔及靠近光爆孔的主炮孔的装药。原则是任何主炮孔产生的裂隙、破坏区均不得超过周边孔的裂隙破坏区。光爆孔钻爆参数要根据岩石的性质、钻孔直径和间距、药卷直径、炸药性能、孔深、雷管段位及光爆层厚度等进行试验、调整，取得最佳的数值。质量保证：一是要有适当厚度、均匀的光爆层，且临近主炮孔爆破后对光爆孔没有产生破坏性影响。二是孔位准确，长度整齐、相互平行、间距一致，开孔位置偏差不应大于3cm，钻孔以3%〜5%的斜率向断面外倾斜。三是严格控制装药量，保证合理、均匀的装药结构。药量过大，保证不了光爆的效果；过小，则产生爆不下来。针对目前没有采用不耦合装药（即用普通药卷装药）情况下，在计算出单孔装药量情况，按孔口、孔中、孔底分别按1：2：3进行分段装药，用导爆索或竹片固定雷管分别起爆进行爆破。四是炮口必须堵塞至少30〜40cm以上，且用炮泥，严禁用纸箱。1图1-131图1-13光面爆破常用装药结构1一炮泥2一导爆索 3一雷管脚线 4-032mm药包5-020〜25mm药包 6—电雷管 7-032mm药包图1-14光爆布孔示意图（附注：1、本图尺寸均以厘米计。2、 施工方法：上半断面（5.7m高）施工方法3、 掏槽形式：采用楔形复式掏槽。4、 图中编号为起爆顺序，爆破施工时需要根据该顺序合理布置雷管段数，使爆破达到最佳效果。4、周边眼采用2#硝铵炸药和导爆索，不耦合装药形式；其它眼采用①32硝铵或乳化炸药。6、 导爆索搭接长度＞15cm，连接角度＜90。，用电工胶布裹紧。7、 在实际施工中，周边角进行光爆试验，不断修改爆破参数，以达最佳效果。8、 周边孔外插角为2〜4。。）例1、燕前1号隧道掏槽孔开口角度小，左右炮孔间距大，侵占了辅助眼和光爆层位置，没有均匀的光爆层。周边眼呈“八”或‘\/”型，没有均匀平行布置，装药集中在孔底，孔深3m。全断面装药近180kg,炮孔只用纸箱堵塞一小段，由于岩石较硬，常造成爆破后局部超出了炮孔位置（“八”形顶部药量集中的部位），而在“八”形底部出现拒爆，需要二次补炮，可见炮痕极少。

结论：只简单地增加药量求得开挖，质量难以一次达标，二次爆破增加了时间，炸药使用量大，（加上4层掏槽）浪费现象突出。例2、 鼓山一号进口上断面施工，高度5.8m，宽度6.77m，炮眼106个，钻孔深度2m,掏槽深度2.5m，掏槽眼4对，周边眼间距0.4m,装药72kg（同样折合，若全断面掘进：按孔深3m计，总装药量最多用到140kg左右），补炮效果：炮根几乎没有，半孔率达到95%以上，大块率少。结论：质量一次性达标，安全达到保障，炸药使用量少（每一循环可节约300多元），创造了良好的形象，虽然钻孔的时间长一些，但除去补炮和多用炸药来看，总体比较进度和效益还是得到保证的。1.2.1炮眼布置数量N,按下式计算k(sf)1/2式中:N式中:N---台阶炮眼数，单位：个q 单位耗药量，取1.1.65kg/m3;Y 每米长度炸药的重量，单位：kg;门 炮眼装药系数；k---3〜3.4（岩石软取小值）；S---开挖断面积，14.28m2;f 岩石坚固系数;为保证周边眼光爆质量，周边眼必须加密，故炮眼总数适当增加。1.2.2炮眼布置原则1.2.2.1掏槽眼为提高爆破效果，降低炸药单耗，节省钻眼工作量，宜在开挖断面的适当位置（一般在中央偏下部）布置几个装药量较多的炮眼（即为掏槽眼），其作用是先在开挖面上炸出一个槽腔，为后继炮眼的爆破创造出新的临空面。掏槽效果的好坏，将直接影响到整个隧道断面爆破进尺及爆破效果。1.2.2.2周边眼根据施工组织设计要求，采用光面爆破施工，因此，周边眼间距应控制在50cm左右，施工中根据围岩情况具体调整。1.2.2.3扩槽眼、辅助眼、底板眼扩槽眼、辅助眼、底板眼的布置原则均比掏槽眼、周边眼要稀一些，具体根据围岩结构和施工经验具体调整。1.2.2.4炮眼布置形式炮眼布置掏槽眼前面已介绍，辅助眼逐层扩帮和压顶，周边眼环状布置，底眼平行隧道底板布置。1.2.2.5总装药量的计算单位岩体用药量q值的确定根据经验比选，确定单位岩体用药量q值。总装药量Q的计算Q=qxLxSx。进行计算，炮眼深度L;开挖断面面积S,炮眼利用率Z（一般取85%）。1.2.2.6炸药的分配隧道爆破不同部位的炮眼所起的作用是不同的，各部位炮眼的装药量也不相同，周边眼的装药量根据隧道光面爆破要求，周边眼装药集中度约为0.2〜0.25kg/m。掏槽眼：Q二号xP=L4x爵0X0.15牝0.62kg/孔TOC\o"1-5"\h\z孔i m 0.17扩眼槽：Q=^^2XP=L2x0.45x0.15牝0.48kg/孔孔2 m 0.17辅助眼：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 钻孔深度；a（门） 装药系数-装药深度与炮眼深度的比值，与岩石单耗成正比，与炮眼个数成反比；P 单管药的重量，单位kg;m 单管药的长度，单位m;以上计算的装药量为理论计算，在爆破前要按以上单耗的最低量先进行试爆，根据爆破结果，重新调整核算爆破参数。1.3起爆顺序掏槽眼一扩槽眼一辅助眼一顶眼一角眼一底眼一光爆眼，总体要求是围绕掏槽眼逐渐扩大爆破范围和逐层压顶，为光爆层创造圆顺，均匀的自由面，保证光爆的最佳效果，其中注意的一是合理选定，先后时差，也就是非电毫秒雷管的段位。二是应反向引爆，因为正向引爆容易发生炮轰波将后面炸药压死。1.4堵塞这是施工中最容易忽视，也是普遍最不到位的工作，良好的堵塞可以提高炸药的爆轰性能，使炮眼内的炸药反应安全而产生较高的爆轰压力，还能阻止炮轰气体产物过早地从炮口冲出，有效提高爆炸能量的利用率，同时还能保证碎块率和光爆效果。一般堵塞长度，掏槽眼为1/3抵抗线，其它眼为1/2抵抗线，周边眼为1/4孔深，底眼为1/5抵抗线（但＞20cm）。若控制爆破，则堵塞长度不小于0.75倍抵抗线。堵塞物应连续并适当捣实。注意：堵塞长度过长会降低延米爆破量，并造成上部岩石破碎不佳。1.5总体要求1.5.1掏槽眼、扩槽眼、辅助眼、周边眼、底眼各自按设计间距、角度、深度、装药量等均匀分布，使每个炮眼充分发挥作用，有效保证爆破效果，这样不易因