第二节 钻孔爆破开挖法

开挖方式
炮孔孔数 (个） 炮孔密度 （个/m2) 单位耗药 量(kg/m3)
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全断面
200~220 2.0~2.2 1.35~1.5
全断面
149 2.2 1.25
全断面
197 2.4 1.8
全断面
166 2.0 1.2
全断面
118 2.48 1.43
全断面
74~101 1.8~2.3 1.3~1.5
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二、钻孔爆破开挖轮廓 的控制


光面爆破常用爆破参数值
岩石类别
岩石极限抗压 强度(Mpa) ＞59 29~59
周边孔间距 a(cm) 55~65 45~60
周边孔抵抗线 w(cm) 60~80 60~75
周边孔密集系 数M=a/w 0.9~1.0 0.8~0.9
周边孔装药集 中度Δ l (g/m) 300~350 200~300
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部分工程爆破参数表
项目
隔河岩引 水隧洞
石灰岩、 页岩 100
三峡矛坪 溪泄水隧 洞
花岗岩 68（上半 部）
广蓄引 水隧洞
花岗片 麻岩 81.7
广蓄尾 水隧洞
花岗片 麻岩 83.8
广蓄交通 洞
花岗片麻 岩 48.3
成昆铁路 隧洞
f=5~8 38.5~45
围岩特性 断面面积 (m2)

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示例




鲁布革水电站引水隧洞D段全长2589m，开挖直径8.8m，底坡0.032。岩 层为厚层白云岩和白云质灰岩, 完整性好, 偶有团块状灰岩与泥质薄层出 现, 节理断层较不发育, 地下水位线位于洞底高程以下。采用全断面钻爆 法施工, 其施工方案简述如下。 （1）施工设备 测量放线与布孔用激光发生器; 钻孔用2台JCH310—C型 全液压三臂凿岩台车; 通风用1台PF—100SW37型隧洞轴流式送风机; 清 撬危石及清底用1台斗容量为0.34m3 的UH04型液压反向铲; 装碴用1台斗 容量为3.1m3的966D型侧翻式轮胎装载机; 出碴用4～6辆12t自卸汽车。 （2 ） 钻爆施工参数 设 计开 挖 断面 60.82m2, 钻孔 139 个， 钻孔直径 Φ100mm和Φ45mm，钻孔深度3.3m，循环进尺3.0m，炮孔密度2.29个/m2， 爆破效率89.8％，平均单位耗药量1.65kg/m3，平均单位耗雷管量0.79个 /m3，每天三个循环，施工总人数62人。 （3）循环作业
工程名称

隔河岩引 水隧洞
三峡矛坪 溪泄水隧 洞 天生桥一 级引水隧 洞 广蓄引水 隧洞
石灰 岩、 页岩
花岗 岩
4.5
45
32
0.25~0. 3
3.0
3.7
82
4
45
Hale Waihona Puke Baidu32
0.2
2.7
3.3
82
泥岩 砂岩 花岗 片麻 岩
3.0
50
32
0.3
2.4~2.5
2.0
67
4.5
48
43
0.2
5.25
4.0
三峡矛坪溪泄水隧洞、天生桥一级引水隧洞、广蓄引水隧洞、江垭导流隧洞均采 用直眼掏槽方式开挖爆破。
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2）垂直掏槽

部分工程垂直掏槽主要参数
岩性 孔数 （m） 炮孔直 药卷直 炮孔间 径 径 距（m） （mm） （mm） 装药量 (kg/孔) 平均循 环进尺 （m） 炮孔利 用系数 (%)
花岗岩
2.25 泥岩砂岩 1.56 花岗片麻岩 1.92 石灰岩、白 云岩 289 60 70 0.86 250~300 40~50 50~60 0.67~0.83 300 50 70 0.71
2.0
425
70
100
0.6
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2.炮孔数目
掘进工作面上炮孔数量和装药量，受岩层性质、炸药性能、爆破 时自由面状况、炮孔大小和深度、装药方式、工作面的形状、大 小和岩渣的块度等多种因素的影响. 方法（1）采用类比法或经验公式法，确定钻孔深度。大中断面 Ⅰ~Ⅱ类围岩条件下，钻孔深度为3~4.5m，Ⅲ~Ⅴ类围岩条件下钻 孔深度为2~3m.（2）初步确定单位耗药量。（3）计算每一循环总 药量。（4）计算炮孔数量。（5）计算不同炮孔装药量：周边孔 按线密度计算，掏槽孔为崩落孔的1.15~1.35倍。（6）经过2~3次 实验，通过调整即可得出较为合适的设计爆破参数。 初步计算时，可应用装药量平衡原理计算炮孔数量。
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（3）周边炮孔



目的：控制开挖断面轮廓的炮孔，称为周边炮孔，也称为轮廓边 线炮孔。 要求：为了保证开挖面的规格，每个角上要布置角孔。周边孔中 的底孔，考虑到底部岩石上抬的夹制影响和工作面翻碴的作用， 应将底孔间距适当加密或适当加大装药量。 周边孔的孔口应距开挖断面设计边线10~20cm，以利于钻孔作业。 钻孔时应控制孔的倾斜角度和深度，使孔底落在同一平面上。孔 底距设计边界的距离，视岩石的硬度而确定，中硬岩石，孔底可 达到设计边界；软石，孔底在设计边界内10cm；坚硬岩石以上， 孔底应超出设计边界10~15cm。

棚架漏斗装碴 1、2、3、4、5、—开挖顺序
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（2）装岩机装碴，机车牵引斗车或矿车出碴



适用于围岩稳定的小断面平洞、施工支洞、导洞。 常用的三种调车方式。 采用浮放道岔，可缩短调车 距离，使装岩机更接近工作 面而加快了装碴速度。线路 要求和行车规划。
（a）浮放道岔双线调车；（b）菱形渡线钣双线调车 （c）皮带运输机分料双线调车 1—装岩机；2—正在装载的矿车； 3—已装满待运的矿车；4—等待装载的空车； 5—浮放道岔或菱形渡线钣；6—皮带运输机
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凿岩台车（实腹、轮行）
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2.出碴运输

出碴运输是平洞开挖中最费时费力的工作，一般约占循环时间的1/3~1/2，
同钻孔作业一样，是控制掘进速度的关键。


工作：合理选择配套的装碴运输设备和数量；规划好洞内外运输线路和 弃碴场地；制定可靠的施工组织措施和安全运行措施。 （1）架漏斗装碴，机车牵引斗车出碴 此种方式适用于围岩稳定性较好、机械设备较低的平洞。
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3.炮孔深度



W——炮孔深度，m; ν ——一台钻机的钻孔速度，m/h; m——同时工作的钻机台数； t2 ——每个炮孔的装月时间；h; t3——爆破后通风散烟时间，h; t4——出渣时间，h; S——开挖断面面积，m2 η ——炮孔利用系数，一般为0.8~0.9； p ——装岩出渣生产率，m3/h按实方计算； t5——准备工作与交接班时间,h;
硬岩 中硬岩
软岩
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＜29
35~45
45~55
0.7~0.8
70~120
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三、钻孔爆破循环作业


每掘进一次，主要工序有钻孔准备、钻孔、装药、爆破、通风排 烟、安全检查、出碴、延长运输线路和风水电管线等。 掘进一次的工序组合，称为循环作业。常采用的循环时间为4、6、 8、12h 。 当围岩稳定性较好，有钻架台车或多臂钻车钻孔，短臂挖掘进机 或装载机配自卸汽车出碴时，宜采用深孔少循环的方式，以节省 辅助工作的时间。 若围岩的稳定性较差，用风钻钻孔、斗车或矿车出碴，宜采用浅 孔多循环的方式,以保证围岩稳定。 确定循环进尺时，通常是根据围岩条件、钻孔出碴设备的能力， 初步选定掘进深度，计算钻孔、装药爆破、出碴、临时支护等工 序的时间，然后按班或日循环次数为整数的原则，再修改初选进 尺，直到满足正常班次的循环作业。
N = Q / W = KSW / W = KS /




= 100 ( / 4 ) d k
2
W=（0.5~0.8）B
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2.炮孔数目



N——一次掘进循环中开挖面上的炮孔总数； Q——一次爆破的炸药用量kg； W——炮孔深度，m； ——单个炮孔每米装药量，kg/m； d ——药卷直径cm。 Δ ——炸药密度kg/cm3； k ——装药压紧系数，通常对硝铵炸药=1.0，对硝化甘油炸药=1.2； ——炮孔的装药系数，见表6-2所示。 ——炮孔深度m； L ——开挖断面宽度m； B K ——单位耗药量kg/m3，见表6-3所示； ——开挖断面面积m2。 S
第二节
钻孔爆破开挖法
钻孔爆破法是地下建筑物施工中常用的开挖 方法，其主要施工顺序是钻孔、装药爆破、出碴 及相应的辅助工作。
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一、钻孔爆破设计





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钻孔爆破设计的主要任务是： 确定开挖断面的炮孔布置，即各类炮孔的位置、方向和深 度； 确保各类炮孔的装药量、装药结构及堵孔方式； 确定各类炮孔的起爆方法和起爆顺序。 1.炮孔类型及布置 (1）掏槽炮孔 掏槽孔的主要作用是增加临空面，以提高爆破效果，常布 置于开挖断面的中部。根据炮孔布置的形状和方向，又可 分为斜孔掏槽及垂直掏槽。 1）斜孔掏槽 斜孔掏槽又分为楔形掏槽和锥形掏槽。楔 形掏槽是由数对对称的相向倾斜的炮孔组成, 适用于各种 坚固程度的岩石。 锥形掏槽：三角锥形，正锥形和圆锥形。孔数3~6个。
风动凿岩机
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1.钻爆作业


钻孔时应控制孔位、孔深和孔的斜度。掏槽孔和周边孔的孔位偏差应不 大于50mm，其他炮孔则不得超过100mm；掏槽孔的深度应比崩落孔深 10~20cm，其它炮孔的孔底应落在设计规定的平面上；周边孔的最大斜 度值应小于20cm，以控制径向超挖过大。 钻孔前准备工作有：工作面的清理、测量放线布孔、风水电管线的延长 以及钻机检查，一旦进入钻孔作业，应连续运转，直到钻孔结束。
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部分工程光面爆破参数值
工程名称 岩性 不耦合系 数k 线装药密 炮孔间距a 最小抵抗 度（g/m） （cm） 线W（cm） 150~200 50~100 密集系数 M
隔河岩引 水隧洞
石灰岩、页 岩
2.25
40~50
60~70
0.65~0.75
三峡矛坪 溪泄水隧 洞
天生桥一 级引水隧 洞 广蓄引水 隧洞 鲁布革电 站引水隧 洞
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3.炮孔深度






炮孔深度应根据开挖断面的大小，岩层性质、掏槽型式、钻机型 式和掘进循环作业时间进行选择。 炮孔深度为隧洞开挖断面宽度的0.5~0.85倍，同时还应与循环作 业时间相协调。 W=∱（T） T=φ t1+Nt2+t3+t4+t5 t1=NW/ν m t4=WSη /p T——一个循环作业内各工序所需时间的总和， φ ——钻孔与装岩出渣平行作业系数，用手提钻机时φ =0.3~0.5， 不平行作业时φ =1.0 t1——开挖面上的钻孔时间，h N——开挖面上的炮孔总数；
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循环作业
作业项目
时 间 mi n 32 124
时间（h）
1
2
3
4
5
6
7
8
测量、布孔 钻孔
装药连线
退避、爆破 通风、清撬
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80
17 22 146
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出碴、清底
1.钻爆作业




钻孔爆破的质量，对平洞的开挖规格、爆破效率和施工安全影响极大， 因此，钻爆作业应保证钻爆设计的要求。 钻孔作业所花时间约占循环时间的1/4~1/2。 风钻可分为手持式、柱架式和气腿式。 凿岩台车有窄轨式台车、履带式或轮胎式多臂台车 。 适用于围岩稳定性较好 的中、大断面平洞。
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（3）装载机或挖掘机装车，自卸汽车出碴

适用于中、大断面全断面开挖的平洞。

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装载机及出碴示意图 （a）—履带式装载机；（b）—轮胎式装载机； （c）—装载机配自卸汽车
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光面爆破洞挖布置图
光面爆破洞挖布置图 1~2号孔—掏槽孔；3~8号孔 —崩落孔；9~12号孔—周边孔
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斜眼掏槽
斜眼掏槽
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2）垂直掏槽



特点：掏槽炮孔与工作面垂直布置, 钻孔作业和深度不受工作面大小限 制, 便于钻孔自动化, 容易达到要求的循环进尺。 直眼掏槽种类和炮孔布置形式： 隔河岩电站引水隧洞开挖槽孔布置
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直眼掏槽
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（2）崩落炮孔



崩落炮孔的主要作用是爆落岩体，为周边炮孔的爆破创造有利条 件。 布置：崩落炮孔大致均匀地分布在掏槽外围。炮孔垂直于工作面， 炮孔深度应在同一平面，以保证工作面平整。 主要是确定炮孔间距和最小抵抗线。 炮孔间距由岩体硬度和岩碴块度来确定，一般间距为：软石 100~120cm；中硬石80~100cm；坚硬石60~80cm；特硬石50~60cm。