隧道工程爆破技术

作为临空孔(free hole）的空眼(buster hole) 数目， 视炮眼深度而定:


一般当孔眼深度小于3.0m时采用1个；
当孔眼深度为3.0m～3.5m时，采用2临空孔； 当孔眼深度为3.5m～5.15m时采用3个。 试验表明：第一个起爆装药孔离开临空孔的距离 应不大于1.5倍的临空孔直径。
• 缺点
• 眼深易受开挖断面尺寸的限制，不易提高循环 进尺，也不便于多台凿岩机同时作业。
2.光面爆破参数设计
a.直眼掏槽 (1)直眼掏槽的类型及布置形式 • 柱状掏槽它是充分利用大直径空眼作为临空孔和岩石破碎 后的膨胀空间，使爆破后能形成柱状槽口的掏槽爆破。
• (a)菱形布置
(b)矩形布置
(c)三角形布置

目前隧道爆破设计中多采取先用体积公式计算出 一个循环的总用药量，然后按各种类型炮眼的爆 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的方法
Q qV
(5 - 4)
中：Q—一个爆破循环的总用炸药药量，kg;

q—爆破每立方米岩石所需炸药的消
耗量，kg/m3;
2.光面爆破参数设计
楔形掏槽
由两排相对称的倾斜炮眼组成，爆破后形
成一个楔形槽。 楔形掏槽的分类及适用条件
分为：水平楔形掏槽和垂直楔形掏槽
水平楔形掏槽适用于岩层为水平层理时。 垂直楔形掏槽适用于中硬以上的均质岩石。
楔形掏槽
• (a)垂直楔形掏槽 (b)水平楔形掏槽
垂直楔形掏槽爆破参数
围岩级别 α （°）
斜度比 1:0.27～ 1:0.18 1:0.27～ 1:0.18 1:0.37～ 1:0.27 1:0.47～
a(cm)
b(cm) 炮眼数量（个）
Ⅳ级以下 Ⅲ级 Ⅱ级 Ⅰ级
75～80 75～80 70～75 55～70
70～80 60～70 50～60 30～50
30 30 25 20
4 4 ～6 6 6
控制爆破的分类
• 1.光面爆破 • 光面爆破是指延开挖边界布置密集炮孔，采取不 耦合装药或装填低威力炸药，在主爆区之后起爆， 以形成平整的轮廓面的爆破作业。 • 2.预裂爆破 • 预裂爆破是指延开挖边界布置密集炮孔，采取不 耦合装药或装填低威力炸药，在主爆区之前起爆， 以形成平整的轮廓面的爆破作业。
隧道工程爆破技术
中铁六局南龙铁路 2014年8月
一、普通爆破与控制爆破对超挖的影响
影响隧道超欠挖的因素：
• • • • • •
（1）钻孔精度 （2）爆破技术 （3）施工组织管理 （4）测量放线 （5）地质条件变化 （6）其他
改变“宁超勿欠”的传统观念
• 在控制超欠挖技术的研究中，首先应改变 观念，即必须改变“宁超勿欠”的传统观 点，树立“少超少欠”的观点。
色炮眼。

1
2 掏槽眼
3
其作用是先在开挖面上炸出一
辅助眼
个槽腔，为后续炮眼的爆破创
造新的临空面。
（2）辅助眼

位于掏槽眼与周边眼之间的炮 眼称为辅助眼。其作用是扩大 掏槽眼炸出的槽腔，为周边眼 爆破创造临空面。
炮眼布置图
周边眼
1
2 掏槽眼
3
辅助眼
（3）周边眼

周边眼(perimeter hole)。沿 隧道周边布置的炮眼称为周边 眼。如图5-1。 其作用是炸出较平整的隧道断 面轮廓。 按其所在位置的不同，又可分 为帮眼、顶眼、底眼。

5 -1
α—装药系数，即装药长度与炮眼全长的比值，可参考表5-3；
γ—每米药卷的炸药重量（kg/m）,2号岩石铵梯炸药的每米重 量 见表5-4；
表5-3
围岩类别 炮眼名称 Ⅱ、Ⅲ
装药系数α值
Ⅳ Ⅴ Ⅵ
掏槽眼 辅助眼 周边眼
0.5 0.4 0.4
0.55 0.45 0.45
0.60 0.50 0.55
• （1）周边眼

爆破的关键是掏槽眼和周边眼的爆破，掏槽眼为辅助眼和周边眼的爆 破创造了有利条件，直接影响循环进尺和掘进效果；周边眼关系到隧 道开挖边界的超欠挖和对周围围岩的影响。
所谓光面层就是周边眼与最外层辅助眼之间的一圈岩石层。其厚度就 是周边眼的最小抵抗线W。 周边眼的间距E与光面层厚度W有着密切关系，通常以周边眼的密集系 数K（K=E/W）表示，其大小对光面爆破效果有较大影响。 一般取周边眼的密集系数K=0.8 ;
楔形掏槽的特点
掏槽数目较少，掏槽体积大，易将岩石抛
出。
掏槽眼深度受到隧道断面尺寸的限制，岩
堆分散。
• L=(0.5~0.7)B
• B——开挖断面宽度。
复式楔形掏槽
• 为了提高循环进尺，可以采用复式楔形掏槽。
(2)斜眼掏槽的优缺点 • 优点
斜眼掏槽具有操作简单，精度要求较直眼掏 槽低，能按岩层的实际情况选择掏槽方式和掏 槽角度，易把岩石抛出，掏槽眼的数量少且炸 药耗量低等优点。
炮眼布置图
周边眼


1
2 掏槽眼
3
辅助眼
炮眼的直径
• 药卷与眼壁之间的间隙一般为炮眼直径的 10%～15%。（根据药卷直径确定炮眼直径； 或者按照炮眼直径选用合适的药卷直径）
炮眼的数量
根据各炮眼平均分配炸药量的原则来计算，其公式为：
N
式中：
qS
N—炮眼数量，不包括未装药的空眼数；
q—单位炸药消耗量，一般取q=1.2kg/m3～2.4kg/m3； S—开挖断面积，m2；
0.65～ 0.80 0.55～ 0.70 0.60～ 0.75
装药量的计算
• 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，炮眼利用率低和石碴块 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，使抛碴过散，对装碴不利，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。
Βιβλιοθήκη Baidu 一、光面爆破
• 1.炮眼的种类及作用
炮眼类型按其所在位置、爆破作用、布置方式和
有关参数的不同可分为如下几种：掏槽眼、辅助
眼、周边眼。
（1）掏槽眼

针对隧道开挖爆破只有一个临 空面的特点，为提高爆破效果， 宜先在开挖断面的适当位置 （一般在中央偏下部)布置几个
炮眼布置图
周边眼
装药量较多的炮眼,如图中的红
弧形布置
• 顺着拱部轮廓线，逐
圈布置炮眼。此外， 还可将开挖面上部布
置成弧形，下部布置
成直线形，以构成混
合型布置。
几点注意事项
必须标出掏槽眼和周边眼的位置，严格按照炮眼的设计位置、深度、角度和 炮眼直径进行钻眼。
装药前一定要清孔：应将炮眼内的残渣、积水排除干净，并仔细检查炮眼的 位置、深度、角度是否满足设计要求，装药时应严格按照设计的炸药量进行 装填。
不能小于18cm和45cm，并且通常不能小于最小抵抗线
(2)直眼掏槽的特点 适用于中硬岩层或坚硬岩层； 适宜采用中深孔爆破； 凿眼效率高； 炮眼利用率高； 抛掷距离短； 耗药量大； 要求严格。
（四）减轻爆破震动的掏槽形式
为了减少掏槽眼的爆破震动，经常采用特
殊掏槽形式。
• 复式楔形掏槽
混合掏槽
直眼分层掏槽
炮眼的布置原则 • 先布置掏槽眼，其次是周边眼，最后是辅 助眼。 • 掏槽眼一般应布置在开挖面中央偏下部位， 为爆出平整的开挖面，除掏槽和底部炮眼 外，所有掘进眼眼底应落在同一平面上。 底部炮眼深度一般与掏槽眼相同。
• 光爆层厚度及炮眼密集系数



光面爆破一般参考数值 炮眼间距E （cm） 抵抗线W (cm) 密集系数 (K=E/W) 装药集中度 (kg/m)
岩石 类别
硬岩 中硬岩 软岩
55～70 45～65 35～50
60～80 60～80 40～60
0.7～1.0 0.7～1.0 0.5～0.8
0.30～0.35 0.20～0.30 0.07～0.12
1.周边眼应严格按照设计位置布置
2.靠近周边眼的辅助眼分布均匀。
3.当炮眼的深度超过2.5m时，靠近周边眼的 内圈辅助眼应与周边眼有相同的倾角。 4.岩层层理明显时，炮眼方向应尽量垂直于 层理面。
炮眼布置方式 • 直线形布置 • 形式简单且易掌握，同排炮眼的最小抵抗 线一致，间距一致，前排眼为后排眼创造 临空面，爆破效果较好。
提高钻孔技术水平
• 钻孔技术对隧道超欠 挖的影响主要是周边 炮孔的外插角θ、开口 位置e和钻孔深度L， 它们与超欠挖高度h的 关系如下： • h=e+Ltan(θ/2)
提高钻孔技术水平
• 由下面公式可知：在其他条件 一定的前提下，采用较浅孔爆 破对减少超挖是有利的，一般 情况下，都采用3.5m左右的钻 孔深度。 • h=e+Ltan(θ/2) • 根据实际的施工经验，控制外 插角θ是比较困难的，但控制e 值是相对容易的。 • 所以，钻孔时先定位，后钻进， 并在掌子面上完整醒目的标出 周边孔的线位，把e值控制在较 小的范围内（约3cm）。
使用木质或竹制炮棍 注意保护起爆装置反向起爆有利于克服岩石的夹制作用，能提高炮眼利用率， 减小岩石破碎块度，爆破效果较正向起爆为好。 禁止无堵塞爆破
堵塞材料：隧道内采用的炮眼堵塞材料：一般为砂子和粘土混合物， 其比例大致为砂子50%～40%，粘土50%～60%。 堵塞长度：当炮眼直径为φ25mm或φ50mm时，堵塞长度
2.光面爆破参数设计
• （2）掏槽眼
• 掏槽效果的好坏，直接影响整个隧道爆破的成败。根据掏 槽眼与开挖面的关系、掏槽眼的布置方式、掏槽深度以及 装药起爆顺序的不同，可将掏槽方式分为如下几类:
a.斜眼掏槽 • 斜眼掏槽的特点是掏槽眼与开挖断面斜交，它的种类很多， 如锥形掏槽、各种楔形掏槽、单斜式掏槽等。