45°斜井正向掘进一次成型控制爆破技术
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线为非标准断面（ 图 2） 。 2．3 两种开挖方法比较
比较以上两 种 开 挖 方 式，标 准 轮 廓 线 开 挖 方 式 便 于 设 计，但实际施工 实 现 难 度 大，一 般 不 采 用。非 标 准 轮 廓 线 在 水平面上其轮廓线为非标准的断面，不容易控制断面的形状 和大小，需特别进行开挖结构线控制及爆破控制。
2 斜井正向开挖方法的比较与选择
斜井正向开挖有多种方法，在此主要对标准轮廓线和非 标准轮廓线开挖两种方法进行分析。 2．1 标准轮廓线开挖
标准轮廓线开挖法是指掌子面垂直斜井底板，其斜井轮 廓线为标准断面（ 图 1） 。
图 1 标准轮廓线开挖法
2．2 非标准轮廓线开挖 非标准轮廓线开挖法是指掌子面为水平面，其斜井轮廓
· 施工技术与测量技术 ·
45°斜井正向掘进一次成型控制爆破技术
李鹏国1 ，郑正勤2 ，张学彬1
（ 1．中国水利水电第七工程局有限公司，四川成都 610081； 2．国电大渡河猴子岩水电建设有限公司，四川甘孜 626005 ）
【摘 要】 文章从斜井正向开挖方法的选择与比较中发现非标准轮廓线开挖方法更适合实际施工，但 断面形状和大小不易控制，同时对开挖结构线和爆破的控制需特别加以研究。当运用反井法开挖斜井时，不 但要确保导孔掘进顺利完成并保证钻进方向精度，还要控制好斜井正向开挖的质量与安全。为此，运用控制 爆破理论、数值模拟和现场试验等方法，对包括正向开挖方法、斜井轮廓线控制、顺利溜渣的爆破块度质量保 障等进行研究。
［定稿日期］2018－12－26 ［作者简介］李鹏国（ 1983 ～ ） ，男，本科，工程师，从事隧 道与地下工程施工技术与管理工作； 郑正勤（ 1970 ～ ） ，男，硕 士，高级经济师，从事水利水电工程管理工作； 张学彬（ 1974 ～ ） ，男，本科，教授级高级工程师，从事隧道与地下工程施工 技术与管理工作。
图 3 隧道掌子面前期出渣孔洞（ 单位： cm）
3．2 控制爆破设计 3．2．1 控制爆破参数确定
爆破参数的设 计 应 根 据 岩 石 种 类、岩 性、岩 石 结 构 和 裂 隙情况进行计算，同时通过爆破试验确定调整爆破参数，在 局部地段采用预裂控制爆破技术。 3．2．1．1 钻孔直径
由于采用浅孔凿岩设备，孔径为 42 mm，药卷直径一般 为 32 mm。 3．2．1．2 炮孔深度
单耗： q = 2．14kg / m 总装药量： Qq = 3．21kg 3．2．1．4 孔距 爆破孔距为 a = 30 ～ 60cm，周边空孔距为 b = 50cm。 3．2．2 炮孔布置 炮孔布置时需要将掌子面向水平面投影进行布控。由 于在斜井开挖的过程中需要对导孔轨迹进行精度控制，当钻 机从斜井顶部中心位置处起钻时，爆破炮孔布置如图 6 所 示； 在导孔轨迹精度控制条件下，当钻机到达斜井的中部时， 在保证爆破 控 制 距 离 范 围 内，导 孔 与 断 面 的 上 边 缘 刚 好 相 切，爆破炮孔布置如图 7 所示； 当钻机刚好从斜井底部穿出 时，此时的爆破炮孔布置如图 8 所示。其 中 爆 破 孔 布 设 7 排，排距为 0．3 ～ 0．6 m，周边孔孔距为 0．5 m，每排布置炮孔根 据实际控制需要定。
图 4 溜渣模型
图 5 人站在平地上斜向下进行 45°打孔
3．1．2 爆破方案 结合隧道地质、断面条件、临空面、既有隧道安全以及整
【关键词】 45 °斜井； 控制爆破； 正向掘进； 一次成型
【中图分类号程概况
正在建设的位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内的 猴子岩水电站开挖一条倾角为 45 ° 缓坡斜井。施工中由于 斜井倾角较小，爆破块度控制与小倾角溜渣能力会受到较大 程度的影响。这将关系到斜井开挖效果和速度甚至工程建 设成败，为确保斜井一次性正向扩挖成型，需要在溜渣、爆破 设计、施工方案等进行详细分析。根据猴子岩水电站面临的 工程难题，本文提出一整套全断面一次性正向扩挖成型的振 动控制等控制爆破技术。
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四川建筑 第 39 卷 2 期 2019. 4
· 施工技术与测量技术 ·
3．1．1 爆破开挖总体原则与要求 由于需要开挖隧道为 45 °倾斜状态，如果按照常规正对
掌子面进行钻孔很不方便，甚至会威胁生命安全。因此在前 期拟开挖隧道掌子面处开挖一个孔洞进行隧道的出渣，出渣 受重力作用滑落至隧道底部。隧道掌子面前期出渣孔洞如 图 3 所示，溜渣模型如图 4 所示。人站在平地上斜向下进行 45 °打孔（ 图 5） 。此方法可以保障出渣顺利进行而且可以保 障人的生命安 全。施 工 顺 序 为，按 正 常 施 工 组 织，从 进 口 开 始一直往里爆破开挖，并进行出渣，直到最终里程。
爆破孔和周边空炮孔深度均为 150 cm。 3．2．1．3 单耗 q 与单孔装药量 Qq
单位岩体炸药消耗量不仅影响岩石破碎块度、岩石飞散 距离和爆堆形状，而且影响炮眼利用率、钻眼工作量、劳动生 产率、材 料 消 耗、掘 进 成 本、断 面 轮 廓 质 量 以 及 围 岩 的 稳 定 性。合理的单耗 决 定 于 多 种 因 素，其 中 有 岩 石 的 力 学 性 质、 断面、炸药性能、炮眼直径和深度等。
图 2 全断面正向开挖
3 全断面正向一次成型控制爆破开挖技术
常规竖井、斜井采用反井钻机开挖形成导孔后一般均需 采用两次扩挖后方可成型，第一次扩挖为由下而上反扩，最 后一次为全断面自上而下正向全断面扩挖。施工难度大、工 期长、通风排水困难、施工安全隐患突出。
由于斜井倾角接近渣料溜渣内摩擦角，采用全断面一次 性正向扩挖堵井风险高，斜井正向扩挖非常困难，如钻孔台 车倾斜固定困难、钻孔方向不好把握、井壁质量难以控制等。 而如果要在确保爆破质量的同时还须考虑岩块是否能够顺 利由缓坡斜井出渣则难上加难。为此，通过对爆破设计的试 验及调整，提出一整套包括钻孔、循环进尺、炸药单耗、孔网 参数、微差间隔、起爆分段以及振动控制等控制爆破技术，在 保证全断面一次性正向扩挖成型的前提下，也能很好地控制 块度及爆堆抛掷与形状，为后续出渣提供便利条件。 3．1 总体施工方案
比较以上两 种 开 挖 方 式，标 准 轮 廓 线 开 挖 方 式 便 于 设 计，但实际施工 实 现 难 度 大，一 般 不 采 用。非 标 准 轮 廓 线 在 水平面上其轮廓线为非标准的断面，不容易控制断面的形状 和大小，需特别进行开挖结构线控制及爆破控制。
2 斜井正向开挖方法的比较与选择
斜井正向开挖有多种方法，在此主要对标准轮廓线和非 标准轮廓线开挖两种方法进行分析。 2．1 标准轮廓线开挖
标准轮廓线开挖法是指掌子面垂直斜井底板，其斜井轮 廓线为标准断面（ 图 1） 。
图 1 标准轮廓线开挖法
2．2 非标准轮廓线开挖 非标准轮廓线开挖法是指掌子面为水平面，其斜井轮廓
· 施工技术与测量技术 ·
45°斜井正向掘进一次成型控制爆破技术
李鹏国1 ，郑正勤2 ，张学彬1
（ 1．中国水利水电第七工程局有限公司，四川成都 610081； 2．国电大渡河猴子岩水电建设有限公司，四川甘孜 626005 ）
【摘 要】 文章从斜井正向开挖方法的选择与比较中发现非标准轮廓线开挖方法更适合实际施工，但 断面形状和大小不易控制，同时对开挖结构线和爆破的控制需特别加以研究。当运用反井法开挖斜井时，不 但要确保导孔掘进顺利完成并保证钻进方向精度，还要控制好斜井正向开挖的质量与安全。为此，运用控制 爆破理论、数值模拟和现场试验等方法，对包括正向开挖方法、斜井轮廓线控制、顺利溜渣的爆破块度质量保 障等进行研究。
［定稿日期］2018－12－26 ［作者简介］李鹏国（ 1983 ～ ） ，男，本科，工程师，从事隧 道与地下工程施工技术与管理工作； 郑正勤（ 1970 ～ ） ，男，硕 士，高级经济师，从事水利水电工程管理工作； 张学彬（ 1974 ～ ） ，男，本科，教授级高级工程师，从事隧道与地下工程施工 技术与管理工作。
图 3 隧道掌子面前期出渣孔洞（ 单位： cm）
3．2 控制爆破设计 3．2．1 控制爆破参数确定
爆破参数的设 计 应 根 据 岩 石 种 类、岩 性、岩 石 结 构 和 裂 隙情况进行计算，同时通过爆破试验确定调整爆破参数，在 局部地段采用预裂控制爆破技术。 3．2．1．1 钻孔直径
由于采用浅孔凿岩设备，孔径为 42 mm，药卷直径一般 为 32 mm。 3．2．1．2 炮孔深度
单耗： q = 2．14kg / m 总装药量： Qq = 3．21kg 3．2．1．4 孔距 爆破孔距为 a = 30 ～ 60cm，周边空孔距为 b = 50cm。 3．2．2 炮孔布置 炮孔布置时需要将掌子面向水平面投影进行布控。由 于在斜井开挖的过程中需要对导孔轨迹进行精度控制，当钻 机从斜井顶部中心位置处起钻时，爆破炮孔布置如图 6 所 示； 在导孔轨迹精度控制条件下，当钻机到达斜井的中部时， 在保证爆破 控 制 距 离 范 围 内，导 孔 与 断 面 的 上 边 缘 刚 好 相 切，爆破炮孔布置如图 7 所示； 当钻机刚好从斜井底部穿出 时，此时的爆破炮孔布置如图 8 所示。其 中 爆 破 孔 布 设 7 排，排距为 0．3 ～ 0．6 m，周边孔孔距为 0．5 m，每排布置炮孔根 据实际控制需要定。
图 4 溜渣模型
图 5 人站在平地上斜向下进行 45°打孔
3．1．2 爆破方案 结合隧道地质、断面条件、临空面、既有隧道安全以及整
【关键词】 45 °斜井； 控制爆破； 正向掘进； 一次成型
【中图分类号程概况
正在建设的位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内的 猴子岩水电站开挖一条倾角为 45 ° 缓坡斜井。施工中由于 斜井倾角较小，爆破块度控制与小倾角溜渣能力会受到较大 程度的影响。这将关系到斜井开挖效果和速度甚至工程建 设成败，为确保斜井一次性正向扩挖成型，需要在溜渣、爆破 设计、施工方案等进行详细分析。根据猴子岩水电站面临的 工程难题，本文提出一整套全断面一次性正向扩挖成型的振 动控制等控制爆破技术。
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四川建筑 第 39 卷 2 期 2019. 4
· 施工技术与测量技术 ·
3．1．1 爆破开挖总体原则与要求 由于需要开挖隧道为 45 °倾斜状态，如果按照常规正对
掌子面进行钻孔很不方便，甚至会威胁生命安全。因此在前 期拟开挖隧道掌子面处开挖一个孔洞进行隧道的出渣，出渣 受重力作用滑落至隧道底部。隧道掌子面前期出渣孔洞如 图 3 所示，溜渣模型如图 4 所示。人站在平地上斜向下进行 45 °打孔（ 图 5） 。此方法可以保障出渣顺利进行而且可以保 障人的生命安 全。施 工 顺 序 为，按 正 常 施 工 组 织，从 进 口 开 始一直往里爆破开挖，并进行出渣，直到最终里程。
爆破孔和周边空炮孔深度均为 150 cm。 3．2．1．3 单耗 q 与单孔装药量 Qq
单位岩体炸药消耗量不仅影响岩石破碎块度、岩石飞散 距离和爆堆形状，而且影响炮眼利用率、钻眼工作量、劳动生 产率、材 料 消 耗、掘 进 成 本、断 面 轮 廓 质 量 以 及 围 岩 的 稳 定 性。合理的单耗 决 定 于 多 种 因 素，其 中 有 岩 石 的 力 学 性 质、 断面、炸药性能、炮眼直径和深度等。
图 2 全断面正向开挖
3 全断面正向一次成型控制爆破开挖技术
常规竖井、斜井采用反井钻机开挖形成导孔后一般均需 采用两次扩挖后方可成型，第一次扩挖为由下而上反扩，最 后一次为全断面自上而下正向全断面扩挖。施工难度大、工 期长、通风排水困难、施工安全隐患突出。
由于斜井倾角接近渣料溜渣内摩擦角，采用全断面一次 性正向扩挖堵井风险高，斜井正向扩挖非常困难，如钻孔台 车倾斜固定困难、钻孔方向不好把握、井壁质量难以控制等。 而如果要在确保爆破质量的同时还须考虑岩块是否能够顺 利由缓坡斜井出渣则难上加难。为此，通过对爆破设计的试 验及调整，提出一整套包括钻孔、循环进尺、炸药单耗、孔网 参数、微差间隔、起爆分段以及振动控制等控制爆破技术，在 保证全断面一次性正向扩挖成型的前提下，也能很好地控制 块度及爆堆抛掷与形状，为后续出渣提供便利条件。 3．1 总体施工方案