隧道光面爆破

隧道光面爆破目前，全局在建隧道80.5座，总长度185.53km，绝大部分隧道是需要爆破作业的石质隧道。做好隧道的光面爆破，对隧道施工的安全、质量、工期及经济效益都具有重大的意义。为了节省时间，本课不多讲爆破的理论，也不面面俱到，仅针对隧道的光面爆破技术重点谈一点意见。要谈光面爆破，必须首先要了解爆破的一些基础知识。

一、爆破器材

（一）炸药。工业炸药共分三类：煤矿许用炸药、岩石炸药、露天炸药（见下表）。

隧道工程常用的炸药、性能及适用范围

（二）起爆材料：

1、火雷管

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火雷管是最简单的一种雷管，

不受散电流影响，使用广泛，但受撞击、磨擦和火花能引起爆炸，火雷管全是即发雷管。

我们目前常用的毫秒导爆雷管共分三个系列：第一系列20段，分别相距25-300ms；第二系列分21段；第三系列分

30段。每段里面段数越大，相隔爆破的时间就越长；雷管按起爆能量大小分为10个等级（号数），号数愈大，起爆能力也愈强，常用的是6号和8号雷管。

2、电雷管

毫秒延期电雷管的延期材料为缓燃剂，延期时间较长，

射不强，安全性不高，属于隧道限制使用产品，多用于有瓦斯与煤尘爆炸危险的环境中，它是目前能采用的唯一起爆方法。

3、导火索

用来传递火焰给火雷管，配合火花起爆法使用。导火索的燃速一般在110-130m/s范围内；缓燃导火索则为180-210m/s 或200-350m/s，具有一定的防潮耐水性能。普通导火索不能在有瓦斯或有矿山类爆炸危险的场所使用。目前，隧道施工中已基本不再使用导火索加火雷管的起爆系统，而使用非电起爆系统。

4、导爆管

塑料导爆管是用来传递微弱爆轰力，给非电雷管使之爆炸的传爆器材。塑料制成外径3.0mm，内径1.5mm的半透明管，内壁涂有高性能炸药。其传爆速度可达1900-2000m/s，其本

身须使用非电雷管起爆。导爆管本身比较安全，扭曲、打结、水下（<80m）均能正常起爆，在火焰和机械的作用下不能燃烧和起爆。在导爆管出口端喷出的爆破药可以引爆火雷管，但不能引爆炸药，其本身只能用火雷管、导爆索、击发枪、专用激发器发爆。其连接和分枝可集束捆扎雷管继爆，也可以用连通器连接继爆。

5、导爆索与继爆管

导爆索为红色的高压聚乙烯塑料管，采用高级烈性炸药为索芯，可直接引爆炸药。对导爆索可理解为“细长连续的小号雷管”。其本身须用雷管起爆。导爆索为普通导爆索和安全导爆索两种。切割导爆索应使用锋利刀具，不应使用剪刀剪断。安全性能同上条。普通导爆索是目前使用较多的一种，它具有防水和耐热性能，但在爆轰传播过程中火焰强烈，故只能在没有瓦斯的爆破环境中使用，其爆速≥6500m/s。

由于导爆索可直接引爆炸药，故在隧道光爆中广泛使用于周边眼的光面爆破，从而减少了雷管数量，实现了少装药量，达到有控制的弱爆破的目的。

继爆管是一种专门与导爆索配合使用的传爆器材，具有毫秒延期作用和具有抵抗杂散电流及静电引起爆炸危害能力，因此，导爆索---继爆管起爆系统得到了广泛的应用。其缺点是成本比毫秒电雷管系统高，在有瓦斯的环境不能使

用，起爆网络中的导爆索不能交叉，如果周边眼为一个起爆时间，可不用继爆管。

有资料表明，以上三种起爆系统的费用比为：导爆管系统：电力系统：导爆索系统＝1.0:1.2:3.0

二、炮眼的种类和作用

（一）种类，炮眼按其所在开挖断面的位置、爆破作用、布置方式和有关参数的不同，大致分为三种：

1、掏槽眼，在开挖断面的适当位置，先行爆破，炸出一个槽腔，为后续的炮眼爆炸创造一个新的“临空面”。

2、掘进眼，位于掏槽眼与周边眼之间的所有炮眼，都称掘进眼。其作用是扩大掏槽眼炸出的槽腔，为后续和周边眼爆破创造更大的“临空面”。把靠近掏槽眼的辅助眼又称“辅助掏槽眼”；把靠近周边眼的一圈掘进眼又称为“内圈眼”，内圈眼对光爆效果起较大作用。

3、周边眼。沿隧道周边布置的炮眼称为“周边眼”。周边眼的作用是爆破后使断面达到设计的形状和规格。炮眼间距应比掘进眼的小，以便爆出较为平顺的轮廓。为便于钻眼，眼口距设计轮廓线约缩短为0.1-0.2m，周边眼的各项参数是决定光爆效果好坏的最关键因素。

（二）炮眼管径：手持风钻炮眼直径为32-45mm；当采用液压台车、液压钻机时，钻孔直径为48mm、63mm、76mm、102mm、152mm。

(三)常用掏槽眼形式及主要参数。掏槽眼爆破时，由于只有一个自由面，周围被围岩所夹持，破碎岩石的条件非常困难，而掏槽的好坏又直接影响着其他炮眼的爆破效果，因此，它是爆破效果好坏的关键，必须合理选择掏槽形式，掏槽角度和装药量。归纳起来，可掏槽眼分为斜眼掏槽、直眼掏槽和混合掏槽。

1、斜眼掏槽眼。是指槽眼方向与工作面按一定角度斜交的炮眼排列形式，通常又分为楔形掏槽和锥形掏槽。

（1）楔形掏槽。通常由两排或多排相对称的倾斜炮眼排列组成，爆破后形式一个楔形槽。楔形又分为水平楔形槽（图a）和垂直楔形槽（图b）

图a 水平楔形槽眼示意图

图b 垂直楔形槽眼示意图

水平楔形槽眼只有当围岩节理为水平层理时才采用，目前现场用的最多的是垂直楔型掏槽眼。垂直楔型掏槽常用于较大断面中硬度以上的均匀岩石。a、B、b这三个参数是影响掏槽效果的重要因素，围岩不同而有所不同。楔形掏槽眼的优点是，因为槽眼比较集中，爆破效果较好，掏槽体积大，可将岩石抛出，适应各种不同坚硬程度的岩石。但是掏槽眼深度易受到隧道断面尺寸的限制，所以小断面不太适用。楔形掏槽的关键是确定楔形炮眼口之间的距离。该距离视围岩类别及断面大小而定：断石宽在4-5m时，楔形槽眼口距离B

放大至2.2m以上；断面宽在3-4m时，槽面宽1.8-2.2之间。但无论如何，槽眼口距离不宜小于1.2m，否则效果不好，残眼率高。另外当石质坚硬时，亦可适量增加槽眼距离，让炮眼更加倾斜，减少眼底距掌子面的垂直距离，牺牲进尺，以得到更好的掏槽效果。

垂直楔形掏槽眼布置参数(m)

以上为3-4m最大断面宽度、15m2左右的断面面积的导坑案例。

（2）锥形掏槽。是指各掏槽眼以相等或近似相等的角度向槽腔中心倾斜，眼底趋于集中，但不能贯通，爆破后形成锥形槽。炮眼倾斜角度一般为60°-70°，岩越硬，倾角越小。眼底距离为0.2-0.4m，石质越硬，距离越小。锥形眼分为三角锥形、四角锥形、五角锥形（见图a。）。锥形掏槽比较可靠，适用于开挖小断面平导、引水洞、斜井等较坚硬（f=4-10）的均质岩层的条件。由于岩石坚硬，锥形掏槽