隧道光面爆破设计

隧道局的建议公式
Aa
d
2
φ 中空眼
A
a
d
炮眼
2 d2 a ( ) d
一般情况下不大于空眼直径的2倍； 常用的空眼直径为102mm，眼距采用18~20cm。
隧道爆破施工技术
空眼数目
空眼数目越多掏槽爆破效果越好；炮眼越深空眼数目越多。
装药
采用过量装药，装药长度占全眼长的70~90%。
图5-1 炮眼布置图
隧道爆破施工技术
三、 掏槽眼类型及布置 （一）斜眼掏槽
斜眼掏槽（incline cut）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、爬眼掏槽、各种 楔形掏槽、单向掏槽等。隧道爆破中常用的是垂直楔形 掏槽和锥形掏槽。
隧道爆破施工技术
(1)斜眼掏槽布置形式 单向掏槽
0.20~0.15
0.05~0.10 b (cm) 炮眼个数 30 30 25 4 4~6 6
1:0.27～1:0.18 1:0.27～1:0.18 1:0.37～1:0.27
Ⅰ
2017/12/20
55~70
1:0.47～1:0.37
30~50
20
6
隧道爆破施工技术
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。
由数个朝同一方向倾斜的炮眼 组成。 适用于隧道断面内有软弱夹层、 层理、节理和裂隙时。 单向掏槽法可根据巷道断面大 小或软夹层的厚度不同，布置一 排或两排掏槽眼。
(a)顶部掏槽
(b)底部掏槽
掏槽眼的倾斜角度一般 为50°~70 °，岩石坚固程 度高，角度取小值。
(c)侧向掏槽
(d)扇形掏槽
隧道爆破施工技术 楔形掏槽
2
b
d
隧道爆破施工技术
(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。
隧道爆破施工技术
(3)影响掏槽效果的因素 眼距 最先一段起爆的炮眼与空眼的距离
空眼直径、眼距与岩石爆破效果关系
2~4 4~6 6~8
75~80 70~80 65~75
0.6~0.8 0.5~0.6 0.4~0.5
0.3 0.3~0.25 0.25~0.20
8~10
10~12 围岩级别 Ⅳ Ⅲ Ⅱ
60~70
55~65 α( ° ) 75~80 70~80 70~75
0.3~0.4
0.2~0.3 斜度比 a (cm) 70~80 60~70 50~60
一般取周边眼的密集系数K=0.8 ;
隧道爆破施工技术
装药不耦合系数?
合理的不耦合系数应使爆炸后作用在孔壁上的压力低于岩石 的动抗压强度，而高于其动抗拉强度。
一般取装药不耦合系数≥2~5
隧道爆破施工技术
装药量
周边眼的装药量通常以线装药密度表示，每米炮眼装 药的质量。 施工中应根据孔距、光面层厚度、石质及炸药种类等 综合考虑确定装药量。
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
隧道爆破施工技术
隧道光面爆破的技术措施
为了获得良好的光面爆破效果，可采取以下技术措施： (1) 使用低爆速、低猛度、低密度、传爆性能好、爆炸威力 大的炸药。 (2) 采用不偶合装药结构。光面爆破的不偶合系数最好大于 2，但药卷直径不应小于该炸药的临界直径，以保证稳定传爆。 当采用间隔装药时，相邻炮眼所用的药卷位置应错开，以充分 利用炸药效能。 (3) 严格掌握与周边眼相邻的内圈炮眼的爆破效果，为周边 眼爆破创造临空面。周边眼应尽量做到同时起爆。 (4) 严格控制装药集中度，必要时可采取间隔装药结构。为 克服眼底岩石的夹制作用，通常在眼底需加强装药。
隧道爆破施工技术
（四）隧道预裂爆破
控制标准 不平整度不超过15cm； 炮眼保存率硬岩不应小于80%，中硬岩不应小于 60% 的半面炮眼痕迹； 无明显的爆破裂缝。
隧道爆破施工技术
设计参数
表5-8
岩石 类别 炮眼间距E （cm）
预裂爆破参数
至内排崩落眼 间距(cm) 密集系数 (K=E/W) 装药集中度 (kg/m)
硬岩
40～50
40
0.7～1.0
0.30～0.40
中硬岩
软岩
40～45
35～40
40
35
0.7～1.0
0.5～0.8
0.2～0.25
0.07～0.12
隧道爆破施工技术
五、隧道爆破参数及炮眼布置 （一）隧道爆破参数的确定 炮眼直径 炮眼数目 炮眼深度 装药量
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。
隧道爆破施工技术
a
b
(a)垂直楔形掏槽
(b)水平楔形掏槽
垂直楔形掏槽爆破参数
f值 炮眼的倾斜 角度α 每对炮眼与另一对炮 眼之间的距离(m) 眼底的距离(m)
四、周边眼的控制爆破 （一）隧道控制爆破的分类
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。
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。
隧道爆破施工技术
(4)直眼掏槽实例 雷公尖、大瑶山隧道
灰黑色厚层加中厚层隐晶 质灰岩，Ⅱ级围岩。 开挖断面100m2左右，钻眼 深度5.15m。 装药眼直径48mm，中空眼 直径102mm
隧道爆破施工技术
花果山隧道
致密块状的花岗岩，Ⅲ级围岩。 开挖断面100m2左右，钻眼深度3.9m和5.15m。 装药眼直径48mm，中空眼直径102mm
二、炮眼的种类及作用
周边眼
种类： 掏槽眼 辅助眼 周边眼
内圈眼
19 17 9 7 5 3 1
辅助眼 掏槽眼 内圈眼
11 13 15
底板眼
2017/12/20
4
隧道爆破施工技术
（一）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)布置几个装药量较多 的炮眼,如图5-1中的红色炮眼。 其作用是先在开挖面上炸出一 个槽腔，为后续炮眼的爆破创造新 的临空面。
无明显的爆破裂缝； 超欠挖符合规定要求。
隧道爆破施工技术
设计参数
隧道爆破施工技术
周边眼间距
在不偶合装药的前提下，光面爆破应满足炮孔内静 压力F小于爆破岩体的极限抗压强度，而大于岩体的 极限抗拉强度的条件。即
t E L F c d L E c / t d
图5-1 炮眼布置图
隧道爆破施工技术
（二）辅助眼
位于掏槽眼与周边眼之间的炮眼称 为辅助眼。如图5-1中的黑色炮眼。 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。
图5-1 炮眼布置图
隧道爆破施工技术
（三）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中的蓝色炮眼。 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。
隧道爆破施工技术
（二）光面爆破与预裂爆破的关系
相同点
周边眼的孔距必须与最小抵抗线相匹配； 采取不耦合装药或装填低威力炸药； 同组光爆孔(预裂孔)同时起爆。
区别
起爆顺序不同； 装药量不同。
隧道爆破施工技术
（三）隧道光面爆破
控制标准
开挖轮廓成形规则，岩面平整； 炮眼的保存率硬岩不应小于80%， 中硬岩不应小于70% 的半面炮眼 痕迹，软岩不应小于50% 的半面 炮眼痕迹；
隧道爆破施 工技术
主要内容
隧道爆破施工技术主要包括：
• 岩石隧道爆破特点
• 炮眼的种类及作用
• 掏槽眼类型及布置 • 隧道爆破参数及炮眼布置 • 周边眼的控制爆破
• 钻爆施工
• 钻爆设计实例
隧道爆破施工技术
一、岩石隧道爆破特点
临空面少； 要求高； 地质条件复杂。 环境复杂
隧道爆破施工技术
隧道爆破施工技术
螺旋形掏槽
螺旋形掏槽是由柱状掏槽发展而来，其特点是中心眼为空眼， 邻近空眼的各装药眼至空眼之间的距离逐渐加大，其连线呈螺 旋形，并且由近及远依次起爆。D为空眼钻孔直径，一般不小 于100mm。
4
a
1
c
3
a=(1.0～1.5)D b=(1.2～2.5)D c=(3.0～4.0)D d=(4.0～5.0)D
(a)三角锥
(b)四角锥
(c)五角锥
隧道爆破施工技术
锥形掏槽
锥形掏槽爆破参数
围岩级别 α （°） a(cm) 眼数（个）
Ⅳ级以上
Ⅲ级
70 68
65 60
100 90
80 70
3 4
5 6
Ⅱ级
Ⅰ级
隧道爆破施工技术
(2)斜眼掏槽的优缺点
掏槽 形式 优点 缺点
斜眼 具有操作简单， 掏槽 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。 直眼 适用于中硬岩层或坚硬岩层； 掏槽 适宜采用中深孔爆破； 凿眼效率高； 炮眼利用率高；
在光面层单独爆落时，周边眼的线装药密度一般为 0.15kg/m～0.25kg/m,全断面一次起爆时，一般可达 0.30kg/m～0.35kg/m。
隧道爆破施工技术
表5-6
岩石 类别
光面爆破一般参考数值
抵抗线W (cm) 密集系数 (K=E/W) 装药集中度 (kg/m)
炮眼间距E （cm）
硬岩 中硬岩 软岩
百度文库
隧道爆破施工技术
(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
隧道爆破施工技术
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。
瑞典样板直眼掏槽
隧道爆破施工技术
（三）混合掏槽
混合掏槽是指两种以 上的掏槽方式的混合使 用，一般在岩石特别坚 硬或隧道开挖断面较大 时使用。
隧道爆破施工技术
（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
隧道爆破施工技术
增加空眼直眼掏槽
b
L=(0.5~0.7)B
L
α
B——开挖断面宽度。
B
隧道爆破施工技术
复式楔形掏槽
为了提高循环进尺，可以采用复式楔形掏槽。
隧道爆破施工技术
为了增加淘槽效果，可以使用半秒或秒延期雷管。
α
隧道爆破施工技术
锥形掏槽
这种炮眼呈角锥形布置，各掏槽眼以相等或近似相等的角度 向工作面中心轴线倾斜，眼底趋于集中，但互相并不贯通， 爆破后形成锥形槽。 根据掏槽炮眼数目的不同分为三角锥、四角锥、五角锥等。
辅助抛掷
当眼深在2.0m以上时，将空眼加深100~200mm，并在空眼底 部放1~2卷炸药，在掏槽岩全部起爆后接着起爆，加强淘槽眼的 抛掷效果。
钻眼质量
钻眼使各炮眼之间保持等距、平行是极为重要的。钻穿， 易造成爆生气体过早损失，降低槽内岩石抛出率。距离过大或 钻眼偏斜，易发生单个炮眼直径扩大或单个炮眼爆炸，炮眼间 的岩石不易崩落。
t
E Ki d
一般取Ki=10~18
E——周边眼间距； L——炮眼长度； ——岩石抗拉强度； ——岩石抗压强度； d—— 炮眼直径。
c
隧道爆破施工技术
光爆层厚度及炮眼密集系数
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。
眼深易受开挖断面尺寸 的限制， 不易提高循环进尺， 不便于多台凿岩机同时 作业。 抛掷距离短； 耗药量大； 要求严格。
隧道爆破施工技术
（二）直眼掏槽
直眼掏槽(cylinder cut)由若干个垂直于开挖面的炮眼所组 成，掏槽深度不受围岩软硬和开挖断面大小的限制，可以实 现多台钻机同时作业、深眼爆破和钻眼机械化，从而为提高 掘进速度提供了有利条件。