隧道光面爆破设计

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。
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（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。
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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%。
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。
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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)
图5-1 炮眼布置图
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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。
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(1)斜眼掏槽布置形式 单向掏槽
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（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。
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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)
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。
瑞典样板直眼掏槽
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（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。
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（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
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增加空眼直眼掏槽
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。
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
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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。
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。
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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
一般取周边眼的密集系数K=0.8 ;
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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
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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。
2
b
d
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(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。
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(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
b
L=(0.5~0.7)B
L
α
B——开挖断面宽度。
B
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复式楔形掏槽
为了提高循环进尺，可以采用复式楔形掏槽。
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为了增加淘槽效果，可以使用半秒或秒延期雷管。
α
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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。
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。
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（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。
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(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
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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
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
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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
图5-1 炮眼布置图
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（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
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（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。
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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
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
(a)三角锥
(b)四角锥
(c)五角锥
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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
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(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；
2~4 4~6 6~8
75~80 70~80 65~75
0.6~0.8 0.5~0.6 0.4~0.5