第六章 隧道钻爆法开挖施工技术
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第六章隧道钻爆法开挖施工技术
6.1隧道爆破的基本概念
⏹隧道开挖爆破是单自由面条件下的岩石爆破,爆破条件往往是很差的,要求的爆
破技术较高。
⏹特点是:爆破自由面少,一般只有一个自由面,而且是大致和炮眼方向垂直。炮
眼数目和炸药消耗量多。
⏹隧道开挖爆破涉及的主要名词如下:
⏹掏槽、光面爆破、预裂爆破。
⏹循环进尺:一次开挖爆破的隧道进尺。
⏹炮眼间距:同一并排两相邻炮眼的中心距离。
⏹抵抗线:药包中心至自由面的最小距离。
⏹炮眼利用率:实际循环进尺和炮眼深度之比。
⏹掏槽眼:开挖断面中部偏下,最先起爆的炮眼。
⏹辅助眼:掏槽眼之外、周边眼之内的所有炮眼。
⏹周边眼:周边轮廓线上的炮眼。
⏹底板眼:隧道底边上的炮眼。
⏹炸药的敏感度。
⏹爆力和猛度。
⏹炸药爆炸的稳定性。
⏹6.2.1.1全断面开挖法
⏹适用条件:岩石坚固性中等以上、裂隙节理不发育、围岩整体性较好、断面小于
100M2。
⏹优点:可采用深孔爆破、空间大、通风容易、宜采用大型机械。
⏹6.2.1.2台阶开挖法
⏹适用条件:岩石坚固性中等以下、裂隙节理发育、围岩整体性较差。
⏹台阶开挖法又分为:
⏹正台阶开挖法
⏹反(倒)台阶开挖法
⏹6.2.1.3导洞开挖法
⏹导洞开挖法:根据主导洞位置分为上导洞、下导洞、侧导洞。
⏹6.2.2影响开挖方法的因素
⏹一、地质条件二、洞室的断面面积三、洞室的支护形式四、装运条件
⏹五、施工队伍和设备条件
6.3隧道爆破技术
⏹工作面的炮眼根据不同的功能分为:
⏹(1)掏槽眼(又名掏心眼)(2)辅助眼(又名崩落眼)(3)周边眼。
⏹6.3.1爆破参数
⏹隧道掘进爆破技术主要包括以下几个问题:
⏹正确确定爆破参数;
选择合理的炮眼排列方式;采用有效的控制轮廓措施;解决施工操作中的安全问题。
⏹一、爆破参数的确定原则
⏹其主要标志应当是:
⏹炮眼利用率高,应在90%以上;
⏹巷道断面轮廓合乎规格,超欠挖量不大,对围岩破坏小;
⏹岩堆比较集中,岩块大小合适,有利于装岩运输;
⏹炮眼数目少,爆破材料消耗少。
⏹二、爆破参数
⏹爆破参数是指爆破工作中的主要技术指标。它包括:
⏹炸药消耗量、炮眼直径、炮眼深度、炮眼数目、炮眼利用率、最小抵抗线等。
⏹6.3.2爆破参数的估算
⏹1、炸药消耗量的确定
⏹通常采用爆下1M3岩石所需炸药的公斤数作为指标,用符号q表示,叫做:单位炸
药消耗量,单位为:k g/M3。也有的来用掘进每米巷道消耗多少炸药作为指标,单位为:k g/M。
⏹q值的大小和下列因素有关:岩石性质、巷道断面大小、炮眼深度和直径、炸药
性质、掘进方向等。
⏹参考平巷炸药和雷管消耗定额P21,表3-2。
⏹从表中可以看到岩石性质、断面大小、掘进方向对q值的影响规律。
⏹还须根据本企业实际消耗、技术条件来综合确定。
根据经验公式计算:见P20,3-1、3-2、3-3。
6.3隧道爆破技术
⏹2、孔炮眼数目的确定
⏹掘进工作面上所需的炮眼数目,显然是愈少愈好,即在能保证爆破效果的前提下,
应当尽量减少炮眼数。
⏹炮眼数目过少,装药集中、爆破震动大。
⏹炮眼数目过多,凿岩(钻眼)时间增加,进度慢、成本高。
⏹确定炮眼数目的方法最主要的还是根据经验。因为影响确定炮眼数目的因素很
多,如岩石性质、炸药威力、眼深和掘进时间的关系、巷道断面、自由面状况、炮眼深度、装药系数、装药方式等。
⏹这些因素中最重要的是岩性、巷道断面大小和装药条件三者。
(1)也可以采用经验公式计算:P21,3-4。P22,3-5。
⏹(2)根据炸药定额一循环爆破岩石所需总装药量Q按下式计算:
⏹Q=ηq s l式中q—单位炸药消耗量,k g/m3;
s—巷道掘进断面面积m2;l—炮眼的平均深度m;η—炮眼利用率,η=l/l
l
—一茬炮进尺,m。
⏹按炮眼实际装药总装药量用下式计算:
⏹Q=Na lρ/m式中N—炮眼总数;
a—装药系数,为炮眼里的装药长度对眼长度之比,一段取0.5~0.7;m—每个药卷的长度,m;ρ—每个药卷的质量,k g;
⏹两式相等得炮眼总数为
⏹N=q sηm/aρ
(3)根据巷道断面积大小和岩石坚固性系数确定眼数。工作面上每单位面积所需的
可用简单的经验公式求出
式中 n —单位面积所需要的炮眼数(个);
f —岩石坚固性系数;S —巷道断面积(米2);N —工作面上炮眼总数(个)。 ⏹ 3、炮眼直径
⏹ 炮眼直径的大小直接影响到炮眼数目、单位炸药消耗量、凿岩工劳动生产率、井巷轮廓整齐性等。
⏹ 我国在浅眼爆破中多用直径为32m m 的标准药包,和之相适应的炮眼直径为38~42m m ,炮眼开口部分直径可达44~48m m 。
⏹ 国外一些国家,由于采用轻型高频凿岩机,使用高威力高感度炸药,所以,多采用24~34毫米的小直径钎头,取得高速掘进的效果。
⏹ 在我国,由于受下列两方面因素的限制,未能出现更小的炮眼直径。 ⏹ (1)我国低感度炸药的临界直径值不允许太小。
⏹ (2)钎杆质量还不够高,直径过小时钎杆易断。
⏹ 为了管理方便,根据凿岩设备、技术和药包直径,确定炮眼直径,使规格单一化,以便制备钎头,使工作效率提高。
6.3 隧道爆破技术
⏹ 4、炮眼深度
⏹ 合理确定炮眼深度,对于提高掘进速度和炮眼利用率、降低掘进成本都有重大影响。眼深一经确定,就同时决定了循环时间、每班循环次数等掘进工作组织参数。 ⏹ 所以,实践中往往用调整炮眼深度来确保正规作业,加强技术管理和劳动组织,以提高掘进速度。国内外平巷掘进采用的眼深为1.2~3.5米。
⏹ 决定眼深的因素主要是工作组织、劳动力配备和凿岩设备机械化程度,尤其是设备问题是主要因素。
⏹ 5、炮眼间距和抵抗线
⏹ 炮眼间距和抵抗线的确定,是根据炮孔数量,结合开挖断面。
⏹ 采用不同的掏槽方式,结合辅助眼,周边眼眼距和抵抗线要求来确定。 ⏹ 6.3.3 布孔技术
⏹ 将炮眼布置在工作面上,使之符合爆破效果要求,叫布孔技术,也称为炮眼排列。炮眼排列的方式很多,合理的炮眼排列方式应满足以下几个要求:
⏹ 1)炮眼利用率高,爆破效果好,材料消耗省;2)眼距合适(最小抵抗线恰当),不致带炮或挤死邻炮眼;3)巷道轮廓整齐,超欠挖量小,爆堆集中;4)便于凿岩操作。
⏹ 一、掏槽眼的布置
⏹ 掏槽眼的作用是增加第二个自由面、扩大自由面,它直接影响爆破效果。 ⏹ 1)掏槽眼一般布置在开挖断面中部或偏下的位置。
⏹ 2)掏槽眼应比其他炮眼深15~20c m ,叫做超深。超深的作用是形成的自由面使其他炮眼利用率提高。
⏹ 一)小断面浅眼掏槽
⏹ 小断面浅眼掏槽:是指断面面积小于20m 2,炮孔深度小于2.5m 。
⏹ 1)尽量利用裂隙、软岩夹层等有利条件布置掏槽位置。
⏹ 2)根据掏槽眼和工作面的夹角,分为斜眼掏槽和直眼掏槽两大类。 S f S
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