第六章 隧道钻爆法开挖施工技术

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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