隧道爆破课程设计(参考资料)

一、 工程概况：
1、隧道总长3211m
2、隧道形状及断面要求：断面为半圆拱形，墙高15m ，宽8m
3、隧道特点及环境条件：隧道围岩坚固性系数f=11～13，隧道旁55m 有一座水工隧道，水工隧道的安全振动速度不能超过7～15 cm ∕s ；同时，隧道为浅埋隧道，最小埋深为22m ，隧道上方沿隧道走向有另外一条南水北调中线工程隧道——王家岭隧道，该隧道能够承受的最大振动速度为3 cm ∕s
4、地质条件：岩性以泥岩夹砂岩为主；区内构造节理不发育，地表水较发育，地下水以基岩裂隙水为主
5、工期要求：隧道掘进工期定为12个月
6、设计内容及要求
完成设计说明书，主要内容包括：
1）根据环境条件，进行最大装药量的安全验算
2）要求周边孔采用光面爆破施工，完成详细地隧道和炮孔装药参数表
3）完成隧道断面布孔图，掏槽孔形状及布孔图
4）完成所有炮孔装药结构图
5）完成炮孔起爆顺序及起爆网路图
6）主要技术经济指标
a 、断面开挖面积（2m ）
b 、单位面积炮孔数（个）
c 、设计炮孔利用率（%）
d 、预计的循环进尺（m ）
e 、每循环爆破岩石量（m ``3）
f 、比钻孔量（m/ m ``3）
g 、炸药单耗（kg ∕m ``3）
二、掘进爆破方案及爆破安全要求
1、隧道断面结构设计：
隧道断面为半圆拱形，墙高15m ，
宽8m 。

断面面积145.132m
2、掘进方式：
采用分台阶掘进法，上断面掘进高度为8m，面积为57.132
m，下断面开挖面积882
m，为了减小爆破振动强度，上断面布置楔形掏槽孔，上次掘进爆破成形，单循环进尺控制在1.5～2.7m之间。

下断面布置采用水平炮孔爆破开挖，单次爆破进尺为5m。

周边孔采光面爆破。

上断面始终超前下断面10m以上。

三、爆破参数设计：
1、凿岩机具及爆炸物品：
采用凿岩台车配备9台7655型气腿式凿岩机，孔径40mm。

2、确定最大段装药量：
根据公式：Q
m
=R3(V/K)3/α确定最大一段允许用药量。

查表得：取K=100 α=1.5
则，Q
m1=2013.1 kg Q
m2
=9.5 kg
取小值，则最大段允许用药量为9.5kg。

3、爆破参数设计：
上断面掏槽孔和崩落孔爆破参数：
①炮孔深度。

炮孔深度按下式计算
L=（0.5～0.9）B
式中B——隧道宽度，m
则， L=4.0～7.2m 但是，为了降低爆破振动，取崩落孔深度为1.8m，掏槽孔超深20cm。

当工作面与王家岭隧道相距22m以上时，崩落孔的深度可加大至4.0m。

②炸药单耗。

隧道掘进爆破的炸药单耗主要与岩性和开挖断面积有关，可由公式计算
k=s
f 4.1 式中k ——炸药单耗 f ——岩石普式系数
S ——开挖断面积（S 大于182m 时，取182m ）
通过计算得， k=1.094-1.190 kg ∕m ``3 取k=1.1 kg ∕m ``3
③ 单循环装药量Q 。

按照公式
Q=ksl η 式中Q ——每循环的总装药量，kg
k ——单位炸药消耗量，kg ∕m ``3
S ——隧道掘进尽断面积，2m l ——工作面爆孔平均深度，m
η——爆孔利用率，一般为0.85～0.95 鉴于该段岩体的可爆性较好，本例取炮孔利用率为0.9.因此1.7m 和4.0m 孔深的单循环装药量分别取为： 96.1kg 和226.2kg 。

④ 炮孔间距。

循环进尺为1.7m 时，每对掏槽孔的孔口距a 取2.4m ，孔底距取20cm ，掏槽孔排距a=30cm ，掏槽孔两边布置的辅助孔孔距取80cm ，拱部的崩落孔孔距取70cm 。

循环进尺为4.0m 时，每对掏槽孔的孔口距a 取3m ，孔底距取20cm ，掏槽孔排距a=30cm ，掏槽孔两边布置的辅助孔孔距取70cm ，拱部的崩落孔孔距取90～100cm 。

⑤ 单孔装药量q 。

隧道掘进爆破的单孔装药量按下式计算
q=nL γ
式中 q ——单孔装药量，kg
n ——装药系数。

查表并结合此例实际情况取：掏槽孔 n=0.8，崩落孔 n=0.7；
L ——炮孔长度，m
γ——单位长度的药卷质量，kg ∕m
则，循环进尺为1.7m 时
q ·掏=0.8×2.2×0.96=1.69 kg q 崩=0.7×1.7×0.96=1.14kg
循环进尺为4.0m 时
q ·掏=0.8×4.4×0.96=3.38 kg q 崩=0.7×4.0×0.96=2.67kg
⑥．炮孔数目确定.先根据单位炸药消耗量进行估算，然后再依炮孔布置情况适当加以调整。

通过公式 N=k n ks -η
式中：k ——掘进爆破单位炸药消耗量，kg
∕m ``3
L ——炮孔平均深度，m
n
——炮孔平均装药系数，查表可得 K ——炸药的线装药密度，kg ∕m
η——炮孔利用率。

所以得到初算N=78 个。

上断面周边孔爆破参数：
① 拱部周边孔光面爆破参数。

光面层厚度：W=（10～20）D=40～80mm ，一般取W=50～80cm 。

此设计取70cm 。

炮孔间距a ：按a=（10～18）D 计算，考虑到拱部周边孔边界控制要求高，适当增加炮孔数目，取a=45cm
装药不耦合系数：K=1.8～2.0
线装药密度，取q=0.12～0.15 kg ∕m
② 边墙周边孔爆破参数。

炮孔间距a=50～55cm ，本设计取50cm 。

线装药密度：q 线= 0.25～0.35 kg ∕m
③ 底板孔爆破参数。

底板孔距：a=70～75cm ，本设计取70cm 。

装药系数：n=0.75
单孔装药量
循环进尺为1.7m 时，q=nL γ=0.75×1.7×0.96=1.2kg
循环进尺为4.0m 时，q=nL γ=0.75×4.0×0.96=2.88kg
下断面爆破参数：
上断面开挖后，为下断面提供了一个上向自由面，爆破条件有所改善，爆破振动速度强度降低，为增加单循环进尺，下断面采用水平深孔爆破。

① 炮孔深度L 。

取炮孔深度L=5.0m
② 抵抗线W 和排距b 。

由于台阶上表面为抵抗线，爆破岩体必须克服重力功，才能保证爆破效果，所以抵抗线不宜过大。

然而抵抗线过小，则可能形成抛掷作用，造成爆破飞石砸坏隧道的初期衬砌。

所以取抵抗线W=1.0～1.1m ，排距b=0.9m 。

此设计中取W=1.0m ，排距取b=0.9m
③ 炮孔间距a 。

边墙周边孔孔距a=65～70cm ，取a=70cm 。

地板孔距a=0.9～1.0m ，取a=1.0m 。

主炮孔间距按m=1.1～1.2计算，所以a=1.0～1.1m ，取a=1.0m 。

④ 炸药单耗k 。

本设计中岩性以泥岩夹砂岩为主，炸药单耗k=0.25～0.35 kg
∕m ``3，但是考虑到水平孔爆破上表面为抵抗线的特点，取炸药单耗k=0.35～0.45 kg ∕m ``3，设计中取k=0.4 kg ∕m ``3。

⑤ 单循环装药量Q 。

按照公式 Q=ksl η
鉴于该段岩体的可爆性较好，本例取炮孔利用率为0.9.因此单循环装药量分别取
为： 99kg ～139kg 。

⑥ 单孔装药量q 。

主爆孔、底板孔的单孔装药量q 按照公式q=kWLa 或q=kbLa 来计算。

所以q=0.35×1×5×1～0.45×1.1×5×1.1=1.75～2.72kg 。

⑦ 考虑到底板孔的爆破条件差，装药量可加大15％～20％，而第一排主炮孔因自由面条件较好，可减少10％～15％。

为此，第一排主炮孔的装药量q=1.5～
2.3kg ，中间主炮孔q=1.8～
3.0kg ，底板孔q=2.1～3.1kg 。

⑧ 边墙周边孔的装药量则按照光面爆破方法确定，线装药密度q 线=0.12～0.20
kg ∕m ，单孔装药量q=0.6～1.0 kg 。

⑨ 炮孔数目确定。

通过公式 N=k n ks -η
计算
则 N= 45 个。

四、爆破施工设计：
1、上断面爆破施工设计：
① 从距离底板50～60cm 处开始，沿隧道中心线两侧对称布置3对垂直楔形掏槽孔，掏槽孔与工作面呈65°～70°的夹角，孔深L=2.2m 。

在掏槽孔与边墙之间布置四排辅助孔，第一排辅助孔与掏槽孔相距20cm ，最外排辅助孔与边墙相距50～60cm ，此设计取55cm 。

中间辅助孔的排距为40cm 。

在隧道拱部呈弧形布置五排崩落孔，排距为60～70cm ，此设计取70cm ，其钻孔方向向外倾斜5°，两侧边墙周边孔间距50～55cm ，此设计取50cm 。

拱部周边孔间距45cm 。

底板孔直接布置在底部边界上，并向下倾斜10°钻孔，孔距70～75cm ，此设计取70cm 。

除掏槽孔外所有炮孔均为垂直，孔深L=1.7m 。

炮孔布置形式及其孔网参数如下图所示：。