隧道爆破施工技术(掏槽爆破光面爆破)讲义[全面]

光面爆破（包括预裂爆破）区别于普通爆破的主要特点是：
轮廓成型规整，符合设计断面的轮廓要求，
围岩保持稳定，不产生或很少产生炮震裂隙。
创造舒适安全的施工条件，能加快施工进度。
轮廓线钻眼法
光面爆破的三大类型
预裂爆破法
光面爆破法
四 隧道光面爆破技术
1 光面爆破作用机理
爆破时产生的冲击波和高温 高压气体作用在眼壁上，炮眼周 围的岩石受到强烈的压缩而破碎， 粉碎圈以外的岩石在压缩波作用 下产生径向裂缝，当压缩波传到 自由面时，因弹性能的释放又以 拉伸波的形式向反方向传播，此 二拉伸波在其传播过程中把岩石 拉成切向裂缝，将岩体拉成岩块， 剩余气体的压力把岩块从岩体中 抛掷出去，形成相互作用的爆破 漏斗。
设计的内容有：周边眼的间距E、炮眼密集系数（或 称相对距离）m、最小抵抗线W、不偶合系数D、装药集 中度q、装药结构及起爆方式等。
具体设计方法：工程类比法、理论计算方法、半经 验半试验确定法等。
四 隧道光面爆破技术
4.1 工程类比法
参照类似工程的经验数据，根据其工程的具体条件， 确定有关参数的方法。采用此法，应根据具体工程条件， 对照综合考虑确定之。 1、地质条件； 2、炸药种类； 3、开挖断面的大小及形状； 4、钻眼机具设备； 5、开挖方法（全断面一次爆破成型，预留光面层）。二 隧道爆破器 Nhomakorabea及起爆方法
3.塑料导爆管非电起爆法：
所需器材：击发元件、传爆元件、起爆元件、连接元 件。
优点：抗杂电、操作简单、使用安全可靠、成本较低 等。
塑料导爆管常用的起爆网络连接方式：簇联法和并联法。
三
隧道掏槽爆破技术
三 隧道掏槽爆破技术
概述
隧道爆破开挖成败关键是掏槽技术。掏槽的成功与否 直接影响爆破效果，直接影响隧道掘进的循环进尺。
3.4 爆速：爆轰波在炸药中稳定传播的速度，是衡量炸药爆炸性能的重 要示性数。爆速，是爆炸火焰或其化学反应在药炷内传递速度称为爆 速，依炸药成份不同而不同
二 隧道爆破器材及起爆方法
二 隧道爆破器材及起爆方法
起爆方法：
✓ 火雷管起爆法 ✓ 电雷管起爆法 ✓ 塑料导爆管非电雷管起爆法 ✓ 混合起爆法
楔形掏槽根据岩层层理不同，分成水平楔形掏槽和垂 直楔形掏槽两类。
三 隧道掏槽爆破技术 1.1 水平楔形掏槽：适用于层理接近于水平或倾斜平缓 层面、裂缝和夹层的围岩或均匀整体的围岩。
水平楔形掏槽炮眼布置
三 隧道掏槽爆破技术
1.2 垂直楔形掏槽：适用于层理大致垂直或倾斜的各种 岩层。因为它的所有炮眼都是接近水平的，钻凿方便， 利用和装碴同时平行作业，应用比较广泛。其主要形式 有普通、剪式和层状三种，
“保留半边眼痕迹和减小围岩松动”主要与不偶合系 数（D）有关。
这样，影响预裂爆破效果的主要参数应是：炮眼间 距（E）、不偶合系数（D）和装药集中度（q）。
四 隧道光面爆破技术
4 光面、预裂爆破的设计方法
光面、预裂爆破的设计，首先应该查阅工程图纸及 资料，如隧道地质纵断面图，隧道施工设计文件，施工 机具及爆破材料。而后根据现场条件、施工要求综合考 虑，通过一两次的试爆，确定光爆参数。
一 隧道爆破的基本概念
2 主要名词解释
2.1 炸药单耗：1m³岩石所需要的炸药量。 2.2 炮眼利用率：实际循环进尺与炮眼深度之比。 2.3 掏槽眼：开挖断面中部，最先起爆的炮眼，可为崩下 工作面的岩石为其它炮眼爆破创造条件。（掏槽眼深度 应比爆破挖掘预计工作面向前推进距离的设计深度大 150～200毫米，其装药量比辅助眼加大15%～20%。） 2.4 辅助眼：指在掏槽眼与周边眼之间钻凿的炮眼。 2.5 周边眼：布置于四周靠近岩壁的炮眼，其作用是形成 轮廓断面形状。 2.6 底板眼：隧道底边上的炮眼。
➢ 一般要求：按照爆破顺序，最初的几个炮眼要形成一个 槽腔，破岩深度取决于掏槽效果。
➢ 理想的爆破：成功的隧道爆破，应该是达到预定的进尺， 掌子面较平整，岩渣块度适宜装运，轮廓壁面平顺，超 欠挖在预定的范围之内，围岩稳定。
一 隧道爆破的基本概念
1 主要名词解释
1.1 掏槽：在开挖面的中部，钻一定数量的眼，并且超量装药，以破 碎抛掷岩石，首先形成一个槽腔，增加自由面，为其他炮眼的爆破 增加条件。 1.2 光面爆破：使岩体沿开挖轮廓线爆除，最大限度少受损伤的爆破 技术。 1.3 预裂爆破：周边眼在断面上所有炮眼爆破前先起爆，其工艺与光 面爆破基本一样。 1.4 循环进尺：一次开挖爆破的隧道进尺。 1.5 炮眼间距：同一并排同段号爆破两相邻炮眼的中心距离。 1.6 抵抗线：通常将药包中心或重心到最近自由面的最短距离，称为 最小抵抗线，一般常用W表示。（最小抵抗线是爆破时岩石阻力最 小的方向，在这个方向上岩石运动速度最高，爆破作用也最集中。 因而最小抵抗线是爆破作用的主导方向，也是抛掷作用的主导方 向。）
五 隧道爆破设计
（3）炮眼直径与炮眼深度的确定
炮眼直径的确定 1）对大小直径炮眼进行试爆比较 2）对不同直径药卷与炮眼利用率及炮眼 装填系数进行试爆 3）确定炮眼直径
隧道开挖时，只有一个临空面，为给其它炮眼创造 新的临空面，必须先在开挖面上炸出一个槽子，这个在 开挖面上炸出一个槽子的过程就叫做掏槽，这个槽子内 的炮眼就叫做掏槽炮眼。
三 隧道掏槽爆破技术
1 楔形掏槽
由数对（一般为2～4对）对称的相向倾斜的炮眼组 成，爆破后形成楔形的槽子。爆力比较集中，爆破效果 较好，掏出的槽子体积较大，适应各种不同坚固程度的 岩层。
爆破参数选出后，经过两三次试炮确定之。
四 隧道光面爆破技术
4.2 理论计算方法
光面爆破参数的计算，各个系统有其自己的经验公式，但 尚不够系统化。有的是建立在统计经验数据的基础上创立的， 有的是在台阶爆破的基础上加以修正用于隧道爆破，但都有 一些局限性。一般采用岩石爆炸力学计算方法。
基本思想是：炸药在眼中爆炸时，使作用在眼壁的压力小 于其岩石的抗压强度。
隧道爆破的基本概念
CONTENTS
一、 隧道爆破的基本概念
二、 隧道爆破器材及起爆方法 三、 隧道掏槽爆破技术 四、 隧道光面爆破技术 五、 隧道爆破设计
一
隧道爆破的基本概念
一 隧道爆破的基本概念
➢ 隧道爆破的原则：先做出设计，在掌子面上布置炮眼， 而后根据设计的炮眼深度和方向钻眼，然后根据设计装 药量及起爆顺序将炸药及不同级别的雷管装入炮眼，待 做好安全防护工作后，连接回路并起爆。
(a)普通
(b)剪式
(c)层状
三 隧道掏槽爆破技术
2 掏槽形式的选定
2.1 掏槽选定的条件 由以下几方面条件考虑决定：
（1）开挖断面的大小及宽度； （2）地质条件； （3）机具器材条件； （4）钻眼爆破技术水平； （5）开挖技术要求等。
2.2 直眼掏槽与斜眼掏槽的选用条件 根据以上条件把两大类掏槽适用条件加以对比，如下
五 隧道爆破设计
1 爆破设计 1.1 炮眼布置
（1）炮眼数目的确定
①计算确定炮眼数目：N=q·S/(τ·r) ②查表确定炮眼数目N。
（2）炮眼布置
先布置掏槽眼。然后根据地质情况及开挖断面的大小均匀 布置辅助眼和周边眼。导坑断面较大时，可根据上稀下密、周 边适当加眼、中部均匀分布的原则布置辅助眼和周边眼。
常用起爆器材：
✓ 火雷管 ✓ 导火索 ✓ 电雷管 ✓ 塑料导爆管非电雷管
二 隧道爆破器材及起爆方法
1.导火索起爆法：
所需器材：雷管、主导爆索、炮眼导爆索。 原理：用雷管首先引爆主导爆索，然后引爆炮眼导爆 索，引起炸药的爆炸。
2.电雷管起爆法：
所需器材：起爆电源、导线、电雷管。 原理：利用电能首先引起电雷管的爆炸，然后再引爆工 业炸药。 电雷管分为瞬发电雷管和延期电雷管，后者又分为秒延 期电雷管和毫秒延期电雷管。
7
钻眼互相干扰少
钻眼时，钻机干扰大
8
渣堆较集中
抛渣远，易打坏设备
三 隧道掏槽爆破技术
3 大断面中深眼掏槽爆破技术
大断面的判别标准较多，目前主要按照国际隧道协会的判别标准 为主，其判别标准如下：
超小断面（S<3㎡）、小断面（S=3-10㎡）、中等断面（S=10-50 ㎡）、大断面（S=50-100㎡）、超大断面（S>100㎡）、
4.3 半经验、半试验确定法
现场试验发现，根据爆破漏斗理论，通过在现场进行 有限次数的单孔及三孔爆破漏斗试验确定光面、预裂爆 破参数，是目前比较科学的有实用价值的光面爆破和预 裂爆破参数的设计方法，即半经验、半试验法。
五
隧道爆破设计
五 隧道爆破设计
概述
隧道开挖中，爆破包括有导坑爆破，分部开挖爆破、 软岩隧道减轻地震动控制爆破、断层破碎带控制爆破、 中硬岩和硬岩全断面深眼爆破等，它们的设计程序、设 计文件的编制等是不尽相同的。
预裂缝的形成过程如图所示。
四 隧道光面爆破技术
预裂缝形成过程
四 隧道光面爆破技术
2.2基本技术要求
（1）预裂缝应达到一定的宽度，通常不宜小于1cm，以 便在立体爆破时能有效地削减应力波的强度，减少对保 留区围岩产生的破坏。 （2）预裂壁面要求比较平整，有效地做到避免欠挖，控 制超挖。 （3）预裂壁面上应完整地留下半个炮眼痕迹，炮眼壁上 没有或很少出现爆破裂隙。炮眼痕迹保存率至少达到50% 以上。
一 隧道爆破的基本概念
3 主要名词解释
3.1 敏感度：炸药在外能作用起爆的难易程度，简称为敏感度，简称感 度。
3.2 爆力：炸药爆炸后在介质内部产生的对介质整体的压缩、破坏和抛 移。其大小主要取决于炸药爆炸时生成气体量和热量的多少。也是表 示炸药爆炸作功的一个指标。
3.3 猛度：炸药爆炸后对与其相接触的物体破碎的能力。炸药的猛度大 小与炸药爆炸时能量是否集中释放出来有关，炸药爆炸完成的时间愈 短，则能量就能集中释放，对周围的冲击力量就愈大，破碎的作用也 就愈大。炸药爆炸完成的时间长短，取决于炸药的爆速。由此可知， 影响炸药猛度的主要是爆速。