隧道岩巷掘进爆破技术分析

隧道岩巷掘进爆破技术分析

摘要:地下隧道岩巷掘进爆破施工存在少打眼、乱打眼、多装药、爆破参数不合理的现象,造成炮眼利用率低,爆破效果差,不积极效果多。因此,如何改善爆破效果、提高掘进效率、保证巷道成形质量,仍是岩巷掘进爆破工作中应解决的主要课题。

关键词：隧道岩巷掘进爆破技术

中图分类号：e932.4文献标识码：a文章编号：

1 爆破原理

炸药在一定的外界作用下发生爆炸，同时释放热量并形成高热气体。施工中就是利用炸药的这种性质来达到工程建设的需要。当然，如果炸药使用不当，伴随爆炸产生的地震波、空气冲击波、飞石和噪声等就会造成预想不到的后果，达不到施工预期的目的和要求。为此，在爆破作业过程中，必须需对炸药特性、爆破布置认真了解和掌握，按照爆破的有关技术操作规程，确保必要的安全距离和采取相应的安全技术措施，以期达到好的爆破效果。

2 钻爆设计

2.1钻爆设计方

总的设计思想是周边采用光面爆破,核心采用控制爆破，掏槽采用抛掷爆破的综合控制爆破技术。根据开挖方法分别采用半断面及全断面两种爆破方式，采用非电毫秒雷管爆破网路。为减轻爆破对围岩的扰动，开挖断面采用多段位非电雷管进行网路设计。

根据本项目围岩特点，采用直眼掏槽、斜眼掏槽混合使用。眼深小于2m时采用斜眼掏槽。在风化、破碎较严重的地质条件下，宜采用光面爆破或轮廓线钻眼法，或者预留光面层光面爆破开挖修边法。

2.2底板眼钻爆要求

①将底板眼分成几段分开起爆，这样能减少底板眼同段起爆，共同作用的炸药量，改变了底板眼抵抗线的方向，实际上缩小了底板眼的抵抗线，从而可以减小底板眼爆破产生的地震强度。

②起爆顺序：掏槽眼→掘进眼→内圈眼→底板眼→周边眼。

③选择雷管段号时注意三点：第一，合理的段间隔时间;第二，同一段炮眼的装药量应小于最大单段的允许装药量;第三，前一段的爆破要尽量为后段爆破创造良好的临空面。

2.3爆破参数的选择

通过对爆破试验确定爆破参数，光面爆破参数对爆破参数选择的注意事项：

①软岩隧道采用光面爆破的相对距离(e/w)宜采用表中的最小值。

②装药集中度(q)按照2号岩石硝铵炸药考虑，当采用其它炸药时应进行换填，换算指标主要是猛度和爆力(平均值)。

③采用光面爆破时，爆破振动速度应控制在：中硬岩15 cm/s，软岩5 cm/s。要求爆破的振动速度是根据离开挖工作面1～2倍洞

跨处实测得的，它可以用速度传感器将所得的信号通过测震仪放大，在光线示波器记录得到。光面爆破以后，开挖岩面上不应该有明显的爆震裂缝。

2.4软弱围岩光面爆破器材的选择

①掏槽眼、掘进眼选用乳化炸药。

②周边眼选用低爆速、低密度、高爆力、小直径、传爆性好的光爆炸药。

③起爆雷管选用分段微差非电毫秒雷管。

2.5周边眼参数选用及钻眼要求

周边眼参数的选用

周边眼参数经验计算公式：

间距：e=(8～12)d (d为炮眼直径)，cm;

抵抗线：w=(1.0～1.5)e,cm

装药集中度：q=0.04～0.19kg/m.

2.6炮孔设计及施工

①炮孔布置。先布置掏槽眼、周边眼，再布置底板眼、内圈眼、二台眼，最后布置掘进眼，掘进眼均匀布置，内圈眼间距为周边眼间距的1.5倍，抵抗线为间距的0.7倍。根据经验，不至于使底板越爆越高，底板眼设计下插角度;二台眼、底板眼也要比掘进眼适当加密，确保考虑到先爆破眼的部分石碴堆在上面，减少爆破负荷。

②炮眼深度l。软弱围岩隧道通常以循环进尺作为眼深，掏槽眼

加10～20%。在软弱围岩中，根据经验，一般宜在1.0～1.5m范围内考虑，新林隧道根据进度及爆破效果，选择炮眼深度为1.5m。

③炮眼数目n。在小直径(35cm～42cm)炮眼，开挖断面积在5～50m2的条件下，单位面积钻眼数为1.5～4.5个/m2。在计算时注意：软岩隧道的炮眼平均装药系数n大约在0.2～0.4的范围内;单位炸药消耗量在大断面爆破与小导坑爆破不同，若采用光面爆破，炮眼数目应增加20%左右。

④光面爆破单孔装药量的计算。

——单孔装药量，g;

——光面爆破炮眼装填系数;

——炮眼深度;

——炸药的密度，g/cm3;

——炸药直径，cm;

爆破总装药量的计算： (kg)

——开挖断面积，m2;

——炮眼深度，m。

钻孔作业及装药结构及堵塞方式按有关施工规范执行。

3 掘进爆破的掏槽方式

掘进爆破中的炮眼按其作用的不同,可分为掏槽眼、辅助眼和周边眼。掏槽眼的作用是为辅助眼创造第二自由面,辅助眼是为了进一步扩大掏槽体积,周边眼是为了形成正确的井巷断面形状。按炮

眼布置的位置及形式有多种掏槽方式。

3.1倾斜眼掏槽方式

倾斜眼掏槽:倾斜眼掏槽是指掏槽眼方向与作业面斜交的掏槽方法。通常有单向掏槽、锥形掏槽和楔形掏槽等形式。掏槽眼与工作面的夹角一般为55°～75°,眼底距离为l0～20cm。

倾斜眼掏槽的优点:适应性好,所需掏槽眼数较少,掏槽体积大,炮孔精度对爆破效果的影响小,抛掷阻力小,易于将岩石抛出,有利与其他炮眼的爆破,需要的雷管段数少。缺点:角度控制难掌握,掏槽眼深度受巷道断面限制较大,因而影响到每个循环的进尺。另外,岩石抛距较远,岩堆分散,影响装岩效率。

3.2垂直眼掏槽方式

垂直眼掏槽:垂直限掏槽也称直线掏槽,所有掏槽眼均垂直于工作面,炮眼之间相距较近且保持平行,其中有一个或数个不装药的空眼,作为装药眼的临时自由面。

垂直眼掏槽有龟裂掏槽、桶形掏槽和螺旋掏槽三种形式。

龟裂掏槽:炮孔布置在一条直线,彼此间严格平行,装药眼与空眼间隔布置,爆破后形成一条槽逢。龟裂掏槽体积小,故常被桶形掏槽所代替。

桶形掏槽:又称角柱型掏槽,各掏槽眼间相互平行且成对称形式。空眼孔径可与装药眼相同,也可采用75～100mm的大直径空眼,以便增强自由面的作用。