水压爆破技术

攻坚克难、探索创新

——水压爆破在成兰铁路六标的应用

(中铁五局成兰铁路工程茂县指挥部)

一、工程概况

成兰铁路六标全长20.35Km，隧道1.5座（跃龙门隧道出口段和杨家坪隧道），隧道里程20.11Km，占正线长度的98.8%。单线隧道长19174.363m，双线隧道10772m，三线大跨与分合修过渡大跨段长550m；辅助导坑长度：平导3944m，斜井599m，横洞7851m。大小坑道及隧道合计42890.363m。隧道地质岩性以千枚岩为主，夹炭质千枚岩，灰岩等。隧道最大埋深1445米，不良地质有断层破碎带、高地应力、高地温、瓦斯、软岩大变形，为极高风险隧道。

本标段隧道独头掘进最大长度7700米，为有效解决施工通风排烟除尘、缓解高地温、缩短通风时间，加快施工进度等难题，指挥部积极探索创新，应用水压爆破施工技术，已取得初步成效。

二、水压爆破施工工艺

1、水压爆破释义

隧道掘进水压爆破：在装药过程中，往炮眼中一定位置注入一定量专用设备加工成的“水袋”，炮眼口部利用炮泥堵塞的一种装药结构。水压爆破的显著特点是：降低粉尘浓度，缩短通风时间，缓冲爆破压力，

减小围岩破坏，改善围岩爆破效果，提高施工综合工效。

2、水压爆破工艺流程、人员、设备配置

(1)人员配置

除开挖班人员外，配置2人进行炮泥、水袋的加工，以及炮泥、水袋的装卸工作。

(2)设备及材料配置

1）KPS异性袋液体灌装封口机

技术参数

序号项目参数备注

1 生产效率700只/小时

2 计量范围50-250克/袋

3 电源220V50Hz

4 整机功率0.68KW

5 机器重量75KG

2）、PNJ-A160型矿用炮泥机

序号项目参数备注

1 规格型号PNJ-A160

2 额定电压380/660V

3 额定功率4KW

4 炮泥湿度20%

5 重量（kg）260

6 炮泥直径35mm

3）加工操作间及炮泥

加工操作间采用钢管支架，彩钢瓦房，面积30平方米。

3、水压爆破工艺流程

（1）水压爆破与常规爆破区别

水压爆破在掏槽形式、炮眼分布、炮眼数量、炮眼深度、起爆顺序和时间间隔等的设计与常规爆破一模一样。与常规爆破相比，只多装入

了水袋，装药量和装药结构有所不同，装药量除周边眼外，其余每个炮眼减少1节炸药0.2kg。装药结构如图所示：

（2）、工艺流程

水袋、炮泥加工：水袋加工配置一台“KPS-60”塑袋灌装封口机，先将封口机开机预热，将购买的水袋安装在喷咀上，水袋灌满后自动热融封口。水袋为聚乙烯塑料，厚0.8毫米、长200毫米、直径35毫米。

炮泥制作配置一台“PNJ-A·B160”炮泥机，炮泥采用粘土、砂和水制作。制作时，先将粘土、沙、水人工拌合均匀，经炮泥机挤压成与炸药大小相当。

爆破设计：水压爆破与常规爆破参数基本一致，所不同的是水压爆破炮眼中增加了水袋，除周边眼外，其余每个炮眼减少1节炸药0.2kg。

装药：周边眼底部先装1个水袋，然后按照爆破设计装药，间隔部

分装入2个水袋，眼口装入1个水袋，堵塞炮泥20厘米。其它部位炮眼先在底部装1个水袋，然后按照爆破设计装药，眼口装入2个水袋，堵塞炮泥60厘米。所有炮眼装药完毕后，连线起爆。

4、水压爆破实施情况

跃龙门隧道三号横洞、二号斜井及杨家坪隧道各洞口从2013年10月1日开始实施水压爆破。水压爆破开始初期装药沿用常规爆破装药结构，未进行减药。对爆破后降尘、排烟时间、爆破进尺和光爆效果进行了验证对比。

直到开挖班组对水压爆破装药结构达到熟练程度，并且辅助配套工

作完全正常以后，于2013年11月5日开始，对水压爆破装药结构进行了减少药量处理，除周边眼外，其余炮眼每个减少1节炸药。

（1）爆破效果对比

（2）技术指标对比

1）炸药单耗

常规爆破与水压爆破装药结构，周边眼一样、其余炮眼每孔减少1节炸药，即0.2kg，爆破进尺提高30cm。

2）装药时间

辅助坑道钻孔107个炮眼，14台风钻，每人钻孔7～9个，每个炮眼装药延长3分钟计算，共计延长装药时间约24分钟。

3）通风排烟时间

常规爆破起爆后通风排烟时间约30分钟，改为水压爆破后，通风排烟时间约10分钟，每循环通风排烟时间可以减少20分钟。

4）光爆效果

通过实施水压爆破技术，爆孔残眼率增加，一定程度上减小了爆破对周边围岩的扰动破坏，尤其在软弱围岩地层，有效控制了超挖和光爆效果。

（3）经济指标对比

以杨家坪隧道三号横洞为例。杨家坪隧道横洞剩余2050米，常规爆破循环进尺2.1米，需要976个循环；水压爆破循环进尺2.2米，需

要931个循环。水压爆破后，减少45个循环，节约工期28天。

采用水压爆破，能够节约炸药10.75吨,节约成本11.8万元；通风时间每循环减少20分钟，节约电费3.4万元，减少45个循环，节约电费0.5万元；节约1月管理费14万元、开挖工费9万元、电费5.1万元；节省发电机、空压机、通风机、挖掘机、装载机、汽车等费用12万元。控制超挖（每循环按平均5cm超挖量计算，每延米减小超挖量0.75方，仅杨家坪3#横2050m就减小超挖及超填1537方，）节约施工成本约110万元，合计节约施工成本约175万元。

采用水压爆破，购买炮泥机、封口机1.3万元，需购买水袋3.2万元，购买沙、土0.3万元；加工炮泥、水袋工费2.5万元、电费0.3万元；炮泥、水袋运输费4.8万元。合计增加费用12.4万元。

采用水压爆破后，剩余开挖总计能节约162.6万元。

5、水压控制爆破作用

（1）实施水压爆破对隧道开挖的直接作用

水压爆破与常规爆破相比具有极其显著的“三提高二保护”作用与效果：一提高了炸药能量利用率和爆破残眼率，即节省炸药12%；二提高施工效率，每循环提高进尺10cm，提高光面爆破效果；三提高经济效益，每延米可节省793元；二保护即粉尘浓度降低了，缩短通风20分钟，加快了工序循环，改善了作业环境，保护作业人员身体健康，保护围岩尽可能受到扰动破坏。除此之外，由于爆破后岩石破碎、爆堆集中，加快了装砟出砟时间。

（2）实施水压爆破对作业环境的影响

改善空气质量。开挖班组带班人员从开展水压爆破以来，强烈要求