铁路隧道爆破

第三部分
铁路隧道爆破
地下工程系 刘 勇
• 隧道施工爆破概述 • 炮眼的种类及作用 • 掏槽眼布置 • 隧道爆破参数及炮眼布置 • 周边眼的控制爆破 • 钻爆施工
• 钻爆设计实例
第一节 隧道爆破施工概述 一、隧道的基本概念
➢ 隧道的定义 ➢ 隧道的分类 ➢ 隧道施工方法
二、围岩分级
以围岩的稳定性为基础的分级方法 ➢ 岩石强度 ➢ 完整性
ac
1
3
2ຫໍສະໝຸດ Baidu
D为钻孔直径，一般不小于100mm
(二)直眼掏槽的特点 ➢ 适用于中硬岩层或坚硬岩层 ➢ 适宜采用中深孔爆破 ➢ 凿眼效率高 ➢ 炮眼利用率高 ➢ 抛掷距离短 ➢ 耗药量大 ➢ 要求严格
(三)影响掏槽效果的因素 ➢ 眼距 最先一段起爆的炮眼与空眼的距离
空眼直径、眼距与岩石爆破效果关系
隧道局的建议公式
其作用是先在开挖面上炸出一个槽腔，为后续 炮眼的爆破创造新的临空面。
二、辅助眼
位于掏槽眼与周边眼之间的炮眼称为辅助眼。 如图5-1中的黑色炮眼。
其作用是扩大掏槽眼炸出的槽腔，为周边眼爆 破创造临空面。
三、周边眼
周边眼(perimeter hole)。沿隧道周边布置 的炮眼称为周边眼。如图5-1中的蓝色炮眼。
(四)直眼掏槽实例 ➢ 雷公尖、大瑶山隧道
灰黑色厚层加中厚 层隐晶质灰岩，Ⅱ级 围岩。
开挖断面100m2左 右，钻眼深度5.15m。
装药眼直径48mm， 中空眼直径102mm
➢ 花果山隧道
致密块状的花岗岩，Ⅲ级围岩。 开挖断面100m2左右，钻眼深度3.9m和5.15m。 装药眼直径48mm，中空眼直径102mm
散。
b
L=0.5~0.7B
α
B
❖ 复式楔形掏槽 为了提高循环进尺，可以采用复式楔形掏槽
➢锥形掏槽
这种炮眼呈角锥形布置，各掏槽眼以相等或近 似相等的角度向工作面中心轴线倾斜，眼底趋于 集中，但互相并不贯通，爆破后形成锥形槽。
根据掏槽炮眼数目的不同分为三角锥、四角锥、 五角锥等。
(a)三角锥 (b)四角锥 (c)五角锥
由两排相对称的倾斜炮眼组成，爆破后形成一 个楔形槽。 ❖ 楔形掏槽的分类及适用条件
分为：水平楔形掏槽和垂直楔形掏槽
水平楔形掏槽适用于岩层为水平层理时。
垂直楔形掏槽适用于中硬以上的均质岩石
(a)垂直楔形掏槽 (b)水平楔形掏槽
垂直楔形掏槽爆破参数
围岩级别 α（°）
斜度比
a(cm) b(cm) 炮眼数量（个）
❖缺点 眼深易受开挖断面尺寸的限制，不易提高循 环进尺，也不便于多台凿岩机同时作业。
二、直眼掏槽
直眼掏槽(cylinder cut)由若干个垂直于开 挖面的炮眼所组成，掏槽深度不受围岩软硬和开 挖断面大小的限制，可以实现多台钻机同时作业、 深眼爆破和钻眼机械化，从而为提高掘进速度提 供了有利条件。
➢单向掏槽
由数个朝同一方向倾斜的炮眼组成。 适用于隧道断面内有软弱夹层、层理、节理 和裂隙时。 单向掏槽法可根据巷道断面大小或软夹层的 厚度不同，布置一排或两排掏槽眼。 掏槽眼的倾斜角度一般为50°~70 °，岩石 坚固程度高，角度取小值
(a)顶部掏槽(b)底部掏槽(c)侧向掏槽(d)扇形掏槽
➢楔形掏槽
(一)直眼掏槽的布置形式 ➢ 柱状掏槽 它是充分利用大直径空眼作为临空孔和岩石
破碎后的膨胀空间，使爆破后能形成柱状槽口
的掏槽爆破。
(a)菱形布置 (b)楔形布置
(c)三角形布置
作为临空孔(free hole）的空眼(buster hole) 数目， 视炮眼深度而定: ❖ 一般当孔眼深度小于3.0m时采用一个； ❖ 当孔眼深度为3.0m～3.5m时，采用双临空孔； ❖ 当孔眼深度为3.5m～5.15m时采用三个。
Ⅳ级以下 75～80 1:0.27～1:0.18 70～80 30 Ⅲ级 75～80 1:0.27～1:0.18 60～70 30 Ⅱ级 70～75 1:0.37～1:0.27 50～60 25 Ⅰ级 55～70 1:0.47～1:0.37 30～50 20
4 4～6
6 6
❖ 楔形掏槽的特点 掏槽数目较少，掏槽体积大，易将岩石抛出。 掏槽眼深度受到隧道断面尺寸的限制，岩堆分
试验表明：第一个起爆装药孔离开临空孔的距离应 不大于1.5倍的临空孔直径。
➢ 螺旋形掏槽
螺旋形掏槽是由柱状掏槽发展而来，其特点
是中心眼为空眼，邻近空眼的各装药眼至空眼
之间的距离逐渐加大，其连线呈螺旋形，并且
由近及远依次起爆
4
bd
a=(1.0～1.5)D b=(1.2～2.5)D c=(3.0～4.0)D d=(4.0～5.0)D
➢锥形掏槽
锥形掏槽爆破参数
围岩级别 α（°） a(cm) 眼数（个）
Ⅳ级以上
70
100
3
Ⅲ级
68
90
4
Ⅱ级
65
80
5
Ⅰ级
60
70
6
(二)斜眼掏槽的优缺点
❖优点
斜眼掏槽具有操作简单，精度要求较直眼掏 槽低，能按岩层的实际情况选择掏槽方式和掏 槽角度，易把岩石抛出，掏槽眼的数量少且炸 药耗量低等优点。
三、岩石隧道爆破特点
➢ 临空面少 ➢ 要求高 ➢ 地质条件复杂
第二节 炮眼的种类及作用
➢ 掏槽眼 ➢ 辅助眼 ➢ 周边眼
图5-1 炮眼布置图
一、掏槽眼
针对隧道开挖爆破只有一个临空面的特点，为 提高爆破效果，宜先在开挖断面的适当位置（一 般在中央偏下部)布置几个装药量较多的炮眼,如 图5-1中的红色炮眼。
其作用是炸出较平整的隧道断面轮廓。 按其所在位置的不同，又可分为帮眼、顶眼、 底眼。
第三节 掏槽眼布置 一、斜眼掏槽
斜眼掏槽（incline cut）的特点是掏槽眼与 开挖断面斜交，它的种类很多，如锥形掏槽、爬 眼掏槽、各种楔形掏槽、单向掏槽等。隧道爆破 中常用的是垂直楔形掏槽和锥形掏槽。
(一)斜眼掏槽布置形式
Aad
A
2
a
a
2
(
d
2
)
d
φ 中空眼
d 炮眼
一般情况下不大于空眼直径的2倍 常用的空眼直径为102mm，眼距采用18~20cm
➢ 空眼数目
空眼数目越多掏槽爆破效果越好；炮眼越深空 眼数目越多。 ➢ 装药
装药长度占全眼长的70~90%
➢ 辅助抛掷
将空眼加深100~200mm，并在空眼底部放1~2 卷炸药。 ➢ 钻眼质量
➢ 瑞典样板掏槽
三、混合掏槽
混合掏槽是指两 种以上的掏槽方式 的混合使用，一般 在岩石特别坚硬或 隧道开挖断面较大 时使用。