钻爆法

隧道钻爆法施工作业

第一节钻爆开挖

钻爆作业过程简述…

开挖作业基本要求：

1．按设计要求开挖出断面（包括形状、

尺寸、表面平整、超欠挖等要求）；

2．石碴块度适中，便于装碴运输；

3．钻眼工作量少，少占作业循环时间；

4．尽量减小对围岩的震动破坏。

一、爆破破岩作用机理及有关概念

（一）无限介质中的爆破作用(图7—1) 1．压缩粉碎区～半径为的区域。

2．抛掷区～与之间的范围。

3．松动区～与之间的区域。

4．震动区～与之间的范围。

（二）爆破基本概念

1．临空面：指暴露在大气中的开挖面。

在爆破中的作用：临空面越多，爆破威力越大。

2．爆破漏斗(图7—2)

爆破漏斗：在只有一个临空面的情况下，爆破形成圆锥形的爆破凹坑。

爆破漏斗由以下几何要素组成：

①最小抵抗线：药包中心到临空面的最短距离

②爆破漏斗半径

③破裂半径：药包中心到爆破漏斗边沿的距离

④漏斗深度

⑤压缩圈半径

其中，最关键的是。

3．爆破作用指数

爆破作用指数：爆破漏斗半径与最小抵抗线的比值。

对于爆破效果有重要影响，注意到取决于，可见最小抵抗线是关键因素。

（三）柱状药包爆破特点

适用于隧道爆破的是柱状药包。

特点：柱状药包爆炸应力波的传播方向，是以药包轴线为轴线，

沿着垂直于药包表面的方向往四周传播。

所以，这对于仅在孔口有一个临空面的爆破，是十分不利的。

动脑筋，多设置临空面…

二、钻孔机具

（一）凿岩机(钻机)

按使用动力可分为风动凿岩机、内燃凿岩机、电动凿岩机和液

压凿岩机四种。

目前在隧道开挖中，广泛使用的是风动凿岩机和液压凿岩机。

1．风动凿岩机（见图7—3）

俗称风钻。

以压缩空气为动力。既可单人操纵，也可装在台车上使用，但以前者为主。

优点：

①结构简单，操作方便；

②不怕超负荷和反复起动，在多水、多尘等不良环境中仍能正常工作。

缺点：

①压缩空气供应设备复杂；

②能量利用率低；

③噪音大。

2．液压凿岩机

由液压马达提供动力。只能用于台车。

优点：

①动力消耗少，能量利用率高，其动力消耗仅为风动凿岩机的1/3～1/2；

②凿岩速度高。液压凿岩机凿岩速度比风动凿岩机高50％～150％。

③能针对不同硬度岩石，自动调节在高频低能或低频高能状态下工作，以提高凿岩功效。

④润滑条件好，使用寿命长；

⑤噪音小，液压钻的噪音比风钻降低10～15dB。

缺点：

①重量大，附属装置多，仅能在台车上使用；

②造价高。

（二）凿岩台车

凿岩台车：将多台凿岩机安装在一个专门的移动设备上，实现多机同时作业。图7—4所示。

适宜于：大断面全断面隧道。

有风动、液压，主要是后者，1～4臂。

三、爆破材料

爆破材料：炸药、起爆、传爆材料。

（一）炸药

1．炸药的性能

主要性能：

（1）敏感度：简称感度，是指炸药在外界起爆能作用下发生爆炸反应的难易程度。

因此要根据炸药的感度：Ⅰ、选择合理的引爆能；

Ⅱ、安全使用（运输、保管等）

根据对起爆能的反应程度，有：

a．热敏感度。也称爆发点，即使炸药爆炸的最低温度。见表7-1。

表7－1 几种炸药的爆发点

b．火焰感度：炸药对火焰的敏感度。

c．机械感度：炸药对机械能（撞击、摩擦）作用的敏感程度。

d．爆轰感度：炸药对爆轰波的敏感程度。

（2）爆速：爆轰波在炸药内部的传播速度。见表7－2。

表7－2

（3）爆力：爆炸时对周围介质做功的能力称为爆力。

（4）猛度：炸药爆炸后对与之接触的固体介质的局部破坏能力称为猛度。

（5）殉爆距离：一个药包爆炸后，能引起与它不相接触的邻近药包爆炸，该邻近药包即为“殉爆”。二者之间的距离称为“殉爆距离”。

（6）其它性能(略)

2．隧道工程中常用的炸药

隧道爆破中使用的炸药，应该是爆炸威力大、使用安全、产生有毒气体少的炸药。隧道中常使用的是2＃岩石硝铵炸药。在有瓦斯的隧道中则使用煤矿硝铵炸药。它们属于铵梯炸药。

优点：化学安定性好，有毒气体少，机械感度低，制造简单，价格便宜，使用安全。

缺点：抗水性能差，容易吸潮结块而影响爆炸性能。

它是在2＃岩石硝铵炸药的基础上外加一定比例的食盐作为消焰剂制成的。铵梯炸药的缺点是

隧道爆破标准药卷规格：外径φ32mm，装药净重150g，长度200mm。

此外，还有φ22mm，φ25mm，φ35mm，φ40mm等，长度为165～500mm，供选用。

（二）起爆传爆材料（系统）

1．导火索和火雷管

（1）导火索：药芯为黑火药，燃烧速度0.01～0.07m/s。

作用：传递火焰给火雷管，使火雷管爆炸。

（2）火雷管：由导火索喷出的火焰引爆的雷管。见图7—5。

优点：成本低，使用灵活，不受杂散电流的影响。

缺点：其火焰感度与机械感度均高，不安全，只有即发雷管。

火雷管分成十个等级，号数越大，起爆能力越强。工程上常用的是6号和8号雷管。

2．电雷管：由导电线传输电流使装在雷管中的电阻发热而爆炸。见图7—6。

分为即发电雷管和迟发电雷管两种。

迟发电雷管又称延期电雷管，有秒延期和毫秒延期之分。

秒延期电雷管：引爆通电后能延长一段以秒计的时间间隔，然后才爆炸。为七段，段数越大，延期时间越长。

毫秒延期电雷管：引爆通电后能延长一段以毫秒计的时间间隔，然后才爆炸。共有五个系列，其中第二系列在工程中最常用。

优点：火焰感度与机械感度低，安全性增加。

缺点：测电阻复杂，易受杂散电流的影响，爆破牵线麻烦。

3．塑料导爆管与非电雷管

（1）塑料导爆管：传递爆轰波给非电雷管，使之爆炸。

爆轰波在管内的传播速度为。

塑料导爆管常用火雷管起爆。

特点：

a.起爆敏感度好～一个火雷管足以激发管内爆轰波；

b.传播速度快～爆轰波波速约1600~2000m/s；

c.耐火性能好～将其烧完也不能引爆它；

d.抗水性能好～水下80m，放置48h仍能正常起爆；

e.抗电击性能好～可抗30KV的直流电；

f.抗冲击性能好～一般的机械撞击不能引爆它；

g.强度好～5至7公斤的拉力不会使管径变细；

h.对外界影响小～爆轰过后，管子依旧，只是由白色变为灰黑色。

i.安装简单，使用方便；

k.价格便宜。

(2)非电雷管：配合塑料导爆管将炸药引爆。

有即发、秒延期和毫秒延期之分。隧道主要用毫秒延期，称为“非电毫秒雷管”。

毫秒延期国产共计20段，段位越高，延迟时间越长。

其结构见图7—7。与电雷管的主要区别在于不用电点火装置，而是由塑料导爆管传递的爆轰波引爆。

4．导爆索

作用：置于爆破孔眼之中，使孔眼中所有的柱状药卷同时起爆。