隧道爆破设计(重要)

④辅助抛掷。采用辅助药卷，置于空眼底 部（底部加深20cm），在掏槽眼全部起爆后 接着起爆，帮助把槽内已破碎岩石抛出槽腔， 达到确保掏槽效果的目的。 ⑤钻眼质量。要保证钻眼的准确，使各炮 眼之间保持等距、平行极为重要。如果两眼打 穿，易造成殉爆，降低槽内岩石抛掷，使岩石 再挤紧，不能形成自由面。如果距离过大，或 钻眼偏斜，易发生单个炮眼直径扩大或单个炮 眼爆炸，炮眼间的岩石不易崩落，形成“岩 梗”。
2.4.1炮眼直径 炮眼直径对凿岩生产率、炮眼数目、单 位耗药量和岩壁平整度均有影响。 一般隧道的炮眼直径在φ32-φ50mm之间， 大型液压钻机可打φ102mm、φ75mm、 φ63mm炮眼，作为中空孔。药卷与眼壁之 间的空隙一般为炮眼直径的10%-15%。
加大炮眼直径以及相应装药量可使炸药 能量相对集中，爆炸效果得以提高，也可 以减少炮眼数目。但炮眼直径大于φ45mm， 则需要重型凿岩机。因此，一般还是以 φ32mm～φ45mm作为装药孔与中空孔。 重型凿岩机钻装药孔φ48mm、φ63mm， 作为中空孔可钻φ75mm、φ102mm、最大 φ152mm。设计时，必须根据岩性、凿岩 设备和工具，钻头直径、炸药性能等作综 合分析，合理选用孔径。
（3）周边眼 沿隧道周边布置的炮眼，称为周边眼。其作用 是炸出较平整光滑的隧道断面轮廓。按其所在不 同位置，又可分为“帮眼”、“顶拱眼”、“底 板眼”。 1.7常用的隧道爆破器材 （1）药卷： ①二号岩石炸药卷φ32、φ25mm；并可以根据 使用单位的要求，做成φ20mm、φ40mm。 ②二号岩石乳化炸药卷φ32、φ25mm，并可根 据使用单位的要求，做出φ40mm。
③低爆速光面爆破炸药卷，由化工厂特制，φ20、 φ15mm的低爆速药卷，其爆速为1,500m～ 2,000m/s。 （2）雷管： ①火雷管； ②导爆管毫秒雷管； ③导爆管1/4秒和半秒级雷管。 应注意有瓦斯或矿尘爆炸危险场所禁止使用。 ★起爆药卷——装有雷管的药卷叫做起爆药卷
1.7隧道爆破有害效应 与所有工程爆破一样，隧道爆破同样会产生有害 效应 ①爆破冲击波，应注意其对人对物的伤害。 ②爆破振动，应注意其对建筑物、对隧道衬砌的 破坏。 ③爆破飞石，应注意其对人对物的伤害。 ④爆破有害气体，应注意其对人的伤害。 ⑤爆破噪音，应注意对人的伤害。 ⑥爆破粉尘，应注意其对人的伤害。
（1）直眼掏槽形式 过去常用的有龟裂掏槽、五眼梅花掏槽 （五眼中空）和螺旋掏槽。近十多年来，由于 重型凿岩机械的使用，尤其是钻孔台车的使用， 能钻大于102mm直径炮孔的液压钻机投入施 工之后，直眼掏槽的布置形式有了新的发展。 目前常见的形式有：
（2）影响直眼掏槽效果的因素 直眼掏槽以空眼作为增加的临空面，利用 炸药爆炸的能量将槽内岩石破碎，并借助爆 破产生的气体的余能将已破碎的岩块从槽腔 内抛出。在直眼掏槽中，应注意以下几点：
2.4.2炮眼数量 炮眼数量主要与开挖断面、炮眼直径、 岩石性质和炸药品种（性能）有关，炮眼 的多少直接影响凿岩工作量。 炮眼数量的计算很简单，炮眼数量按照 其能装完设计的炸药量来计算。通常按各 炮眼平均分配炸药量的原则进行计算。
N=qs/xy N——炮眼数量，不包括不装药的空孔眼数/个。 q——单位炸药消耗量，按工程类比法，有参 考值表，直接查找，或根据自己的经验。一 般在q=1.2-2.4kg/m3选取。硬岩取大值，软 岩取小值。 S——开挖断面面积； χ——装药量系数（计算装药系数），即装药 长度与炮眼全长的比值，可参考下列数据。 γ——每米药卷的炸药质量，kg/m，2号岩石 铵梯炸药每米质量，列于下表。
2.3隧道掏槽形式和主要参数 掏槽效果的好坏，直接影响整个隧道爆破效果， 明显的是对炮眼利用率和周边光爆炮眼的影响。 根据掏槽炮眼与开挖面的关系、掏槽眼的布置方 式、掏槽深度以及装药起爆顺序的不同，可将掏槽 方式分为如下几类。
2.3.1斜眼掏槽 斜眼掏槽的特点是掏槽眼与开挖面斜交。 它的种类很多，如锥形掏槽、爬眼掏槽、各 种楔形掏槽、单斜式掏槽等。 隧道爆破中常用的是水平楔形掏槽，其 中深孔爆破采用大间距多对水平深孔楔形掏 槽，一段为3.5m-5.0m深，使用于坚硬岩石 较多。
装药量的计算及分配 炮眼装药量的多少是影响爆破效果的重 要因素。药量不足，会炸不开，炮眼利用 率低和爆落石碴块度过大；装药量过多， 则会破坏围岩稳定，崩坏支撑和抛碴过散 过远，对装碴不利，增加洞内有害气体， 相应地增加排烟时间和供风量等。
合理的药量应根据所使用的炸药的性能和 质量、地质条件、开挖断面尺寸、临空面数 目（如台阶法下台阶开挖临空面有2个）、 炮眼直径和深度及爆破的质量与安全控制要 求来确定。 目前多采取先用体积公式计算出一个循环 的总用药量，然后按各种类型炮眼的爆破特 征进行分配，再在I点爆破实践中加以检验 与修正，直到取得良好的爆破效果为止的方 法。
2.2隧道爆破设计的方法与内容 （1）利用经验参数，利用数理统计出来的参数， 作为设计参数。 （2）工程类比方法： ①工程地质条件； ②断面大小； ③使用的爆破器材，尤其是炸药种类与药径； ④爆破效果。
（3）作一些简单的计算 ①炮眼个数； ②装药量与单耗、装药集中度等。 （4）要有炮眼布置图：包括掏槽眼、辅助眼、 周边眼。掏槽眼较复杂时，应绘制大样图。图中 要标明起爆先后顺序和雷管的安排布置。一般有 正面图与剖面图即可。
2.3.3混合掏槽与特种掏槽 （1）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。 ①直眼与斜眼结合成的掏槽。 ②角锥与直眼结合的掏槽。 ③楔形与直眼结合的掏槽形式。 ①～③混合掏槽一般用在比较坚硬岩中。 ④此外，还有升级掏槽，它是采用逐级加深 的炮眼布置，按掘进方向平行钻孔，把全 部掏槽深度分阶段达到爆破的目的。
装药系数χ值（供参考用）
围岩级别
炮眼名称
掏槽眼 辅助眼
Ⅳ
Ⅲ
Ⅱ
Ⅰ
0.50
0.40
0.55
0.45 0.45
0.80
0.60 0.50
0.80-0.85
0.70-0.7Baidu Nhomakorabea 0.60
周边眼
0.40
2号岩石铵梯炸药卷每米质量γ值
药卷直径（mm） γ (kg/m) 32 0.78 35 0.96 38 1.10 40 1.25 44 1.52
隧道爆破技术 1、隧道爆破常识 1.1隧道爆破的特点 （1）只有一个自由面（临空面）； （2）炮眼深度受到一定限制，这是与 隧道围岩条件、打眼机械工具、爆破技术 等有关系； （3）受隧道围岩条件的控制，爆破参 数主要取决于围岩级别；还取决于开挖方 法与断面大小；
（4）钻孔、装药、引爆都在较恶劣的条件下进 行； （5）隧道爆破、炮眼比较集中，1.5-2个/m2； （6）多采用类比法设计，计算简单。不象洞室 爆破、拆除爆破等要进行较复杂的计算和药包的 布置。
1.2炮眼直径与炮眼深度 （1）炮眼直径：常采用φ32—φ45mm钻孔， 采用液压台车液压钻机时，钻孔一般为φ48mm、 φ63mm、φ76mm和大中空孔φ102mm、φ152mm。
（2）炮眼深度 浅孔——1-3m；手持式风钻、液压钻； 深孔——3-5m；钻孔台车、液压钻； 超深孔——>5m；钻孔台车、液压钻。
（1）水平楔形掏槽 掏槽眼水平成对布置（两对以上），爆破后形 成楔形槽口。炮眼与开挖面的夹角、上下两对炮眼 的间距a与同一平面上一对掏槽眼眼底的距离 b， 是影响此种掏槽爆破效果的重要因素。此种掏槽形 式的主要参数，随围岩级别不同而不同，列出一些 经验数据作为设计参照。
（2）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开挖面中心轴线倾斜，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。四角锥形掏槽常用于受岩 层层理、节理、裂隙影响较大的围岩。由于毫 秒雷管的应用，此种较难操作的角锥形掏槽也 很少使用了。因为毫秒雷管的应用，改善了掏 槽效果。
①眼距。空眼与装药眼之间的距离。当使 用等直径炮孔时，此距离一般随岩石不同而变 动，变动范围为炮眼直径的2-4倍；当采用大 直径空眼时（≥φ63mm），眼距不宜超过空 眼直径的2倍。由于掏槽效果对眼距变化很敏 感，往往眼距稍大就会造成掏槽效果降低或失 败，而眼距过小不仅钻眼困难，还会发生槽内 岩石被挤实现象，不能形成槽腔。
②空眼。中空眼不仅起着临空面和破碎岩 石的发展导向作用（即使岩石破碎后向空孔方 向运动），同时为槽内岩石破碎提供一个膨胀 的空间。所以，增加空眼数目能获得良好的效 果，一般随眼深加大，空眼数目也相应增加
③装药。直眼掏槽装药眼一般要“过量过 药”，装药长度占炮眼长度的85%-90%，如 果装药长度不够，会发生“留门坎”和“挂门 帘”现象。当深度大于3.0m时，可能发生 “管道效应”（即大炮眼装小药卷，爆破时， 可能存在药卷爆熄现象），应采取相应措施防 止爆轰中断。措施：一是加大药卷直径，做到 偶合装药。二是使用导爆索串装药卷；三是采 用高威力炸药等。
2、隧道爆破设计 隧道开挖前应做好隧道爆破设计，这也是隧 道实施性施组的一项内容，也是计划进度、工期、 材料等的依据。 隧道爆破设计应做到“有图、有表、有计算、 有说明”，并应绘制出大比例尺交底图对作业工 人进行交底，付诸实施。
2.1隧道爆破设计的依据 （1）工程地质条件、围岩级别； （2）开挖方法； （3）开挖断面； （4）掘进循环进尺； （5）钻眼机具； （6）爆破器材； （7）施工队伍的操作技术； （8）周围环境，尤其是城市隧道，更要考虑环 境因素。
（1）掏槽眼 针对隧道爆破只有一个临空面的特点，为提高 爆破效果，先在开挖断面的适当位置，布置一些 装药量较多的炮眼，先行爆破，炸出一个槽腔， 为后续炮眼的爆破创造新的“临空面”。 （2）辅助眼 位于掏槽眼与周边眼之间的炮眼，统称为辅 助眼。其作用是扩大掏槽眼炸出的槽腔，为后续 和周边眼爆破创造“临空面”。常把靠近掏槽眼 的炮眼并有扩大掏槽作用的炮眼，又称为“辅助 掏槽眼”或“扩槽眼”；常把靠近周边眼的一排 炮眼，称为“内圈眼”。
21-30 37-42
27-35 43-48
75-90 80-100
炮眼深度 考虑炮眼深度的因素：围岩级别、打眼机 械及工具、循环进尺要求、炮眼利用率高、 作业循环时间最省、超挖小等技术经济指标。 目前较多采用的是浅孔1.0-1.8m，中深孔 2.5-2.3m，深孔3.5-5.15m，当岩石坚硬， 断面大，又有深孔钻机时，在采用台阶法开 挖时，下台阶可以采用超深孔爆破，深度可 达15m。
1.3隧道爆破设计所依据的围岩分级，即是 通用的“铁路隧道围岩分级”，而不是按岩土 可爆性分级分类的。一般Ⅴ、Ⅵ级围岩不用钻 爆法。 1.4炮眼的种类和作用 隧道开挖爆破的炮眼数目与隧道断面、围 岩级别、爆破方法等有关，多在几十至几百范 围内。 炮眼按其在开挖断面所在位置、爆破作用、 布置方式和有关参数的不同可大致分为如下几 种：
按公式计算出的N值，还应根据光面爆破、预裂爆破 周边眼需增加一些来做调整。下面列出炮眼数量参考值
炮眼数量参考值
开挖面积（m2）
围岩级别
4-6 Ⅳ
Ⅲ
7-9 15-16
16-20
10-12 17-19
18-25
13-15 20-24
23-30
40-50
10-13
11-16
Ⅱ Ⅰ
12-18 18-25
17-24 28-33
斜眼掏槽具有操作简单，打眼精度要求较直眼 掏槽低，能按岩层的实际状况选择掏槽方式和掏 槽角度，易把岩石抛出、掏槽炮眼的数量少且炸 药耗量低等优点。但是，炮眼深度易受开挖断面 尺寸的控制，不易提高循环进尺，也不便于多台 凿岩机同时作业和开挖断面小时，进尺受限制。
2.3.2直眼掏槽 直眼掏槽由若干个垂直于开挖面的炮眼所组成， 掏槽炮眼形式多样，掏槽深度不受围岩软硬和开挖 面断面大小的限制，可以实现多台钻机同时作业， 深孔爆破和钻眼机械化，从而为提高掘进速度提供 了有利条件。由于直眼掏槽凿岩作业较方便，不需 随循环进展的改变而变化掏槽形式，仅需改变炮眼 深度，且石碴抛掷距离也可近些，受到工地欢迎。 但直眼掏槽的炮眼数目和单位用药量较多，对眼距、 装药等要求严格一些，如果设计不当，可能使槽内 岩石不易抛掷或重新固结而降低炮眼利用率。