凿岩爆破课程设计

目录

一、地质慨况

无压引水隧道，长1600m，直径6m，埋深10～50m；80％穿过石灰岩，20％穿过石英砂岩，45％～90％的节理、裂隙面充填方解石、白云石和粘土，部分节理不闭合，缝宽1～4mm，间距30cm～50cm之间，节理面粗糙。石灰岩RQD值为80～100之间，石英砂岩RQD值为60～80之间；预计围岩存在3组节理，主要节理走向与洞轴线夹角在30～50°，倾角为40～80°之间，倾向逆于隧道掘进方向；隧道局部地段

因隧道顶部位于水位线下，有中等渗入水流，水流量在10～15L/min之间。岩石抗压强度100～150MPa，岩体纵波速度4000～5000m/s。（岩石、岩体分级见表1-1）

表1-1 岩石、岩体分级

二、爆破方案

本隧道为II、III级围岩，应采用全断面开挖、锚、喷、格栅、网、初期支护，全断面复合式衬砌。爆破方法采用光面爆破。

光面爆破施工，可以减少对围岩的扰动，增强围岩的自承能力，特别是在不良地质条件下效果更为显着，不仅可以减少危石和支护的工程量，而且保证了施工的安全；由于光面爆破使开挖面平整，岩石无破碎，减少了裂隙，这样可以大大减少超欠挖量。据有关资料统计，光面爆破与普通爆破相比，超挖量由原来的15%～20%降低到4%～7%，不但减少出碴量，而且还很大程度的减少了支护的工作量，从而降低的成本，加快了施工进度。

根据隧道围岩情况，本隧道采用全断面一次性开挖法。当岩石坚固性中等以上，断面面积小于100平方米的条件下，采用全断面开挖法。应用全断面开挖法的优点是：开挖面大，能发挥深孔爆破的优点；作业集中，便于施工管理；工作面空间大，易于通风。

三、凿岩设备与工具

1．凿岩机

风动气腿式凿岩机（YT-24），质量24Kg，全长687mm，活塞行程70mm，气腿型号FT140B，一般用于打深度为2～5m直径为30～42mm的水平或带有一定倾斜的炮眼。

2．钎头

十字形钎头，硬质合金片之间成90度角，适用于重型风动或液压凿岩机钻凿极坚韧、高磨蚀性的岩石，用于节理发育的岩石中效率良好，不易卡钎。钎头直径选用40mm，材料采用钨钴硬质合金。

3．钎杆

选用中空外六角形钎杆，直径取22m，长度取，材料采用ZK55SiMnMo合金钢。

四、爆破器材

1．起爆器材和方法

采用导爆管，起爆过程为工业雷管（激发元件）引起传爆元件中的导爆管起爆，由导爆管起爆雷管，然后再由雷管起爆工业炸药。采用多段毫秒导爆管，非电起爆法。

2.炸药

根据岩石等级及通用情况，选用经过防水处理的2#岩石铵梯炸药。铵梯炸药是我国应用最广泛的的工业炸药品种。它是一种以硝酸铵、TNT 和木粉为主要原料的粉状混合炸药。（2#岩石铵梯炸药的成分性能见表1-2)

表1-2 2#岩石铵梯炸药的成分性能见表

五、爆破参数

光面爆破参数选择主要与地质条件有关，其次是炸药的品种与性能；隧道开挖断面的形状与尺寸，装药结构与起爆方法。隧道主要为II 、III 级围岩，全断面爆破断面面积为228.26m 。周边眼采用不耦合间隔装药，其他炮眼采用连续柱状装药。 严格控制周边眼的装药量，采用合理的装药结构，尽可能的使药沿药眼长均匀的分布，这是实现光面爆破的重要条件。 1．炮孔深度

炮眼深度受开挖面大小的影响，炮眼过深，周边岩石的夹制作用较大，故炮眼深度不宜过大，一般最大炮眼深度取断面宽度（或高度）的～倍，同时考虑到III 级围岩每循环掘进一般不超过，围岩钻孔深度取。

为克服及减少岩石的夹制作用，除掏槽眼深度L=外，其余周边眼、辅助眼、底眼等炮孔深度L=。

2．炮孔、药卷直径、不耦合系数

炮孔直径一般比钎头直径大1～2mm ，比药卷直径大5～9mm ，一般装药不耦合系数为左右，依据选择的钎头直径为40mm ，确定炮孔直径D=42mm ，药卷直径D=32mm 。

炮眼直径k d 与药卷直径i d 之比称为不偶合系数，合适的周边眼不偶合系数应使爆炸后作用于炮眼壁的压力小于围岩抗压强度，理论与实践证明，当岩石种类为硬岩时，装药不耦合系数为左右时，缓冲作用最佳，光爆效果最好

k i

D d d

式中D ——不耦合系数； k d ——炮眼直径（cm ）；

i d ——装药直径（cm ）；

在实际使用过程中，采用直径为32mm 的2号岩石铵梯炸药，不耦合系数D=42/32=，符合要求。 3．炮孔间距、最小抵抗线

最小抵抗线与开挖的隧道断面大小有关。在断面跨度大，光爆眼所受到的夹制作用小，岩石比较容易崩落，最小抵抗线可以大些，断面小，光爆眼所受到的夹制作用大，最小抵抗线可以小些，最小抵抗线与岩石的性质和地质构造也有关，坚硬岩石最小抵抗线可小些，松软破碎的岩石最小抵抗线可大些。本隧道岩质主要为硬岩，故确定最小抵抗线（V ）为。

相对距系数是周边眼间距（E ）与最小抵抗线（V ）的比值，是影响爆破效果的重要因素。

K= E/V

式中， E 为周边炮眼间距，cm ；V 为最小抵抗线，cm ； K 值总是小于1，当d=38～46mm ，E=30～50cm ，

考虑到岩石节理较发育，并参照规范周边眼间距取值范围30cm-50cm ， 对周边眼间距取1248048a d mm cm ===，最小抵抗线值取40cm ，K=E/V= 4．单位岩体炸药消耗量

由于隧道断面直径为6米，其面积在20～50㎡，故采用下式计算：

S —隧道断面面积；2205m .35)34.03(=+=πS

1L —平均凿岩深度；1 2.5L m = 1K —炮孔装药量充填系数；160%k =

η—炮孔利用率；0.9η=

2K —等效炸药换算系数；2 1.0K =

3K —岩体裂隙率的修正系数（查表1-3）；30.8K =

s F —自由面数量； 1.0s F = f 为普氏岩石坚固系数；15f =

代入数据计算得：31.45q kg m =

每循环炸药量则由式Q qLS η= 得114.35Q kg =

表1-3 岩体裂隙修正系数3K