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石灰岩地区隧道光面爆破施工作业指导书

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石灰岩地区隧道光面爆破施工作业指导书
1 适用的范围条件
本作业指导书适用于新建武广铁路客运专线XXXXXX标X工区石灰岩地区隧道开挖施工。
X工区主要围岩级别为Ⅲ级、 Ⅳ级、 Ⅴ级。岩质主要为:
下伏石炭系下统灰岩、 角砾状灰岩局部夹有炭质页岩、 灰岩夹泥质灰岩、 下伏石炭系下统石蹬子组灰岩、 弱风化; 石炭系下统岩关阶灰岩、 下伏石炭系下统灰岩、 泥质条带灰岩、 钙质页岩、 粉砂岩和石英砂岩。
2 材料要求
序号
爆破器材名称
规格
备注
1
2号岩石硝铵炸药
Ф25×200mm
无水地段
2
2号岩石硝铵炸药
Ф32×200mm
无水地段
3
4号抗水岩石硝铵炸药铵
Ф25×200mm
有水地段
4
RJ-2乳胶炸药
Ф32×200mm
有水地段, 风枪钻眼
5
毫秒雷管
1—17段

6
导爆索
Ф5.7～6.2mm
周边眼用
7
火雷管
6#、 8#工业雷管

8
塑料导爆管
Ф3.0mm

3 施工设备及机具
开挖均采用凿岩机钻眼, 所采用设备及机具:
自制多功能组合式凿岩台车( 全断面、 半断面每洞口各1套)
YT28型风动凿岩机, 20m3/min电动空压机
4 施工工艺流程
4.1 施工工艺原理
施工中主要采用的开挖施工方法为爆破法开挖, 爆破施工过程中严格控制装药量, 减少炮轰波对围岩的扰动, 达到爱护围岩的目的。采用YT28型风动凿岩机钻眼, 非电毫秒雷管微差起爆。
图1 光面爆破设计流程图
周边眼采用φ25mm小直径药卷间隔装药方式, 其余炮眼采用连续装药, 富水地段采用乳化防水炸药, 掏槽眼采用复式楔形掏槽。爆破材料采用1～17段非电毫秒雷管和塑料导爆管起爆, 周边眼采用低爆速、 低密度、 高爆力、 传爆性好的小直径2号岩石硝铵炸药( φ25mm直径) , 富水地段采用乳化炸药, 厂制炮泥堵塞, 导爆管复式网路联接, 各部一次起爆。光面爆破受多种因素影响,包括围岩强度、 整体性、 节理、 层理等地质因素, 现场围岩地质结构千变万化, 爆破参数进行现场设计动态调整。同一类围岩经试爆取得的技术参数, 做为初步依据, 每一循环爆破作业都要由有经验的爆破工程师根据上一循环爆破效果, 以及本循环围岩特征进行适当调整, 选择一组最佳技术参数。上一循环是下一循环的预设计和试爆破。
4.2 施工工艺流程图
测定围岩参数
爆破参数预设计
试爆破
确定爆破参数
爆破效果评判
结合围岩具体特征调整参数
调整爆破参数
不理想
钻爆作业

4.3 施工作业说明
4.3.1 施工顺序
测量放样→标出孔位→钻正顶孔→钻孔→装药连线→起爆。
钻爆采用YT28型风动凿岩机, 凿岩台车钻孔作业: 固定人员司钻, 固定部位孔眼, 严格控制外插角和周边眼间距。在拱部周边眼钻孔完毕后, 利用装药平台进行装药联线作业。
4.3.2 钻孔技术要求和质量标准
( 1) 钻孔要做到”准、 顺、 平、 齐”。
准: 按周边孔参数要求, 孔位要选准;
顺: 侧墙孔孔口要顺开挖轮廓线布置, 使孔底均位于开挖允许的超欠范围内;
平: 各炮眼相互平行( 孔口和孔底距相等) ;
齐: 孔底要落在同一平面上, 爆出的断面要整齐, 便于下一循环作业。
( 2) 保证钻孔质量措施: 光爆钻孔时, 由爆破设计技术员统一指挥协调行动, 认真实行定人、 定位、 定机、 定质、 定量的”五定”岗位责任制; 分区按顺序钻孔, 避免相互干扰、 碰撞、 拥挤; 固定钻孔班, 以便熟练技术, 掌握规律, 提高钻孔的速度和准确性。
按各断面炮孔爆破设计装药量装药联线, 塑料导爆管起爆网络联接采用复式联接网路。炮孔孔口采用炮泥堵塞, 炮泥由炮泥机加工成型。
4.4 钻爆设计
( Ⅲ级围岩光面爆破炮眼布置图见图2; 装药结构见图3)

图2 Ⅲ级围岩台阶光面爆破炮眼布置图

图3 装药结构图

图4 Ⅳ级围岩正台阶开挖光面爆破炮眼布置图

图5 Ⅴ级围岩正台阶开挖光面爆破炮眼布置图

表1 Ⅲ级围岩台阶光面爆破炮眼药量分配表
序号
上下
台阶
炮眼
分类
炮眼数
( 个)
雷管
段数
( 段)
炮眼
长度
( m)
炮眼装药量
每孔
药卷数
(卷/孔)
单孔
装药量
(Kg/孔)
合计
药量
(Kg)
1
上
台
阶
掏槽眼
3
1
2.5
10
1.5
4.5
2
2
3
3
13
1.95
3.9
3
3
5
3.5
15
2.25
6.75
4
辅助眼
6
7
3.2
12
1.8
10.8
5
12
9
3.2
12
1.8
21.6
6
16
11
3.2
12
1.8
28.8
7
20
13
3.2
12
1.8
36
8
内圈眼
25
15
3.2
12
1.8
45
9
周边眼
35
17
3.2
8
1.08
37.8
10
底板眼
22
21
3.3
14
2.1
46.2
11
合计
144

241.35
12
下
半
断
面
掘进眼
16
2
3.2
13
1.95
31.2
13
16
4
3.2
13
1.95
31.2
14
15
6
3.2
13
1.95
29.25
15
14
8
3.2
13
1.95
27.3
16
7
10
3.2
13
1.95
13.65
17
周边眼
12
12
3.2
8
1.08
12.96
19
底 眼
24
14
3.3
14
2.1
50.4
20
合计
104

195.96
21
总 计
248

437.31

表2 Ⅲ级围岩正台阶光面爆破主要经济技术指标
序号
项 目
单 位
数 量
1
开挖断面积
m2
151.71
2
预计每循环进尺
m
3.00
3
每循环爆破石方
m3
455.13
4
炮眼总数
个
248.00
5
钻孔总数
m
713.40
6
雷管用量
发
284
7
炸药用量
Kg
437.31
8
比钻眼数
个/m2
1.63
9
比钻眼量
m/m3
1.57
10
比装药量
Kg/m3
0.96
11
单位体积岩体耗雷管量
发/m3
0.62
12
预计炮眼利用率
%
94

表3 Ⅳ级围岩全段面光面爆破炮眼药量分配表
序号
台阶分类
炮眼分类
炮眼数( 个)
雷管段数( 段)
炮眼深度( 米)
炮眼装药量
每孔药卷数( 卷/孔)
单孔装药量( Kg/孔)
合计药量(Kg)
1
上台阶
掏槽眼
6
1
2.5
11
1.65
9.9
2
掘进眼
2
3
2.2
11
1.65
3
3
9
5
2.2
9
1.35
12.15
4
15
7
2.2
9
1.35
20.25
5
内圈眼
23
9
2.2
9
1.35
31.05
6
周边眼
35
11
2.2
6
0.9
31.5
7
底板眼
16
13
2.3
11
1.65
26.4
8
小计
108

134.25

二台阶
掘进眼
12
3
2.2
8
1.2
14.4

14
5
2.2
8
1.2
16.8

周边眼
12
11
2.2
4
0.6
7.2

底板眼
16
7
2.3
9
1.35
21.6

小计
54

60

三台阶
掘进眼
14
5
2.2
8
1.2
16.8

14
7
2.2
8
1.2
16.8

周边眼
10
11
2.2
4
0.6
6

底板眼
14
9
2.3
9
1.35
18.9

小计
52

58.5

四台阶
掘进眼
13
9
2.2
8
1.2
15.6

9
11
2.2
8
1.2
10.8

周边眼
8
15
2.2
4
0.6
4.8

底板眼
15
13
2.3
9
1.35
20.25

小计
45

51.45

合计
259

304.2
表4 Ⅳ级围岩正台阶光面爆破主要经济技术指标
序号
项 目
单 位
数 量
1
开挖断面积
m2
149.6
2
预计每循环进尺
m
2
3
每循环爆破石方
m3
299.2
4
炮眼总数
个
259
5
钻孔总数
m
573.1
6
雷管用量
发
302
7
炸药用量
Kg
304.2
8
比钻眼数
个/m2
1.73
9
比钻眼量
m/m3
1.91
10
比装药量
Kg/m3
1.02
11
单位体积岩体耗雷管量
发/m3
1.01
12
预计炮眼利用率
%
92
表5 Ⅴ级围岩全段面光面爆破炮眼药量分配表
序号
台阶分类
炮眼分类
炮眼数( 个)
雷管段数( 段)
炮眼深度( 米)
炮眼装药量
每孔药卷数( 卷/孔)
单孔装药量( Kg/孔)
合计药量(Kg)
1
上台阶
掏槽眼
6
1
2.5
11
1.65
9.9
2
掘进眼
2
3
2.2
11
1.65
3
3
10
5
2.2
9
1.35
13.5
4
15
7
2.2
9
1.35
20.25
5
内圈眼
23
9
2.2
9
1.35
31.05
6
周边眼
38
11
2.2
6
0.9
34.2
7
底板眼
18
13
2.3
11
1.65
29.7
8
小计
108

141.6

二台阶
掘进眼
14
3
2.2
8
1.2
16.8

16
5
2.2
8
1.2
19.2

周边眼
14
11
2.2
4
0.6
7.2

底板眼
16
7
2.3
9
1.35
21.6

小计
60

64.8

三台阶
掘进眼
16
5
2.2
8
1.2
19.2

16
7
2.2
8
1.2
19.2

周边眼
10
11
2.2
4
0.6
6

底板眼
16
9
2.3
9
1.35
21.6

小计
58

66

四台阶
掘进眼
15
9
2.2
8
1.2
18

9
11
2.2
8
1.2
10.8

周边眼
8
15
2.2
4
0.6
4.8

底板眼
15
13
2.3
9
1.35
20.25

小计
47

53.85

合计
273

326.25
表6 Ⅴ 级围岩正台阶光面爆破主要经济技术指标
序号
项 目
单 位
数 量
1
开挖断面积
m2
154.4
2
预计每循环进尺
m
2
3
每循环爆破石方
m3
308.8
4
炮眼总数
个
273
5
钻孔总数
m
572.1
6
雷管用量
发
321
7
炸药用量
Kg
326.25
8
比钻眼数
个/m2
1.77
9
比钻眼量
m/m3
1.85
10
比装药量
Kg/m3
1.05
11
单位体积岩体耗雷管量
发/m3
1.04
12
预计炮眼利用率
%
94
5 施工质量控制要点
( 1) 做好超前地质预报工作, 准确判定围岩的岩性, 合理设计爆破参数, 为提高光面爆破效果提供前提条件。
( 2) 钻爆作业严格按爆破设计图进行钻眼、 装药、 接线和引爆。如开挖条件出现变化需要变更设计时, 由主管技术人员确定。
( 3) 钻眼前按设计爆破图用红油漆标出炮眼位置及开挖轮廓线, 经检查符合设计要求后才可钻眼。
( 4) 钻眼符合下列要求: 按照炮眼布置图正确钻孔; 掏槽眼眼口间距误差和眼底间距误差不大于5cm; 辅助眼深度、 角度按设计施工, 眼口排距、 行距误差均不得大于10cm; 周边眼位置在设计断面轮廓线上, 允许沿轮廓线调整, 其误差不大于5cm, 眼底不超出开挖面轮廓线10cm; 内圈炮眼至周边眼的排距误差不大于5cm, 炮眼深度超过2.5m时, 内圈眼与周边眼以相同的斜率钻眼; 当开挖面凸凹面较大时, 按实际情况, 调整炮眼深度, 力求所有炮眼( 除掏槽眼和底眼外) 眼底在同一垂直面上; 钻眼完毕, 按炮眼布置图进行检查, 并做好记录, 有不符合要求的炮眼重钻, 经检查合格后, 装药起爆。
( 5) 装药分片分组, 按爆破技术参数及炮孔布置规定的单孔装药量、 雷管段分别”对号入座”。周边眼采用不耦合装药方式, 装药前将炮眼内泥浆、 石粉吹洗干净。所有装药的炮眼均堵塞炮泥, 周边眼的堵塞长度大于20cm, 仔细连线并检查有无漏连现象。
6 施工注意问题: 安全、 质量、 环保
6.1 安全注意事项
1、 掘进是隧道安全控制的最重要环节, 针对不同地质情况, 采取合理的开挖方案, 严格控制循环进尺, 选择最佳的爆破参数, 确保施工安全。
2、 浅埋段、 破碎带地段隧道开挖要采用机械开挖结合浅孔控制爆破方法。爆破后加强监测, 根据监测和地质情况及时调整爆破参数, 保证爆破安全。不良地质隧道先治水, 短开挖、 弱爆破、 强支护、 早衬砌, 稳步前进。
3、 配备足够的抽水设施, 确保排水顺畅。
4、 钻孔台车钻眼时, 必须采用湿式凿岩, 严禁在残眼中继续钻眼。
5、 隧道爆破作业按《爆破安全规程》操作施工, 洞内爆破时, 必须统一指挥, 所有人员应撤至不受有害气体、 振动及飞石伤害的地点, 安全距离大于200米。
6、 爆破后必须经过通风排烟, 且至少相距15分钟以上, 才准安全检查人员进入工作面。经过检查和处理确认安全后, 其它施工人员才准进入工作面。
7、 瞎炮处理必须设立警戒区, 瞎炮必须由原爆破手按规定处理。视情况确定具体处理方法: 将引线或电线重新接好, 再行起爆, 严禁打残眼; 在距瞎炮0.6m处打一平行炮眼诱爆, 但必须注意岩层节理情况, 在打眼地点不得有连通瞎炮的裂缝; 安全妥善地取出堵塞物, 重装药起爆。
8、 爆破器材加工, 在远离洞口100m外的加工房中进行。
9、 隧道掘进中, 围岩量测是施工管理的主要环节。根据不同地质采取相应的安全技术措施。
10、 隧道开挖后及时进行施工支护, 围岩量测数据有变或喷砼表面开裂、 地表出现裂缝时, 要视为危险警告信号, 必须立即通知施工人员撤离现场, 待加固处理后再行施工。
6.2 质量注意事项
6.2.1 装药作业
1、 清孔:装药前用高压风清孔, 吹干净孔内积水及碴粒。
2、 装药:装药前核对雷管段数, 使之与设计相符, 同时按钻爆设计的装药结构及药卷规格药量装药。装药时, 药装到孔底, 起爆药包用炮棍缓慢送入, 防止拉雷管或破损导爆管。
3、 装药检查:装药时, 将雷管段数标于孔外导爆管上, 由检查人员对雷管段数进行复核, 确保准确无误, 同时核对药卷规格及装药长度, 使每孔装药符合设计要求, 检查后做好记录。
4、 堵塞:所有炮眼装药后, 用炮泥进行堵塞, 其长度为30cm。炮泥用机械加工, 用炮棍顶进, 堵塞做到封孔严密。
6.2.2 爆破作业
1、 连结网络:连结时尽可能靠近眼孔, 孔外网路尽量短, 使连结整齐, 便于直观检查网路。连结系统尽量短, 但不拉细、 打结, 避免导爆管、 连结块受损坏等。每个簇联或连结块内都有引爆雷管。
2、 爆破及瞎炮处理:网络连结检查合格后, 撤离受爆破影响范围内所有设备和非爆破作业人员, 设好防护哨、 发出起爆信号后即点燃导火索, 爆破人员快速撤离进行爆破。
6.2.3 钻爆效果检验
每次掘进爆破通风排烟后, 值班技术和质检员即进入对钻爆效果进行检查记录。检查记录光爆效果, 炮孔利用率, 平均掘进长度, 碴体破碎程度, 抛掷距离, 围岩的损坏程度等, 作为不断优化钻爆设计的依据。
6.2.4 控制超欠挖措施
根据不同地段情况, 选择合理的钻爆参数: 采用一炮一分析制度, 每次钻爆循环后, 根据爆破震动速度, 炮痕保存率、 装药量、 残眼深度及数量、 抛碴距离、 堆碴高度、 岩碴块度等多方面的测量和数据对比分析, 选择合理的钻爆参数, 不断优化钻爆设计。
6.3 环保注意事项
隧道施工均采用钻爆法开挖、 爆破震动、 冲击波以及设备噪声对现场施工人员都会有损害, 同时会使工作效率降低, 影响安全生产。
( 1) 加强工作面的通风, 降低有害气体浓度。采用大功率的通风设备, 压入式通风, 将新鲜空气由软风管送至工作面。
( 2) 掌子面放炮后由专人喷洒水雾进行除尘以减少空气中的悬浮颗粒。
( 3) 在掌子面50m范围内派专人每两小时向洞壁洒水, 一方面除尘, 一方面降低岩面温度, 在洞内空压站处设降温循环水池, 并及时用高压水补充。降低空压机产生的热量。
( 4) 采用毫秒雷管微差爆破技术, 实现光面爆破, 根据不同的地质构造及围岩级别采用不同的爆破参数, 使爆破震动减到最低。在爆破时施工人员撤离到安全地方, 防止爆破冲击, 达到保护目的。
( 5) 在满足施工需要的情况下, 尽量选择噪声低、 震动小的施工机械, 对通风机、 空压机、 凿岩机的操作人员配戴防声耳塞和耳罩进行个人防护, 防止噪声损害施工人员的听觉, 以免降低工作效率, 影响安全生产。