隧道控制爆破及超欠挖控制.ppt

前言：钻爆法(drillingblastmethod)由于对地质条件适应性强、开挖成本低，特别适合于坚硬岩石隧道、破碎岩石隧道及大量短隧道的施工。虽然我国也在引进全断面隧道掘进机(tunnelboringmachine)，但是根据我国的国情，钻爆法与掘进机在相当长的时间内将同时并存和使用，钻爆法仍是隧道掘进的主要手段。隧道爆破开挖(excavationbyblasting)是以钻孔、爆破工序为主，配以装运机械出碴，完成隧道施工的方法，是隧道施工的主要工序，开挖的成败与好坏直接影响经济效益、安全、质量和施工速度。“向开挖要效益，向支护要安全，向铺底要环境，向衬砌要形象”的理念已经得到隧道施工同仁的高度认同。2隧道超欠挖是影响隧道施工综合效益的关键因素，在经济、安全、质量和进度方面均影响显著。经济性方面，超挖增加爆破费用、增加出碴量，延长出碴作业时间、增加回填混凝土和增加额外的工程量；欠挖则会造成处理误工和窝工。隧道结构安全可靠性方面，超欠挖造成隧道局部应力集中，围岩的塑性变形显著增大，洞身围岩变形增大；欠挖超过允许限度时须处理，造成再次超挖和增加围岩扰动次数。以高铁双线1000米长、平均线性超挖10cm的隧道来计算经济损失：（1）超挖量：39.5（周长）0.11000=3950m；（2）炸药超耗：3950m1kg/m10.2元/kg=40290元；（3）出渣：3950m15元/m=59250元（4）二衬砼：3950m400元/m=1580000元（2）（4）合计：1679540元=167.9万元。平均每米损失：1679540/1000=1680元。由此可以看出：将隧道超挖控制在允许范围10cm内，每米也要损失1680元，如果超挖增大，损失也增大，这还不包括超挖造成的轮廓不圆顺，而用初支砼补喷的情况，初支砼单价比二衬砼单价高，成本更大。目前，我们的隧道超挖控制基本上没有达到这个标准，也就是说，隧道开挖施工这一块损失严重，亏损很严重，成为隧道施工经济效益的决定因素。钻爆法施工要消除超欠挖难度非常大，但通过努力，可将超欠挖控制到最低限度。隧道施工中，我们对开挖方法描述最常见的就“光面爆破”。什么是光面爆破？怎么控制超欠挖和“向开挖要效益”？带着这些问题，我们共同学习隧道开挖爆破技术和超欠挖控制。一、岩石隧道爆破特点二、炮眼的种类及作用三、掏槽眼类型及布置四、周边眼控制爆破五、隧道爆破参数及爆破设计六、隧道钻爆施工七、隧道爆破设计实例 隧道爆破施工隧道爆破施工主要内容一、岩石隧道爆破特点一、岩石隧道爆破特点1、临空面少临空面：临空面：被爆破的岩石或介质与空气接触的表面。爆破的临空面少，岩石的夹制作用大，耗药量大，不能充分发挥爆破效果。钻眼爆破作业条件差，操作空间狭窄。一、岩石隧道爆破特点一、岩石隧道爆破特点2 2、要求高；、要求高；既要使隧道方向正确，满足精度要求；又要使既要使隧道方向正确，满足精度要求；又要使爆破后隧道断面达到设计标准，不能超挖过大。爆破后隧道断面达到设计标准，不能超挖过大。爆破时要预防飞石崩坏支架、风管、水管、电线爆破时要预防飞石崩坏支架、风管、水管、电线等，爆落岩石块度要均匀，便于装碴运输。等，爆落岩石块度要均匀，便于装碴运输。3 3、地质条件复杂、地质条件复杂隧道地质条件变化多样，有涌水、突泥、溶洞、隧道地质条件变化多样，有涌水、突泥、溶洞、瓦斯等各种不良地质，要根据不同的地质调整爆瓦斯等各种不良地质，要根据不同的地质调整爆破参数。破参数。二、二、炮眼的种类及作用炮眼的种类及作用 岩石隧道开挖前，应根据工程地质条件、开挖断岩石隧道开挖前，应根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具和爆破器材面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具和爆破器材等做好钻爆设计。合理地确定炮眼布置、数目、深度等做好钻爆设计。合理地确定炮眼布置、数目、深度和角度、装药量和装药结构、起爆方法、起爆顺序，和角度、装药量和装药结构、起爆方法、起爆顺序，安排好循环作业等，以正确指导钻爆施工，达到预期安排好循环作业等，以正确指导钻爆施工，达到预期的效果。的效果。隧道开挖爆破的炮眼数目，与隧道断面的大小有隧道开挖爆破的炮眼数目，与隧道断面的大小有关，多在几十至数百范围内。炮眼类型按其所在位置、关，多在几十至数百范围内。炮眼类型按其所在位置、爆破作用、布置方式和有关参数的不同可分为三种：爆破作用、布置方式和有关参数的不同可分为三种：掏槽眼、辅助眼和周边眼。掏槽眼、辅助眼和周边眼。（一）掏槽眼针对隧道开挖爆破只有一个临空面的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布置几个装药量较多的炮眼,如图如图-1-1中的中的红色炮眼红色炮眼。其。其作用作用是先在开挖面是先在开挖面上炸出一个槽腔，上炸出一个槽腔，为辅助眼提供新的自由面，是后续爆破效果能好的基础，直接影响隧道爆破的循环进尺和掘进效果。图-1 炮眼布置图（二）辅助眼位于掏槽眼与周边眼之间的炮位于掏槽眼与周边眼之间的炮眼称为辅助眼。如图眼称为辅助眼。如图-1-1中的中的黑色黑色炮眼。炮眼。其其作用作用是扩大掏槽眼炸出的槽是扩大掏槽眼炸出的槽腔，腔，破碎隧道岩体，为周边眼爆为周边眼爆破创造临空面。破创造临空面。图-1 炮眼布置图（三）周边眼周边眼周边眼(perimeter hole)(perimeter hole)。沿隧道周边布置的炮眼称为沿隧道周边布置的炮眼称为周边眼。如图周边眼。如图-1-1中的中的蓝色蓝色炮炮眼。眼。其其作用作用是炸出较平整的隧道是炸出较平整的隧道断面轮廓。断面轮廓。直接关系着到隧道开挖边界的超欠挖大小和对保留围岩损害的程度。按其所在位置的不同，又可按其所在位置的不同，又可分为帮眼、顶眼、底眼。分为帮眼、顶眼、底眼。图-1 炮眼布置图（一）斜眼掏槽 三、三、掏槽眼类型及布置掏槽眼类型及布置 斜眼掏槽（斜眼掏槽（incline cutincline cut）的特点是掏槽眼与）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。隧道爆破眼掏槽、各种楔形掏槽、单向掏槽等。隧道爆破中常用的是中常用的是垂直楔形掏槽和锥形掏槽垂直楔形掏槽和锥形掏槽。单向掏槽特点A A、由数个朝同一方向倾斜的炮眼组成。、由数个朝同一方向倾斜的炮眼组成。B B、适用于隧道断面内有软弱夹层、层理、适用于隧道断面内有软弱夹层、层理、节理和裂隙节理和裂隙C C、单向掏槽法可根据巷道断面大小或软夹、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。层的厚度不同，布置一排或两排掏槽眼。DD、掏槽眼的倾斜角度（钻杆与掌子面的夹、掏槽眼的倾斜角度（钻杆与掌子面的夹角）一般为角）一般为5050 70 70 ，岩石坚固程度高，角，岩石坚固程度高，角度取小值。度取小值。(1)斜眼掏槽布置形式(a)顶部掏槽 (b)底部掏槽(d)扇形掏槽(c)侧向掏槽楔形掏槽特点：由两排或以上（复式楔形掏槽）相对特点：由两排或以上（复式楔形掏槽）相对称的倾斜炮眼组成，爆破后形成一个楔形槽。称的倾斜炮眼组成，爆破后形成一个楔形槽。v楔形掏槽的分类及适用条件分为：分为：水平楔形掏槽水平楔形掏槽和和垂直楔形掏槽垂直楔形掏槽水平楔形掏槽水平楔形掏槽适用于岩层为水平层理时。适用于岩层为水平层理时。垂直楔形掏槽垂直楔形掏槽适用于中硬以上的均质岩石。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ab垂直楔形掏槽爆破参数f:普氏系数,又称岩石的坚固性系数或紧固系数，是岩石或土壤的单轴抗压强度极限的1/10，f=R/10。垂直楔形掏槽爆破参数围岩级别围岩级别（）斜度比斜度比a(cm)a(cm)b(cm)b(cm)炮眼数量（个）炮眼数量（个）级以下级以下级级级级级级757580807575808070707575555570701:0.271:0.271:0.181:0.181:0.271:0.271:0.181:0.181:0.371:0.371:0.271:0.271:0.471:0.471:0.371:0.377070808060607070505060603030505030303030252520204 44 46 66 66 6掏槽数目较少，掏槽体积大，易将岩石抛出。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，岩堆分掏槽眼深度受到隧道断面尺寸的限制，岩堆分散。散。v楔形掏槽的特点bL=(0.50.7)BBL B开挖断面宽度。为了提高循环进尺，可以采用复式楔形掏槽。为了提高循环进尺，可以采用复式楔形掏槽。v复式楔形掏槽为了增加淘槽效果，可以使用半秒或秒延期雷为了增加淘槽效果，可以使用半秒或秒延期雷管（加大前后掏槽眼的爆破延迟时间，充分爆破）管（加大前后掏槽眼的爆破延迟时间，充分爆破）锥形掏槽这种炮眼呈角锥形布置，各掏槽眼以相等或近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。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、根据掏槽炮眼数目的不同分为三角锥、四角锥、五角锥等。五角锥等。(a)三角锥 (b)四角锥 (c)五角锥锥形掏槽围岩级别围岩级别（）a(cm)a(cm)眼数（个）眼数（个）级以上级以上级级级级级级70706868656560601001009090808070703 34 45 56 6锥形掏槽爆破参数斜眼掏槽具有操作简单，精度要求比直眼掏槽低，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。v优点 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。v缺点(2)斜眼掏槽的优缺点（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。(1)直眼掏槽的类型及布置形式柱状掏槽(a)菱形布置 (b)矩形布置 (c)三角形布置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。作为临空孔(free hole）的空眼(buster hole)数目，视炮眼深度而定:v一般当孔眼深度小于3.0m时采用1个；v当孔眼深度为3.0m3.5m时，采用2临空孔；v当孔眼深度为3.5m5.15m时采用3个。试验表明：第一个起爆装药孔距离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。a=(1.01.5)Db=(1.22.5)Dc=(3.04.0)Dd=(4.05.0)DD为空眼钻孔直径，一般不小于100mm。1234acdb(2)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。(3)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爆破施工daA中空眼中空眼炮眼炮眼隧道局的经验公式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1820cm。隧道爆破施工空眼数目 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 采用过量装药，装药长度占全眼长的7090%。辅助抛掷 当眼深在2.0m以上时，将空眼加深100200mm，并在空眼底部放12卷炸药，在掏槽眼全部起爆后接着起爆，加强淘槽眼的抛掷效果。钻眼质量 钻眼使各炮眼之间保持等距、平行是极为重要的。钻穿，易造成爆生气体过早损失，降低槽内岩石抛出率。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。隧道爆破施工(4)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，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隧道爆破施工花果山隧道致密块状的花岗岩，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隧道爆破施工瑞典样板直眼掏槽隧道爆破施工（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。隧道爆破施工（四）减轻爆破震动的掏槽形式 为了减少掏槽眼的爆破震动，经常采用特殊掏槽形式。复式楔形掏槽隧道爆破施工混合掏槽隧道爆破施工直眼分层掏槽隧道爆破施工增加空眼直眼掏槽隧道爆破施工（一）隧道控制爆破的分类四、周边眼的控制爆破四、周边眼的控制爆破光面爆破光面爆破预裂爆破预裂爆破光面爆破是指延开挖边界布置密集炮孔，采取不耦合装药或装填低威力炸药，在主爆区之后起爆，以形成平整的轮廓面的爆破作业。起爆顺序：掏槽眼辅助眼周边眼。预裂爆破是指延开挖边界布置密集炮孔，采取不耦合装药或装填低威力炸药，在主爆区之前起爆，以形成平整的轮廓面的爆破作业。起爆顺序：周边眼掏槽眼辅助眼。隧道爆破施工（二）光面爆破与预裂爆破的关系相同点相同点区别区别v周边眼的孔距(E)必须与最小抵抗线（W）匹配；v采取不耦合装药或装填低威力炸药；v同组光爆孔(预裂孔)同时起爆。v起爆顺序不同；光面爆破起爆顺序：掏槽眼辅助眼周边眼；预裂爆破起爆顺序：周边眼掏槽眼辅助眼。v光面爆破描述的是爆破效果，预裂爆破则是为了达到光面效果而采用的爆破方法。隧道爆破施工（三）光面爆破效果 隧道爆破施工（四）光面爆破的意义 光面爆破对围岩扰动小，又尽可能保存了围岩自身原有的承载能力，从而改善了衬砌结构的受力状况；由于围岩壁面平整，减少了应力集中和局部落石现象，增加了施工安全，减少了超挖和回填量，若与锚喷支护相结合，能节省大量混凝土，降低工程造价，加快施工进度；因光面爆破可减轻振动和保护围岩，所以它是在松软及不均质的地质岩体中较为有效的开挖方法。其主要标准为：开挖轮廓成形规则，岩面平整;围岩壁上保存有50%以上的半面炮眼痕迹，无明显的爆破裂缝;超欠挖符合规定要求，围岩壁上无危石等。隧道爆破施工（五）几个概念的理解不耦合装药：不耦合装药是指药包表面与炮眼孔壁之间保留一定间隙的装药方式。间隙是一般为空气，也可填入矿粉、石粉或水等。炮孔半径与药卷半径的比值，叫做不耦合系数为防止炮孔壁的破坏，该值一般取25。连续装药：药卷之间不留间隙。不连续装药：也叫间隔装药，药卷之间有空隙，一般用空气或填塞料分隔。正向装药和反向装药：将起爆药卷放在眼口第二个药卷位置上，雷管聚能穴朝向眼底，并用炮泥堵塞眼口，传爆方向由眼口传向眼底，反之为反向装药。隧道爆破作业中，较多采用反向装药。隧道爆破施工连续装药和间隔装药示意隧道爆破施工正向装药和反向装药示意反向装药起爆药卷位于眼底，能保证炸药充分反应，爆炸能量大，有利于克服眼底岩石的夹制作用，效率高；如果发生呆炮，正向装药易产生瞎炮，引药可以在炮眼外爆炸，而反向爆破则不会将起爆药抛至炮眼外。隧道爆破施工（六）光面爆破设计参数（六）光面爆破设计参数E周边眼间距；W最小抵抗线，药包中心到最近自由面的最短距离。F炮孔静压力K 周边眼密集系数，K=E/w，一般取K=0.8。隧道爆破施工v周边眼间距（E）一般取Ki=1018 在不偶合装药的前提下，光面爆破应满足炮孔内静压力F小于爆破岩体的极限抗压强度，而大于岩体的极限抗拉强度的条件。即 E周边眼间距；L炮眼长度；岩石抗拉强度；岩石抗压强度；d炮眼直径。隧道爆破施工v光爆层厚度及炮眼密集系数(W、K)一般取周边眼的密集系数K=0.8;所谓光面层就是周边眼与最外层辅助眼之间的一圈岩石层。其厚度就是周边眼的最小抵抗线W。周边眼的间距E与光面层厚度W有着密切关系，通常以周边眼的密集系数K（K=E/W）表示，其大小对光面爆破效果有较大影响。隧道爆破施工v装药不耦合系数(炮孔半径与药卷半径比值)一般取装药不耦合系数25。合理的不耦合系数应使爆炸后作用在孔壁上的压力低于岩石的动抗压强度，而高于其动抗拉强度。隧道爆破施工v装药量在光面层单独爆落时，周边眼的线装药密度一般为0.15kg/m0.25kg/m,全断面一次起爆时，一般可达0.30kg/m0.35kg/m。周边眼的装药量通常以线装药密度表示，即每米炮眼装药的质量。施工中应根据孔距、光面层厚度、石质及炸药种类等综合考虑确定装药量。隧道开挖爆破施工岩石岩石类别类别炮眼间距炮眼间距E E（cmcm）抵抗线抵抗线W W(cm)(cm)密集系数密集系数(K=E/W)(K=E/W)装药集中度装药集中度(kg/m)(kg/m)硬岩硬岩中硬岩中硬岩软岩软岩5555707045456565353550506060808060608080404060600.70.71.01.00.70.71.01.00.50.50.80.80.300.300.350.350.200.200.300.300.070.070.120.12 表1 光面爆破一般参考数值隧道爆破施工（七）隧道光面爆破的技术措施为了获得良好的光面爆破效果，可采取以下技术措施：(1)使用低爆速、低猛度、低密度、传爆性能好、爆炸威力大的炸药。(2)采用不偶合装药结构。光面爆破的不偶合系数最好大于2，但药卷直径不应小于该炸药的临界直径，以保证稳定传爆。当采用间隔装药时，相邻炮眼所用的药卷位置应错开，以充分利用炸药效能。(3)严格掌握与周边眼相邻的内圈炮眼的爆破效果，为周边眼爆破创造临空面。周边眼应尽量做到同时起爆。(4)严格控制装药集中度，必要时可采取间隔装药结构。为克服眼底岩石的夹制作用，通常在眼底需加强装药。可编辑1、周边眼间距一定要小于抵抗线厚度。必须使应力波在两相邻炮眼间的传播距离小于应力波至临空面的传播距离，即EW。实践表明，K=0.8左右较为适宜，光面层厚度W一般取50cm80cm。（八）光面爆破特别强调要求55可编辑2、周边眼的孔间距要小。岩石类别岩石类别炮眼间距炮眼间距a /cm硬岩硬岩55中硬岩中硬岩45软岩软岩3556可编辑3、周边眼孔位要准确、相互平行、间距一致。开孔位置偏差不应大于3，钻孔以35的斜率向断面外倾斜。(利于钻孔操作和确保不欠挖)57可编辑4、周边眼采用不耦合装药和空气间隔装药。将药卷捆绑在导爆索上，形成一个断续的炸药串。为方便装药，一般可将药串绑在竹片上，送入孔内。分别起爆进行爆破。58可编辑5、周边眼同时起爆。周边眼同时起爆，各炮眼的冲击波向其四周作径向传播，相邻炮眼的冲击波相遇，则产生应力波的叠加，进而产生切向拉力，拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线的中点，当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后，爆炸气体的膨胀和裂缝进一步扩展，形成平整的爆裂面（见下图光面爆破爆裂面形成示意），周边眼不同时起爆，则会形成锯齿状爆破面。周边眼同时起爆措施：周边眼用同段位雷管和导爆索连接起爆。（见下图）可编辑隧道爆破施工（九）某水利工程项目隧道爆破效果对比普通爆破开挖轮廓凸凹不平，应力集中，易掉块，安全隐患大，初支难以喷平，浪费大。光面爆破开挖轮廓圆顺平整，应力不集中，安全隐患小，初支易喷平，浪费小。隧道爆破施工（九）某水利工程项目隧道爆破效果对比普通爆破超挖大，欠挖后补炮造成更大超挖；钢架与开挖面不密贴，钢架背后空洞大，质量隐患大；喷砼工作量大，浪费多。光面爆破超挖少，不欠挖；局部破碎处适当加强支护即可；初支后无空洞，无质量隐患；喷砼量不超设计量，浪费小。隧道爆破施工（十）隧道预裂爆破控制标准控制标准v不平整度不超过15cm；v炮眼保存率硬岩不应小于80%，中硬岩不应小于60%的半面炮眼痕迹；v无明显的爆破裂缝。隧道开挖爆破施工设计参数设计参数岩石类别岩石类别炮眼间距炮眼间距E E（cmcm）至内排崩落眼间距至内排崩落眼间距(cm)(cm)装药集中度装药集中度（kg/mkg/m）硬岩硬岩中硬岩中硬岩软岩软岩4040505040404545353540404040404035350.300.300.400.400.20.20.250.250.070.070.120.12表 2 预裂爆破参数隧道爆破施工（一）隧道爆破参数的确定五、隧道爆破参数及炮眼布置五、隧道爆破参数及炮眼布置炮眼直径炮眼直径炮眼数目炮眼数目炮眼深度炮眼深度装药量装药量隧道爆破施工炮眼直径炮眼直径炮眼直径对凿岩生产率、炮眼数目、单位耗药量和洞壁的平整程度均有影响。加大炮眼直径以及相应装药量可使炸药能量相对集中，爆炸效果得以改善。但炮眼直径过大将导致凿岩速度显著下降，并影响岩石破碎质量、洞壁平整程度和围岩稳定性。一般隧道的炮眼直径在32mm50mm之间。（一）隧道爆破参数的确定炮眼数目炮眼数目炮眼数量主要与开挖断面、炮眼直径、岩石性质和炸药性能有关，炮眼的多少直接影响凿岩工作量。炮眼数量应能装入设计的炸药量，通常可根据各炮眼平均分配炸药量的原则来计算。隧道爆破施工隧道爆破施工式中：N炮眼数量，不包括未装药的空眼数；q单位体积岩石炸药消耗量，一般取q=1.2kg/m32.4kg/m3；S开挖断面积，m2；装药系数 每米药卷的炸药重量（kg/m）v第一种方法第一种方法隧道爆破施工隧道爆破施工v第二种方法第二种方法首先计算周边眼数量N1和装药量Q1式中：Bl隧道开挖断面周长；B隧道开挖宽度;a周边眼间距；L1周边眼钻孔平均深度;1周边眼每米药卷的炸药重量（kg/m）;1周边眼装药系数.隧道爆破施工其次计算总的装药量然后计算掏槽眼和辅助眼数量式中：L炮眼的平均深度;L2辅助眼和掏槽眼的平均深度;2辅助眼和掏槽眼每米药卷的炸药重量（kg/m）;2辅助眼和掏槽眼的装药系数;炮眼利用率，一般取0.80.95。隧道爆破施工v第三种方法第三种方法首先计算掏槽眼数量N1和装药量Q1；其次计算周边眼数量N2和装药量Q2；然后计算辅助眼数量N3和装药量Q3；最后计算炮眼数量N和装药量Q。隧道爆破施工炮眼深度炮眼深度炮眼深度是指炮眼底至开挖面的垂直距离。合适的炮眼深度有助于提高掘进速度和炮眼利用率。L隧道爆破施工对于斜眼掏槽，由于施工原因和岩石的夹制作用，一般最大炮眼深度取断面宽度（或高度）B的0.50.7倍，当围岩条件好时，采用较小值。v按开挖断面跨度确定炮眼深度按开挖断面跨度确定炮眼深度L=（0.50.7）B隧道爆破施工v按每掘进循环的进尺数来确定v按每掘进循环中所占时间来确定目前常用的炮眼深度为1.8m2.5m，中深孔2.53.5m，深孔3.55.15m。隧道爆破施工装药量的计算装药量的计算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、炮眼直径和深度及爆破的质量要求来确定。目前隧道爆破设计中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性进行分配，再在爆破实践中加以检验和修正，直到取得良好的爆破效果为止的方法。隧道爆破施工式中：Q一个爆破循环的总用炸药药量，kg;q爆破每立方米岩石所需炸药的消耗 量，kg/m3;隧道爆破施工（二）炮眼的布置布置原则布置原则v先布置掏槽眼，其次是周边眼，最后是辅助眼。掏槽眼一般应布置在开挖面中央偏下部位，其深度应比其它眼深15cm20cm。为爆出平整的开挖面，除掏槽和底部炮眼外，所有掘进眼眼底应落在同一平面上。底部炮眼深度一般与掏槽眼相同。隧道爆破施工v周边眼应严格按照设计位置布置断面拐角处应布置炮眼。周边眼设计位置应考虑0.030.05的外插斜率。10cm隧道爆破施工v保证光爆层的合理厚度靠近周边眼的辅助眼分布均匀。当炮眼的深度超过2.5m时，靠近周边眼的内圈辅助眼应与周边眼有相同的倾角。v岩层层理明显时，炮眼方向应尽量垂直于层理面。隧道爆破施工炮眼布置方式炮眼布置方式v直线形布置形式简单且易掌握，同排炮眼的最小抵抗线一致，间距一致，前排眼为后排眼创造临空面，爆破效果较好。隧道爆破施工布置方式布置方式v多边形布置这种布眼是围绕着掏槽部位，由里向外，将炮眼逐层布置成正方形、长方形、多边形等。隧道爆破施工v弧形布置顺着拱部轮廓线，逐圈布置炮眼。此外，还可将开挖面上部布置成弧形，下部布置成直线形，以构成混合型布置。隧道爆破施工v圆形布置当开挖面为圆形时，炮孔围绕断面中心逐层布置成圆形。这种布孔方式，多用在圆形隧道、泄水洞以及圆形竖井的开挖中。隧道爆破施工（一）隧道开挖方法六、钻爆施工六、钻爆施工全断面开挖法全断面开挖法台阶开挖法台阶开挖法导坑法导坑法分部开挖法分部开挖法钻爆施工是把钻爆设计付诸实施的重要环节，包括钻孔、装药、堵塞和爆破后可能出现的问题处理等。隧道爆破施工（二）钻爆施工钻眼钻眼v钻眼设备气腿式凿岩机三臂凿岩台车隧道爆破施工支腿式全液压凿岩机隧道爆破施工v钻眼施工注意事项 (1)必须标出掏槽眼和周边眼的位置，严格按照炮眼的设计位置、深度、角度和炮眼直径进行钻眼。(2)应采用湿式凿岩。装药装药v装药前一定要清孔：应将炮眼内的残渣、积水排除干净，并仔细检查炮眼的位置、深度、角度是否满足设计要求，装药时应严格按照设计的炸药量进行装填。v使用木质或竹制炮棍v注意保护起爆装置反向起爆有利于克服岩石的夹制作用，能提高炮眼利用率，减小岩石破碎块度，爆破效果较正向起爆为好。隧道爆破施工堵塞堵塞v禁止无堵塞爆破v堵塞材料隧道内采用的炮眼堵塞材料：一般为砂子和粘土混合物，其比例大致为砂子50%40%，粘土50%60%。v堵塞长度当炮眼直径为25mm或50mm时，堵塞长度不能小于18cm和45cm。通常不能小于最小抵抗线隧道爆破施工起爆起爆注意爆破安全，发布三次信号v第一次：清场；v第二次：起爆；v第三次：解除。起爆起爆爆后检查与处理爆后检查与处理检查危石、塌方、盲炮、支护破坏情况。在无瓦斯与煤尘爆炸危险的隧道中进行爆破开挖多采用导爆管起爆系统起爆。(三)盲炮的预防措施放炮时，炮眼内预期发生爆炸的装药未发生爆炸的现象称为盲炮，俗称瞎炮。炸药、雷管或其他火工品不能被引爆的现象称为拒爆。(1)爆破器材要妥善保管，严格检查，禁止使用技术性能不符合要求的爆破器材；(2)同一串联支路上使用的电雷管，其电阻差不应大于0.8，重要工程不超过0.3；(3)不同燃速的导火索应分批使用；(4)提高爆破设计质量。对于重要爆破，必要时须进行网路模拟试验；(5)改善爆破操作技术，保证施工质量。(6)在有水的工作面或水下爆破时，应采取可靠的防水措施，避免爆破器材受潮。隧道爆破施工隧道爆破施工（一）隧道爆破的设计程序七、隧道爆破设计实例七、隧道爆破设计实例1 1、准备阶段、准备阶段v隧道开挖断面；v工程地质；v施工方案；v爆破技术要求。查阅相关设计图查阅相关设计图,了解工程概况了解工程概况隧道爆破施工v工期安排；v循环进尺；v施工机械。查阅并了解施工组织设计情况查阅并了解施工组织设计情况实地考察实地考察爆破器材的选型及订购爆破器材的选型及订购小型的爆破试验小型的爆破试验隧道爆破施工2 2、设计阶段、设计阶段确定开挖方案、循环进尺、炮眼直径确定开挖方案、循环进尺、炮眼直径;查阅类似工程资料查阅类似工程资料;初步设计初步设计;现场试爆现场试爆;修改设计。修改设计。隧道爆破施工（二）爆破设计编制1 1、炮眼布置图、炮眼布置图炮眼间距；炮眼间距；抵抗线；抵抗线；总的断面尺寸；总的断面尺寸；起爆顺序；起爆顺序；掏槽眼单独画图。掏槽眼单独画图。隧道爆破施工2 2、装药参数表、装药参数表炮眼名称炮眼名称 炮孔编号炮孔编号孔深孔深/m孔数孔数单孔装药量单孔装药量/kg总装药量总装药量/kg雷管段别雷管段别掏槽眼掏槽眼162.261.27.21辅助眼辅助眼7-122.060.95.4313242.0120.910.85周边眼周边眼25462.0220.6313.867底板眼底板眼47512.251.055.259合合 计计5142.51隧道爆破施工3 3、设计说明、设计说明设计依据；设计依据；适用条件；适用条件；施工要求及注意事项；施工要求及注意事项；机具及材料的有关说明；机具及材料的有关说明；安全要求。安全要求。隧道爆破施工4 4、必要的附图、必要的附图装药结构图；装药结构图；爆破网路连接图；爆破网路连接图；钻眼分工顺序图；钻眼分工顺序图；装药分工顺序图。装药分工顺序图。隧道爆破施工（三）隧道爆破设计实例-1 全断面开挖1 1、工程概况、工程概况隧道穿越级围岩，地下水不发育，普氏系数f=46，隧道断面设计为半圆拱形，开挖宽度为4.5m，高4m。2 2、施工方案选择、施工方案选择采用全断面光面爆破开挖，每月施工28d，采用4班循环平行作业，月掘进计划210m。3 3、爆破参数选择、爆破参数选择(1)(1)炮眼直径及炸药选择炮眼直径及炸药选择 采用2号岩石铵梯炸药。掏槽眼和辅助眼采用35mm，长度165mm，每卷质量为150g；周边眼采用22mm，长度270mm，每卷质量为105g。根据现场施工机具，炮眼直径选用42mm。(2)(2)炮眼深度炮眼深度每循环的计划进尺数：取炮眼利用率为0.93，则炮眼深度为：实际取炮眼深度为2m，实际循环进尺为：掏槽眼及底眼的深度为：辅助眼及周边眼的深度为：(3)(3)每一循环装药量计算每一循环装药量计算(4)(4)掏槽眼布置掏槽眼布置根据围岩情况和实际开挖进尺，决定采用垂直楔形掏槽。掏槽形式掏槽形式采用6个掏槽眼，掏槽眼与开挖面的夹角取75，上下两对掏槽眼间的距离取60cm，同一平面上两炮眼眼底的距离为30cm。掏槽眼参数掏槽眼参数掏槽眼长度掏槽眼长度掏槽眼的装药系数为0.55，则单孔装药量为：掏槽眼装药量掏槽眼装药量实际取1.2kg(8卷)掏槽眼总装药量为：掏槽眼每米药卷的炸药重量（kg/m）;掏槽眼的装药系数;实际取7.2kg(48卷)(5)(5)周边眼光面爆破参数选择周边眼光面爆破参数选择根据围岩情况和隧道断面尺寸，光爆孔间距取500mm，最小抵抗线取600mm，光爆孔密集系数为0.83。周边眼数量周边眼数量实际取22个周边眼周边眼间距及最小抵抗线周边眼间距及最小抵抗线周边眼单孔装药量周边眼单孔装药量为了保证开挖净空，周边眼向外倾斜，眼底距轮廓线为100mm。则周边眼的长度为：取周边眼的线装药密度为0.3kg/m，则单孔装药量为：实际取0.63kg(630/105=6卷)周边眼总装药量周边眼总装药量周边眼的总装药量为：实际取13.86kg(132卷)。(6)(6)辅助眼参数选择辅助眼参数选择炮眼数量炮眼数量实际取23个辅助眼的装药系数;辅助眼每米药卷的炸药重量（kg/m）;辅助眼单孔装药量辅助眼单孔装药量实际取0.9kg(6卷)底板眼单孔装药量底板眼单孔装药量实际取1.05kg(7卷)底板眼的装药系数;0.5底板眼每米药卷的炸药重量（kg/m）;0.96 kg/m4 4、炮眼布置、炮眼布置淘槽眼6个；周边眼：22个；辅助眼：23个（包括底板眼7个，顶眼和帮眼16个）共计：51个炮眼。5 5、爆破参数表、爆破参数表炮眼名称炮眼名称 炮孔编号炮孔编号孔深孔深/m孔数孔数单孔装药量单孔装药量/kg总装药量总装药量/kg雷管段别雷管段别掏槽眼掏槽眼162.261.27.21辅助眼辅助眼7-122.060.95.4313242.0120.910.85周边眼周边眼25462.0220.6313.867底板眼底板眼47512.251.055.259合合 计计5142.516 6、爆破网路及起爆、爆破网路及起爆采用毫秒导爆管雷管，孔内延期起爆。采用簇联网路，所有炮眼共分为6簇。每簇采用一发瞬发导爆管雷管起爆，6发导爆管雷管由一发火雷管起爆。采用连续装药结构，反向起爆方式。火雷管导火索瞬发导爆管雷管（四）隧道爆破设计实例（四）隧道爆破设计实例2 2台阶法台阶法1 1、工程概况、工程概况宜万铁路堡镇隧道位于长阳县的贺家坪镇和榔坪镇之间，隧道采用左、右两单线方案。隧道穿越、级围岩，地下水不发育，普氏系数f=23，隧道断面设计为椭圆形断面，开挖宽度为7.46m，高9.85m。2 2、施工方案选择、施工方案选择级围岩地段采用台阶法光面爆破开挖，每月施工24d，采用3班循环平行作业，月掘进计划180m。3 3、爆破参数选择、爆破参数选择(1)(1)炮眼直径炮眼直径采用2号岩石铵梯炸药。掏槽眼和辅助眼采用32mm，长度200mm，每卷质量为200g；周边眼采用25mm，长度200mm，每卷质量为150g。根据现场施工机具，炮眼直径选用42mm。(2)(2)炮眼深度炮眼深度每循环的计划进尺数：取炮眼利用率为0.9，则炮眼深度为：(3)(3)上台阶布置上台阶布置(4)(4)下台阶布置下台阶布置(5)(5)爆破参数爆破参数（1 1）瓦斯隧道的一般介绍）瓦斯隧道的一般介绍瓦斯指从煤(岩)体内渗出的各种有害气体的总称，包括沼气、一氧化碳、二氧化碳和硫化氢等，在一定压力、温度条件下，瓦斯遇到火源将发生燃烧或爆炸，给施工带来极大的危害。（五）、隧道爆破设计实例（五）、隧道爆破设计实例3 3瓦斯隧道开挖瓦斯隧道开挖(2)(2)瓦斯隧道对爆破材料的有关要求瓦斯隧道对爆破材料的有关要求使用煤矿许用炸药v低瓦斯隧道岩石掘进面使用不低于一级；v低瓦斯隧道煤层掘进面使用不低于二级；v高瓦斯隧道或高瓦斯工区使用不低于三级；v有突出危险的工作面使用不低于三级的煤矿许用含水炸药；v同一工作面不应使用两种不同品种的炸药；v严禁使用黑火药。使用煤矿许用电雷管，最后一段的延期时间不超过130ms；使用防爆型发爆器；必须采用串联网路。(3)(3)瓦斯隧道爆破作业技术要求瓦斯隧道爆破作业技术要求湿式凿岩；加强通风；加强瓦斯浓度检测；必须堵塞炮孔。(4)(4)爆破或震动爆破穿越煤层施工爆破或震动爆破穿越煤层施工隧道掘进由岩层进入煤层前，必须重新验证各煤层的突出危险性。掘进工作面距煤层10m以外时，就应向煤层打探钻孔穿透煤层全厚并进入岩层不小于0.5m,还经常保持超前工作面5m,以便确切掌握煤层贮存条件和瓦斯情况。揭开煤层前，掘进工作面到煤层之间，必须保持一定的岩柱，倾斜岩层为2m,缓倾斜岩层及倾斜煤层为1.5m。一般规定震动揭煤爆破设计震动性放炮要求煤层瓦斯压力小于1MPa,如大于1MPa时，则应先钻孔排放瓦斯或采取其它措施将瓦斯压力降到1MPa以下，然后用震动放炮揭开石门。v炮眼个数v炮眼深度一般应超过欲揭的岩柱和煤层厚度之和，而岩眼底距煤层应有0.10.2m的距离。v炮眼密度当使用延迟雷管时为23kg/m3，采用瞬发雷管时为34.5kg/m3。v单位耗药量隧道顶部一般小于底部，周边眼大于中部。