隧道直眼掏槽及光面爆破效果介绍

隧道直眼掏槽及光面爆破效果介绍摘 要 本文着重介绍了隧道采用直眼掏槽爆破技术的应用情况及影响光面爆破的主要因素进行了经验总结。关键词 隧道 光面爆破1 前言在工程爆破技术中，隧道爆破占有重要地位，这不仅是隧道爆破 的价格昂贵，更重要的是爆破的成功与否，直接影响到隧道的施工 安全和工程质量。因此，进一步推广应用新的隧道爆破技术，对隧 道建设具有重要意义。2 隧道爆破掏槽技术2.1 直眼爆破的优点隧道爆破与露天常规台阶爆破不同，因为它是在一个临空面而其 周边又受夹制的情况下进行的，为了使隧道掘进炮孔爆破能在不受 夹制或夹制尽可能小的情况下进行，从而使岩石得到充分的破碎， 通常是在隧道的适当部位布置炮孔进行掏槽，首先形成一个有足够 尺寸的槽腔，从而为掘进炮孔的爆炸提供适当的膨胀空间。因此， 可以说掏槽的成功与否，是隧道爆破成败的关键。隧道爆破掏槽，一般都采用不同类型的斜孔掏槽，它包括：楔形 掏槽（即V形掏槽）、锥形掏槽和扇形掏槽，其中尤以楔形掏槽居多。这些掏槽方法虽然应用多，但始终未形成一套成熟的理论和方法， 一般都是根据经验进行布孔及装药。因为斜孔掏槽受坑道宽度的限 制，而且钻凿炮孔时其钻孔偏差很难控制，特别是当进尺改善时， 其偏差更大。因此斜孔掏槽的一次爆破进尺很短，一般不超过隧道 宽度的 40%，而且当钻孔偏差达到一定值后，将严重影响爆破进尺。隧道横洞开始就是采用楔形掏槽，每次进尺最多就是1.8m,均不 超过2m，而且还有两次因为掏槽钻孔偏差太大，导致爆破完全失败， 其爆破进尺不到1.2m。后来采用直眼掏槽炮孔深度2830m，每次 进尺都能达到 2.5m 左右，最高可达 3.0m。现在，世界上一些发达国家发展了多种形式的直眼掏槽技术，并 逐步形成一套较为成熟的设计理论和技术，直眼掏槽与斜眼掏槽比 较有以下主要特点： 直眼掏槽受坑道宽度限制较小，在一定的钻孔精度条件下，一次循环的爆破进尺达到了 35m并无特殊困难。 由于所有炮孔都是相互平行的直炮孔，工人容易掌握，而且 即使在狭窄的导坑内，也易于实现多台钻孔同时作业，并实现快速 掘进。 当循环进尺需要变更时，采用直眼掏槽原则上不必变更设计 图，而斜眼掏槽需要变更进尺时，则必须改变设计图及炮孔斜度， 而在施工中改动这些炮孔的斜度却是相当复杂。 在相同的断面条件下。直眼掏槽的炮孔数量多于斜眼掏槽的 炮孔数量。2.2 直眼掏槽2.2.1 掏槽类型及掏槽孔参数直眼掏槽贯用平行空炮眼掏槽，它根据空孔直径大小及数量又分 为龟裂掏槽和四空眼桶形掏槽两种类型，如下图示。当采用手持风 钻钻孔时，装药孔与各孔相同，当围岩较软时选用图a,当岩石较硬、 难爆时应选用图b,采用平行空炮眼掏槽进尺一般达到22.5m。三仙隧道一般采用图（a）平行直眼掏槽炮孔布置图，一次循环 进尺约2m,孔深2.2m,孔径42mm。如果遇到围岩类别好，岩层坚硬, 就采用（b）四空眼掏槽，孔深2.2m2.8m, 次循环进尺约加 2.5m，孔径 42mm。（a）孔径42注：图中数字指非电毫秒雷管段别。2.2.2掏扩槽孔起爆时差影响(b)孔径42考虑对抛碴彻底，中心孔0应采用非毫秒雷管（或ms 1）并正向设 置且与相邻3号孔之时间差至少大于75ms但不超过150ms,其余各 孔若对振动无特殊要求时可连段设置即可。2.2.3 确定掏槽数量隧道掘进中,掏槽炮孔一般应布置在隧道中央略偏下部位,较 高的掏槽部位,则钻孔较为困难,且炮孔数量和炸药消耗较多。而 靠边墙掏槽,易造成超挖和失稳。但在中央布孔时,应注意掏槽孔 的深度应与其余炮孔一致,如果超深后极易造成下一个循环钻孔困 难,偏差增大等现象,为避免这种情况,通常掏槽孔绕中线左右交 替布置。2.2.4 确定装药量直眼掏槽，通常是在掏槽区钻2至4个（p42mm空眼，然后利用平行的装药孔逐个朝空眼爆破,使孔间岩石充分破碎并抛出槽腔而 逐步形成槽腔的一种方法。采用这种方法时，如果爆炸的几个掏槽 炮孔内单位长度内装药过多或偏差过大，则易造成相邻炮孔内的炸 药被压死，从而导致掏槽失败。如果装药集中度过小，则孔间岩石 不易产生破碎，且无法将岩碴抛出槽外。 中心空孔平均装药量应在0.30.5kg/m根据地质情况选择； 其余各孔在0.40.6kg/m根据地质情况选择。2.2.5钻孔的精度问题钻孔的精度是保证爆破成功的首要因素，钻孔偏差不但与工人的 钻孔经验密切相关而且对布孔的数量和爆破结果都有很大影响，钻 孔孔底偏差由开口偏差、方向偏差、岩石内部附加偏差组成，所有 这些偏差归结到一起，就构成三维矢量。就直眼掏槽而言，开口偏 差一般是可以控制在允许误差之内的（土35cm）,岩石内部附加偏 差一般对深度不大的爆孔影响不大，所以开口偏差和方向偏差是确 保钻孔精度的关键所在。三仙隧道采用气腿式凿岩机钻孔，实际操 作做到“准、平、直、齐”四个字，并采用“炮棍瞄准法”控制炮孔间的平行，并由领钎工精心指挥来确保钻孔的精度，其钻孔方向偏 差一般能控制在3cm/m5cm/m以内，取得了良好的效果。3隧道光面爆破隧道光面爆破不但可以控制隧道的大量超挖，而且又利于维护围 岩自稳能力。通过光爆实践，对其主要影响因素和措施叙述如下：3.1 影响隧道光面爆破的主要因素影响隧道光面爆破的主要因素归纳为四大类 ,一是工程地质原因，二是爆破技术原因，三是人为因素，四是爆破器材质量问题， 这四类尤以二、三两种情况影响最大。实践证明：工程地质是客观 存在的，只有正确对待和具体分析，如在不良地质条件下难形成光爆，此时只有采用其它爆破方法和施工技术尽量控制不坍方和造成 大量超挖等现象。对在均质岩石或稳定地质条件下进行，对光爆效 果的影响就与二、三两种情况分不开，至于爆破器材选用信得过的 厂家生产的产品来保证，而技术只有通过不断实践和总结，那么人 的因素只有通过培训和加强管理来约束。3.1.1爆破技术光面爆破技术主要体现在：孔网参数选择、装药参数、起爆时间 及工艺上。 间距 E=0.450.65m,III类取 0.5m,W类取 0.6m；光爆层厚度W=0.60.8m,III类取0.65m,W类取0.75m；炮孔密集系数m=0.50.8, 般取0.8； 装药参数a、线装药量平均线装药量III类取0.20.25kg/m,W类取0.250.3kg/m,边墙取大值；b、药卷直径选用p 20的乳胶炸药，其不藕合系数约2是形成光爆的最佳值。 起爆时间a、光爆孔光爆孔原则上应用同段起爆,若对振动有要求时,周边按拱顶、拱腰、边墙进行分组,此时应连段设置非电毫秒雷管；b、主爆孔与周边孔时差选75150ms，软岩取大值，硬岩取小值。 工艺米用导爆管药串，如图示。I堵塞段光爆药卷加强装药导爆索非电导爆管非电毫秒雷管环向不藕合导爆索药串装药结构3.1.2 人为因素人为因素主要体现在操作工人自身素质差或不认真负责，实践证 明光面爆破的好坏与钻孔精度直接相关，为了保证光面效果，除行 政管理上采取强有力措施外，在具体操作上确保钻孔精度我们采用 以下措施：a、三仙隧道在开始布孔时采用的是“五寸台阶法”控制轮廓，但费时较多。后来采用多台激光导向仪进行对点控制，这样既节省 大量时间，又减少累积误差，其布孔比较直观。b、钻孔从下至上进行，以免小雾将标记洗掉。由于钻机制造上 的原因，钻机在钻周边光爆孔时都必须有 24的偏角、仰角或 俯角，这样就可能造成超挖。这种超挖随着一次爆破进尺的加深而 增大，如偏角为4时，每进1m则超挖7cm。为了避免这种损失， 三仙隧道采用“欠挖法”布孔。即测量布孔时，按欠挖 5cm 左右布 孔，钻孔时将钻机偏角调至 24钻进，这就可以大大减少超挖 量，从而提高了效益。3.2 光面爆破注意事项3.2.1 确保堵塞在装药过程中，为了保证先起爆的炮孔产生飞石将药串带上孔 外，故药串上的竹片不能露出孔外且周边孔的堵塞长度不得小于炮 孔间距的 80%但不大于 40cm。3.2.2 控制内圈孔装药量 在隧道光面爆破过程中，小心地对邻近炮孔的内圈孔进行装药至 关重要。因为内圈孔装药量过大，尤其是破碎、软弱围岩带爆破产 生的裂缝可能扩展到最终形成的断面以外，通常又将内圈孔设计为 缓冲孔即第二光爆孔。3.2.3雷管起爆顺序安排 实践证明,雷管段数越多越好，在安排段别时应按矩形原理进行，即同段雷管连线成多边形或相邻炮孔间夹角大于900而小于 1200。三 仙隧道采用直眼掏槽爆破段数用到毫秒0.315段、半秒差9段， 计 23 个段。这样不但确保了爆破效果，而且采用同段随机干扰效应， 降低了爆破对围岩的扰动。4 结束语 就爆破而言，三仙隧道还是比较成功的，一次循环进尺基本上能达到2.0m2.5m，进、出口段每天能达到两个循环，至少两天可达到三个循环，横洞光爆效果也比较好。整个隧道从开工到贯通未发生一起坍方，这与实施爆破技术密不可分。