凿岩爆破考查案例.docx
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凿岩爆破考查案例
一、工程概况
某交通巷道，长2000m，直墙拱形形式，埋深30~50m，围岩级别为Ⅱ~Ⅲ级。
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130~150MPa，岩体纵波速度4000~5000m/s。
由于隧道断面较小，故采用全断面开挖法，一次成巷，辅之以间距为1m，长度为2.5m的快速预应力膨胀式系统锚杆并喷15cm厚的喷射混凝土，永久支护混凝土厚度为30cm的施工方案。
隧道断面如图1所示。
图1隧道断面示意图
二、凿岩爆破器材
1.凿岩机械选用
根据岩石级别和硬度系数及使用习惯选择如下设备：
凿岩机：
选用风动气腿式凿岩机，型号为YT-30型，拟用2台。
钎头：
选用硬质合金“一”字形活钎头，钎头直径D=40mm，型号YG15或YK25。
钎杆：
选用合金中空六角55硅锰钼钎杆，直径φ=22mm，长度2.5m。
凿岩机械生产率：
Vd=VФβ=0.25（m/min）
（1）
式中：
Vd—凿岩机械的实际生产率（m/min）；
V—纯钻速（m/min）；
Ф—同时开动干扰系数；
β—工作时间利用系数。
2.爆破器材选用
由于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。
因此，为防止炸药性能和传爆线受水的影响，应选用具有防水性能的炸药及传爆方法。
根据施工中常用爆破器材，结合岩石等级及通用情况，选用以下火工品（见表1）作为本交通隧道施工的爆破器材。
表1爆破器材表
爆破器材名称
规格
用途
雷管
1~11段非电毫秒雷管
起爆炸药
炸药
光爆孔：
2号岩石乳化炸药，直径25mm，长度200mm，质量150g
其它孔：
2号岩石乳化炸药，直径32mm，长度200mm，质量200g
光爆、爆破
传爆线
导爆管
传爆
激发元件
顺发电雷管
起爆导爆管
3.炸药性能
2号岩石乳化炸药在国内外广泛应用，其主要性能如表2。
表22号岩石乳化炸药主要性能指标
炸药
名称
性能指标
殉爆距离
cm
猛度
mm
爆速
m/s
做功能力
mL
有效期
d
2号岩石
乳化炸药
≥3
≥12
≥3.2×103
≥260
180
三、爆破参数设计
1.钻孔参数的选择
钻孔工作采用风钻进行。
1）炮孔直径（D）
根据施工单位的设备情况，炮孔直径应大于钎头直径，取炮孔直径D=45mm。
2）炮孔深度（L）
对施工进度的考虑，现拟将施工循环进尺限定为1.5m~2.5m。
由于钎杆长度为2.5m，可取L=2.0m。
2.最小抵抗线（W）
隧道区80％穿过石灰岩，20％穿过石英砂岩，岩石单向抗压强度130~150MPa。
首先根据岩石坚固性系数（普氏系数）计算公式：
（2）
得岩石坚固性系数为13.0~15.0。
其次，根据普氏岩石分级简表可知，隧道区岩石坚固性程度为坚固~很坚固。
表3普氏岩石分级简表（部分给出）[1]
等级
坚固性程度
典型的岩石
f值
Ⅱ
很坚固
石英页岩、石灰岩、较坚固的石英岩
15
Ⅲ
坚固
很坚固砂岩、石灰岩、石英质矿脉
10
最后，由岩体情况及隧道开挖跨度，根据马鞍山矿山研究院资料，综合考虑，选取最小抵抗线W=0.7m。
表4马鞍山矿山研究院资料（部分给出）[1]
岩体情况
开挖部位及跨度
m
光爆孔参数
炮孔直径
mm
炮孔间距
mm
最小抵抗线
m
炮孔密集系数
装药集中度
kg/m
中硬到坚硬岩石
顶拱
<5
>5
35~45
35~45
600~700
700~800
500~700
700~900
1.0~1.1
0.9~1.0
0.20~0.30
0.20~0.25
边墙
35~45
600~700
600~700
0.9~1.0
0.20~0.25
3.炮眼间距（a）与炮眼排距（b）
1）辅助孔
（1）炮眼间距（a1）
辅助孔的炮眼间距相对周边孔可适当加大，根据经验，在工程中一般取a2=1.0~1.5W，即a2=0.7~1.05m。
此处，由于隧道区岩石坚硬，岩体完整性较好，辅助孔炮眼间距的取值可以较小，故取a1=0.7m。
（2）炮眼排距（b1）
根据工程经验，辅助孔间的炮眼排距可与最小抵抗线的数值大小一致，即b1=0.7m。
2）周边孔
（1）炮眼间距（a2）
为达到光面爆破效果，周边孔（光爆孔）的炮眼间距的取值应尽量小。
根据实际工程经验，取周边孔的炮眼间距a2=0.5m。
（2）炮眼排距（b2）
对于光面爆破，在一般情况下，周边孔间距与光爆层厚度的比值在0.8左右。
此处，周边孔的炮眼间距为0.5m，则周边孔与辅助孔的炮眼排距b2=0.5/0.8=0.625m，为方便施工，取b2=0.6m。
3）底孔
（1）炮眼间距（a3）
为保证隧道开挖的轮廓，地孔炮眼间距的取值不易过大，可介于周边孔与辅助孔的炮眼间距之间，此处取a3=0.55m。
（2）炮眼排距（b3）
底孔与周边孔之间的炮眼排距可与最小抵抗线的数值大小一致，即b3=0.7m。
4.单位炸药消耗量（q）
隧道断面面积为28.96m2，在20~50m2之间，故应采用下式计算单位炸药消耗量[2]：
（3）
式中参数及具体取值为：
—隧道断面面积，
；
—平均凿岩深度，
；
—炮孔装药量充填系数，对于光面爆破堵塞段的长度一般为炮孔深度的1/4~1/3，故此处取
；
—炮孔利用率，
；
—等效炸药换算系数，
；
—岩体裂隙率的修正系数，由表5，此处可取
；
—自由面数量，FS=1.0；
—普氏岩石坚固系数，隧道区岩石坚固性系数在13.0~15.0之间，为尽量减少超、欠挖情况发生，此处取
；
将上述参数代入式（3），计算得：
表5岩体裂隙修正系数
岩体裂隙情况
岩体单位裂隙率
强裂隙和层理明显
35～55
0.7～0.79
裂隙中度发育
25～34
0.8～0.89
裂隙轻微发育
15～24
0.9～0.99
裂隙极轻微发育
5～14
1.0
四、炮孔设计
1.单孔装药量（Q）
炮孔装药量的多少取决于要求爆破的岩石的体积、爆破漏斗的形状与岩石的性质等因素，一般采用体积公式进行计算，即：
（4）
式中：
q—标准爆破单位炸药消耗量，kg/m3；
r—爆破漏斗的底圆半径，m；
W—最小抵抗线，m；
L—炮孔深度，m。
爆破漏斗底圆半径r与最小抵抗线W之间有如下关系：
（5）
式中，n为爆破作用指数。
图2爆破漏斗示意图
1）辅助孔装药量（Q1）
对于辅助孔，取标准爆破漏斗，即n=1.0。
最小抵抗线W=0.7m，爆破漏斗底圆半径r=1.0×0.7=0.7m，辅助孔的炮孔深度L=2.0m，由式（4），辅助孔装药量
。
为便于装药，取辅助孔的单孔装药量Q1=1.40kg（7卷32mm）。
2）周边孔装药量（Q2）
根据工程经验，在一般情况下，通过使辅助孔的单孔装药量乘以一个折减系数得到周边孔的单孔装药量。
此处，由于周边孔的炮眼间距设计值较小，为达到光面爆破效果，周边孔的装药量应适当小，可取折减系数为0.55，则周边孔的单孔装药量
。
为便于装药，取周边孔的单孔装药量Q2=0.70kg（5卷25mm）。
3）底孔装药量（Q3）
为起到抛掷岩石的作用，通常对底孔进行加强装药。
根据工程经验，一般情况下，底孔的单孔药量可取辅助孔单孔药量的1.2～1.3倍。
但在本隧道炮眼间距设计时，底孔的炮眼间距的取值较小，无需在对底孔进行加强装药，故可取底孔装药量与辅助孔装药量相同。
底孔的单孔装药量Q3=1.40kg（7卷32mm）。
4）掏槽孔装药量（Q4）
由于掏槽孔的夹制系数最大，为了取得良好的掏槽效果，需加大掏槽孔的装药量。
根据工程经验，掏槽孔的单孔装药量可取周边孔单孔药量的1.2~1.3倍，则掏槽孔的单孔装药量
。
为便于装药，取掏槽孔的单孔装药量Q4=1.7kg（8.5卷32mm）。
炮眼装填结构示意图参见附图1。
2.炮眼（孔）布置
1）辅助眼
辅助孔轴线与隧道断面垂直，辅助眼炮眼间距0.7m，每排辅助眼间的炮眼排距0.7m。
2）周边眼
在隧道开挖中，为了使隧道的开挖断面不会愈挖愈小，周边孔必须向外插，可能的最小外插量取决于钻机对周边孔净空的要求，一般为10cm~20cm，此处取10cm，相应的外插角度为3°，即炮孔轴线与隧道断面法线的夹角为3°。
周边眼炮眼间距0.5m，周边眼与辅助眼之间的炮眼排距0.6m。
3）底眼
底孔轴线与隧道断面垂直。
底眼的炮眼间距0.55m，底眼与辅助眼之间的炮眼排距0.7m。
底眼炸药最后起爆，以起到抛掷岩石的作用。
4）掏槽眼
为了提高其他炮眼的爆破效果，掏槽眼应比其他炮眼加深150~200mm，此处加深200mm。
为提高掏槽眼的爆破效果，在掏槽眼连线组成的几何中心处，将此处的掏槽眼设为空孔，孔径90mm。
掏槽孔轴线与隧道断面垂直。
炮眼布置图参见附图2。
基本爆破条件参见附表1。
3.起爆顺序
炮孔的起爆顺序为：
掏槽孔→辅助孔→底孔→周边孔。
炮眼排列说明简表参见附表2。
4.预期爆破效果
预期爆破效果参见附表3。
五、爆破措施
1.施工要求
1）凿岩前须先标定中线、腰线和巷道轮廓线，确定好掏槽孔位置，并标定好各炮孔位置，以保证形成的断面达到设计要求。
2）装药前用高压风吹洗各炮眼，将炮眼内的岩粉、砂子等清除干净，避免装药时损坏导爆管。
3）各炮孔装药后，须用炮泥堵塞炮孔，提高爆破效率，堵塞长度为炮孔深度的30%左右。
4）装药时导爆管在炮孔内要装顺管，以免装反管时折断导爆管产生误炮现象。
5）起爆管、接力管与导爆管的连接要将起爆管与导爆管实行反向绑接（雷管的聚能穴朝向与导爆管传爆方向相反），将导爆管均匀地排在雷管的外侧，用胶布缠绕紧，导爆管末端应露出10cm以上。
6）导爆管在使用过程中要避免将其划破、损伤、打死结、烧坏。
不允许将砂石、泥块、水、油等杂物弄入导爆管孔中，以免影响传爆，在使用时，不得将导爆管任意切断。
7）凿岩爆破施工要严格遵守安全规程、操作规程进行作业，加强安全管理，避免安全事故的发生。
2.安全技术与防护措施
1）工程现场100m范围内进行实地调查，记录可能影响的构筑物或其它结构状态，记录资料应包括文字和图片资料，现场可作观测标志。
2）在洞口处用湿草帘子、布袋子覆盖，距洞口5m处搭设脚手架，并在脚手架上挂毛竹篱笆和钢丝网，对爆破飞石进行阻挡。
3）在爆后30min且炮烟排出后，由熟练爆破员进行爆堆检查。
4）盲炮处理：
发生盲炮后，必须由专职爆破员进行处理。
处理方法为：
（1）能够重新引爆的，加大警戒范围，重新加入起爆体引爆；
（2）不能重新引爆的炮孔，采用高压风吹出堵塞炮渣，取出起爆雷管，并将炸药取出；
（3）严禁采用木棍硬捣起爆药卷。
5）严禁利用残孔穿孔，以免钻爆残孔中残留炸药。
6）爆破警戒：
装药警戒范围由爆破工作领导人确定，装药时应在警戒边界设置明显标志并派出岗哨；执行警戒任务的人员，应按指令到达指定地点并坚守工作岗位。
7）信号：
预警信号：
该信号发出后爆破警戒范围内开始清场工作；
起爆信号：
起爆信号应在确认人员、设备等全部撤离爆破警戒区，所有警戒人员到位，具备安全起爆条件时发出。
起爆信号发出后，准许负责起爆的人员起爆；
解除信号：
安全等待时间过后，检查人员进入爆破警戒范围内检查、确认安全后，方可发出解除爆破警戒信号。
在此之前，岗哨不得撤离，不允许非检查人员进入爆破警戒范围；各类信号均应使爆破警戒区域及附近人员能清楚地听到或看到。
8）火工品管理必须有火工品管理人员进行管理，现场火工品使用由爆破员使用，安全员现场监督。
爆破完成后，剩余火工品必须全部退库，做到帐账相符，账物相符。
参考文献
[1]吴立，闫天俊，周传波.《凿岩爆破工程》，中国地质大学出版社，2004.06.
[2]陈建平，吴立.《地下建筑工程设计与施工》，中国地质大学出版社，2000.06.80～91.
附录1：
附表1基本爆破条件
项目
数值
项目
数值
掘进断面
28.96m2
炮眼数目
89+1个
岩石
石灰岩、石英砂岩
炸药种类
2号岩石乳化炸药
瓦斯等级
无
雷管种类
非电毫秒雷管
炮眼深度
2.0m
每循环装药量
106.2kg
附表2炮眼排列说明表
炮眼
编号
炮孔
名称
炮孔
个数
眼深
（m）
外插
角度
（°）
装药量（kg）
雷管
段别
放炮
顺序
联接
方式
单孔
合计
0
空孔
1
2.2
0
导
爆
管
一
次
起
爆
1
掏槽孔
4
2.2
0
1.70
6.80
1
Ⅰ
2
辅助孔
8
2.0
0
1.40
11.20
3
Ⅱ
3
辅助孔
15
2.0
0
1.40
21.00
5
Ⅲ
4
辅助孔
23
2.0
0
1.40
32.20
7
Ⅳ
5
周边孔
28
2.0
3
0.70
19.60
9
Ⅴ
6
底孔
11
2.0
0
1.40
15.40
11
Ⅵ
合计
90
106.20
附表3预期爆破效果
序号
名称
单位
数值
1
炮眼利用率
%
90
2
每循环掘进进尺
m
1.80
3
每循环爆破实体岩石
m3
52.13
4
单位炸药消耗量
kg/m3
2.04
5
每米巷道炸药消耗量
kg/m
59
6
单位雷管消耗量
个/m3
1.71
7
每米巷道雷管消耗量
个/m
49.44
升级会员 