引水隧洞钻爆设计DOC.docx
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引水隧洞钻爆设计DOC
北盘江善泥坡水电站
引水隧洞开挖钻爆设计
一：
工程概况
1：
工程简介
1.1隧道特性
善泥坡水电站引水发电系统布置于北盘江右岸山体内，由进水口、引水隧洞及压力管道组成。
引水隧洞全长2344.123m.分上平段、上弯及竖井段及下弯段。
其上平段（含渐变段）起点桩号为YK0+000.00m，终点桩号为YK2+314.123m，洞挖轴线总长2314.123m，进口渐变段（桩号YK0+000.00m～YK0+010.00m）断面由b×h=8.6m×9.6m的正方形渐变为半径4.5m的圆形。
引水隧洞上平段开挖半径分4.4m、4.5m、4.6m、4.8m、四种断面形式。
引水隧洞上弯段、竖井段及下弯段的起止桩号为YK2+314.123m～YK2+344.123m,下弯段开挖半径由4.5m渐变3.85m.
隧道主要施工特性见表1，主要工程量见表2。
表1引水隧洞施工特性表
序号
项目名称
单位
数量
备注
1
长度
m
2344.123
2
S2型开挖半径R
m
4.4
S3型开挖半径R
m
4.5
S4型开挖半径R
4.6
S5型开挖半径R
4.8
S6型开挖半径R
4.5
S7型开挖半径R
3.85
3
进口轴线高程
m
849
4
终点轴线高程
m
773.1
5
隧洞纵坡
%
-1.4795
6
围岩类别
以Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类围岩为主
1.2工程地质
引水隧洞主要出露地层为：
石炭系上统马平群（C3m），二叠系—石炭系过渡层（C3-P1），
二叠系：
下统梁山组（P1l），栖霞组第一段（P1q1），栖霞组第二段及茅口组（P1q2+P1m）及第四系。
引水发电隧洞区断裂构造较发育，从上游至下游沿线主要发育断层有：
f1：
从Ⅱ号冲沟口通过，产状为N10～15W，NE80，逆断层，断层错距5~10m，破碎带宽0.5~1m，影响带宽20~30m，影响带范围内岩体中见挤压褶曲，岩体破碎，岩溶较发育。
f4：
位于渡船寨南侧陡壁脚下冲沟中，产状为N30～50°W，SWÐ60～80°，逆断层，垂直断距约20m。
f3：
位于坝址右岸，产状为N50°W，SWÐ80°，性质与f2断层相同，ZK-9钻孔揭露破碎带宽1～2m，为灰岩角砾，垂直断距约20m。
2：
开挖工程量及爆破材料消耗
2.1支洞开挖工程量表（表1）
2.2主要爆破材料消耗表（表2）
表1隧洞开挖主要工程量表
序号
项目名称
单位
工程量
备注
1
开挖
石方洞挖
m3
151840
表
（2）主要爆破材料消耗表
序号
名称
单位
数量
备注
1
乳化炸药
t
121
2
导爆管
发
100000
3
毫秒电雷管
发
10000
4
导爆索
m
160000
二：
设计依据
1善泥坡水电站引水发电系统土建工程第SNP/C3-2段施工图
2善泥坡水电站引水发电系统土建工程《实施性施工组织设计》
3《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》SL378-2007
4《水利水电工程爆破施工技术规范》DL/T5315-2001
5《爆破安全规程》GB6722-2003
6《水工建筑物地下开挖工程施工规范》SL378-2007
7与本工程有关的施工、设计及验收规范。
8《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》DL/T5389-2007
9《水利水电工程施工地质规程》DL/T5109-1999。
三：
设计原则
1坚持贯彻“安全第一，预防为主”的思想方针。
2保障水工建筑物地下开挖工程的施工安全，提高地下开挖工程的施工质量.
3符合安保、环保要求，减振降噪。
4隧道开挖采用光面爆破控制技术
4.1根据围岩特点合理选择周边眼间距E及周边眼的最小抵抗线W，辅助炮眼交错均匀布置，周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上。
4.2严格控制周边眼的装药量，借助导爆索进行间隔装药，使药量沿炮眼全长均匀分布。
以确保隧道周边成形良好，并减少对围岩的扰动；
4.3根据爆破效果，调整掏槽眼形式，并适当加深掏槽眼深度（比其它眼深约20cm），以保证掏槽效果；
4.4合理分布掘进眼，以达到炮眼数量最少、材料最省；同时碴块又不致过大，便于装卸；
4.5合理选择循环进尺：
根据工期要求及机械能力等因素来综合考虑；
4.6合理选择爆破材料：
采用安全性能好的塑料导爆管，2#岩石炸药、防水乳胶炸药、非电微差爆破。
四：
钻爆参数的选择
根据隧道岩质情况，拟选择光面爆破参数见表1《表光面爆破参数表》，施工过程中通过爆破效果检查，结合地质变化情况，适当调整。
以求达到安全、经济和最佳爆破效果。
1：
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。
因此，必须根据岩性、凿岩设备和工具、炸药性能等综合分析，合理选用孔径。
根据本项目围岩相对较好的实际情况，结合我单位投入的机械设备情况，拟选用炮眼直径为Φ40。
光面爆破参数表表1
岩石级别
周边眼间距
E（cm）
周边眼最小抵抗W（cm）
相对距E/W
周边眼装药参数（kg/m）
Ⅴ级围岩
40～45
60～70
0.5～0.75
0.15～0.2
Ⅳ级围岩
45～50
60～70
0.6～0.85
0.2～0.25
Ⅲ级围岩
50～60
70～80
0.65～0.9
0.25～0.3
Ⅱ级围岩
50～60
70～80
0.65～0.9
0.25～0.3
2:
炮眼数量
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，采用各炮眼平均分配炸药量的原则按照以下公式来计算。
式中：
N――炮眼数量，不包括未装药的空眼；
q――单位炸药消耗量一般取q＝1.2～2.4kg/m3；
S――开挖断面积；
――装药系数，即装药长度与炮眼长度的比值，参见下表；
――每米药卷的炸药质量，
装药系数
值
围岩级别
炮眼名称
Ⅴ
Ⅳ
Ⅲ
Ⅱ
掏槽眼
0.4
0.5
0.55
0.6
辅助眼
0.4
0.4
0.45
0.5
周边眼
0.4
0.4
0.45
0.55
3:
炮眼深度
3.1炮眼深度根据下列因素确定：
3.3.1围岩的稳定性，以避免过大的超欠挖；
3.1.2凿岩机的允许钻眼长度、操作技术条件和钻眼技术水平；
3.1.3掘进循环安排，保证充分利用作业时间。
一般最大炮眼深度取断面宽度（或高度）的0.5～0.7倍。
本项目隧道围岩情况包含Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ级围岩，各种围岩性质各不相同，因此设计炮眼深度见下表：
围岩级别
Ⅳ
Ⅲ
炮眼深度（m）
3～3.5
3.5～4
3.2装药量的计算及分配
炮眼装药量的多少是影响爆破效果的重要因素。
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。
计算总用药量Q的公式如下：
式中：
Q――1个爆破循环的总用药量，kg；
q――爆破1m3岩石炸药的消耗量，kg/m3，
V――1个循环进尺所爆落的岩石总体积，m3。
总的炸药量应分配到各个炮孔中去。
由于各炮眼的作用及受到岩石夹制情况不同，装药数量亦不同，通常按装药系数进行分配。
4:
槽眼布置
4.1掏槽眼
掏槽方式
本项目掏槽方式根据开挖断面的大小采用直眼掏槽方式或楔形掏槽方式，如图所示。
为保证掏槽炮能有效地将石渣抛出槽口，常将掏槽眼比设计掘进进尺加深10～20cm，并采用反向连续装药和用双雷管起爆。
槽口尺寸常在1.0～2.5m2之间，要与循环进尺、断面大小和掏槽方式相协调。
要求掏槽眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm。
掏槽方式示意图
4.2周边眼
周边眼的作用是一种辅助炮眼，目的是成型作用。
周边眼爆破后使坑道断面达到设计的形状和尺寸。
周边眼的位置一般是沿着设计轮廓线均匀布置，其炮眼间距和最小抵抗线长度均比辅助眼小，目的是使爆破出坑道的轮廓较为平顺和控制超欠挖量。
当周边眼的底端位于岩质较松软或较破碎状时，炮眼口应放在设计轮廓线以内，眼底则应根据岩石抗爆破性来确定其位置，应将炮眼方向以3%～5%的斜率外插，并应使前后两排炮眼的的衔接台阶高度最小，本项目取10cm。
这是为了控制超欠挖和便于下一循环钻眼时落钻开眼，对于中硬岩层可将周边眼放在设计轮廓线上；对于坚硬岩层可将周边眼放在设计轮廓线以外10cm。
此外，为了保证开挖面平整，辅助眼及周边眼应使其眼底落在同一垂直面上，必要时应根据实际情况调整炮眼的深度。
4.3辅助眼
辅助眼的作用是进一步扩大槽口体积和爆破量，并逐步接近开挖断面形状，为周边眼创造有利的爆破条件。
辅助眼的布置主要是指炮眼间距E值和最小抵抗线V值的确定。
主要根据岩石软硬和用药量多少，由工地试验确定。
其布置原则可参照周边眼的布置原则进行，只是V、E值及单孔装药量q较大些。
一般取E/V＝0.6～0.8。
并宜采用孔底连续装药。
辅助眼应由内向外，逐层布置，逐层起爆，逐步接近开挖断面轮廓形状。
4.3.1辅助眼的布置主要是解决炮眼间距和最小抵抗线的问题，一般抵抗线取炮眼间距的60%～80%，并在整个断面上均匀排列。
4.3.2当炮眼深度超过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。
4.3.3当岩层层理明显时，炮眼方向应尽量垂直于层理面。
如节理发育，炮眼应尽量避开节理，以防卡钻和影响爆破效果。
4.4装药结构及堵塞方式
4.4.1周边眼
①装药结构
周边眼的装药，采用小直径药卷连续或间隔装药。
炮眼、药卷直径不偶合系数控制在1.25～2.0之间，但药卷直径不小于炸药的临界直径，以保证稳定传爆，同时采用导爆索传爆（孔内串联）。
②堵塞方式
炮泥堵塞，所有周边眼堵塞长度不小于30cm。
其它炮孔按装药长度余孔全部堵塞。
4.4.2辅助眼
①装药结构
辅助眼的装药，采用小直径药卷连续装药。
药量按总量平均分配原则装药。
炮眼、药卷直径不偶合系数同样控制在1.25～2.0之间，药卷直径不小于炸药的临界直径。
②堵塞方式
炮泥堵塞，所有辅助眼堵塞长度根据孔深，按装药长度余孔全部堵塞。
4.4.3掏槽眼及底板眼
①装药结构
掏槽眼的装药，采用小直径药卷连续装药。
扩孔药量比辅助眼增加20%～30%。
底板眼比扩孔眼增加20%～30%。
掏槽眼药量比辅助眼增加50%。
②堵塞方式
装药后余孔全部炮泥堵塞。
五钻爆设计
本项目以Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级围岩为主，均采用上下台阶法光面爆破开挖。
拟定开挖循环进尺2.5m～3.0m。
1炮眼布置
隧洞炮眼布置及起爆网络见附图
2网络设计及起爆方法
2.1起爆网络
采用并簇连法，按如下顺序连接：
孔内雷管分组→周边孔导爆索并接→同段非电雷管双发簇连→瞬发电雷管起爆。
导爆管－瞬发电雷管起爆网络示意图见图3。
图3
2.2起爆器材
孔内采用非电毫秒雷管和导爆索（周边孔）起爆，孔外采用毫秒电雷管传爆，起爆采用MA200型起爆器起爆。
2.3起爆方法
警戒完成后，爆破员检查好网络连线后即到200m以外安全避炮点，连接起爆器点炮。
在完成爆破后30min后进入爆区检查，确认无盲炮后方可解除警戒。
六爆破安全控制及监测
1爆破材料的运输、储存、加工、现场装药、联线、起爆及瞎炮处理，必须遵守《爆破安全规程》的有关规定。
2进行爆破时，人员应撤至受飞石、有害气体和爆破冲击波的影响范围之外，且无落石威胁的安全地点。
单向开挖隧洞，安全地点至爆破工作面的距离，应不少于200m。
3洞室群及几个工作面同时放炮时，应有专人统一指挥，确保点炮人员全部及时撤离。
4相向开挖的两个工作面相距30m放炮时，双方人员均须撤离工作面；相距15m时，应停止一方工作单向开挖贯通。
5爆破前应将施工机具撤离至距爆破工作面不少于100m的安全地点。
对难以撤离的施工机具、设备，应加以妥善防护。
6开挖面与衬砌面平行作业时的距离，应根据混凝土强度、围岩特性、爆破规模等因素确定，一般不宜小于30m。
7采用电力引爆方法，装炮时距工作面30m以内，应断开电流，可在30m以外用投光灯照明。
七爆破效果监测及爆破设计优化
1爆破效果检查
每次爆破后，对爆破效果进行仔细检查、分析爆破参数的合理性，以确定出适合本岩层最佳爆破参数。
从以下各方面进行检查、核定及分析。
（1）钻孔的测定和开孔质量应符合下列要求：
①钻孔孔位应依据测量定出的中线、腰线及开挖轮廓线确定；
②周边孔应在断面轮廓线上开孔，沿轮廓线的调整范围和掏槽孔的孔位偏差不应大于5cm，其它炮孔孔位的偏差不得大于10cm；
③炮孔的孔底应落在爆破图规定的平面上。
（2）炮孔的装药、堵塞和引爆线路的联结，应由经考核合格的炮工负责，并严格按爆破图的规定进行；地下洞室爆破应采用塑料导爆管引爆，预裂爆破应采用导爆索引爆。
（3）光面爆破和预裂爆破效果应达到以下要求：
①残留炮孔痕迹应在开挖轮廓面上均匀分布。
②炮孔痕迹保存率：
硬岩不少于80％；中硬岩不少于70％；软岩不少于50％。
③相邻两孔间的岩面平整，孔壁不应有明显的爆震裂隙。
④相邻两茬炮之间的台阶或预裂爆破孔的最大外斜值，不应大于5cm。
⑤预裂爆破的预裂缝宽度，应不小于0.5cm。
2爆破设计优化
根据每次爆破后检查情况，分析原因及时修正爆破参数，提高爆破效果，改善技术经济指标。
2.1根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况，修正眼距、装药量，特别是周边眼的有关参数。
2.2根据爆破后石碴的块度修正参数。
石碴块度小，说明辅助眼布置偏密；块度大说明炮眼偏疏，用药量过大。
2.3根据爆破振速监测，调整同段起爆最大药量及雷管段数。
2.4根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度，爆破眼眼底基本上落在同一断面
八：
爆破质量控制
实现光面爆破的最佳效果，使开挖轮廓圆顺，线性超挖及炮眼痕迹保存率合乎光爆技术要求。
合理选定钻爆参数，不断优化爆破设计。
控制超欠挖：
用先进的测量手段，准确放出开挖轮廓线，标出炮眼位置，严格控制周边眼外插角，控制装药量及循环进尺。
九：
事故预防及安全处理措施
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必要时成立爆破监测小组，负责爆破震动监测，以优化爆破设计。
3爆堆检查时间：
爆堆检查时间应在爆后30min且炮烟排出后，由熟练爆破员进行检查。
4盲炮处理：
采用炸药均为乳化炸药，因此发生盲炮后，必须由专职爆破员进行处理
4.1能够重新引爆的，加大警戒范围，重新加入起爆体引爆；
4.2严禁采用木棍硬捣起爆药卷。
4.3浅孔盲炮引爆处理，平行孔距盲炮不应小于0.3m；深孔盲炮引爆处理，可在距盲炮孔口不少于10倍炮孔直径处另打平行孔装药起爆。
5严禁利用残眼穿孔，以免钻爆残眼中残留炸药。
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。
9爆破施工时，起爆前30分钟在两侧300m外设立警戒线，禁止行人进入爆破作业区，爆破完成至少15分钟进爆区检查并确认无瞎炮的情况下再全解除警戒。
10为少爆破气体对人体伤害，爆破后可立即进行排风。
11为确保洞内爆破对衬砌模板台车的危害，台车距掌子面保持80米的安全距离。
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