钻爆设计方案.docx
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钻爆设计方案
钻爆设计方案
一、编制依据
1、工程土建施工设计图纸、施工组织设计、现场实际施工情况；
2、铁路工程施工安全技术规程JTJ076-95，爆破安全规程GB6722-2003工程概述，铁道部部颁标准TB10401-2003《铁路工程施工安全技术规程》，铁道部部颁标准TB10204-2002《铁路隧道施工规范》（2002-07-01实施）；
3、现场踏勘、调查、采集、咨询所获取的资料；
4、前期对工程环境及条件进行调查研究等收集的信息；
５、类似工程的施工经验、协作队伍相关工程的施工经验；
二、工程概况
本标段隧道26277.649m/4.5座，隧道长度占标段线路总长约94.9%。
局部地段存在灰岩夹页岩、砂岩夹砾岩等，地质构造复杂，存在断层、顺层、平层、褶皱破碎带等不良地质，其隧道主要以Ⅲ、Ⅳ级围岩为主，标段5座隧道合计Ⅴ级围岩为2514m，占9.6%；Ⅳ级围岩为12424m，占47.3%；Ⅲ级围岩为11340m，占43.1%。
隧道开挖工法Ⅴ级、Ⅳ级以三台阶法进行开挖，台阶法分上、中、下台阶，Ⅲ级围岩按台阶法进行开挖。
三、隧道爆破方案
1、隧道爆破技术要求
隧道爆破采用风钻钻孔，光面爆破技术爆破。
根据地质条件，开挖断面、开挖进尺，爆破器材等条件编制爆破设计；钻爆参数是一动态的参数，应根据围岩变化及时调整，进行动态管理。
（1）根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线，辅助炮眼交错均匀布置，周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一横断面上，掏槽炮眼比其它炮眼加深15cm。
（2）严格控制周边眼的装药量，采用空气柱间隔装药，使药量沿炮眼全长均匀分布。
（3）选用低密度低爆速、低猛度的炸药，本工程采用乳化炸药，周边眼采用直径φ24mm小药卷，导爆索起爆；其它采用直径φ32mm药卷，1-15段塑料导爆管毫秒雷管起爆。
（4）钻爆参数的选择：
通过爆破试验确定爆破参数，试验时参照表《光面爆破参数表》。
光面爆破参数表
周边眼装药参数（kg/m）
周边眼间E（cm）
周边眼最小抵抗线W（cm）
相对距E/W
周边眼装药参数（kg/m）
0.25～0.3
55～70
60～80
0.8～1.0
0.25～0.3
中硬岩
45～65
60～80
0.8～1.0
0.2～0.25
软岩
35～50
40～60
0.5～0.8
0.07～0.12
（5）掏槽方式
采用斜眼掏槽，以便减少钻眼数量。
（6）装药结构及堵塞方式
a.装药结构：
周边眼采用小直径药卷间隔装药，岩石很软时采用导爆索。
其余炮眼采用连续装药。
b.堵塞方式：
所有装药炮眼用炮泥堵塞，周边眼堵塞长度不小于25cm。
（7）爆破效果监测及爆破设计优化
A.爆破效果检查：
a.超欠挖检查。
b.开挖轮廓是否圆顺，开挖面是否平整检查。
c.爆破进尺是否达到爆破设计要求。
d.爆出石碴块大小是否适合装碴要求。
e.炮眼痕迹保存率，硬岩≥80％，中硬岩≥60％，并在开挖轮廓面上均匀分布。
f.两次爆破衔接台阶不大于15cm。
B.爆破设计优化：
每次爆破后检查爆破效果，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。
a.根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况，修正眼距、用药量，特别是周边眼。
b.根据爆破后石碴块度修正参数。
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。
c.根据爆破振速监测，调整单段起爆炸药量及雷管段数。
d.根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度，炮眼眼底基本上落在同一断面上。
（8）隧道开挖减震爆破
隧道开挖爆破震动监测的目的：
保护新浇砼不被震坏；减少对周围岩石的扰动等。
隧道施工采用减震控制爆破技术并进行爆破震动监测。
隧道坚硬岩石地段采用钻爆法开挖，为减少爆破对周围岩石和新浇注砼的震动，施工中采取有效的微差减震控制爆破和中心轴不对称的接力式起爆网络技术，采用起爆时间大于50ms的分段微差非电毫秒雷管，使各段爆破产生的震动叠加范围大大减少，同时控制单段允许装药量，降低了爆破震动速度值。
同时，优化爆破设计，达到保证施工进度，按期完成施工任务的目的。
2、隧道光面爆破施工
根据设计资料，本标段地层岩性主要为灰岩夹页岩、砂岩夹砾岩，围岩分布为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩，以Ⅲ、Ⅳ级围岩为主。
（1）Ⅲ级围岩光爆参数选择
A、每循环装药量计算
隧道正洞Ⅲ级围岩采用台阶法开挖爆破掘进。
每循环进尺按照2.0m控制，药量初步计算过程如下。
每循环装药量按照下面公式进行计算：
Q=q×s×L-------------------公式
其中符号代表意义：
q—单位炸药消耗量，单位kg/m3（按照铁路工程隧道定额双线隧道Ⅲ级围岩为0.9kg/m3）；
s—隧道掘进断面面积，单位m2（Ⅲa为131.03m2、Ⅲb为133.83m2）；
L—炮眼深度或循环设计进尺，单位m。
则Ⅲ级围岩（Ⅲa）断面爆破每循环的理论用药量为：
0.9*131.03*2.0=235.85kg,钻爆设计用药量取211.6kg；Ⅲ级围岩（Ⅲb）断面爆破每循环的理论用药量为：
0.9*133.83*2.0=240.9kg，钻爆设计用药量取213.7kg。
B、炮眼数确定
炮眼数确定按照下面公式进行确定：
N=q×s/（r×n）-------------------公式
其中符号代表意义：
N—炮孔数量；
q--2号岩石乳化炸药单耗，取0.9kg/m3；
s--隧道隧道断面开挖面积，单位m2；
n--炮眼装药系数,参见表2；
r—炸药的线装药密度，根据经验周边眼线装药量取0.25kg/m,其它取1kg/m,平均按0.8kg/m。
表2-炮眼装药系数n取值表
炮眼名称
岩石特性，f值分类（普氏分类）
10~20
8~10
7~8
5~6
3~4
1~2
掏槽眼
0.8
0.7
0.65
0.6
0.55
0.5
辅助眼
0.7
0.6
0.55
0.5
0.45
0.4
周边眼
0.75
0.65
0.6
0.55
0.45
0.4
根据普氏分类，砂岩、页岩f值可取为8，则n取0.6左右，因而理论炮眼的数量为：
Ⅲ级围岩（Ⅲa）断面为0.9×131/（0.6×0.8）=246个，设计取266个；Ⅲ级围岩（Ⅲb）断面为0.9×133.83/（0.6×0.8）=251个，设计取269个。
C、炮眼药量分配
详见爆破炮眼布置图。
D、主要经济技术指标
Ⅲ级围岩光面爆破主要经济技术指标表
序号
项目
单位
数量
1
开挖断面面积
m2
132
2
每循环开挖进尺
m
2.0
3
每循环爆破方量
m3
265
4
炮眼总数
个
267
5
钻孔总量
m
540
6
毫秒雷管用量
发
203
7
炸药用量
Kg
225
8
比钻眼数
个/m2
2.0
9
比装药量
Kg/m3
0.8
Ⅲ级围岩爆破炮眼布置图：
（2）Ⅳ级围岩光面爆破施工
Ⅳ级围岩采用三台阶分部爆破施工。
每循环进尺控制在1.2m左右，按照公式，可以计算Ⅳ级围岩爆破施工的炸药理论用量Q=q×s×L=0.66×138×1.2=109.3Kg，设计取130.5Kg（q按照铁路工程隧道定额双线隧道Ⅳ级围岩为0.66kg/m3）；炮眼理论数量N=q×s/（r×n）=0.63×138/（0.75×0.6）=193个,实际炮眼275个，炮眼布置图及药量分配详见《Ⅳ级围岩台阶法爆破设计图》。
Ⅳ级围岩光面爆破主要经济技术指标表
序号
项目
单位
数量
1
开挖断面面积
m2
138
2
每循环开挖进尺
m
1.2
3
每循环爆破方量
m3
166
4
炮眼总数
个
275
5
钻孔总量
m
340
6
毫秒雷管用量
发
210
7
炸药用量
Kg
130.5
8
比钻眼数
个/m2
2.0
9
比装药量
Kg/m3
0.78
Ⅳ级围岩爆破炮眼布置图：
（3）Ⅴ级围岩光面爆破施工
Ⅴ级围岩采用三台阶分部爆破施工。
每循环进尺控制在0.8m左右，按照公式，可以计算Ⅴ级围岩爆破施工的理论炸药用量Q=q×s×L=0.36×143×0.8=41.2Kg，设计取69.45Kg；炮眼理论数量N=q×s/（r×n）=0.36×143/（0.5×0.5）=206个,实际取278个。
炮眼布置图及药量分配详见《Ⅴ级围岩三台阶爆破设计图》。
Ⅴ级围岩光面爆破主要经济技术指标表
序号
项目
单位
数量
1
开挖断面面积
m2
143
2
每循环开挖进尺
m
0.8
3
每循环爆破方量
m3
114
4
炮眼总数
个
278
5
钻孔总量
m
230
6
毫秒雷管用量
发
205
7
炸药用量
Kg
69.45
8
比钻眼数
个/m2
1.9
9
比装药量
Kg/m3
0.6
Ⅴ级围岩光面爆破图：
（4）辅助坑道光面爆破施工
A、Ⅳ、Ⅴ级围岩
隧道辅助（斜井及横洞）双车道断面开挖，开挖断面面积达56m2。
Ⅳ、Ⅴ级围岩采用上下台阶开挖，光面爆破施工。
每循环进尺控制在1.2m左右，按照公式，可以计算Ⅳ、Ⅴ级围岩爆破施工的炸药理论用量Q=q×s×L=1.2×56×1.2=80.6Kg（q按照铁路工程隧道定额辅助导坑开挖Ⅳ、Ⅴ级围岩可取为1.2kg/m3）；炮眼理论数量N=q×s/（r×n）=1.2×56/（0.75×0.55）=163个。
爆破参数及其经济技术指见下各表。
辅助坑道（斜井及横洞）Ⅳ、Ⅴ级围岩上半断面钻孔参数表
项目
开挖
断面积
钻孔
直径
装药孔
钻孔
深度
计划
进尺
掏槽眼
内圈眼
底板眼
周边眼
单位
m2
mm
个
个
个
个
m
m
数量
29.0
42
4
41
12
31
1.5
1.2
辅助坑道（斜井及横洞）Ⅳ、Ⅴ级围岩上半断面装药参数
序号
炮眼
名称
段数
孔数（个）
孔深（m）
单孔装药
长度（m）
单孔装药量
φ32炸药单段药量小计（kg）
备注
卷
kg
1
掏槽眼
1
4
1.4
1.4
7.0
1.05
4.20
集中装药
2
扩槽眼
3
5
1.2
0.9
4.5
0.68
3.38
3
扩槽眼
5
8
1.2
0.85
4.3
0.64
5.10
4
内圈眼
7
11
1.2
0.65
3.3
0.49
5.36
5
辅助眼
9
17
1.2
0.6
3.0
0.45
7.65
6
底板眼
11
12
1.2
1.2
6.0
0.90
9.90
集中装药
7
周边眼
11
31
1.2
0.24
1.2
0.18
5.58
间隔装药
8
合计
88
42.07
总装药量：
42.07kg，单耗1.21kg/m3；毫秒雷管：
88+6发。
辅助坑道（斜井及横洞）Ⅳ、Ⅴ级围岩下半断面钻孔参数表
项目
开挖断面积
钻孔
直径
装药孔
钻孔
深度
计划
进尺
掏槽眼
掘进眼
内圈眼
周边眼
底板眼
单位
m2
mm
个
个
个
个
个
m
m
数量
29.3
42
8
16
18
10
12
1.5
1.2
辅助坑道（斜井及横洞）Ⅳ、Ⅴ级围岩下半断面装药参数表
序号
炮眼
名称
段数
孔数
（个）
孔深
（m）
单孔装药
长度（m）
单孔
装药量
φ32炸药单段药量小计（kg）
备注
卷
kg
1
掏槽眼
1
8
1.4
1.4
7.0
1.05
8.40
集中装药
2
掘进眼
3
8
1.2
0.8
4.0
0.60
4.80
3
掘进眼
5
8
1.2
0.7
3.5
0.53
4.20
4
内圈眼
7
8
1.2
0.6
3.0
0.45
3.60
5
辅助眼
9
10
1.2
0.5
2.5
0.38
3.75
6
底板眼
13
12
1.2
1.2
6.0
0.90
10.80
集中装药
7
周边眼
11
10
1.2
0.24
1.2
0.18
1.80
间隔装药
8
合计
64
37.35
总装药量：
37.35kg，单耗1.06kg/m3；毫秒雷管：
64+4发。
辅助导坑Ⅳ、Ⅴ级围岩光面爆破主要经济技术指标表
序号
项目
单位
数量
1
开挖断面面积
m2
58.3
2
每循环开挖进尺
m
1.2
3
每循环爆破方量
m3
70
4
炮眼总数
个
152
5
钻孔总量
m
186
6
毫秒雷管用量
发
162
7
炸药用量
Kg
79.4
8
比钻眼数
个/m2
2.6
9
比钻眼量
m/m3
2.6
10
比装药量
Kg/m3
1.13
11
单位体积岩体耗雷管量
发/m3
2.3
B、Ⅲ级围岩
辅助坑道Ⅲ级围岩开挖断面为46m2,设计循环开挖进尺为3.2m。
采用全断面爆破开挖，其炸药理论用量Q=q×s×L=1.3×46×3.2=191Kg（q根据经验辅助导坑开挖Ⅲ级围岩可取为1.3kg/m3）；炮眼理论数量N=q×s/（r×n）=1.3×46/（0.8×0.6）=125个。
爆破参数及其经济技术指见下各表。
辅助导坑Ⅲ级围岩光面爆破参数和炮眼药量分配表
序号
炮眼类别
炮眼数
毫秒雷管段数
炮眼深度
经验装药系数
每孔药卷数
单孔装药量
合计药量
个
段
cm
/
卷/孔
Kg/孔
Kg
1
掏槽眼
6
1
210
0.85
8.925
1.785
10.71
2
4
3
385
0.85
16.3625
3.2725
13.09
3
辅助眼
3
5
320
0.7
11.2
2.24
6.72
4
16
7
320
0.7
11.2
2.24
35.84
5
内圈眼
20
9
320
0.7
11.2
2.24
44.8
6
二台眼
9
11
320
0.7
11.2
2.24
20.16
7
底板眼
11
13
340
0.8
13.6
2.72
29.92
8
周边眼
44
11
320
0.25
4
0.8
35.2
合计
113
/
/
/
/
/
196.44
辅助导坑Ⅲ级围岩光面爆破主要经济技术指标表
序号
项目
单位
数量
1
开挖断面面积
m2
46
2
每循环开挖进尺
m
3.2
3
每循环爆破方量
m3
145
4
炮眼总数
个
113
5
钻孔总量
m
360
6
毫秒雷管用量
发
80
7
炸药用量
Kg
196
8
比钻眼数
个/m2
1.76
9
比钻眼量
m/m3
2.5
10
比装药量
Kg/m3
1.35
11
单位体积岩体耗雷管量
发/m3
0.55
3、隧道爆破其他相关技术要求
司钻人员采用风钻钻孔前，要熟悉炮眼布置图，严格按照钻爆设计进行钻孔。
特别是周边眼和掏槽眼，其位置、间距、数量，未经主管工程师同意均不得随意改动，并且周边眼和掏槽眼由经验丰富的司钻人员来钻孔。
其他同类炮眼钻孔深度要求眼底在同一垂直面上。
周边眼装药结构是实现光面爆破的重要条件，需严格控制药量，并使布置药卷均匀分布，采用间隔装药结构。
掏槽眼为首批爆破点，为其他眼创造爆破临空面，一般采取不间断装药结构。
而辅助眼可采取间隔装药结构。
隧道爆破起爆网络采用非电雷管、电雷管、起爆器起爆网络，孔内微差起爆，药孔底部插入非电雷管反向起爆方式，非电雷管由脚线接出，后并联成一束，最后接到起爆器起爆。
四、爆破安全距离检算
爆破物品的存储与使用，安全距离在满足《爆破安全规程》和《隧道施工安全规范》有关要求的同时应该进行检算，以防止冲击波、地震波、个别飞石伤及人员、设备、建筑。
1、爆破震动安全距离:
R=（K/V）1/a*Q1/3
式中：
R—爆破震动安全距离，m；
V—安全允许震速，cm/s（砖房取2.5cm/s,混凝土结构取3.5cm/s。
）；
Q-炸药用药量，延时爆破为最大一段药量；
K、a—与爆破地形、地质等条件有关的系数和衰减指数，可按照下表取定：
岩性
K
a
1
坚硬岩石
50-150
1.3-1.5
2
次坚岩石
150-250
1.5-1.8
3
软岩
250-350
1.8-2.0
2、爆破空气冲击波的影响安全距离
（1）露天爆破时，一次爆破的药量不得大于20Kg,则空气冲击波对于在掩体内避炮作业人员的安全距离（R）按照下式计算：
R=25*Q1/3
式中：
R—空气冲击波对于掩体内人员的最小安全距离（米）；
Q—一次爆破的装药量（Kg）;秒延期爆破时，Q按各延期段中最大药量计算；毫秒延期爆破时，Q按一次爆破的总炸药量计算。
（2）药包爆破作用指数n<3时，空气冲击波的最小安全距离：
A、对于人员
R=10Q1/2
B、对于建筑物
R=KQ1/2
式中：
R—冲击波的最小安全距离，m；
Q—次爆破装药量，Kg；
K—系数，n为2时，取2-5；n为3时，取5-10;药包埋入地表面附近时，取10-40；裸露药包取50-150。
n为爆破作用指数：
是爆破漏斗半径与最小抵抗线的比值。
3、个别飞石的安全距离
R飞=20Kn2W
式中：
R飞——个别飞石的安全距离，m；
n—最大一个药包的爆破作用指数；
W—最大一个药包的最小抵抗线,m；
K—安全系数，一般取1.0-1.5。
为防止飞石产生，在爆破施工中，要根据爆破条件变化来合理确定爆破参数，保证炮孔的堵塞质量，必要时作好安全覆盖防护。
无论计算结果如何，安全距离必须满足安全规程的安全距离要求。
4、检算结果
本段洞内施工爆破作业点最大装药量约为53Kg（按照单段起爆最大量），则爆破震动安全距离（对砖房）：
58.1m；飞石距离144.3m；冲击波影响距离94m（对人员）。
五、火工品管理及爆破施工安全管理措施
1、火工品管理
（1）火工品的运输
本工程施工所用爆破器材由民爆公司运至工地炸药库，爆破器材的运输途中严格遵守爆破作业规范，用专门的车辆运输，炸药与雷管分开运输。
（2）库房建设
严格按照《爆破安全规程》及有关规定、要求建库，并经相关部门验收合格取得合格证后方能投入使用。
（3）火工品验收和存储
运达目的库房时，库管员应根据送货明细单或合同，当面核对所有物资品名、规格、数量、质量并作好记录。
若不能完成全部验收项目时，也应进行初验，将外观质量情况和数量点清，若有短缺、损坏、变形、受潮等情况，应与送货人一同查实并记录，由送货人签章认可后，凭此在规定时间内向有关方面交涉处理。
验收程序一般包括验收准备、核对证件、检验实物、办理入库手续四个环节。
库房建设及火工品存放严格按照相关要求。
工区设守库员，对炸药进行管理，并建立火工品管理制度，严格执行、落实。
（4）火工品发放、使用与退库
爆破员根据每班使用量，先填报爆破器材当班使用数量，经主管领导审批后，方可在炸药库领取，并按爆破安全操作规程进行加工、使用。
爆破后查看爆破点，如有瞎炮，必须及时清理。
爆破后，未使用完的爆破器材按照相关程序及时运回炸药库，做退库处理。
爆破器材申请、使用与退库过程中由安全员全过程监控，并严格做好相应的爆破器材数量签认记录。
爆破工种的安全教育、考核、复验，严格按照《特种作业人员安全技术考核管理规则》（GB5306-85）号文执行。
涉爆人员经过培训考试合格，获取操作合格证者方能持证上岗。
对已取得上岗证者，要进行登记存档，按期复审。
2、爆破施工安全管理
（1）隧道爆破施工安全管理
为确保钻爆施工所产生的振动不影响周围环境，施工期间，尤其是钻爆初期，每炮进行爆破震动监测，及时调整钻爆参数，减轻振动，确保地面建筑物的安全，确保先行施工隧道的安全与结构的稳定。
进行爆破时，所有人员应撤到不受有害气体、震动和飞石损伤的地点，其安全距离为：
独头巷道不小于200m；双线上半断面开挖时不少于400m；双线全断面开挖时不少于500m。
洞内多处施工（特别是未二次衬砌地段施工），每次放炮前应通知到每一个邻近工作面，并做好相关的人员撤离工作。
爆破后，应及时检查爆破效果，但不得在起爆未结束或安全时间内进入爆破区，安全时间正常为15分钟。
如隧道每两个工作面相对开挖接近贯通时，两端要加强联系，统一指挥：
①两端距离在200m且一端爆破影响另一端围岩稳定时开始，一端爆破时必须提前1个小时通报另一端，另一端作业人员必须撤离险区；②两端距离在8倍循环进尺（两端不一致时按循环进尺大的一端计算，但不得少于15m）时，其中一端必须停止施工，人、机撤出到安全距离以外并设立警戒标志，严防人员误入险区。
（2）火工品各使用点都制定了爆破物品管理制度，并建立火工品安全管理机构，并通过定期培训学习提高安全防护意识，从机构、人员、制度、思想教育上确保火工品的安全使用。
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