隧道爆破课程设计报告书.docx
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隧道爆破课程设计报告书
一、工程概况：
1、隧道总长3211m
2、隧道形状及断面要求：
断面为半圆拱形，墙高15m，宽8m
3、隧道特点及环境条件：
隧道围岩坚固性系数f=11～13，隧道旁55m有一座水工隧道，水工隧道的安全振动速度不能超过7～15cm∕s；同时，隧道为浅埋隧道，最小埋深为22m，隧道上方沿隧道走向有另外一条南水北调中线工程隧道——王家岭隧道，该隧道能够承受的最大振动速度为3cm∕s
4、地质条件：
岩性以泥岩夹砂岩为主；区内构造节理不发育，地表水较发育，地下水以基岩裂隙水为主
5、工期要求：
隧道掘进工期定为12个月
6、设计内容及要求
完成设计说明书，主要内容包括：
1）根据环境条件，进行最大装药量的安全验算
2）要求周边孔采用光面爆破施工，完成详细地隧道和炮孔装药参数表
3）完成隧道断面布孔图，掏槽孔形状及布孔图
4）完成所有炮孔装药结构图
5）完成炮孔起爆顺序及起爆网路图
6）主要技术经济指标
a、断面开挖面积（
）b、单位面积炮孔数（个）
c、设计炮孔利用率（%）d、预计的循环进尺（m）
e、每循环爆破岩石量（m
）f、比钻孔量（m/m
）
g、炸药单耗（kg∕m
）
隧道断面为半圆拱形，墙高15m，宽8m。
断面面积145.13
二、掘进爆破方案及爆破安全要求
1、隧道断面结构设计：
2、掘进方式：
采用分台阶掘进法，上断面掘进高度为8m，面积为57.13
，下断面开挖面积88
，为了减小爆破振动强度，上断面布置楔形掏槽孔，上次掘进爆破成形，单循环进尺控制在1.5～2.7m之间。
下断面布置采用水平炮孔爆破开挖，单次爆破进尺为5m。
周边孔采光面爆破。
上断面始终超前下断面10m以上。
三、爆破参数设计：
1、凿岩机具及爆炸物品：
采用凿岩台车配备9台7655型气腿式凿岩机，孔径40mm。
2、确定最大段装药量：
根据公式：
Qm=R3（V/K）3/α确定最大一段允许用药量。
查表得：
取K=100α=1.5
则，Qm1=2013.1kgQm2=9.5kg
取小值，则最大段允许用药量为9.5kg。
3、爆破参数设计：
上断面掏槽孔和崩落孔爆破参数：
①炮孔深度。
炮孔深度按下式计算
L=（0.5～0.9）B
式中B——隧道宽度，m
则，L=4.0～7.2m但是，为了降低爆破振动，取崩落孔深度为1.8m，掏槽孔超深20cm。
当工作面与王家岭隧道相距22m以上时，崩落孔的深度可加大至4.0m。
②炸药单耗。
隧道掘进爆破的炸药单耗主要与岩性和开挖断面积有关，可由公式计算
k=
式中k——炸药单耗
f——岩石普式系数
S——开挖断面积（S大于18
时，取18
）
通过计算得，k=1.094-1.190kg∕m
取k=1.1kg∕m
③单循环装药量Q。
按照公式
Q=kslη式中Q——每循环的总装药量，kg
k——单位炸药消耗量，kg∕m
S——隧道掘进尽断面积，
l——工作面爆孔平均深度，m
η——爆孔利用率，一般为0.85～0.95
鉴于该段岩体的可爆性较好，本例取炮孔利用率为0.9.因此1.7m和4.0m孔深的单循环装药量分别取为：
96.1kg和226.2kg。
④炮孔间距。
循环进尺为1.7m时，每对掏槽孔的孔口距a取2.4m，孔底距取20cm，掏槽孔排距a=30cm，掏槽孔两边布置的辅助孔孔距取80cm，拱部的崩落孔孔距取70cm。
循环进尺为4.0m时，每对掏槽孔的孔口距a取3m，孔底距取20cm，掏槽孔排距a=30cm，掏槽孔两边布置的辅助孔孔距取70cm，拱部的崩落孔孔距取90～100cm。
⑤单孔装药量q。
隧道掘进爆破的单孔装药量按下式计算
q=nLγ
式中q——单孔装药量，kg
n——装药系数。
查表并结合此例实际情况取：
掏槽孔n=0.8，崩落孔n=0.7；
L——炮孔长度，m
γ——单位长度的药卷质量，kg∕m
则，循环进尺为1.7m时
q
=0.8×2.2×0.96=1.69kgq
=0.7×1.7×0.96=1.14kg
循环进尺为4.0m时
q
=0.8×4.4×0.96=3.38kgq
=0.7×4.0×0.96=2.67kg
⑥．炮孔数目确定.先根据单位炸药消耗量进行估算，然后再依炮孔布置情况适当加以调整。
通过公式N=
式中：
k——掘进爆破单位炸药消耗量，kg∕m
L——炮孔平均深度，m
——炮孔平均装药系数，查表可得
K——炸药的线装药密度，kg∕m
η——炮孔利用率。
所以得到初算N=78个。
上断面周边孔爆破参数：
1拱部周边孔光面爆破参数。
光面层厚度：
W=（10～20）D=40～80mm，一般取W=50～80cm。
此设计取70cm。
炮孔间距a：
按a=（10～18）D计算，考虑到拱部周边孔边界控制要求高，适当增加炮孔数目，取a=45cm
装药不耦合系数：
K=1.8～2.0
线装药密度，取q=0.12～0.15kg∕m
2边墙周边孔爆破参数。
炮孔间距a=50～55cm，本设计取50cm。
线装药密度：
q
=0.25～0.35kg∕m
3底板孔爆破参数。
底板孔距：
a=70～75cm，本设计取70cm。
装药系数：
n=0.75
单孔装药量
循环进尺为1.7m时，q=nLγ=0.75×1.7×0.96=1.2kg
循环进尺为4.0m时，q=nLγ=0.75×4.0×0.96=2.88kg
下断面爆破参数：
上断面开挖后，为下断面提供了一个上向自由面，爆破条件有所改善，爆破振动速度强度降低，为增加单循环进尺，下断面采用水平深孔爆破。
1炮孔深度L。
取炮孔深度L=5.0m
2抵抗线W和排距b。
由于台阶上表面为抵抗线，爆破岩体必须克服重力功，才能保证爆破效果，所以抵抗线不宜过大。
然而抵抗线过小，则可能形成抛掷作用，造成爆破飞石砸坏隧道的初期衬砌。
所以取抵抗线W=1.0～1.1m，排距b=0.9m。
此设计中取W=1.0m，排距取b=0.9m
3炮孔间距a。
边墙周边孔孔距a=65～70cm，取a=70cm。
地板孔距a=0.9～1.0m，取a=1.0m。
主炮孔间距按m=1.1～1.2计算，所以a=1.0～1.1m，取a=1.0m。
4炸药单耗k。
本设计中岩性以泥岩夹砂岩为主，炸药单耗k=0.25～0.35kg∕m
，但是考虑到水平孔爆破上表面为抵抗线的特点，取炸药单耗k=0.35～0.45kg∕m
，设计中取k=0.4kg∕m
。
5单循环装药量Q。
按照公式Q=kslη
鉴于该段岩体的可爆性较好，本例取炮孔利用率为0.9.因此单循环装药量分别取为：
99kg～139kg。
6单孔装药量q。
主爆孔、底板孔的单孔装药量q按照公式q=kWLa或q=kbLa来计算。
所以q=0.35×1×5×1～0.45×1.1×5×1.1=1.75～2.72kg。
7考虑到底板孔的爆破条件差，装药量可加大15％～20％，而第一排主炮孔因自由面条件较好，可减少10％～15％。
为此，第一排主炮孔的装药量q=1.5～2.3kg，中间主炮孔q=1.8～3.0kg，底板孔q=2.1～3.1kg。
8边墙周边孔的装药量则按照光面爆破方法确定，线装药密度q
=0.12～0.20kg∕m，单孔装药量q=0.6～1.0kg。
9炮孔数目确定。
通过公式N=
计算
则N=45个。
四、爆破施工设计：
1、上断面爆破施工设计：
①从距离底板50～60cm处开始，沿隧道中心线两侧对称布置3对垂直楔形掏槽孔，掏槽孔与工作面呈65°～70°的夹角，孔深L=2.2m。
在掏槽孔与边墙之间布置四排辅助孔，第一排辅助孔与掏槽孔相距20cm，最外排辅助孔与边墙相距50～60cm，此设计取55cm。
中间辅助孔的排距为40cm。
在隧道拱部呈弧形布置五排崩落孔，排距为60～70cm，此设计取70cm，其钻孔方向向外倾斜5°，两侧边墙周边孔间距50～55cm，此设计取50cm。
拱部周边孔间距45cm。
底板孔直接布置在底部边界上，并向下倾斜10°钻孔，孔距70～75cm，此设计取70cm。
除掏槽孔外所有炮孔均为垂直，孔深L=1.7m。
炮孔布置形式及其孔网参数如下图所示：
②装药结构与单孔装药量。
除周边孔采用轴向空气间隔装药外，其余炮孔均采用连续装药结构。
拱部周边孔及边墙周边孔采用直径为25mm、长20cm、质量100g的卷状乳化炸药；底板孔使用直径35mm、长20cm、质量200g的卷状乳化炸药；其余炮孔均使用直径35mm、长20cm、质量150g的卷状2号岩石铵梯炸药。
各类炮孔的装药量列于下表：
上断面掘进爆破炮孔装药参数表
孔种类
炮孔个数
炮孔深度
倾斜度
炮孔装药量（kg）
雷管段别
炸药（乳化炸药）
炸药（2号岩石铵梯炸药）
单孔深度
总深
垂直
水平
卷数
重量
总重
卷数
重量
总重
掏槽孔
6
2.2
13.2
0
60
45
150g
6.7kg
1
辅助孔
104
1.7
176.8
0
0
520
150kg
78kg
4-18
拱部周边孔
24
1.7
40.8
0-5
0-5
120
100g
12kg
20
边墙周边孔
18
1.7
30.6
0
5
90
100g
9g
18
底板孔
12
1.7
20.4
10
0
60
200g
12kg
19
总计
164
281.8
270
33kg
565
84.7kg
③．起爆顺序与起爆方法。
采用非电导爆管雷管孔内毫秒延迟起爆顺序系统。
为了控制爆破的地标振动速度强度，并获得较好的爆破效果，起爆顺序为：
首先所有掏槽孔同时起爆，然后依次为辅助孔、崩落孔、边墙周边孔和拱部周边孔。
其中，辅助孔、崩落孔又按先内后外的顺序逐排起爆，单段最大装药量为9.5kg。
每个炮孔内装入一发非电导起爆管毫秒雷管，雷管段别图所示。
采用串并联方式起爆，主传导管用雷管引爆，并保证各段的延迟时间间隔大于50ms，以避免地震波叠加而产生过大的地表振动速度。
2.下断面施工设计。
①．爆孔布置。
在下断面横截面上共布置11排主炮孔，从上往下第一排孔底抗线为1.1m，其余排距0.9m，每排8个炮孔，孔距1.0m。
两侧边墙各布置四个周边孔，孔距0.7m，其钻孔方向沿开挖边界向外倾斜5°。
沿底板边界布置六个底板孔，孔距0.9～1.0m,钻孔方向向下倾10°。
炮孔布置形式与尺寸如图所示。
②．装药结构与单孔装药量。
装药结构与上断面相同。
除底板孔使用单卷质量为200g的乳化炸药外，其余炮孔均使用单卷质量为150g的2号岩石铵梯炸药。
各炮孔的单孔装药量列于下表。
下断面掘进爆破炮孔装药参数表
孔种类
炮孔个数
炮孔深度
倾斜度
炮孔装药量（kg）
雷管段别
炸药（乳化炸药）
炸药（2号岩石铵梯炸药）
单孔深度
总深
垂直
水平
卷数
重量
总重
卷数
重量
总重
主炮孔
83
5
415
0
0
1411
150g
211.6kg
1-15
中间底板孔
7
5
35
0
10
119
100g
11.9kg
16
周边孔
30
5
150
5
5
510
100g
51kg
17
两侧底板孔
2
5
10
10
0
34
200g
6.8g
18
总计
122
610
663
69.7kg
1411
211.6kg
③．起爆顺序与起爆方法。
仍采用非电导爆管雷管孔内毫秒延迟起爆系统，起爆顺序为：
主炮孔、中间底板孔、周边孔、两侧底板孔。
各炮孔的雷管段别见图和表，单段最大装药量为9.5kg。
五、主要技术经济指标
a、断面开挖面积（
）：
上断面开挖面积：
57.13
下断面开挖面积：
88
b、单位面积炮孔数（个）：
上断面炮孔数：
164个下断面炮孔数：
122个
c、设计炮孔利用率（%）90%
d、预计的循环进尺（m）1.7m
e、每循环爆破岩石量（m
）上断面：
97.1m
下断面440m
f、比钻孔量（m/m
）上断面：
0.018m/m
下断面：
0.011m/m
g、炸药单耗（kg∕m
）上断面：
1.1kg∕m
下断面：
0.4kg∕m
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