巷道爆破方案的设计.docx
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巷道爆破方案的设计
巷道爆破方案的设计
1.工程情况简介
通过工程情况简介,要了解隧道的长度,交通情况,有没有斜井、竖井、平行导坑。
还要了解工程周边的情况,有没有建筑物、居民,我们进行爆破工程,对建筑物有没有影响,扰不扰民。
还要大致了解是一条隧道还是两条隧道并行,若是两条隧道,之间的间距是多少。
2.工程水文地质情况
这里要了解围岩的类别、地质情况,各级围岩所占的比例,有多少条断层,在什么里程,含水量多大,在什么里程最为突出;有没有有毒气体,易燃易爆气体;隧道穿过的地方有没有古墓。
当地气候条件,年平均降雨量,汛期最大降雨量,隧道进出口的汇水面积多大,隧道的进出口是不是就在山洪暴发所通过的通道上,隧道的进出口的标高如何,对洞子有没有淹没的危险。
3.爆破方案
3.1开挖方法
3.1.1全断面开挖(围岩整体性、稳定性都比较好的,一般来说是Ⅲ级围岩以上)
3.1.2上下台阶开挖(分长台阶和短台阶)(一般来说介于Ⅲ级和Ⅴ级之间)
3.1.3分部开挖(整体性稳定性都不好,一般用于Ⅴ级围岩)
3.1.4双侧壁导坑开挖(又叫“眼镜拱”法开挖)(整体性稳定性都不好,破碎围岩较多)
3.1.5CD法开挖(整体性稳定性都不好,破碎围岩较多)
3.1.6CRD法开挖(整体性稳定性都不好,破碎围岩较多,同时围岩比较软弱)
3.2掏槽孔
3.2.1锥形掏槽
各掏槽眼以相当或近似相等的角度向工作面中心轴线倾斜,孔底趋于集中,但互相并不贯通,孔底相互保持20cm的距离,爆破后形成锥形槽。
孔数为3—6个,通常排列成三角锥形、正四角锥形和圆锥形。
这种掏槽形式大多用于竖井的掘进。
3.2.2楔形掏槽
通常有两排相对称的倾斜炮孔组成,爆破后形成楔形槽。
楔形槽通常用于中硬以上的均质岩石,断面大于4m2,炮孔以2—3对用得最多,每对掏槽孔间距为20—60cm,掏槽孔与工作面交角为55°--75°,孔底距为20cm。
楔形掏槽的优点是:
所需掏槽孔数目较少,掏槽体积大,易将岩石抛出,有利于其他炮孔的爆破。
缺点是:
掏槽孔深度受到巷道断面的限制,因而影响每循环进尺;岩石抛得较远,岩堆分散,影响装岩效率。
表1锥形掏槽孔要素
岩石坚固系数f
炮孔倾角(°)
相邻炮孔间距(m)
备注
孔口距离
孔底距离
2—6
75—70
1.00—0.90
0.40
6—8
70--68
0.90—0.85
0.30
8—10
68—65
0.85—0.80
0.20
10—13
65—63
0.80—0.70
0.20
13—16
63—60
0.70—0.60
0.15
16—18
60—58
0.60—0.50
0.10
18--20
58--55
0.50—0.40
0.10
表2楔形掏槽的主要参数
岩石坚固系数f
炮孔倾角(°)
两排炮孔空口间距(m)
炮孔数目
备注
2—6
75—70
0.6—0.5
4
6—8
70--65
0.5—0.4
4—6
8—10
65—63
0.4—0.35
6
10—12
63—60
0.35—0.30
6
12—16
60—58
0.30—0.20
6
16—20
58—55
0.20
6--8
3.2.3垂直孔掏槽(直线型掏槽)
垂直孔掏槽是所有掏槽孔相互平行且垂直与工作面,其中有一个或数个不装药的空孔,作为装药孔的辅助自由面。
垂直孔掏槽有缝形、桶形和螺旋形三种类型,由于缝形掏槽体积较小,故目前已很少用,常被桶形掏槽所代替。
3.2.3.1桶形掏槽
桶形掏槽的体积较大,有利于辅助眼的爆破,故被广泛应用。
空孔直径可与装药孔相同,一般采用75—100mm的大孔径,孔间距一般为10—20cm。
3.2.3.2螺旋式掏槽
它的特点是装药孔到空孔距离依次递增,由近及远依次起爆,能充分利用自由面的作用扩大掏槽效果。
如炮孔直径为d,则孔距L1=(1~1.8)d;L2=(2~3.5)d;L3=(3~4.5)d;L4=(4~5.5)d。
为了克服这种掏槽爆后往往在槽中存留被压实的岩碴,可增加2~3个空孔,其长度比装药孔加长30~50cm,并在眼底装200~300g炸药,然后用充填物堵塞20cm,待所有掏槽孔爆破后,紧接着反向起爆,以利抛碴。
垂直掏槽与倾斜掏槽相比,其优点是:
孔深不受巷道断面限制,可进行较深的炮孔爆破,加大掘进循环进尺;掏槽体积里外大小较一致,相邻炮孔的最小抵抗线也较一致,爆块均匀,不会抛掷过远,爆堆集中,有利于装岩。
其缺点是掏槽孔数较多,掏槽体积小,装药孔和空孔的间距不能太大且需相互平行,要求有较高的钻孔技术。
3.2.4单向掏槽
掏槽孔排成一行,并朝一个方向倾斜。
单向掏槽适用于软岩或有层理、节理、裂隙和软弱夹层的岩石中,且掏槽孔应与层理、裂隙垂直或斜交。
3.2.5混合掏槽
混合掏槽是指两种以上的掏槽方式混合使用。
在遇到岩石特别坚硬或巷道断面较大时,可采用复式楔形掏槽或桶形与锥形混合掏槽。
3.2.6“大八字”掏槽
这种掏槽也是倾斜掏槽的一种,一般用于大断面隧道的开挖,其优点是:
钻孔少,简单、省事。
缺点:
用药量大,爆出的石头粒径特别大,超欠挖十分严重,不提倡使用这种掏槽。
3.3周边孔(包括底板孔)
周边孔布置在开挖断面的轮廓线上,用以控制开挖断面的轮廓和规格。
周边孔应向外倾斜3°~5°,以保证断面轮廓不缩小。
周边孔的孔口距巷道轮廓边缘10--25cm,以利凿岩机械操作。
根据围岩的级别不同,周边孔的孔口间距为40—70cm。
3.4辅助孔(掘进孔,爆破孔)
辅助孔均匀布置在所爆区域内,孔间距一般为60—90cm。
3.5光面爆破参数
3.5.1炮眼直径(d)
对于隧道开挖,现场所使用的钻头直径一般为35mm—42mm,所以炮眼直径一般来说是38mm—45mm。
3.5.2周边眼间距(a)
周边眼间距(a)和最小抵抗线(w)是光面爆破的两个重要参数。
一般原则是,软岩和层理节理发育的岩层上,眼距应小而抵抗线应大,在坚硬稳定的岩层上,眼距应大些,抵抗线应小些。
隧道跨度较小时,眼距应适当小一些,反之适当加大。
隧道开挖施工爆破可按下式确定周边眼间距a
a=(10—20)d
d为炮眼直径cm
对于隧道爆破的周边眼间距一般取40cm—70cm,导向空眼和装药眼之间的间距一般不小于40cm。
3.5.3最小抵抗线w
最小抵抗线即光面层厚度,光面爆破效果的好坏,除受周边眼间距和周边眼装药结构参数的影响外,更主要受最小抵抗线影响,光面层厚度不仅影响周边眼间裂纹的形成,而且还影响光面层的破碎和开挖后隧道围岩的稳定。
因此,确定合理的光面厚度,对提高光面爆破效果有积极作用。
表3隧洞光面爆破参数一般参考值
炮孔间距a(m)
最小抵抗线w(m)
线装药密度q(kg/m)
适用条件
坚硬岩
0.55--0.70
0.60—0.80
0.30—0.35
炮孔直径d为38—45mm,药卷直径32mm,炮孔深度1.0—3.5m
中硬岩
0.45—0.65
0.60—0.80
0.20—0.30
软岩
0.35—0.50
0.40—0.60
0.08—0.12
3.5.4炮眼密集度系数m
炮眼密集度系数也称炮眼临近系数,他表达了炮眼间距和a与最小抵抗线w之间的关系即m=a/w,是光面爆破参数确定中的一个关键值,实践证明m得合理取值在0.8—1.0。
3.5.5光面爆破炮眼的角度和深度
每循环炮眼的深度2.5—3.5m,其外插角为3—5°
3.5.6装药量
光面爆破装药量,一般按经验数据来确定,根据爆破效果,再适当调整爆破参数。
表4掘进爆破炸药单耗q(kg/m3)
掘进断面面积m2
岩石坚固性系数f
2--3
4--6
8--10
12--14
15--20
<4
1.23
1.77
2.48
2.96
3.36
4—6
1.05
1.50
2.15
2.46
2.93
6—8
0.89
1.28
1.89
2.33
2.59
8—10
0.78
1.12
1.69
2.04
2.32
10—12
0.72
1.01
1.61
1.90
2.10
12—15
0.66
0.92
1.36
1.78
1.97
15—20
0.64
0.90
1.31
1.67
1.85
>20
0.60
0.86
1.26
1.62
1.80
有了炸药单耗q值后,便可以计算每掘进一环所需的炸药量,采用下式计算装药量:
Q=q*S*L*△
式中Q—掘进一循环所需炸药量,kg;
q—炸药单耗量,kg/m3,一般取0.15—0.25kg/m3,软岩取小值,硬岩取大值;
S—巷道掘进断面面积,m2;
L—平均炮孔深度,m;
△—炮孔利用率,一般为0.8—0.95.
单孔装药量Q0:
Q0=a*L*G/h
式中Q0—每个炮孔的装药量,kg;
L—炮孔深度,m;
a—平均装药系数,即装药长度与炮孔深度之比,一般取0.5—0.8;
h—药卷长度,m;
G—药卷重量,kg。
3.5.7炮孔数目
炮孔数目取决于掘进断面面积、岩石性能和炸药性能。
孔数过少将造成大块增多,巷道周壁不平整,甚至会出现炸不开的情况;相反,孔数过多将使凿眼工作量增大。
因此,在必须保证合格爆破效果的前提下尽可能的减少孔数,通常根据炮孔平均分配炸药量的原则来计算炮孔数目。
设炮孔数目为N,可根据每一循环炸药量Q与单孔Q0炸药量求得:
N=Q/Q0
3.5.8不耦合系数B
炮眼直径(d)与药卷直径(dy)的比值称为不耦合系数,即B=d/dy。
当不耦合系数B=1时,表示药卷与孔壁紧密接触。
当B>1时,表示药卷与孔壁存在着空气间隙,爆炸能量将在空隙中衰减一部分,因此,在实际施工中主要采用耦合装药改变装药结构来实现控制爆破。
研究和实践经验表明,B=1.25—2.0时,是隧道控制超欠挖效果最好的。
3.6光面爆破的质量要求
对于光面爆破的质量要求,参见表5所示,爆破后的各项指标应符合表中要求,并且爆破后石碴块度应与所采用的装碴设备相适应,否则需要调整爆破参数。
表5光面爆破质量要求
顺序
项目
硬岩
中硬岩
软岩
1
平均线性超挖量cm
10
15
15
2
最大线性超挖量cm
20
25
25
3
两炮衔接台阶的最大尺寸cm
15
15
15
4
炮眼痕迹保存率%
≧80
≧70
≧50
5
局部欠挖量cm
5
5
5
注:
①超欠挖的测量以爆破设计线为准;
②平均线性超挖量=超挖面积/爆破设计开挖断面周长(不包括隧道底宽度);
③最大线性超挖量系指最大超挖处至爆破设计开挖轮廓切线的垂直线;
④炮眼痕迹保存率=残留有痕迹的炮眼数/周边炮眼总数量,应在开挖轮廓线上均匀分布;
⑤欠挖范围每平方米内不大于0.1m2.
附:
隧道开挖各项指标统计表
附表1:
开挖
里程
钻孔设备型号
钻孔深度m
炮眼直径mm
钻孔数量
钻孔时间min
人员数量
备注
掏槽眼及形式
周边眼
内圈眼
掘进眼
底板眼
记录人:
工班长:
工程部长:
总工程师:
附表2:
装药
装药时间min
准备及放炮时间min
装药数量kg
通风时间min
找顶时间min
人员数量
备注
掏槽孔
周边眼
内圈眼
掘进眼
底板眼
记录人:
炸药库管员:
工班长:
工程部长:
总工程师:
附表3:
砼喷射
喷射面积m2
喷射方量m3
喷射时间min
喷射设备
人员数量
备注
设备型号
数量台
记录人:
材料员:
工班长:
工程部长:
总工程师:
附表4:
超前锚杆、锚管,系统锚杆
超前锚杆
超前锚管
系统锚杆
钻孔安装时间min
钻孔设备
人员数量
直径mm
长度m
数量根
直径mm
长度m
数量根
直径mm
长度m
数量根
规格型号
数量台
记录人:
材料员:
工班长:
工程部长:
总工程师:
附表5:
注浆
配合比C:
W
注浆孔数
注浆时间min
注浆压力Mpa
注浆量m3
窜、漏浆情况
注浆设备
人员数量
规格型号
数量台
记录人:
材料员:
工班长:
工程部长:
总工程师:
注:
1.这里指的是注单液浆;2.注浆要有专门的记录表格。
附表6:
挂钢筋网
挂网面积m2
网格尺寸mm×mm
钢筋直径mm
钢筋重量kg
挂网时间min
挂网人数
备注
记录人:
材料员:
工班长:
工程部长:
总工程师:
附表7:
钢拱架架设
钢拱架架设
架设榀数榀
架设时间min
拱架重量kg
人员数量
备注
型式
规格尺寸
记录人:
材料员:
工班长:
工程部长:
总工程师:
附表8:
锁脚锚杆
锁脚锚杆数量
直径mm
长度m
重量kg
人员数量
备注
记录人:
材料员:
工班长:
工程部长:
总工程师:
附表9:
架立筋(包括拱架连接筋)
架立筋数量
直径mm
长度m
重量kg
人员数量
备注
记录人:
材料员:
工班长:
工程部长:
总工程师:
附表10:
围岩级别
涌渗水量m3/d
地质情况简述
断面超欠挖示意图
地质素描图
备注
隧道断面标准设计图
隧道断面标准设计图
记录人:
地质工程师:
工班长:
工程部长:
总工程师: