隧道掘進(jìn)方式與爆破施工技術(shù)

隧道掘進(jìn)方式與爆破施工技術(shù)

§2隧道掘進(jìn)方式與爆破施工技術(shù)

一、巖體的抗破壞性

二、掘進(jìn)方式三、掘進(jìn)參數(shù)四、鉆眼機(jī)具五、爆破材料六、爆破原理七、隧道爆破設(shè)計(jì)八、周邊眼的控制爆破九、鉆爆施工十、隧道爆破設(shè)計(jì)實(shí)例一、巖體的抗破壞性

1.巖體的堅(jiān)固性及其分級(jí)2.巖體的抗爆破性/抗鉆性及其分級(jí)1.巖體的堅(jiān)固性及其分級(jí)巖體的堅(jiān)固性是指巖體抵抗人為破壞的能力，即挖除巖體的難易程度。

2.巖體的抗爆破性/抗鉆性及其分級(jí)巖體的抗爆破性（或抗鉆性）是指巖體抵抗爆炸沖擊波（或鉆頭沖擊力）破壞的能力。隧道爆破掘進(jìn)時(shí)，應(yīng)按巖體的抗爆破性能進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)。

鉆眼時(shí)，則應(yīng)按其抗鉆性能選擇鑿巖機(jī)具。但目前還沒(méi)有針對(duì)巖體的抗鉆性能的研究及分級(jí)方法。采用巖體爆破性指數(shù)N作為分級(jí)指標(biāo)，極易爆破易爆破中等難爆破極難爆破巖體的抗爆破性見(jiàn)表6.6。

二、掘進(jìn)方式1.鉆眼爆破掘進(jìn)2.全斷面掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)3.自由斷面挖掘機(jī)掘進(jìn)（單臂掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)）4.人工掘進(jìn)5.掘進(jìn)方式的選擇原則隧道施工的掘進(jìn)方式是指對(duì)坑道范圍內(nèi)巖體的破碎挖除方式。

1．鉆眼爆破掘進(jìn)鉆眼爆破掘進(jìn)是在被爆破巖體的各個(gè)部位用鑿巖機(jī)鉆孔后，將炸藥分散安裝于各個(gè)鉆孔中并引發(fā)炸藥爆炸，從而爆破坑道范圍內(nèi)的巖體的過(guò)程。隧道工程中一般是采用“掏槽爆破”。

爆炸破巖對(duì)圍巖的擾動(dòng)較大，導(dǎo)致圍巖穩(wěn)定能力降低，有時(shí)由于爆破振動(dòng)致使圍巖產(chǎn)生坍塌，故一般只適用于圍巖穩(wěn)定性較好的石質(zhì)巖體隧道中。但隨著控制爆破技術(shù)的發(fā)展，鉆眼爆破掘進(jìn)的應(yīng)用范圍也逐漸擴(kuò)大，如用于軟石及硬土的松動(dòng)爆破。

鉆眼爆破掘進(jìn)是山嶺隧道工程中最常用的掘進(jìn)方式。

鉆眼爆破需要專用的鉆眼設(shè)備及消耗大量炸藥等爆破材料，并只能分段循環(huán)掘進(jìn)。2.全斷面掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)3.自由斷面挖掘機(jī)掘進(jìn)（單臂掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)）自由斷面挖掘機(jī)自身的破巖能力較小，掘進(jìn)時(shí)對(duì)圍巖的擾動(dòng)破壞小，避免爆破振動(dòng)對(duì)圍巖的破壞，故一般適用于圍巖穩(wěn)定性較差的軟巖隧道及土質(zhì)隧道中，尤其適用于配合敞胸式盾構(gòu)施工。

自由斷面挖掘機(jī)的適應(yīng)能力較強(qiáng)，可以挖掘任意形狀和大小的隧道，也可以連續(xù)掘進(jìn)。自由斷面挖掘機(jī)銑盤(pán)切削式采礦機(jī)挖斗式挖掘機(jī)鏟斗式裝渣機(jī)自由斷面挖掘機(jī)多隨機(jī)配備連續(xù)拾渣轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)；常用的拾渣機(jī)構(gòu)有蟹爪式、立爪式、鏟斗式和挖斗式4種；常用的轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)有刮板式和鏈板式2種。自由斷面挖掘機(jī)多采用履帶式走行機(jī)構(gòu)，以適應(yīng)洞內(nèi)臨時(shí)道路承載能力較低甚至泥濘的條件；當(dāng)?shù)缆纺酀舨⒉捎密壍肋\(yùn)輸時(shí)，可選用帶有軌道走行機(jī)構(gòu)的自由斷面挖掘機(jī)。4.人工掘進(jìn)4.人工掘進(jìn)人工掘進(jìn)是采用十字鎬、風(fēng)鎬等簡(jiǎn)易工具來(lái)挖除巖體。

人工掘進(jìn)對(duì)圍巖的擾動(dòng)破壞小，有利于保持圍巖原有的穩(wěn)定能力，但人工掘進(jìn)速度較慢，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，安全性差，故一般適用于圍巖穩(wěn)定性較差的土質(zhì)隧道或軟巖隧道中。

這種方式只在特殊地質(zhì)條件或特小斷面的隧道工程中偶有采用，如在不能采用爆破掘進(jìn)的軟弱破碎圍巖和土質(zhì)隧道中，若隧道工程量不大，工期要求不太緊，又無(wú)機(jī)械或不宜采用機(jī)械掘進(jìn)時(shí)，則可以采用人工掘進(jìn)。人工掘進(jìn)采用鐵鍬、斗箕裝渣。

人工掘進(jìn)時(shí)，尤其應(yīng)做好安全防護(hù)措施，并安排專人負(fù)責(zé)工作面的安全觀察。5.掘進(jìn)方式的選擇原則隧道掘進(jìn)方式的選擇就是要確定每一部分巖體的破巖挖除方式，以及破巖時(shí)對(duì)圍巖擾動(dòng)的控制措施。掘進(jìn)方式的選擇（原則）應(yīng)主要考慮坑道范圍內(nèi)被挖除巖體的堅(jiān)固性，掘進(jìn)方式對(duì)圍巖的擾動(dòng)程度、圍巖的抗擾動(dòng)能力（即其穩(wěn)定性），其次要考慮開(kāi)挖方法（指挖除部分的斷面進(jìn)尺比和斷面形狀）、作業(yè)空間大小、機(jī)械配備能力、工期要求、工區(qū)長(zhǎng)度、經(jīng)濟(jì)性等因素的影響，進(jìn)行綜合分析，選用既經(jīng)濟(jì)、快速，又不嚴(yán)重影響圍巖穩(wěn)定的掘進(jìn)方式。山嶺隧道主要是石質(zhì)巖體時(shí)，多數(shù)采用鉆眼爆破方式掘進(jìn)。

三、掘進(jìn)參數(shù)1．施工合同要求的掘進(jìn)速度v2、施工安排的掘進(jìn)進(jìn)尺L和循環(huán)時(shí)間T1．施工合同要求的掘進(jìn)速度v設(shè)隧道（或工區(qū)）總長(zhǎng)度為l（m），在總工期t總（月）中，開(kāi)挖所需總時(shí)間為t開(kāi)（月），

平均月掘進(jìn)速度v月平均日掘進(jìn)速度v日單循環(huán)掘進(jìn)速度v單

按合同要求

2、施工安排的掘進(jìn)進(jìn)尺L和循環(huán)時(shí)間T開(kāi)挖工序的作業(yè)循環(huán)

鉆眼爆破→出渣運(yùn)輸→初期支護(hù)

掘進(jìn)進(jìn)尺和循環(huán)時(shí)間的選擇，主要受圍巖的穩(wěn)定性、圍巖的自然成拱作用（縱向）、開(kāi)挖面的支承作用、開(kāi)挖斷面的大小、支護(hù)條件、施工速度和組織管理水平等因素的影響。設(shè)施工中安排的單循環(huán)掘進(jìn)進(jìn)尺為L(zhǎng),單循環(huán)時(shí)間為T，

單循環(huán)掘進(jìn)速度v單平均日掘進(jìn)速度v日平均月掘進(jìn)速度v月

爆破設(shè)計(jì)安排

當(dāng)圍巖穩(wěn)定性較差（Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級(jí)），或支護(hù)作業(yè)能力不足，或出渣作業(yè)能力不足時(shí)，應(yīng)采用短進(jìn)尺、多循環(huán)掘進(jìn)；式中

v單——施工安排的單循環(huán)掘進(jìn)速度（m/h）；v日——施工安排的平均日掘進(jìn)速度（m/d）；v月——施工安排的平均月掘進(jìn)速度（m/y）；L——施工安排的單循環(huán)掘進(jìn)進(jìn)尺（m）；T——施工安排的單循環(huán)時(shí)間（h)。我國(guó)隧道鉆爆單循環(huán)掘進(jìn)進(jìn)尺，最短的0.5m，最深的5.0m。單循環(huán)時(shí)間有較大的差異，較短的可以4—6h完成一個(gè)循環(huán)，長(zhǎng)的則需要16-20h才能完成一個(gè)循環(huán)。反之，當(dāng)圍巖較穩(wěn)定（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)），或支護(hù)作業(yè)能力較強(qiáng)，或出渣作業(yè)能力較強(qiáng)時(shí)應(yīng)采用深進(jìn)尺、少循環(huán)掘進(jìn)（深孔爆破）。四、鉆眼機(jī)具1、鉆頭和鉆桿2、風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)3、液壓鑿巖機(jī)4、鑿巖臺(tái)車液壓鑿巖機(jī)風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)電動(dòng)鑿巖機(jī)內(nèi)燃鑿巖機(jī)鑿巖機(jī)1、鉆頭和鉆桿鉆頭前端鑲嵌硬質(zhì)高強(qiáng)耐磨合金鋼鑿刃，直接連接在鉆桿前端（整體式）或套裝在鉆桿前端（組合式），鉆桿尾則套裝在鑿巖機(jī)的機(jī)頭上。鑿刃起著直接破碎巖石的作用，它的形狀、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、加工工藝是否合理都直接影響鑿巖效率和其本身的耐磨性能。

鑿刃

片狀連續(xù)刃

柱齒刃（不連續(xù)）

十字形一字形球齒錐形齒楔形齒

鉆頭的鉆孔直徑有38mm，40mm，42mm，45mm，48mm等，用于鉆中空孔眼的鉆頭直徑可達(dá)102mm，甚至更大。鉆頭和鉆桿均有射水孔，壓力水即通過(guò)此孔清洗巖粉。2、風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)俗稱風(fēng)鉆，以壓縮空氣為驅(qū)動(dòng)力。

常采用YT-310,YT-24,7655,YTP-26型等。

它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造維修簡(jiǎn)便，操作方便，使用安全的優(yōu)點(diǎn)，見(jiàn)圖6-8。但壓縮空氣的供應(yīng)和輸送設(shè)備比較復(fù)雜，機(jī)械效率低、能耗大、噪聲大，鑿巖速度比液壓鑿巖機(jī)低。在目前我國(guó)勞動(dòng)力價(jià)格低廉的條件下，較多的隧道工程中仍廣泛使用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)。3、液壓鑿巖機(jī)液壓鑿巖機(jī)是以電力帶動(dòng)高壓油泵，利用換向閥改變高壓油路方向，驅(qū)動(dòng)活塞（沖擊錘）往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)沖擊作用。

主要特點(diǎn)：

①動(dòng)力消耗少，能量利用率高。②鑿巖速度快。③液壓鑿巖機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)配套合理，能自動(dòng)調(diào)節(jié)沖擊頻率、扭矩、轉(zhuǎn)速和推力等參數(shù)，以適應(yīng)不同性質(zhì)的巖石，提高鑿巖功效，且機(jī)械潤(rùn)滑條件好，各主要機(jī)械零件使用壽命較長(zhǎng)。

④環(huán)境保護(hù)好。⑤液壓鑿巖機(jī)集機(jī)、電、液一體化，構(gòu)造復(fù)雜，造價(jià)較高，重量大，附屬裝置較多，多安裝在臺(tái)車上使用。4、鑿巖臺(tái)車將多臺(tái)鑿巖機(jī)安裝在一個(gè)專用的移動(dòng)、控制設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)多機(jī)同時(shí)作業(yè)和集中控制，稱為鑿巖臺(tái)車。

按其結(jié)構(gòu)形式按其走行方式軌道走行輪胎走行式履帶走行式實(shí)腹式門架式操縱控制方式人工控制

電腦控制

電腦導(dǎo)向

五、爆破材料3、起爆材料（系統(tǒng)）1、隧道工程常用的炸藥2、炸藥的性能2、炸藥的性能（1）敏感度

（2）爆速

（3）爆力（威力）

（4）猛度

（6）爆炸穩(wěn)定性和臨界直徑、最佳密度、管道效應(yīng)（5）殉爆距離

（7）安定性

（1）敏感度

炸藥的敏感度簡(jiǎn)稱感度，是指炸藥在外界起爆能作用下發(fā)生爆炸反應(yīng)的難易程度，也就是炸藥爆炸對(duì)外能的需要程度。

①熱敏感度（爆發(fā)點(diǎn)）

②火焰感度

③機(jī)械感度

④爆轟感度

（2）爆速

炸藥爆炸時(shí)爆轟波在炸藥內(nèi)部的傳播速度稱為爆速。（3）爆力（威力）

炸藥爆炸時(shí)對(duì)周圍介質(zhì)作功的能力稱為爆力（或威力）。

（4）猛度

炸藥爆炸后對(duì)與之接觸的固體介質(zhì)的局部破壞能力稱為猛度。這種局部破壞表現(xiàn)為固體介質(zhì)的粉碎性破壞程度和范圍大小。一般地，炸藥的爆速越高，則其猛度也越大。炸藥的猛度通常用鉛柱壓縮法測(cè)定，以鉛柱被爆炸壓縮的數(shù)值表示。

（5）殉爆距離

一個(gè)藥包爆炸（主動(dòng)藥包）后，能引起與它不相接觸的鄰近藥包爆炸（被動(dòng)藥包），這種現(xiàn)象稱為被動(dòng)藥包的“殉爆”。

當(dāng)主動(dòng)、被動(dòng)藥包采用同性質(zhì)炸藥的等直徑藥卷時(shí)，則用被動(dòng)藥包能發(fā)生殉爆的最大距離來(lái)表示被動(dòng)藥包的殉爆能力，稱為“殉爆距離”。工程爆破中，常采用柱狀間隔（不連續(xù)）裝藥來(lái)減少炸藥用量和調(diào)整裝藥集中度．但應(yīng)注意使藥卷間距不大于殉爆距離。實(shí)際殉爆距離應(yīng)作現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。（6）爆炸穩(wěn)定性和臨界直徑、最佳密度、管道效應(yīng)爆炸穩(wěn)定性是指炸藥經(jīng)起爆后，能否連續(xù)、完全爆炸的能力。

①臨界直徑

②最佳密度

炸藥爆炸穩(wěn)定，且爆速最大時(shí)的裝藥密度稱為“最佳密度”。

超過(guò)最佳密度后爆速又隨著密度的增加而下降，直至某一密度時(shí)，爆炸不穩(wěn)定，甚至拒爆，這時(shí)炸藥的密度稱為“臨界密度”。

“臨界直徑”是在柱狀裝藥時(shí)被動(dòng)藥卷能發(fā)生殉爆的最小直徑φmin。臨界直徑越小，則其爆炸穩(wěn)定性越好。

③管道效應(yīng)

藥卷起爆后，爆轟波使間隙中的空氣產(chǎn)生強(qiáng)烈的空氣沖擊波，以比爆轟波更高的速度，在爆轟波未到達(dá)之前，將未爆炸的炸藥壓縮，當(dāng)炸藥被壓縮到臨界密度以上時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致爆速下降，甚至斷爆，這種現(xiàn)象稱為管道效應(yīng)。（6）爆炸穩(wěn)定性和臨界直徑、最佳密度、管道效應(yīng)（7）安定性

炸藥的安定性是指其物理化學(xué)性質(zhì)的安定性，主要表現(xiàn)為吸濕、結(jié)塊、揮發(fā)、滲油、老化、凍結(jié)和化學(xué)分解等。如硝銨炸藥吸濕性很強(qiáng)，也容易結(jié)塊。遇此須人工解潮和碾碎后再使用。膠質(zhì)炸藥易老化和凍結(jié)，老化的膠質(zhì)炸藥敏感度和爆速降低，威力減?。粌鼋Y(jié)的膠質(zhì)炸藥感度高，使用危險(xiǎn)，必須解凍后才允許使用。硝銨炸藥的安定性差，易分解，運(yùn)輸存放中，應(yīng)通風(fēng)避光，不宜堆放過(guò)高。1、隧道工程常用的炸藥（1）銨梯炸藥

（2）漿狀（水膠）炸藥

（3）乳化炸藥

（4）硝化甘油炸藥

隧道爆破使用的炸藥一般均由廠制或現(xiàn)場(chǎng)加工成藥卷型式，藥卷直徑有φ22mm、φ25mm、φ32mm、φ35mm、φ40mm等，長(zhǎng)度為165—500mm，可按爆炸設(shè)計(jì)的裝藥結(jié)構(gòu)和用藥量來(lái)選擇使用。

漿狀（水膠）炸藥具有抗水性強(qiáng)、密度高、爆炸威力較大、原料廣、成本低和安全等優(yōu)點(diǎn)，常用在露天有水深孔爆破中。

（1）銨梯炸藥。在無(wú)瓦斯坑道中使用的，簡(jiǎn)稱巖石炸藥（如2號(hào)巖石炸藥）。在有瓦斯坑道中使用的，簡(jiǎn)稱煤礦炸藥。（2）漿狀（水膠）炸藥。漿狀炸藥是由氧化劑水溶液、敏化劑和膠凝劑為基本成分組成的混合炸藥。水膠炸藥是在漿狀炸藥的基礎(chǔ)上應(yīng)用交聯(lián)技術(shù)，使之形成塑性凝膠狀態(tài)，進(jìn)一步提高了炸藥的化學(xué)穩(wěn)定性和抗水性，炸藥結(jié)構(gòu)更均一，提高了傳爆性能。乳化炸藥具有爆炸性能好、抗水性能強(qiáng)、安全性能好、環(huán)境污染小、原料來(lái)源廣和生產(chǎn)成本低、爆破效率比漿狀及水膠炸藥更高等優(yōu)點(diǎn)。硝化甘油炸藥抗水性強(qiáng)、密度高、爆炸威力大，因此適用于有水和堅(jiān)硬巖石的爆破。但它對(duì)撞擊摩擦的敏感度高，安全性差，價(jià)格昂貴。保存期不能過(guò)長(zhǎng)，容易老化而性能降低，甚至失去爆炸性能。一般只在水下爆破中使用。（4）硝化甘油炸藥（3）乳化炸藥通常是以硝酸銨，硝酸鈉水溶液與碳質(zhì)燃料通過(guò)乳化作用，形成的乳脂狀混合炸藥，亦稱為乳膠炸藥。其外觀隨制作工藝小同而呈白色、淡黃色、淺渴色或銀灰色。又稱膠質(zhì)炸藥，是一種高猛度炸藥，它的主要成分是硝化甘油（或硝化甘油與二硝化乙二醇的混合物）。3、起爆材料（系統(tǒng)）設(shè)置傳爆起爆系統(tǒng)的目的是在裝藥（藥包或藥卷）以外的安全距離處通過(guò)發(fā)爆（點(diǎn)火、通電或激發(fā)槍）和傳遞，使安在藥包或藥卷中的雷管起爆，并引發(fā)藥包或藥卷爆炸，從而爆破巖石。

（1）導(dǎo)火索與火雷管

（2）導(dǎo)電線與電雷管

（3）塑料導(dǎo)爆管與非電雷管

（4）導(dǎo)爆索與繼爆管

（1）導(dǎo)火索與火雷管

①導(dǎo)火索②火雷管火雷管成本低，使用比較簡(jiǎn)單靈活，不受雜散電流的影響，應(yīng)用廣泛。但受撞擊、摩擦和火花等作用時(shí)能引起爆炸。雷管分為十個(gè)等級(jí)（號(hào)數(shù)）。號(hào)數(shù)愈大，起爆能力愈強(qiáng)。工程中常用的是8號(hào)和6號(hào)雷管?；鹄坠苋渴羌窗l(fā)雷管（一點(diǎn)火，就爆炸）。

導(dǎo)火索的燃燒速度取決于索芯黑火藥的成分和配比，一般在110—130s/m范圍內(nèi)。是用來(lái)傳遞火焰給火雷管，并使火雷管在火焰作用下爆炸的傳爆材料之一。

（2）導(dǎo)電線與電雷管

電雷管是在火雷管中加設(shè)電發(fā)火裝置而成的。它是用導(dǎo)電線傳輸電流使裝在雷管中的電阻發(fā)熱而引起起雷管爆炸的。

①即發(fā)電雷管

②遲發(fā)電雷管

③發(fā)爆電源

秒遲發(fā)

毫秒遲發(fā)

（3）塑料導(dǎo)爆管與非電雷管

①塑料導(dǎo)爆管的傳爆原理及優(yōu)點(diǎn)

②非電雷管的構(gòu)造及延期時(shí)間系列

③導(dǎo)爆管的發(fā)爆及連接網(wǎng)絡(luò)

①塑料導(dǎo)爆管的傳爆原理及優(yōu)點(diǎn)

塑料導(dǎo)爆管是用來(lái)傳遞微弱爆轟給非電雷管，使之爆炸的傳爆材料，又稱諾雷爾管。它是在聚乙烯塑料管（外徑（2.95士0.15）mm，內(nèi)徑（1.4士0.10）mm）的內(nèi)壁涂有一層高能炸藥（主要成分是奧托金，（16士2）mg/m），管壁上的高能炸藥在沖擊波作用下可以沿著管道方向連續(xù)穩(wěn)定爆轟，而將爆轟傳播到非電雷管使雷管起爆。弱爆轟在管內(nèi)的傳播速度為1600—2000m/s，但因其微弱，不致于炸壞塑料管?？闺?、抗火、抗沖擊性能好；起爆傳爆性能穩(wěn)定，甚至扭結(jié)、180°對(duì)折，局部斷藥，管端對(duì)接均能正常傳爆。它不能直接起爆炸藥，應(yīng)與非電毫秒雷管配合使用。運(yùn)輸和使用過(guò)程中抗破壞能力強(qiáng)，安裝簡(jiǎn)單，使用方便，價(jià)格便宜等，且可作為非危險(xiǎn)品運(yùn)輸，因而在隧道工程中被廣泛應(yīng)用，尤其是在有電條件和炮眼數(shù)較多時(shí)。優(yōu)點(diǎn)傳爆原理②非電雷管的構(gòu)造及延期時(shí)間系列

③導(dǎo)爆管的發(fā)爆及連接網(wǎng)絡(luò)

導(dǎo)爆管可用8號(hào)火雷管、導(dǎo)爆索、擊發(fā)槍、專用激發(fā)器發(fā)爆。

其連接和分枝可集束捆扎雷管繼爆，也可用連通器連接繼爆。（4）導(dǎo)爆索與繼爆管

①導(dǎo)爆索

②繼爆管

普通導(dǎo)爆索

安全導(dǎo)爆索

具有抵抗雜散電流和靜電引起爆炸危害的能力，裝藥時(shí)可不停電，增加了純作業(yè)時(shí)間，所以導(dǎo)爆索—繼爆管起爆系統(tǒng)在礦山和其它工程爆破中得到了應(yīng)用。缺點(diǎn)是成本比毫秒電雷管系統(tǒng)高，且在有瓦斯環(huán)境中危險(xiǎn)性高，網(wǎng)絡(luò)中的導(dǎo)爆索不能交叉。

導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)：電起爆系統(tǒng)：導(dǎo)爆索起爆系統(tǒng)=1：1.2：3.0。

導(dǎo)爆索與繼爆管的特點(diǎn)六、爆破原理（一）爆炸破巖原理對(duì)固體介質(zhì)的破壞作用（二）影響爆破效果的因素（一）爆炸破巖原理對(duì)固體介質(zhì)的破壞作用1、無(wú)限介質(zhì)中的爆破作用2、臨空面與爆破漏斗

3、柱狀藥包爆破特點(diǎn)1、無(wú)限介質(zhì)中的爆破作用（1）壓縮粉碎區(qū)（2）拋擲區(qū)（3）破壞區(qū)（4）震動(dòng)區(qū)2、臨空面與爆破漏斗

臨空面又叫自由面，是指暴露在大氣中的開(kāi)挖面。在有一個(gè)臨空面存在的情況下，足夠的炸藥爆炸能量就會(huì)在靠近臨空面一側(cè)實(shí)現(xiàn)爆破拋擲，其結(jié)果是形成一個(gè)圓錐形的爆破凹坑，此坑就叫爆破漏斗。爆破拋起的巖塊，一部分落在漏斗坑之外形成爆破堆積體或飛石，另一部分回落到漏斗坑之內(nèi)，掩蓋了真正的破壞漏斗，形成看得見(jiàn)的爆破坑，叫做可見(jiàn)爆破漏斗。(1)最小抵抗線（W）爆破漏斗幾何要素(2)爆破漏斗半徑（r）(3)破裂半徑（R）

(4)可見(jiàn)漏斗深度（p）

(5)壓縮圈半徑（R1）

爆破漏斗半徑r與最小抵抗線W的比值n（n=r/W），稱為爆破作用指數(shù)，

n=1

標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破，

n＞1

加強(qiáng)拋擲爆破或揚(yáng)棄爆破

0.75＜n＜1加強(qiáng)松動(dòng)或減弱拋擲爆破

n≤0.75松動(dòng)爆破。3、柱狀藥包爆破特點(diǎn)炮孔法爆破的裝藥結(jié)構(gòu)，炮眼裝藥長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于橫截面的直徑，形成圓柱狀延長(zhǎng)藥包，簡(jiǎn)稱柱狀藥包，它是工程爆破中應(yīng)用最為廣泛的藥包。當(dāng)炮孔方向垂直于臨空面，即最小抵抗線與炮孔裝藥軸線重合時(shí)，大多數(shù)爆炸作用力的作用方向是平行與臨空面指向巖體內(nèi)部，即爆破作用受到巖體的挾制作用，使炮孔周圍巖體壓縮、變形和破碎，只有靠近孔口的少量炸藥爆炸力將孔口附近部分渣石拋出，這種情況對(duì)于只有一個(gè)臨空面的隧道導(dǎo)坑爆破，是非常不利的。

（二）影響爆破效果的因素①巖體內(nèi)聚力

②臨空面／約束面

③斷面進(jìn)尺比巖體的內(nèi)聚力越強(qiáng)，被爆破越困難；巖體的內(nèi)聚力越弱，被爆破越容易。

巖體的臨空面越少／約束面越多，被爆破越困難；反之，被爆破越容易。在一定的圍巖條件下，分部開(kāi)挖斷面越小或單循環(huán)掘進(jìn)進(jìn)尺越大，則斷面進(jìn)尺比（S/l）越小，圍巖對(duì)被挖除巖體的挾持作用越大，爆破效率越低，效果越差。分部開(kāi)挖斷面越大或單循環(huán)掘進(jìn)進(jìn)尺越小，則斷面進(jìn)尺比越大，圍巖對(duì)被挖除巖體的挾持作用越小，爆破效率越高，效果越好。七、隧道爆破設(shè)計(jì)隧道開(kāi)挖前，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件、開(kāi)挖斷面、開(kāi)挖方法、掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺、鉆眼機(jī)具和爆破器材等做好鉆爆設(shè)計(jì)，合理地確定炮眼布置、數(shù)目、深度和角度、裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)、起爆方法、起爆順序，安排好循環(huán)作業(yè)等，以正確指導(dǎo)鉆爆施工，達(dá)到預(yù)期的效果。隧道爆破設(shè)計(jì)內(nèi)容：

（5）兩次爆破之間的銜接臺(tái)階尺寸不大于15cm。（6）鉆眼工作量少，炸藥等爆破材料耗用量少。（7）防止對(duì)周圍設(shè)備的破壞，減少對(duì)環(huán)境尤其是水的污染。

（4）爆破后的石渣塊度應(yīng)大小適中，拋擲范圍相對(duì)集中，符合裝渣作業(yè)要求。

（3）爆破后掘進(jìn)進(jìn)尺達(dá)到施工設(shè)計(jì)要求，掌子面（即坑道正面）平整，炮根短淺。

（2）爆破后坑道斷面達(dá)到設(shè)計(jì)要求的形狀和尺寸，坑道周邊輪廓成形規(guī)則、巖面平順，超、欠挖量應(yīng)符合《隧道施工規(guī)范》規(guī)定；《隧道施工規(guī)范》允許最大超挖值為10～15cm，并且一般不允許欠挖，只有在堅(jiān)硬石質(zhì)條件下，允許有限欠挖。

（1）爆破對(duì)圍巖的擾動(dòng)破壞小，對(duì)已作支護(hù)的振動(dòng)破壞小，以保持圍巖（坑道）的穩(wěn)定。鉆眼爆破基本要求：

“掏槽爆破”

七、隧道爆破設(shè)計(jì)（一）炮眼的種類和作用（二）掏槽形式和參數(shù)（三）隧道爆破的參數(shù)設(shè)計(jì)（四）炮眼的布置（一）炮眼的種類和作用1、掏槽眼

2、輔助眼

3、周邊眼

其作用是先在開(kāi)挖面上炸出一個(gè)槽腔，為后續(xù)炮眼的爆破創(chuàng)造新的臨空面。位于掏槽眼與周邊眼之間的炮眼稱為輔助眼。其作用是擴(kuò)大掏槽眼炸出的槽腔，為周邊眼爆破創(chuàng)造臨空面。沿隧道周邊布置的炮眼稱為周邊眼。

其作用是炸出較平整的隧道斷面輪廓。

幫眼、頂眼、底眼。

（二）掏槽形式和參數(shù)1、斜眼掏槽2、直眼掏槽3、混合掏槽1、斜眼掏槽（1）垂直楔形掏槽。

（2）錐形掏槽。

斜眼掏槽主要適用于一次開(kāi)挖斷面較大的隧道爆破掏槽。優(yōu)點(diǎn)

①操作簡(jiǎn)單、精度要求較直眼掏槽低

②斜眼掏槽炮充分利用了第一臨空面（掌子面）的臨空作用，很容易就把石渣拋出；③由于楔形掏槽比直眼掏槽形成槽口臨空面的效果要好，且掏槽眼的個(gè)數(shù)較少，炸藥單耗較低，爆破效果也好；④還可以按巖層的實(shí)際情況，較靈活地選擇掏槽斜眼的布置形式和調(diào)整掏槽斜眼的傾斜角度；⑤上一循環(huán)掏槽在掌子面上形成凹陷破碎區(qū)位于下一循環(huán)槽口中部，而下一循環(huán)掏槽斜眼的孔口位于其外側(cè)，基本不影響下一循環(huán)掏槽斜眼的開(kāi)眼和鉆進(jìn)。

缺點(diǎn)

在一次開(kāi)挖斷面較小時(shí)，炮眼深度易受開(kāi)挖斷面尺寸的限制，不易提高循環(huán)進(jìn)尺，不便于使用大型液壓鑿巖臺(tái)車鉆眼，只宜選用小型鑿巖機(jī)；也不便于多臺(tái)鑿巖機(jī)同時(shí)作業(yè)；在采用人工風(fēng)鉆打眼時(shí)，開(kāi)眼位置和鉆眼方向不易控制。所以在一次開(kāi)挖斷面較大，單掘進(jìn)進(jìn)尺也較大時(shí)，斜眼掏槽深孔爆破最能顯示其適宜性和優(yōu)勢(shì)。

2、直眼掏槽直眼掏槽由若干個(gè)垂直于開(kāi)挖面的炮眼所組成，主要適用于一次開(kāi)挖斷面較小的隧道爆破掏槽。

（1）直眼掏槽優(yōu)缺點(diǎn)

（2）直眼掏槽形式

（3）影響直眼掏槽效果的因素

（1）直眼掏槽優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

掏槽深度不受圍巖軟硬和開(kāi)挖斷面大小的限制，可以選用大型液壓鑿巖臺(tái)車鉆眼，可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)作業(yè)、深眼爆破和鉆眼機(jī)械化，從而為提高掘進(jìn)速度提供了有利條件；開(kāi)眼位置和鉆眼方向精度較高，即使是人工風(fēng)鉆打眼，開(kāi)眼位置和鉆眼方向也易于控制；直眼掏槽鑿巖作業(yè)較方便，不需隨循環(huán)進(jìn)尺的改變而變化掏槽形式，僅需改變炮眼的深度，且石渣的拋擲距離也可縮短，受到現(xiàn)場(chǎng)歡迎。缺點(diǎn)

直眼掏槽炮對(duì)第一臨空面（掌子面）的臨空作用利用不夠充分，要形成有效槽口，必須布置的炮眼數(shù)目和單位用藥量較多，對(duì)眼距、裝藥量等有嚴(yán)格要求，并且需要鉆設(shè)大直徑空眼作為輔助臨空面，往往由于設(shè)計(jì)或施工不當(dāng)，使槽內(nèi)的巖石不易拋出或重新固結(jié)而降低炮眼利用率；爆破后槽口處形成一個(gè)凹陷破碎區(qū)，不便于下一循環(huán)掏槽眼的開(kāi)眼和鉆進(jìn)。所以在一次開(kāi)挖斷面較小單掘進(jìn)進(jìn)尺較大（S/l值較?。r(shí)，直眼掏槽深孔爆破才顯示其適宜性和優(yōu)勢(shì)（2）直眼掏槽形式

①柱狀掏槽

②螺旋形掏槽

a=（1.0—1.5）D，b=（1.2—2.5）D，c=（3.0—4.0）D，的（4.0—5.0）D。D為空眼直徑，一般不小于100mm，也可用φ60——φ70mm的鉆頭鉆成8字形雙空。爆破按1、2、3、4由近及遠(yuǎn)順序起爆，以充分利用自由面，擴(kuò)大掏槽效果。（3）影響直眼掏槽效果的因素

①眼距

②空眼

③裝藥

④輔助拋擲

⑤鉆眼質(zhì)量

直眼掏槽與斜眼掏槽的實(shí)例

3、混合掏槽混合掏槽是指兩種以上的掏槽方式的混合使用，一般在巖石特別堅(jiān)硬或隧道開(kāi)挖斷面較大時(shí)使用。（1）復(fù)式掏槽

（2）升級(jí)掏槽

（3）分段掏槽

（1）復(fù)式掏槽（多重楔形掏槽或V形掏槽）

（2）升級(jí)掏槽

（3）分段掏槽

（三）隧道爆破的參數(shù)設(shè)計(jì)1、炸藥品種選擇、裝藥量的計(jì)算及分配2、炮眼密度M3、炮眼數(shù)量N4、炮眼直徑D5、炮眼深度L1、炸藥品種選擇、裝藥量的計(jì)算及分配（1）炸藥品種選擇的原則（2）裝藥量的計(jì)算及分配（1）炸藥品種選擇的原則考慮巖體的抗爆破性與炸藥性能之間的關(guān)系：根據(jù)爆炸功與巖體阻抗匹配的原則，在一般爆破施工條件下，對(duì)于彈性模量大、泊松比小、堅(jiān)硬、致密的巖體，其抗爆破性強(qiáng)，應(yīng)選用爆速高、威力大的炸藥；對(duì)于強(qiáng)度低、塑性大、松軟、破碎的巖體，其抗爆破性弱，應(yīng)選用爆速低、爆熱高的炸藥。用于光面爆破周邊眼的炸藥，除了應(yīng)遵循“功—抗匹配”原則外，還應(yīng)充分考慮周邊眼之間應(yīng)優(yōu)先形成貫通裂縫而后內(nèi)圈巖體裂解的要求。這種要求與對(duì)掏槽眼和擴(kuò)大眼所用炸藥的要求不同。因此光面爆破周邊眼的炸藥，應(yīng)選用爆速較低、威力較小、感度高的炸藥；預(yù)裂爆破周邊眼的炸藥，應(yīng)選用爆速較高、威力較小、感度高的炸藥。而底板眼則宜選用密度較低、爆速較低、猛度較低，但威力較大、感度高的炸藥，以克服上覆石渣的壓制，同時(shí)又起到翻渣作用。用于掏槽眼的炸藥，除了應(yīng)遵循“功—抗匹配’原則外，還應(yīng)充分考慮掏槽眼應(yīng)形成粉碎性破碎區(qū)和完全拋擲的要求，應(yīng)選用爆速高、威力大、猛度高的炸藥。擴(kuò)大眼所用炸藥的性能則應(yīng)介于掏槽眼和周邊眼之間。對(duì)于有水地層，應(yīng)選用防水型炸藥，如抗水類的按梯炸藥、水膠炸藥、乳化炸藥、硝化甘油炸藥等；對(duì)于有瓦斯地層，應(yīng)選用防爆型炸藥及防爆型導(dǎo)爆發(fā)爆器材；此外還應(yīng)注意炸藥爆炸后殘留物毒性大小，及其對(duì)施工人員的危害和對(duì)環(huán)境的污染程度，盡量選擇毒性小的炸藥。實(shí)際隧道工程中常用的炸藥可按炸藥品種參考表選用。（2）裝藥量的計(jì)算及分配1）炸藥單耗量q值的確定2）炸藥用量Q計(jì)算3）炸藥量應(yīng)分配合理的藥量應(yīng)根據(jù)所使用的炸藥的性能和質(zhì)量、地質(zhì)條件、開(kāi)挖斷面尺寸、臨空面數(shù)目、炮眼直徑和深度及爆破的質(zhì)量要求來(lái)確定。目前多采取先用體積公式計(jì)算出一個(gè)循環(huán)的總用藥量，然后按各種類型炮眼的爆破特性進(jìn)行分配，在爆破實(shí)踐中加以檢驗(yàn)和修正，直到取得良好的爆破效果的方法。1）炸藥單耗量q值的確定炸藥單耗量q是指爆破單位體積巖體所消耗的炸藥量，是爆破基本參數(shù)之一。以往隧道工程實(shí)際爆破炸藥單耗量的統(tǒng)計(jì)值q常在0.5-3.0kg/m3之間，見(jiàn)表6-6-11。q值主要受巖體的抗爆破性、斷面進(jìn)尺比S/L，臨空面的個(gè)數(shù)、炮眼布置形式、掏槽效果等因素影響。巖體的堅(jiān)固性系數(shù)f值越大，則其抗爆破能力越強(qiáng)，q值越大；斷面進(jìn)尺比S/L越小，則q值越大；臨空面越少，q值越大；炮眼的布置不當(dāng)或掏槽效果不佳，q值會(huì)增大；掏槽眼相對(duì)集中裝藥，q值越大；炸藥威力越小，q值越大。以上反之，則q值越小。在采用同種炸藥條件下，q值的選擇確定原則是：2）炸藥用量Q計(jì)算Q=qV

式中

Q——一個(gè)爆破循環(huán)的總用藥量，kgq——爆破每立方米巖石所需炸藥的消耗量，kg/m3，見(jiàn)表6-6-11；V——一個(gè)循環(huán)進(jìn)尺所爆落的巖石總體積，m3，V=lS

l——計(jì)劃循環(huán)進(jìn)尺，m；

S——開(kāi)挖面積，m2

3）炸藥量分配總的炸藥量應(yīng)分配到各個(gè)炮孔中去。由于各炮眼的作用及受到巖石挾制情況不同，裝藥數(shù)量亦不同，通常按裝藥系數(shù)α進(jìn)行分配。2、炮眼密度M炮眼密度是指開(kāi)挖斷面上的平均鉆眼個(gè)數(shù)（個(gè)/m2）。

在保證穩(wěn)定與安全的條件下，炮眼密度對(duì)炮眼個(gè)數(shù)、炮眼直徑、鉆眼速度、炸藥單耗量、石渣塊度和坑道周邊的平整程度等均有影響。炮眼密度是在同等條件下，評(píng)價(jià)鉆眼工作量、炸藥單耗量的一個(gè)指標(biāo)，也是控制石渣塊度、改善坑道周邊的平整程度的重要指標(biāo)。炮眼密度越大，炸藥在巖體中的分散度越好，炸藥單耗量越低，石渣塊度越均勻，坑道周邊輪廓越平順；反之，炮眼密度越小，炸藥在巖體中的分散度越差，炸藥單耗量越高，石渣塊度越不均勻，坑道周邊輪廓越不平順。

爆破設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)被爆破巖體的堅(jiān)硬程度、完整程度、臨空面的個(gè)數(shù)、不同部位炮眼的作用來(lái)選擇確定不同的炮眼密度。一個(gè)臨空面的水平或傾斜坑道爆破，炮眼密度一般在2-6個(gè)/m2之間。其選擇確定原則：堅(jiān)硬、完整的巖體應(yīng)取較大的M值；軟弱、破碎的巖體應(yīng)取較小的M值。臨空面的個(gè)數(shù)多時(shí)，應(yīng)取較小的M值；臨空面的個(gè)數(shù)少時(shí)，應(yīng)取較大的M值。周邊眼應(yīng)取較大的M值；擴(kuò)大眼可取較小的M值；掏槽眼因?yàn)橛刑厥庖螅沙龃朔秶「蟮腗值。比較而言，斜眼掏槽應(yīng)取較小的M值；直眼掏槽應(yīng)取較大的M值。3、炮眼數(shù)量N式中

N——單循環(huán)爆破所需的炮眼總個(gè)數(shù)（個(gè)），不包括未裝藥的空眼數(shù)；q——單位炸藥消耗量，一般取q=1.1—2.9kg/m3，見(jiàn)表6-6-11S——開(kāi)挖斷面積，m2；α——裝藥系數(shù)，指裝藥長(zhǎng)度與炮眼全長(zhǎng)的比值，可參考表6-6-12；γ——每米藥卷的炸藥質(zhì)量，kg/m，2號(hào)巖石銨銻炸藥炸藥的每米質(zhì)量見(jiàn)表6-6-13。按以上方法計(jì)算出各部位的炮眼個(gè)數(shù)后，應(yīng)根據(jù)各部位炮眼的作用不同加以適當(dāng)調(diào)整，然后將各部位的炮眼個(gè)數(shù)匯總并與單循環(huán)爆破所需的炮眼總個(gè)數(shù)N進(jìn)行比較調(diào)整。

4、炮眼直徑D炮眼直徑對(duì)鑿巖生產(chǎn)率、炮眼數(shù)目、單位耗藥量和洞壁的平整程度均有影響。加大炮眼直徑以及相應(yīng)裝藥量可使炸藥能量相對(duì)集中，爆炸效果得以改善。但炮眼直徑過(guò)大將導(dǎo)致鑿巖速度顯著下降，并影響巖石破碎質(zhì)量、洞壁平整程度和圍巖穩(wěn)定性。因此，必須根據(jù)巖性、鑿巖設(shè)備和工具、炸藥性能等綜合分析，合理選用孔徑。一般隧道的炮眼直徑在φ32一φ50mm之間，藥卷與眼壁之間的間隙一般為炮眼直徑的10％—15％5、炮眼深度L炮眼深度是指炮眼底至開(kāi)挖面的垂直距離。

炮眼深度一般根據(jù)下列因素確定：

（1）圍巖的穩(wěn)定性，避免過(guò)大的超欠挖；（2）鑿巖機(jī)的允許鉆眼長(zhǎng)度、操作技術(shù)條件和鉆眼技術(shù)水平；（3）掘進(jìn)循環(huán)安排，保證充分利用作業(yè)時(shí)間。確定炮眼深度的常用方法有三種：

（1）采用斜眼掏槽時(shí)，最大炮眼深度取斷面寬度（或高度）的0.5—0.7倍，即L=（0.5—0.7）B。當(dāng)圍巖條件好時(shí)，采用較小值．（2）利用每一掘進(jìn)循環(huán)的進(jìn)尺數(shù)及實(shí)際的炮眼利用率來(lái)確定，L=l/ηL——炮眼深度，m

l——每掘進(jìn)循環(huán)的計(jì)劃進(jìn)尺數(shù)，mη——炮眼利用率，一般要求不低于0.85。

（3）按每一掘進(jìn)循環(huán)中所占時(shí)間確定，

L=mvt/N

m——鉆機(jī)數(shù)量

v——鉆眼速度，m/ht——每一掘進(jìn)循環(huán)中鉆眼所占的時(shí)間，hN——炮眼數(shù)目。所確定的炮眼深度還應(yīng)與裝渣運(yùn)輸能力相適應(yīng)，使每個(gè)作業(yè)班能完成整數(shù)個(gè)循環(huán)，而且使掘進(jìn)每米坑道消耗的時(shí)間最少，炮眼利用率最高。目前較多采用的炮眼深度為：淺孔1.2—1.8m，中深孔2.5—3.5m，深孔3.5m—5.15m。（四）炮眼的布置1、炮眼布置順序2、周邊眼的布置3、輔助眼的布置4、炮眼布置方式1、炮眼布置順序先布置掏槽眼，其次是周邊眼，最后是輔助眼。掏槽眼一般應(yīng)布置在開(kāi)挖面中央偏下部位，其深度應(yīng)比其他眼深15—20cm。為爆出平整的開(kāi)挖面，除掏槽眼和底部炮眼外，所有掘進(jìn)眼眼底應(yīng)落在同一平面上。底部炮眼深度一般與掏槽眼相同。2、周邊眼的布置周邊眼應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)位置布置。斷面拐角處應(yīng)布置炮眼。為滿足機(jī)械鉆眼需要和減少超欠挖，周邊眼設(shè)計(jì)位置應(yīng)考慮3%—5%的外插斜率，并應(yīng)使前后兩排炮眼的銜接臺(tái)階高度（即鋸齒形的齒高）最小。此高度一般要求為10cm，最大也不應(yīng)大于15cm。

3、輔助眼的布置輔助眼的布置可參照前述周邊眼的布置原則，采用“等面積三角形布置”。輔助眼應(yīng)在周邊眼和掏槽眼之間由內(nèi)向外，逐層布置，逐步接近開(kāi)挖斷面輪廓形狀。輔助眼的分層可以采用直線形分層或弧線形分層，也可以二者結(jié)合應(yīng)用。輔助眼的布置主要是解決炮眼間距和最小抵抗線的問(wèn)題，這可以由施工經(jīng)驗(yàn)決定。輔助眼的間距和最小抵抗線W值及單孔裝藥量都可以大一些。但應(yīng)保證爆破后的石渣塊度大小適中，拋擲范圍相對(duì)集中，便于機(jī)械裝渣作業(yè)。輔助眼的眼底應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)進(jìn)尺并落在同一垂直面上。

一般抵抗線W約為炮眼間距的60％——80％，并在整個(gè)斷面上均勻排列，當(dāng)采用2號(hào)巖石銨梯炸藥時(shí)，W值一般取0.6——0.8m。并采用孔底連續(xù)裝藥。4、炮眼布置方式（2）多邊形布眼

（3）弧形布眼

（1）直線形布眼

（4）圓形布孔

八、周邊眼的控制爆破（一）隧道的光面爆破（二）隧道預(yù)裂爆破（一）隧道的光面爆破1、隧道光面爆破的特點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)2、隧道光面爆破的主要參數(shù)3、隧道光面爆破的技術(shù)措施

1、隧道光面爆破的特點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)光面爆破是通過(guò)正確確定爆破參數(shù)和施工方法，在設(shè)計(jì)斷面內(nèi)的巖體爆破崩落后才爆周邊孔，使爆破后的圍巖斷面輪廓整齊，最大限度地減輕爆破對(duì)圍巖的擾動(dòng)和破壞，盡可能地保持原巖的完整性和穩(wěn)定性的爆破技術(shù)。其主要標(biāo)準(zhǔn)

開(kāi)挖輪廓成形規(guī)則，巖面平整；圍巖壁上保存有50％以上的半面炮眼痕跡，無(wú)明顯的爆破裂縫；超欠挖符合規(guī)定要求，圍巖壁上無(wú)危石等。光面爆破對(duì)圍巖擾動(dòng)小，又盡可能保存了圍巖自身原有的承載能力，從而改善了襯砌結(jié)構(gòu)的受力狀況；由于圍巖壁面平整，減少了應(yīng)力集中和局部落石現(xiàn)象，增加了施工安全度，減少了超挖和回填量，若與錨噴支護(hù)相結(jié)合，能節(jié)省大量混凝土，降低工程造價(jià)，加快施工進(jìn)度；光面爆破可減輕振動(dòng)和保護(hù)圍巖，所以它是在松軟及不均質(zhì)的地質(zhì)巖體中較為有效的開(kāi)挖爆破方法。

特點(diǎn)2、隧道光面爆破的主要參數(shù)（1）周邊炮眼間距E。

（2）光面層厚度及炮眼密集系數(shù)

（3）周邊眼裝藥量

（1）周邊炮眼間距E。

光面爆破應(yīng)注意適當(dāng)加密周邊眼，減小周邊眼間距E。

在不偶合裝藥的前提下，光面爆破應(yīng)滿足炮孔內(nèi)靜壓力F小于爆破巖體的極限抗壓強(qiáng)度，而大于巖體的極限抗拉強(qiáng)度的條件，

σp——巖體的極限抗拉強(qiáng)度，MPaσc——巖體的極限抗壓強(qiáng)度，MPaF——炮孔內(nèi)炸藥爆炸靜壓力合力，Nd——炮眼直徑，cmL——炮眼深度，cmKi——孔距系數(shù)，Ki=［σc］/［σp］所謂光面層就是周邊眼與最外層輔助眼之間的一圈巖石層．其厚度就是周邊眼的最小抵抗線W（圖7-6-19）。周邊眼的間距E與光面層厚度W有著密切關(guān)系，通常以周邊眼的密集系數(shù)K（K=E/W）表示，其大小對(duì)光面爆破效果有較大影響。為了保證周邊眼之間優(yōu)先形成貫通裂縫，必須使周邊眼的最小抵抗線W值略大于炮眼間距E值，即E＜W。實(shí)踐表明，K=0.67—0.8較為適宜，相應(yīng)的光面層厚度W一般取50—90cm。（2）光面層厚度及炮眼密集系數(shù)

（3）周邊眼裝藥量

周邊眼的裝藥量通常以線裝藥密度表示。恰當(dāng)?shù)难b藥量應(yīng)是既具有破巖所需的能量，又不造成圍巖的過(guò)度破壞。施工中應(yīng)根據(jù)孔距、光面層厚度、石質(zhì)及炸藥種類等綜合考慮確定裝藥量。在光面層單獨(dú)爆落時(shí)，周邊眼的線裝藥密度一般為0.15——0.25kg/m，全斷面一次起爆時(shí)，為減少殘眼，裝藥密度需適當(dāng)增加，一般可達(dá)0.30——0.35kg/m。3、隧道光面爆破的技術(shù)措施

（1）使用低爆速、低猛度、低密度、傳爆性能好、爆炸威力大的炸藥．（2）采用不偶合裝藥結(jié)構(gòu)。光面爆破的不偶合系數(shù)最好大于2，但藥卷直徑不應(yīng)小于該炸藥的臨界直徑，以保證穩(wěn)定傳爆。采用間隔裝藥時(shí)，相鄰炮眼所用的藥卷位置應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，以充分利用炸藥效能。（3）嚴(yán)格掌握與周邊眼相鄰的內(nèi)圈炮眼的爆破效果，為周邊眼爆破創(chuàng)造臨空面．周邊眼應(yīng)盡量做到同時(shí)起爆。（4）嚴(yán)格控制裝藥集中度，必要時(shí)可采取間隔裝藥結(jié)構(gòu)。為克服眼底巖石的挾制作用，通常在眼底需加強(qiáng)裝藥。隧道工程鉆眼爆破中，對(duì)堅(jiān)硬巖體，周邊眼宜選用小直徑藥卷連續(xù)裝藥或間隔裝藥結(jié)構(gòu)；但應(yīng)注意將不耦合系數(shù)控制在1.25-2.0之間，并且藥卷直徑不小于炸藥的臨界直徑，以保證穩(wěn)定傳爆，必要時(shí)采用導(dǎo)爆索傳爆（孔內(nèi)串聯(lián)并計(jì)入導(dǎo)爆索藥量）。對(duì)軟弱巖體，周邊眼可采用導(dǎo)爆索裝藥結(jié)構(gòu)（導(dǎo)爆索所用的炸藥感度較高、爆速也較高）。對(duì)一般巖體且眼深不大于2m時(shí)，可采用空氣柱狀裝藥結(jié)構(gòu)。（二）隧道預(yù)裂爆破

預(yù)裂爆破是由于首先起爆周邊眼，在其他炮眼未爆破之前先沿著開(kāi)挖輪廓線預(yù)裂爆破出一條用以反射爆破地震應(yīng)力波的裂縫而得名。預(yù)裂爆破的目的同光面爆破，只是在炮眼的爆破順序上，光面爆破是先引爆掏槽眼，再引爆輔助眼，最后引爆周邊眼，而預(yù)裂爆破則是首先引爆周邊眼，使沿周邊眼的連心線炸出平順的預(yù)裂面。由于這個(gè)預(yù)裂面的存在，對(duì)后爆的掏槽眼、輔助眼的爆轟波能起反射和緩沖作用，可以減輕爆轟波對(duì)圍巖的破壞影響，保持巖體的完整性，使爆破后的開(kāi)挖面整齊規(guī)則。預(yù)裂爆破很適用穩(wěn)定性較差而又要求控制開(kāi)挖輪廓的軟弱圍巖，但預(yù)裂爆破的周邊眼和最小抵抗線都要比光面爆破小，相應(yīng)地要增多炮眼數(shù)量，鉆眼工作量增大。影響預(yù)裂爆破效果的因素很多，如鉆孔直徑、孔距、裝藥量、巖石的物理力學(xué)性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、炸藥品種、裝藥結(jié)構(gòu)及施工因素等，而這些因素又是相互影響的。

理論計(jì)算法經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算法經(jīng)驗(yàn)類比法確定預(yù)裂爆破主要參數(shù)的方法九、鉆爆施工（一）鉆眼（二）裝藥（三）堵塞及起爆（四）起爆順序及時(shí)差（五）盲炮的預(yù)防和處理（六）超欠挖問(wèn)題（七）隧道爆破質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)（一）鉆眼鉆眼作業(yè)技術(shù)要求①掏槽眼：深度、角度按設(shè)計(jì)施工，眼口間距誤差和眼底間距誤差不大于5cm.

②輔助眼：眼口排距、行距誤差均不得大于10cm.

③靠近周邊眼的內(nèi)圈輔助眼：與周邊眼的排距誤差不大于5cm，當(dāng)炮眼的深度超過(guò)2.5m時(shí)，靠近周邊眼的內(nèi)圈輔助眼應(yīng)與周邊眼有相同的傾角。

④周邊眼：炮眼間距誤差不宜大于5cm.外斜率不應(yīng)大于5cm/m，與內(nèi)圈眼間最小抵抗線誤差不應(yīng)大于10cm.由于周邊眼的打眼精度直接影響爆破效果，經(jīng)驗(yàn)表明：其間距誤差大于10cm時(shí)，爆破效果明顯不佳。采用大型液壓鑿巖臺(tái)車時(shí)，一般采用2°-3°的外插角，其外斜精度可控制在5cm/m以內(nèi)，采用國(guó)產(chǎn)支架式鑿巖機(jī)，其值也可控制在3-5cm/m以內(nèi)。⑤當(dāng)開(kāi)挖面凹凸較大時(shí)，應(yīng)按實(shí)際情況調(diào)整炮眼深度，力求所有炮眼（除掏槽眼外）眼底在同一垂直面上。⑥當(dāng)巖層層理明顯時(shí)，炮眼方向應(yīng)盡量垂直于層理面。如節(jié)理發(fā)育，炮眼應(yīng)盡量避開(kāi)節(jié)理，以防卡鉆和影響爆破效果。⑦鉆眼完畢，按炮眼布置圖進(jìn)行檢查并做好記錄，有不符合要求的炮眼應(yīng)重鉆。⑧裝藥前應(yīng)將炮眼內(nèi)的泥漿、石粉吹洗干凈，檢查炮眼達(dá)到設(shè)計(jì)要求后方可裝藥，裝藥時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)藥量進(jìn)行。（二）裝藥1．裝藥結(jié)構(gòu)2.裝藥分散度3.裝藥作業(yè)技術(shù)要求1．裝藥結(jié)構(gòu)裝藥結(jié)構(gòu)是指被動(dòng)藥卷和主動(dòng)藥卷在炮眼中的布置形式。它包括藥卷之間的間距、主動(dòng)藥卷的位置和方向、眼口的堵塞方式。

裝藥結(jié)構(gòu)

連續(xù)裝藥

間隔裝藥

不偶合裝藥

正向起爆

反向起爆

①正向裝藥，是將主動(dòng)藥卷放在眼口第2個(gè)藥卷位置上，雷管聚能穴朝向眼底，并用炮泥堵塞眼口。這種裝藥結(jié)構(gòu)在過(guò)去使用得較多。②反向裝藥，是將主動(dòng)藥卷放在眼底第2個(gè)藥卷位置上，雷管聚能穴朝向眼口，并用炮泥堵塞眼口。應(yīng)當(dāng)注意的是，隧道爆破中，掏槽眼和擴(kuò)大眼多采用大直徑藥卷孔底連續(xù)裝藥。周邊眼一般采用小直徑藥卷連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)或普通藥卷間隔裝藥結(jié)構(gòu)（圖7-6-20），當(dāng)巖石很軟時(shí)，也可用導(dǎo)爆索裝藥結(jié)構(gòu)，即用導(dǎo)爆索取代炸藥藥卷進(jìn)行裝藥。眼深小于2m時(shí)，也可采用空氣柱裝藥結(jié)構(gòu)。采用間隔裝藥時(shí)，要使藥卷之間的間隔距離不大于其殉爆距離，避免發(fā)生被動(dòng)藥卷拒爆，保證完全穩(wěn)定爆炸。③連續(xù)裝藥，主被動(dòng)藥卷之間無(wú)間隔或是一整條藥卷（索）。④間隔裝藥，主被動(dòng)藥卷之間有一定的間隔距離。

反向裝藥結(jié)構(gòu)能提高炮眼利用率，減少瞎炮率，減小石渣塊度，增大拋擲能力和降低炸藥消耗量，爆破效果較正向起爆為好。炮眼越深，反向裝藥的效果越好。但反向起爆較早裝入起爆藥卷，會(huì)影響后續(xù)裝藥質(zhì)量，在有水情況下，起爆藥卷易受潮拒爆，還易損傷起爆引線，機(jī)械化裝藥時(shí)易產(chǎn)生靜電早爆。

2.裝藥分散度隧道鉆眼掏槽爆破中，除了應(yīng)注意到爆破難度與臨空面的關(guān)系，將炮眼按一定的密度分布于開(kāi)挖面上，即將炸藥總量Q分布于N個(gè)炮眼中，并按掏槽、輔助、周邊3個(gè)部分炮眼的作用不同，確定不同的炮眼密度和炸藥單耗量以外，還應(yīng)該注意到爆破難度與約束面的關(guān)系，將單個(gè)炮眼的炸藥量按一定的線分布狀態(tài)（柱狀裝藥）分布于炮眼中。由于眼口部位巖體的臨空條件較好而約束較少，使得眼口部位巖體的爆破比較容易；由于眼底部位的巖體還受到開(kāi)挖面的約束，使得眼底部位巖體的爆破比較困難。因此，單個(gè)炮眼中的炸藥的線分布狀態(tài)應(yīng)該是：眼底線裝藥密度較高，眼口線裝藥密度較低。通常是在眼底加裝一定量的炸藥，以克服開(kāi)挖面對(duì)眼底部位巖體的約束，保證爆破后達(dá)到設(shè)計(jì)掘進(jìn)進(jìn)尺，開(kāi)挖面平整，且石渣塊度均勻、大小適中。3.裝藥作業(yè)技術(shù)要求①裝藥前應(yīng)將炮眼內(nèi)的殘碴、積水排除干凈，并仔細(xì)檢查炮眼達(dá)到設(shè)計(jì)要求的位置、深度和方向是否滿足設(shè)計(jì)要求，裝藥時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的炸藥量進(jìn)行裝填。②裝藥過(guò)程的各項(xiàng)操作，應(yīng)嚴(yán)格按照爆破安全規(guī)則進(jìn)行。③裝藥后，所有炮眼均應(yīng)堵塞炮泥。目前施工中，一般采用砂和粘土混合物作炮泥，堵塞長(zhǎng)度不宜小于20cm.（三）堵塞及起爆隧道內(nèi)所用的炮眼堵塞材料一般為砂子和粘土混合物，其比例大致為砂子50％一40％，粘土50%一60%，堵塞長(zhǎng)度視炮眼直徑而定。當(dāng)炮眼直徑為φ25mm和φ50mm時(shí)，堵塞長(zhǎng)度不能小于18cm和45cm。堵塞長(zhǎng)度也和最小抵抗線有關(guān)，通常不能小于最小抵抗線。堵塞可采用分層搗實(shí)法進(jìn)行。堵塞起爆起爆網(wǎng)絡(luò)必須保證每個(gè)藥卷按設(shè)計(jì)的起爆順序和起爆時(shí)間起爆。目前，在無(wú)瓦斯與煤塵爆炸危險(xiǎn)的隧道中進(jìn)行爆破開(kāi)挖多采用導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)起爆。（四）起爆順序及時(shí)差1．保證起爆順序不顛倒（不串段）2.采用微差爆破3.保證同圈炮眼同時(shí)起爆4.孔內(nèi)控制與孔外控制5.爆破網(wǎng)絡(luò)的連接方式1．保證起爆順序不顛倒（不串段）一般爆破和光面爆破的分區(qū)起爆順序是：掏槽眼—輔助眼—周邊眼—底板眼。

預(yù)裂爆破的分區(qū)起爆順序是：周邊眼—掏槽眼—擴(kuò)大眼—底板眼

在一個(gè)開(kāi)挖斷面上，同圈（層）炮眼同時(shí)起爆，不同圈（層）的炮眼則“由內(nèi)向外逐層起爆”。2.采用微差爆破內(nèi)、外圈炮眼按順序先后起爆的“時(shí)差”，可以利用遲發(fā)雷管的延時(shí)特性來(lái)實(shí)現(xiàn)。各圈（或?qū)樱┡谘壑g的起爆時(shí)差越小，則爆破效果越好。常采用的時(shí)差為40—200ms，稱為“微差爆破”。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，為了保證內(nèi)、外圈炮眼先后起爆的順序不至于顛倒，宜跳段選用毫秒雷管，以消除雷管延期時(shí)間制造誤差的影響。在循環(huán)掘進(jìn)進(jìn)尺較大時(shí)，采用微差爆破，還應(yīng)注意將掏槽炮與擴(kuò)大炮之間的時(shí)差稍加大，以保證掏槽炮在此時(shí)差內(nèi)（有足夠的時(shí)間）將石渣拋出槽口，避免石渣淤塞槽口，為后續(xù)爆擴(kuò)大爆破提供有效的臨空面。4.孔內(nèi)控制與孔外控制孔內(nèi)控制是將遲發(fā)雷管裝入孔內(nèi)的藥卷中來(lái)實(shí)現(xiàn)微差爆破。目前由于非電毫秒雷管的段數(shù)較多和延期時(shí)間制造精度提高，且在導(dǎo)爆管上系掛段數(shù)標(biāo)簽，可以避免裝藥差錯(cuò)，故隧道工程爆破中較多采用孔內(nèi)控制。但裝藥要求嚴(yán)格，一旦差錯(cuò)就影響爆破效果。延期時(shí)間可以由孔內(nèi)控制或孔外控制。將控制起爆時(shí)差的雷管裝在孔外，而在孔內(nèi)藥卷中裝入即發(fā)雷管，稱為“孔外控制’。孔外控制便于裝藥后進(jìn)行起爆系統(tǒng)的段數(shù)檢查，但先爆雷管可能會(huì)炸斷其他管線，造成瞎炮，影響爆破效果，因此較少采用。5.爆破網(wǎng)絡(luò)的連接方式目前隧道工程中采用的導(dǎo)爆管—非電雷管起爆系統(tǒng)是最常用的爆破網(wǎng)絡(luò)。這種爆破網(wǎng)絡(luò)可以采用分匝集束捆扎雷管連接，也可以使用專用的塑料連通器連接，形成并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)或串并聯(lián)混合爆破網(wǎng)絡(luò)，見(jiàn)圖6.18。（五）盲炮的預(yù)防和處理1．盲炮產(chǎn)生的原因2．盲炮的預(yù)防

3．盲炮的處理1．盲炮產(chǎn)生的原因（1）火雷管拒爆產(chǎn)生盲炮（2）電力起爆產(chǎn)生盲炮（3）導(dǎo)爆索起爆產(chǎn)生盲炮（4）導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)拒爆產(chǎn)生盲炮

（1）火雷管拒爆產(chǎn)生盲炮火雷管導(dǎo)火索藥芯過(guò)細(xì)或斷藥、加強(qiáng)帽堵塞，導(dǎo)火索和火雷管在運(yùn)輸、儲(chǔ)存或使用中受潮變質(zhì)，火雷管與導(dǎo)火索連接不好，造成雷管瞎火；裝藥充填時(shí)不慎，使導(dǎo)火索受損或與雷管拉脫或點(diǎn)炮時(shí)漏點(diǎn)、響炮順序不當(dāng)?shù)犬a(chǎn)生盲炮。

（2）電力起爆產(chǎn)生盲炮電雷管的橋絲與腳線焊接不好，引火頭與橋絲脫離，延期導(dǎo)火索未引燃起爆藥等；雷管受潮或同一網(wǎng)路中采用不同廠家、不同批號(hào)和不同結(jié)構(gòu)性能的雷管，或者網(wǎng)路電阻配置不平衡，雷管電阻差太大，致使電流不平衡，從而每個(gè)雷管獲得的電能有較大的差別，獲得足夠起爆電能的雷管首先起爆而炸斷電路，造成其他雷管不能起爆；電爆網(wǎng)路短路、斷路、漏接、接地或連接錯(cuò)誤；起爆電源起爆能力不足，通過(guò)雷管的電流小于準(zhǔn)爆電流；在水孔中，特別是溶有銨梯類炸藥的水中，線路接頭絕緣不良造成電流分流或短路。導(dǎo)爆索因質(zhì)量問(wèn)題或受潮變質(zhì)，起爆能力不足；導(dǎo)爆索藥芯滲入油類物質(zhì)；導(dǎo)爆索連接時(shí)搭接長(zhǎng)度不夠，傳爆方向接反，連成銳角，或敷設(shè)中使導(dǎo)爆索受損；延期起爆時(shí)，先爆的藥爆炸斷起爆網(wǎng)路。（3）導(dǎo)爆索起爆產(chǎn)生盲炮（4）導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)拒爆產(chǎn)生盲炮

導(dǎo)爆管內(nèi)藥中有雜質(zhì)，斷藥長(zhǎng)度較大（斷藥15cm以上）；導(dǎo)爆管與傳爆管或毫秒雷管連接處卡口不嚴(yán)，有異物（如水、泥沙、巖屑）進(jìn)入導(dǎo)爆管；導(dǎo)爆管管壁破裂、管徑拉細(xì)；導(dǎo)爆管過(guò)分打結(jié)、對(duì)折；采用雷管或?qū)П髌鸨瑢?dǎo)爆管時(shí)捆扎不牢，四通連接件內(nèi)有水，防護(hù)覆蓋的網(wǎng)路被破壞，或雷管聚能穴朝著導(dǎo)爆管的傳爆方向，以及導(dǎo)爆管橫跨傳爆管等；延期起爆時(shí)首段爆破產(chǎn)生的振動(dòng)飛石使延期傳爆的部分網(wǎng)路損壞。2．盲炮的預(yù)防

（1）爆破器材要妥善保管，嚴(yán)格檢查，禁止使用技術(shù)性能不符合要求的爆破器材。（2）同一串聯(lián)支路上使用的電雷管，其電阻差不應(yīng)大于0.8Ω，重要工程不超過(guò)0.3Ω。（3）不同燃速的導(dǎo)火索應(yīng)分批使用。（4）提高爆破設(shè)計(jì)質(zhì)量。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括炮孔布置、起爆方式、延期時(shí)間、網(wǎng)路敷設(shè)、起爆電流、網(wǎng)路檢查等。對(duì)于重要爆破，必要時(shí)須進(jìn)行網(wǎng)路模擬試驗(yàn)。（5）改善爆破操作技術(shù)，保證施工質(zhì)量?；鹄坠芷鸨ＷC導(dǎo)火索與雷管緊密連接，雷管與藥包不能脫離；電力起爆要防止漏接、錯(cuò)接和折斷腳線，網(wǎng)路接地電阻不得小于0.1MΩ，并要經(jīng)常檢查開(kāi)關(guān)和線路接頭是否處于良好狀態(tài)。（6）在有水的工作面或水下爆破時(shí)，應(yīng)采取可靠的防水措施，避免爆破器材受潮。3．盲炮的處理（l）淺眼爆破盲炮處理（2）深孔爆破盲炮處理（l）淺眼爆破盲炮處理①經(jīng)檢查確認(rèn)炮孔的起爆線路完好時(shí)，可重新起爆；②打平行眼裝藥爆破。平行眼距盲炮孔口不得小于0.3m。為確定平行眼的方向，允許從盲炮口取出長(zhǎng)度小于20cm的填塞物。③用木制、竹制或其他不發(fā)生火星的材料制成的工具，輕輕地將炮眼內(nèi)大部分填塞物掏出，用聚能藥包誘爆。④在安全距離外用遠(yuǎn)距離操縱的風(fēng)水管吹出盲炮填塞物及炸藥，但必須采取措施，回收雷管。⑤盲炮應(yīng)在當(dāng)班處理。當(dāng)班不能處理或未處理完畢，應(yīng)將盲炮情況（盲炮數(shù)量、炮眼方向、裝藥數(shù)量和起爆藥包位置、處理方法和處理意見(jiàn)）在現(xiàn)場(chǎng)交