爆破工程技术与施工文档格式.docx
《爆破工程技术与施工文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《爆破工程技术与施工文档格式.docx（26页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
手持液压钻机在三处有限公司开始推广应用，这是一个方向，节能、省去管道敷设、扭矩和冲击力都大于一般风钻，可以打更深更大的炮眼。
自大瑶山隧道旌工引进全液压凿岩台车以来，我集团公司在少数重点工程中，仍使用全液压凿孔岩台车，有二臂、三臂和四臂台车，在轮式和轨行式两种走行方式可打3.9m、5.15m炮眼，眼径Φ48mm，大中空孔眼径Φ102mm。
国外台车，也在不断发展，多臂有5、6个臂；
炮孔直径Φ48、Φ63、Φ76、Φ102、Φ152m不等，可在不同位置打起不同作用的炮眼，变得更先进。
同时，使用电子计算机控制的全自动钻孔台车（凿岩台车）也在欧洲和经济发达地区使用。
目前，工地装药仍以手工操作为主，很少使用装药机。
装药机应该提倡使用，也是应该大力推广的操作方法。
1.6炮眼布置测量设备
在掌子面布孔，是钻爆作业的第一道工序，以前完全是靠已有的中线、水平点，采用人工操作，用红油漆画出隧道轮廓线的方法。
采用激光指向仪控制隧道轮廓的方法较为先进，可以利用激光光斑，再画出炮眼位置。
目前此法已广泛应用。
采用“断面仪”布炮眼的方法最为先进．现在已经在少数工点应用。
使用激光指向仪和断面仪布眼，控制轮廓线准确，为隧道爆破取得良好效果的第一道工序的保证。
这样才能减少超、欠挖。
l.7常用的隧道爆破器材
（1）药卷：
①二号岩石炸药卷Φ32、Φ25mm；
并可以根据使用单位的要求，做成Φ20mm、Φ40mm。
②二号岩石乳化炸药卷Φ32、Φ25rm，并可根据使用单位的要求，做出Φ40mm。
③低爆速光面爆破炸药卷，由化工厂特制，Φ20、Φ15mm的低爆速药卷，其爆速为1500m～2000m／s。
（2）雷管：
①火雷管；
②导爆管毫秒雷管；
③导爆管1／4秒和半秒级雷管。
应注意有瓦斯或矿尘爆炸危险场所禁止使用。
★起爆药卷——装有雷管的药卷叫做起爆药卷
1.7隧道爆破有害效应
与所有工程爆破一样，隧道爆破同样会产生有害效应
①爆破冲击波，应注意其对人对物的伤害。
②爆破振动，应注意其对建筑物、对隧道衬砌的破坏。
③爆破飞石，应注意其对人对物的伤害。
④爆破有害气体，应注意其对人的伤害。
⑤爆破噪音，应注意对人的伤害。
⑥爆破粉尘，应注意其对人的伤害。
对上列有害效应，都可以采取技术措施降低的。
可以而且应该采取技术措施预防有害效应对人对物的伤害与破坏。
2、隧道爆破设计
隧道开挖前应做好隧道爆破设计，这也是隧道实施性施组的一项内容，也是计划进度、工期、材料等的依据。
隧道爆破设计应做到“有图、有表、有计算、有说明”，并应绘制出大比例尺交底图对作业工人进行交底，付诸实施。
2.1隧道爆破设计的依据
（1）工程地质条件、围岩级别；
（2）开挖方法；
（3）开挖断面；
（4）掘进循环进尺；
（5）钻眼机具；
（6）爆破器材；
（7）施工队伍的操作技术；
（8）周围环境，尤其是城市隧道，更要考虑环境因素。
2.2隧道爆破设计的方法与内容
（1）利用经验参数，利用数理统计出来的参数，作为设计参数。
（2）工程类比方法：
①工程地质条件；
②断面大小；
③使用的爆破器材，尤其是炸药种类与药径；
④爆破效果。
（3）作一些简单的计算
①炮眼个数；
②装药量与单耗、装药集中度等。
（4）要有炮眼布置图：
包括掏槽眼、辅助眼、周边眼。
掏槽眼较复杂时，应绘制大样图。
图中要标明起爆先后顺序和雷管的安排布置。
一般有正面图与剖面图即可。
（5）要有钻孔、装药表，标明和表达出钻孔名称、钻孔直径、钻孔深度、角度、装药量、延时雷管段数（段别）、开挖断面、开挖进尺、炮眼利用率、炸药总重、单耗（1kg/m3）、雷管单耗（个/m3）。
（6）要有简单扼要的说明，包括工程地质条件、钻孔、装药、堵塞要求、安全技术措施以及经济技术指标等。
2.3隧道掏槽形式和主要参数
掏槽效果的好坏．直接影响整个隧道爆破效果，明显的是对炮眼利用率和周边光爆炮眼的影响。
根据掏槽炮眼与开挖面的关系、掏槽眼的布置方式、掏槽深度以及装药起爆顺序的不同，可将掏槽方式分为如下几类。
2.3.1斜眼掏槽
斜眼掏槽的特点是掏槽眼与开挖面斜交。
它的种类很多，如锥形掏槽、爬眼掏槽、各种楔形掏槽、单斜式掏槽等。
隧道爆破中常用的是水平楔形掏槽，其中深孔爆破采用大间距多对水平深孔楔形掏槽，一段为3.5m-5.0m深，使用于坚硬岩石较多。
（1）水平楔形掏槽
掏槽眼水平成对布置（两对以上），爆破后形成楔形槽口。
炮眼与开挖面的夹角、上下两对炮眼的间距a与同一平面上一对掏槽眼眼底的距离b，是影响此种掏槽爆破效果的重要因素。
此种掏槽形式的主要参数，随围岩级别不同而不同，列出一些经验数据作为设计参照。
见附录。
（2）锥形掏槽
这种炮眼呈角锥形布置，各掏槽眼以相等或近似相等的角度向开挖面中心轴线倾斜，眼底趋于集中，但互相并不贯通，爆破后形成锥形槽。
根据掏槽炮眼数目的不同分为三角锥、四角锥、五角锥等。
四角锥形掏槽常用于受岩层层理、节理、裂隙影响较大的围岩。
由于毫秒雷管的应用，此种较难操作的角锥形掏槽也很少使用了。
因为毫秒雷管的应用，改善了掏槽效果。
斜眼掏槽具有操作简单，打眼精度要求较直眼掏槽低，能按岩层的实际状况选择掏槽方式和掏槽角度，易把岩石抛出、掏槽炮眼的数量少且炸药耗量低等优点。
但是，炮眼深度易受开挖断面尺寸的控制，不易提高循环进尺，也不便于多台凿岩机同时作业和开挖断面小时，进尺受限制。
此种掏槽的主要参数见附录。
2.3.2直眼掏槽
直眼掏槽由若干个垂直于开挖面的炮眼所组成，掏槽炮眼形式多样，掏槽深度不受围岩软硬和开挖面断面大小的限制，可以实现多台钻机同时作业，深孔爆破和钻眼机械化，从而为提高掘进速度提供了有利条件。
由于直眼掏槽凿岩作业较方便，不需随循环进展的改变而变化掏槽形式，仅需改变炮眼深度，且石碴抛掷距离也可近些，受到工地欢迎。
但直眼掏槽的炮眼数目和单位用药量较多，对眼距、装药等要求严格一些，如果设计不当，可能使槽内岩石不易抛掷或重新固结而降低炮眼利用率。
（1）直眼掏槽形式
过去常用的有龟裂掏槽、五眼梅花掏槽（五眼中空）和螺旋掏槽。
近十多年来，由于重型凿岩机械的使用，尤其是钻孔台车的使用，能钻大于102mm直径炮孔的液压钻机投入施工之后，直眼掏槽的布置形式有了新的发展。
目前常见的形式有：
①柱状掏槽（或称筒形掏槽），这是隧道局在1979年研究成功并投入使用的非常成功的掏槽形式。
它是充分利用大直径中空眼作为“临空孔”（隧道局定的“术语”）和岩石破碎后的膨胀空间，使爆破后能形成柱状槽口的掏槽爆破。
作为“临空孔”（一般为Φ102mm和Φ153mm）的空眼数目，视炮眼深度而定。
一般当孔眼深度小于3.0m时，采用1个；
当孔眼深度为3.0~3.5m时，采用双临空孔；
当孔眼深度为3.5~5.0m时，采用3临空孔。
经验：
第一起爆装药孔离开临空孔的净距离不大于1.5倍。
并应注意炮眼平行，不能相交（打穿）。
大中空孔直眼掏槽区一般为1.0m×
1.0m。
②螺旋形掏槽，它是由柱状掏槽发展而来，其特点是中心眼为空跟（不装药），邻近空眼的各装药孔至空眼之间的距离逐渐增大，其联线呈螺旋状。
其主要参数：
装药眼与空眼之间的距离分别为a=（1.0—1.5）D，b=（1.2—2.5）D，c=（3.0—4.0）D，d=（4.0一5.0）D。
D为空眼直径，一般不小于Φ63mm，可用Φ102mm钻头，Φ63mm钻头、Φ76mm钻头。
也可以使用Φ63mm钻头钻成8字形空孔，爆破按l、2、3、4由近及远顺序起爆，以充分利用自由面，扩大掏槽效果。
（2）影响直眼掏槽效果的因素
直眼掏槽以空眼作为增加的临空两，利用炸药爆炸的能量将槽内岩石破碎，并借助爆破产生的气体的余能将已破碎的岩块从槽腔内抛出。
在直胀掏槽中，应注意以下几点：
①眼距。
空眼与装药眼之问的距离。
当使用等直径炮孔时，此距离一般随岩石不同而变动，变动范围为炮眼直径的2—4倍：
当采用大直径空眼时（≥Φ63mm），眼距不宜超过空眼直径的2倍。
由于掏槽效果对眼距变化很敏感，往往眼距稍大就会造成掏槽效果降低或失败，而眼距过小不仅钻眼困难，还会发生槽内岩石被挤实现象，不能形成槽腔。
②空眼。
中空眼不仅起着临空面和破碎岩石的发展导向作用（即使岩石破碎后向空孔方向运动），同时为槽内岩石破碎提供一个膨胀的空问。
所以，增加空眼数目能获得良好的效果，一般随眼深加大，空眼数目也相应增加。
③装药。
直眼掏槽装药眼一般要“过量过药”，装药长度占炮眼长度的85％一90％，如果装药长度不够，会发生“留门坎’’和“挂门帘”现象。
当深度大于3.0m时，可能发生“管道效应”（即大炮眼装小药卷，爆破时，可能存在药卷爆熄现象），应采取相应措施防止爆轰中断。
措施：
一是加大药卷直径，做到偶合装药。
二是使用导爆索串装药卷；
三是采用高威力炸药等。
④辅助抛掷。
采用辅助药卷，置于空眼底部（底部加深20cm），在掏槽眼全部起爆后接着起爆，帮助把槽内已破碎岩石抛出槽腔，达到确保掏槽效果的目的。
⑤钻眼质量。
要保证钻眼的准确，使各炮眼之间保持等距、平行极为重要。
如果两眼打穿，易造成殉爆，降低槽内岩石抛掷，使岩石再挤紧，不能形成自由面。
如果距离过大，或钻眼偏斜，易发生单个炮眼直径扩大或单个炮眼爆炸，炮眼间的岩石不易崩落，形成“岩梗”。
2.3.3混合掏槽与特种掏槽
（1）混合掏槽是指两种以上的掏槽方式的混合使用，一般在岩石特别坚硬或隧道开挖断面、较大时使用。
①直眼与斜眼结合成的掏槽。
②角锥与直眼结合的掏槽。
③楔形与直眼结合的掏槽形式。
①~③混合掏槽一般用在比较坚硬岩中。
④此外，还有升级掏槽，它是采用逐级加深的炮眼布置，按掘进方向平行钻孔，把全部掏槽深度分阶段达到爆破的目的。
这种掏槽可适用于各类不同条件与岩石状况。
（2）特种掏槽
①复式掏槽复式掏槽也属于斜眼掏槽。
在大断面隧道掘进中，为加大掏槽深度，可采用两重、三重或四重楔形掏槽眼，每对掏槽眼呈对称布置，深度一层一层加深，与工作面夹角由小到大。
复式掏槽也叫多重楔形掏槽或V型掏槽。
复式掏槽的爆破角（掏槽眼与工作面的夹角）与掏槽眼深度的相互关系，应使从每个眼底所作的垂线恰好落在开挖断面两壁与开挖面相交的临空面上；
最深掏槽眼眼底的垂线也必须落在隧道内，即与已爆出的工作面相交；
复式掏槽根据开挖断面的大小及进尺常分为二级复式掏槽和三级复式掏槽。
如附录所示。
复式掏槽在一般情况下，上、下排距为50~90cm，硬岩取小值，中硬取大值。
在坚硬岩层中爆破时，最好使用高威力炸药，一般布置上、下两排即可。
如果断面特别大，岩石十分坚硬，同时大于3m时，可用三排或四排，特大断面达到8~10排。
②二次掏槽
为了克服深眼爆破中装药底部仅产生挤压破碎作用和弱抛掷，可将掏槽炮眼分段起爆，这样有利于槽腔的形成，提高掏槽槽腔的有效深度，在小断面—中断面10~15m2中，深孔3.0~5.0m，可采用台车打眼，直眼二次掏槽，达到炮眼利用率在90％以上。
现在此种方法，已推广到斜眼掏槽中，也达到炮眼利用率95％。
这种掏槽叫斜眼二次掏槽。
二次掏槽的关键是一、二次起爆雷管的间隔延期时间，应在50ms；
二是里、外起爆药卷之间要堵塞足够长度的炮泥，而且要堵塞密实，避免因殉爆引起两段装药同时起爆，达不到分段起爆的目的。
总之，掏槽形式多种多样，在理解掏槽的意义与作用时，可以根据打眼工具与岩层情况在实践中进一步创新，以达到提高炮眼利用率的目的。
2.4隧道爆破参数设计
2.4.1炮眼直径
炮眼直径对凿岩生产率、炮眼数目、单位耗药量和岩壁平整度均有影响。
一般隧道的炮眼直径在Φ32~Φ50mm之间，大型液压钻机可打Φ102mm、Φ75mm、Φ63mm炮眼，作为中空孔。
药卷与眼壁之间的空隙一般为炮眼直径的10％-一15％。
加大炮眼直径以及相应装药最可使炸药能量相对集中，爆炸效果得以提高，也可以减少炮眼数目。
但炮眼直径大于Φ45mm，则需要重型凿岩机。
因此，一般还是以Φ32mm～Φ45mm作为装药孔与中空孔。
重型凿岩机钻装药孔Φ48mm、Φ63mm，作为中空孔可钻Φ75mm、Φ102mm、最大Φ152mm。
设计时，必须根据岩性、凿岩设备和工具，钻头直径、炸药性能等作综合分析，合理选用孔径。
2.4.2炮眼数量
炮眼数量主要与开挖断面、炮眼直径、岩石性质和炸药品种（性能）有关，炮眼的多少直接影响凿岩工作量。
炮眼数量的计算很简单，炮眼数最按照其能装完设计的炸药量来计算。
通常按各炮眼平均分配炸药量的原则进行计算。
qsN=—xγ
N—炮限数量，不包括不装药的空孔眼数／个。
q～单位炸药消耗量，按工程类比法，有参考值表，直接查找，或根据自己的经验。
一般在q=1.2～2.4kg/m3选取。
硬岩取大值，软岩取小值。
S—开挖断面面积；
x—装药量系数（计算装药系数），即装药长度与炮眼全长的比值，可参考下列数据。
γ—每米药卷的炸药质量，kg/m，2号岩石铵梯炸药每米质量，列于下表。
装药系数x值（供参考用）
围岩级别
炮眼名称
Ⅳ
Ⅲ
Ⅱ
Ⅰ
掏槽眼
0.50
0.55
0.80
0.80~0.85
辅助眼
0.40
0.45
0.60
0.70~0.75
周边眼
2号岩石铵梯炸药卷每米质量γ值
药卷直径（mm）
32
35
38
40
44
γ（kg/m）
0.78
0.96
1.10
1.25
1.52
按公式计算出的N值，还应根据光面爆破、预裂爆破周边眼需增加一些来做调整。
下面列出炮眼数量参考值。
炮眼数量参考值
开挖面积（m2）
4~6
7~9
10~12
13~15
40~50
10~13
15~16
17~19
20~24
11~16
16~20
18~25
23~30
12~18
17~24
21~30
27~35
75~90
28~33
37~42
43~48
80~100
上表也应考虑光爆与预裂爆破需要增加一些炮眼。
2.4.3炮眼深度
考虑炮眼深度的因素：
围岩级别、打眼机械及工具、循环进尺要求、炮眼利用率高、作业循环时间最省、超挖小等技术经济指标。
目前较多采用的是浅孔1.0~1.8m，中深孔2.5~2.3m，深孔3.5~5.15m，当岩石坚硬，断面大，又有深孔钻机时，在采用台阶法开挖时，下台阶可以采用超深孔爆破，深度可达15m。
2.4.4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。
药量不足，会炸不开，炮眼利用率低和爆落石碴块度过大；
装药量过多，则会破坏围岩稳定，崩坏支撑和抛碴过散过远，对装碴不利，增加洞内有害气体，相应地增加排烟时间和供风量等。
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（如台阶法下台阶开挖临空面有2个）、炮眼直径和深度及爆破的质量与安全控制要求来确定。
目前多采取先用体积公式计算出一个循环的总用药量，然后按各种类型炮眼的爆破特征进行分配，再在I点爆破实践中加以检验与修正，直到取得良好的爆破效果为止的方法。
计算总用药量Q的公式很简单，为下列：
Q=qV
式中Q—一个爆破循环的总用药量，kg；
q—爆破每立方米岩石所需炸药的消耗量，主要取决于围岩级别、临空面数目、断面大小。
下表列出经验数据，供选用。
所用的炸药是2号岩石铵梯炸药。
V—一个循环进尺所爆落的岩石总体积（“紧方”），m3，其值为
V=LS
其中L—设计进尺=炮眼深度×
炮眼利用率
S—开挖断面面积m2
爆破岩石所需单位耗药量（kg/m3）
开挖部位和开挖面积（m2）
一个自由面
1.5
1.8
2.3
2.9
1.3
1.6
2.0
2.5
1.2
2.25
1.4
1.7
2.1
1.1
多个自由面
扩大挖底
0.6
0.5
0.7
0.9
0.8
1.1~1.2
1.0
①当开挖断面大于50m2时，单位耗药量还要低一些。
②当单位长度药卷重量大时，药量也要适当增加。
也就是药卷比重大时，单位耗药量需适当增加。
2.4.5炮眼布置
按照围岩类别和开挖断面、掏槽型式等在断面图上作图布置炮眼。
按下列原则布置炮眼：
（1）先布置掏糟眼，其次是周边眼，最后是辅助眼。
掏槽眼位置一般应布置在断面中央偏下部位，其深度应比其它眼加深20cm~30cm。
为爆出平整开挖面，除掏槽与底板眼外，所有掘进炮眼眼底应基本落在一平面上。
底部炮眼深度一般与掏槽眼相同。
之所以要加深掏槽眼、底板眼深度，是因为要确保掏槽的掏槽效果和深度，要确保底板不留台阶（不留“门坎”），同时因为这两部的爆破，岩层对其的夹制作用特别大。
（2）周边眼沿隧道轮廓布置，基本上取等距离布眼，断面拐角拐弯处应布眼，应考虑周边眼有一定的外插角，外插斜率为0.03~0.05，使前后两排（两槽）炮眼的衔接台阶为最小，一般在10~15cm，即不影响风钻操作为宜。
深孔爆破其台阶会大些，一般为25—35cm。
应尽量控制超挖。
周边眼间距E，可根据围岩级别、光面爆破、炮眼直径、药卷种类或预裂爆破、装药结构、断面形式等，结合工程类比加以确定。
并应在现场爆破中实践，并加以修正改善。
E值一般都能找到参考数值，设计时即可使用参考值。
预裂爆破的E值要比光面爆破的E值取得小一些。
周边炮眼参数表
周边炮眼间距E（cm）
抵抗线w（cm）
I～II
光爆55~70
预裂（40~50）
60~80
Ⅱ~Ⅲ
光爆45~65
预裂（40~45）
Ⅲ~Ⅳ
光爆35~50
预裂（35~40）
40~60
此处“抵抗线”w为内圈眼到轮廓线的距离。
同时，底板眼比拱、墙周边眼间距可以大一些。
炮孔直径≥Φ48mm时，周边眼E可适当加大。
教科书上对光面爆破周边炮眼间距，E有一套计算公式，抄录如下。
一般认为工程类比，比计算结果好。
我们认为，还是以参考值加上试爆，不断修正为好。
E公式太理论化了!
E≤[σc]/[σp]≤Kid
[op]——岩体极限抗拉强度，Mpa。
[oc]——岩体极限抗压强度，Mpa。
d—炮眼直径，cm。
Ki=[σc]/[σp]
（3）辅助眼的布置也同样采用类比方法和已有参考值进行。
原则在掏槽炮眼与周边炮眼之间，均匀分布布置。
按照一圈一圈或一排一排地布置，需确定同一圈的炮眼间距和圈与圈之间的距离（一般为抵抗线w）。
这里应注意拱部炮眼可稀一些，因为，拱部爆破，岩石有自重的作用。
施工经验证明，一般抵抗线约为炮眼间距的60~80％。
炮眼间距也同样取决于围岩级别、炮眼直径、炸药种类。
一般在采用2号岩石铵梯药卷时，抵抗线（圈距或排距）w取0.8~1.0m，硬岩取小值，软岩取大值。
这样炮眼间距约为1.0~1．2m。
拱部范围的距离可取大一些1.2~1.4m。
底板以上第一排炮眼与底板距离即底板眼抵抗线w要取小些，取0.8m为合适。
（4）在图上按上述原则与参考值布置后，根据爆破方量核算总的炮眼数，并计算出单耗炮眼数（个/m3），并与计算公式计算结果相比较，然后可作适当调整。
（5）当炮眼深度超过2.5m时，靠近周边眼的内圈眼应与周边眼有相同的倾角（外插角角度）。
（6）当岩层层理明显时，炮眼方向应尽量垂直于层理面，这样爆破效果较好。
（7）隧道开挖面炮眼，在上述原则基础上。
有以下几种布置方式，见附录。
①直线形布眼：
将炮眼按垂直方向或水平方向围绕掏槽开口呈直线形逐层排列。
②多边形布眼：
围绕掏槽部位由里向外逐层，布置成多边形。
③弧形布眼：
顺着拱部轮廓线逐圈布眼。
④圆形布眼：
当开挖面为圆形时，炮孔围绕断面中心逐层布置成圆形。
2.4.6起爆顺序的安排
起爆顺序的正确设计是隧道实施光面爆破与预裂爆破的关键。
爆破时，炮眼起爆先后顺序正确才能达到理想的爆破效果。
正确的起爆顺序：
先爆破的炮眼为后续爆破的炮眼减小岩石的夹制作用和增大临空面，创造更好的爆破条件。
同时起爆的一组炮眼，能共同作用，爆炸力更强。
为了保证准确地按设计顺序起爆，应使用毫秒雷管和l/4秒级雷管起爆。
这样，爆破就能由里向外，一层一层地准确剥离、破碎．达到高的炮眼利用率和平整的开挖轮廓。
正确的起爆顺序是先掏槽，后辅助眼，由里向外分层起爆，然后是底板眼、侧壁眼和压顶眼。
根据现场已有和可能购进的毫秒雷管和l/4秒级雷管系列来设计起爆顺序和安排起爆雷管的段数。
一般毫秒雷管有1-15段系列和1-20段系列。
一般1/4秒级雷管有1～10段，见附录。
应根据雷管的延期时间（ms或l/4s）的长短来安排起爆雷管。
起爆延期时间：
每一段雷管“内存”有“时间”（比喻），起爆是同时点火起爆的，用不同段的雷管装在炮孔中，则起爆时间“有先有后”，只要正确安排，就达到有顺序地起爆的目的。
起爆延期时间安排的主要原则：
①前后时间时隔最好为50ms～100ms。
②预裂爆破和光面爆破周边和底板尽量使用“同段雷管”（同时起爆有共同作用效果）。
③掏槽炮眼起爆尽量安排炮眼能逐一起爆，掏出更好的槽腔，形成新的临空面。
④为了减少爆破振动，又要求每次同段雷管起爆总药
升级会员 