第8章 掘进爆破讲解

掘进工程中岩石爆破的方案与技术要点背景介绍：掘进工程是指在地下或山体中进行钻洞、开挖的一种工程形式，广泛应用于矿山、隧道、地下室等工程领域。

而岩石爆破则是掘进工程中常用的一种技术手段，通过钻孔、装药、引爆等操作，使岩石发生破碎，以便于后续采掘、开挖等工作的进行。

本文将从选择爆破方案、钻孔设计、装药方式、引爆方法、岩石性质等方面探讨掘进工程中岩石爆破的方案与技术要点。

1. 爆破方案选择：选择合适的爆破方案是提高爆破效果和保证工程安全的关键。

在选择爆破方案时需要考虑以下几个方面：a. 岩石性质：不同岩石具有不同的破碎特性，如硬度、韧性等，选择爆破方案时需要充分考虑岩石的这些特性。

b. 工程要求：不同工程对岩石爆破的要求不同，如破碎度、爆破效果等，在选择爆破方案时需要根据工程的具体要求进行考虑。

c. 环境因素：周围环境的因素如城市建筑物、水源等，也需要在选择爆破方案时进行充分考虑，避免对周围环境造成不利影响。

2. 钻孔设计：钻孔是进行岩石爆破的前提，合理的钻孔设计能够保证爆破效果的提高。

在钻孔设计中需要注意以下几个要点：a. 钻孔位置：根据岩石的结构、稳定性等因素，确定合适的钻孔位置。

合理的钻孔位置能够减少爆破能量的损失，并降低工程风险。

b. 钻孔直径：钻孔直径的选择与岩石的性质有关，过大或者过小的钻孔直径都会影响爆破效果，需要根据岩石的硬度等因素进行选择。

c. 钻孔深度：钻孔深度的选择需要考虑到岩石的厚度、爆破效果要求等因素，过大或者过小都会影响爆破效果。

3. 装药方式：装药方式是进行爆破的核心环节，合理的装药方式能够提高爆破效果并降低工程风险。

在选择装药方式时需要注意以下几个方面：a. 装药量：装药量的选择需要根据岩石的性质、破碎度要求等因素进行考虑，合理的装药量能够保证爆破效果的提高。

b. 装药位置：合理的装药位置能够使爆破能量充分释放，达到更好的破碎效果。

装药位置的选择需要根据岩石的结构、硬度等因素进行考虑。

第8 章掘进爆破掘进爆破是指隧道、巷道、斜井、竖井和硐库等地下工程的爆破方法。

掘进爆破在交通、矿业、水利水电、市政建设等工程中占有相当的比重。

（1）掘进爆破的要求。

掘进断面符合设计要求，周壁平整；循环进尺（每循环的掘进深度）大，炮孔利用率（循环进尺与炮孔深度之比）高；块度均匀，爆堆集中；材料消耗少，成本低；对围岩（开挖边线以外的保留岩体）损伤小，稳定性好。

（2）掘进爆破的特点。

夹制作用大，单位炸药消耗量多；需要进行掏槽爆破，以便形成补充自由面，从而改善爆破效果；施工场地相对狭小，影响循环进尺、炮孔利用率和施工效率。

（3）掘进爆破的炮孔布置与起爆顺序。

掘进工作面的炮孔主要分为掏槽孔、辅助孔和周边孔，各类炮孔的布置如图8—1 所示。

周边孔又分为顶、底及帮（墙）孔。

隧道掘进因其断面较大，辅助孔又可分为扩槽孔、崩落孔（掘进孔）等。

掏槽孔采用超量装药并最先起爆，首先在工作面上将一部分岩石破碎并抛出，形成一个槽形空洞，为辅助孔爆破创造补充自由面，从而提高爆破效率；辅助孔位于掏槽孔外圈，随掏槽孔之后起爆，以便进一步扩大自由面，并崩落大量岩石，为周边孔创造良好的爆破条件；周边孔最后起爆，作用是控制隧（巷）道的断面形状、尺寸和方向，使其符合设计要求。

孔深小于2.5 m 时，称为浅孔掘进爆破；孔深为 2.5~5.0 m 时，称为深孔掘进爆破。

图8—1 掘进爆破炮孔类型a—掏槽孔；b—辅助孔；c—周边孔第1 节掘进爆破的掏槽方法掏槽是掘进爆破的关键技术，需要合理选择掏槽方法和布置掏槽炮孔。

掏槽效果的好坏对炮孔利用率起决定性作用。

掏槽孔一般布置在开挖断面的中部偏下位置，当岩层的层理明显时，炮孔方向应尽可能垂直于层理面；小型断面的掏槽孔数一般为4~6 个，大型断面要根据开挖方式来确定掏槽孔的部位和数量。

为了提高爆破效果，掏槽孔通常比其他炮孔加深15~20 cm，装药量增加15 %~20 %。

根据断面尺寸、岩性和地质构造条件，掏槽孔布置和钻凿形式多种多样，但归结起来可分为垂直（孔）掏槽和倾斜（孔）掏槽两大类以及由这两类组合形成的混合掏槽。

掘进控制爆破掘进控制爆破技术广泛应用于铁路和公路隧道、水工隧道、地下矿山采掘巷道、地下厂房和洞库等地下工程的爆破开挖。

1 掘进爆破方法掘进爆破按开挖算面大小主要分为：全断面法、台阶法、导洞法分布开挖三大类。

全断面钻爆法就是采用钻孔爆破方法将洞室开挖断面一次性开挖成型的地下建筑工程洞室开挖掘进方法，此方法适用于围岩坚固稳定地大断面硐室或巷道，能加快工程施工速度，节约工程施工成本。

如在四川拉结水电站隧洞洞室开挖，开挖断面面积为10m²以下，隧洞内围岩基本稳定，局部不稳定区域使用锚网支护，发电引水隧洞的洞室开挖施工采用全断面爆破法施工，按照炮孔深度向前循环前进，作业顺序为：钻孔准备、钻孔、装药、设备撤离、起爆、通风排烟、安全检查、临时支撑、出碴准备、出碴、延长运输线路和风水电管线等。

不仅节约了洞室开挖成本和提高掘进速度，而且还确保洞挖工程质量、安全和施工总进度。

2 掏槽爆破掏槽爆破在爆破中是最主要的难点，由于其只有一个自由面，爆破所受的夹制作用大，故要想保证掏槽效果，应根据开挖断面、岩体性质、循环进尺等因素进行掏槽爆破设计，按照掏槽眼排列可分为斜眼掏槽和直眼掏槽以及两者结合的混合掏槽。

斜眼掏槽受孔深和掘进工作面宽度限制。

因此，直眼掏槽爆破是隧道或井巷深孔掘进爆破中的关键技术。

斜眼掏槽和直眼掏槽的缺陷：斜眼掏槽使碎石的抛掷距离较大，极易损伤设备和支护结构；炮孔深度受巷道宽度的限制，不适合在岩巷中深孔爆破。

直眼掏槽为后续炮孔提供补偿的槽腔小，炸药消耗量大，钻孔数量多且质量要求高，工艺和技术都比较复杂，易造成掏槽失败。

2.1 掏槽爆破槽腔形成机理（一）空孔效应。

在高压爆轰气体的准静态应力场中，空孔是应力集中的地方，因此，岩石中最容易从空孔处发生破裂。

空孔特别是大空孔，为掏槽孔的爆破创造了良好的条件，空孔能引起应力集中效应、空孔大有利于反射拉伸波破岩等。

空孔效应改变了槽孔爆破的应力分布，使两孔间及空孔壁处单元最大拉应力值均随空孔直径增大而增大。

地下掘进爆破基本知识与技能一、综述《地下掘进爆破基本知识与技能》作为挖掘领域不可或缺的一门技术，是从事地下工程作业人员的必备知识。

随着城市化进程的加快和基础设施建设的不断推进，地下掘进工程的需求日益增加，而爆破技术作为地下掘进的一种重要手段，其掌握和应用显得尤为关键。

系统地了解和掌握地下掘进爆破的基本知识与基本技能，对于提高工程作业的安全性、效率和工程质量至关重要。

在当前工程技术迅速发展的背景下，地下掘进爆破技术也在不断进步，新的理论、技术和方法不断涌现。

爆破作业的高风险性也要求从业人员必须具备高度的专业素质和严谨的工作态度。

本文将围绕地下掘进爆破的基本知识与技能的各个方面展开论述，旨在为相关从业人员提供全面的技术指导和参考。

本文将综述地下掘进爆破的基本概念、发展历程、技术分类、应用领域及重要性等内容，为后续章节的详细阐述打下基础。

1. 地下掘进爆破的重要性及其应用领域地下掘进爆破作为一种重要的工程技术手段，在现今的社会和经济发展中发挥着举足轻重的作用。

在基础建设飞速发展的当下，地下掘进爆破广泛应用于隧道建设、地铁挖掘、矿藏开采等领域。

在隧道建设中，地下掘进爆破是确保隧道顺利开挖的关键手段之一，可以有效穿越复杂地质地貌结构，包括岩石层和土层，以确保基础设施建设和道路连接顺畅无阻。

在城市轨道交通建设中，地下掘进爆破技术更是不可或缺的一环，特别是在城市中心区域，由于地面建筑密集，地下掘进爆破技术能够高效、精准地完成挖掘工作，确保地铁线路的安全与高效建设。

在矿藏开采领域，地下掘进爆破技术对于矿藏的开采和利用至关重要，它能有效确保矿产资源的开采效率和安全。

地下掘进爆破不仅在现代建设中占有重要地位，而且是推动经济社会发展的重要基础工程技能之一。

对于相关从业者来说，掌握地下掘进爆破的基本知识和技能至关重要。

2. 爆破技术的发展现状与趋势随着科技进步和工程需求的日益增长，爆破技术作为地下掘进的重要手段，其发展现状与趋势不容忽视。

第四节掘进爆破技术掘进爆破的主要任务是在保证安全的条件下，高速度、高质量地将岩体按规定的断面爆破下来，并尽可能不破坏井筒或巷道围岩。

钻眼爆破是井巷掘进施工中的主要工序，其他工序都要围绕它进行有序安排。

为此，需要在掘进工作面上合理布置一定数量的炮眼，并装填适量的炸药，然后进行爆破。

通常将炮眼分为4种，即掏槽眼、辅助眼、崩落眼和周边眼。

掏槽眼用于爆破出新的自由面，为整个巷道爆破提供有利的条件；辅助眼用来进一步扩大掏槽眼形成的自由面；崩落眼是破碎岩石的主要炮眼，经掏槽眼、辅助眼爆破后，崩落眼就有了大致平行于炮眼的自由面；周边眼又称轮廊眼，主要用途是使爆破后的巷道断面、形状和方向符合设计要求。

巷道的周边眼按其所在位置又分为顶眼、帮眼和底眼。

一、掏槽眼爆破掏槽眼爆破(简称掏槽爆破)的效果是关系到巷道全断面爆破能否取得预想效果的关键环节，其目的是为全断面爆破提供新的自由面。

掏槽眼一般布置在掘进工作面的中下部，最先起爆。

常用的掏槽方式，根据掏槽眼的方向可分为斜眼掏槽、直眼掏槽和混合掏槽三种。

1.斜眼掏槽斜眼掏槽时各炮眼不与巷道中线平行，而与工作面在水平方向成一角度。

其优点是：掏槽体积较大，能将掏槽眼内的岩石全部抛出，形成有效的自由面，掏槽效果容易保证，眼位容易掌握。

其缺点是:斜眼掏槽深度受巷道宽度限制，不适用于深孔爆破，多台钻机作业时，互相干扰；若角度和装药量掌握不好，往往影响爆破效果，容易崩倒支架和崩坏设备；抛掷距离较大，岩堆分散，不利于清道和装车等。

在现有技术装备和掘进断面大于4㎡的各类巷道，2 m以内浅眼爆破应用比较普遍，在装备凿岩台车的大断面巷道中，斜眼掏槽巳逐渐被直眼掏槽和混合掏槽所取代。

2.直眼掏槽直眼掏槽是指所有掏槽眼的方向均垂直于巷道工作面。

槽眼距离较小，并且严格保持平行。

通常情况下要留有不装药的空眼，作为槽眼爆破时的自由面和破碎岩石的膨胀空间。

槽眼垂直工作面的布置方式简单，槽眼的深度不受巷道断面限制，便于进行深眼爆破。