隧道爆破课程设计

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7～15 cm∕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3 cm∕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（2m） 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``3） f、比钻孔量（m/ m``3）

g、炸药单耗（kg∕m``3） 二、掘进爆破方案及爆破安全要求 1、隧道断面结构设计：

隧道断面为半圆拱形，墙高15m，宽8m。断面面积145.132m 西南科技大学环境与资源学院课程设计

2 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57.132m，下断面开挖面积

882m，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=100 α=1.5 则，Qm1=2013.1 kg Qm2=9.5 kg 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=sf4.1 式中k——炸药单耗 f——岩石普式系数 S——开挖断面积（S大于182m

时，取182m） 通过计算得， k=1.094-1.190 kg∕m``3 取k=1.1 kg∕m``3 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``3

S——隧道掘进尽断面积，2m 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。 西南科技大学环境与资源学院课程设计 3 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·掏=0.8×2.2×0.96=1.69 kg q崩=0.7×1.7×0.96=1.14kg 循环进尺为4.0m时 q·掏=0.8×4.4×0.96=3.38 kg q崩=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=knks 式中：k——掘进爆破单位炸药消耗量，kg

∕m``3 L——炮孔平均深度，m n——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=0.12～0.15 kg∕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线= 0.25～0.35 kg∕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 西南科技大学环境与资源学院课程设计 4 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=0.25～0.35 kg

∕m``3，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=0.35～0.45

kg∕m``3，设计中取k=0.4 kg∕m``3。 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线=0.12～0.20 kg∕m，单孔装药量q=0.6～1.0 kg。 ⑨ 炮孔数目确定。通过公式 N=knks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。 西南科技大学环境与资源学院课程设计 5 炮孔布置形式及其孔网参数如下图所示： 西南科技大学环境与资源学院课程设计

6 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