巷道爆破方案的设计
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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
表2楔形掏槽的主要参数
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
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