隧道钻爆法施工作业

隧道钻爆法施工作业 钻爆作业过程简述„ 开挖作业基本要求： 1．按设计要求开挖出断面（包括形状、尺寸、表面平整、超欠挖等要求）； 2．石碴块度适中，便于装碴运输； 3．钻眼工作量少，少占作业循环时间； 4．尽量减小对围岩的震动破坏。 一、爆破破岩作用机理及有关概念 （一）无限介质中的爆破作用(图7—1)

1．压缩粉碎区～半径为的区域。 2．抛掷区～与之间的范围。 3．松动区～与之间的区域。 4．震动区～与之间的范围。 （二）爆破基本概念 1．临空面：指暴露在大气中的开挖面。 在爆破中的作用：临空面越多，爆破威力越大。 2．爆破漏斗(图7—2) 爆破漏斗：在只有一个临空面的情况下，爆破形成圆锥形的爆破凹坑。 爆破漏斗由以下几何要素组成：

①最小抵抗线：药包中心到临空面的最短距离 ②爆破漏斗半径 ③破裂半径：药包中心到爆破漏斗边沿的距离 ④漏斗深度 ⑤压缩圈半径 其中，最关键的是。

3．爆破作用指数 爆破作用指数：爆破漏斗半径与最小抵抗线的比值。 对于爆破效果有重要影响，注意到取决于，可见最小抵抗线是关键因素。 （三）柱状药包爆破特点 适用于隧道爆破的是柱状药包。 特点：柱状药包爆炸应力波的传播方向，是以药包轴线为轴线，沿着垂直于药包表面的方向往四周传播。 所以，这对于仅在孔口有一个临空面的爆破，是十分不利的。 动脑筋，多设置临空面„ 二、钻孔机具 （一）凿岩机(钻机) 按使用动力可分为风动凿岩机、内燃凿岩机、电动凿岩机和液压凿岩机四种。 目前在隧道开挖中，广泛使用的是风动凿岩机和液压凿岩机。 1．风动凿岩机（见图7—3）

俗称风钻。 以压缩空气为动力。既可单人操纵，也可装在台车上使用，但以前者为主。 优点： ①结构简单，操作方便； ②不怕超负荷和反复起动，在多水、多尘等不良环境中仍能正常工作。 缺点： ①压缩空气供应设备复杂； ②能量利用率低； ③噪音大。 2．液压凿岩机 由液压马达提供动力。只能用于台车。 优点： ①动力消耗少，能量利用率高，其动力消耗仅为风动凿岩机的1/3～1/2；

②凿岩速度高。液压凿岩机凿岩速度比风动凿岩机高50％～150％。 ③能针对不同硬度岩石，自动调节在高频低能或低频高能状态下工作，以提高凿岩功效。 ④润滑条件好，使用寿命长； ⑤噪音小，液压钻的噪音比风钻降低10～15dB。 缺点： ①重量大，附属装置多，仅能在台车上使用； ②造价高。 （二）凿岩台车 凿岩台车：将多台凿岩机安装在一个专门的移动设备上，实现多机同时作业。图7—4所示。 适宜于：大断面全断面隧道。 有风动、液压，主要是后者，1～4臂。 三、爆破材料 爆破材料：炸药、起爆、传爆材料。 （一）炸药 1．炸药的性能 主要性能： （1）敏感度：简称感度，是指炸药在外界起爆能作用下发生爆炸反应的难易程度。 因此要根据炸药的感度：Ⅰ、选择合理的引爆能； Ⅱ、安全使用（运输、保管等） 根据对起爆能的反应程度，有： a．热敏感度。也称爆发点，即使炸药爆炸的最低温度。见表7-1。

表7－1 几种炸药的爆发点

炸药名称 EL系列 乳化炸药 2号煤矿 硝铵炸药 梯恩梯 黑索金 2号岩石 硝铵炸药 黑火药 硝化甘油 特屈儿 爆发330 180290230 186290200 195点(℃) ～188 ～295 ～230 ～310 ～200 b．火焰感度：炸药对火焰的敏感度。 c．机械感度：炸药对机械能（撞击、摩擦）作用的敏感程度。 d．爆轰感度：炸药对爆轰波的敏感程度。 （2）爆速：爆轰波在炸药内部的传播速度。见表7－2。

表7－2 几种炸药的爆速

炸药名称 铵梯炸药 硝化甘油 梯恩梯 黑索金 特屈儿 太安 密度(g/cm3) 1.40 1.60 1.60 1.76 1.59 1.72

爆速(m/s) 5200 7450 6850 8660 7334 8083

（3）爆力：爆炸时对周围介质做功的能力称为爆力。 （4）猛度：炸药爆炸后对与之接触的固体介质的局部破坏能力称为猛度。 （5）殉爆距离：一个药包爆炸后，能引起与它不相接触的邻近药包爆炸，该邻近药包即为“殉爆”。二者之间的距离称为“殉爆距离”。 （6）其它性能(略) 2．隧道工程中常用的炸药 隧道爆破中使用的炸药，应该是爆炸威力大、使用安全、产生有毒气体少的炸药。隧道中常使用的是2＃岩石硝铵炸药。在有瓦斯的隧道中则使用煤矿硝铵炸药。它们属于铵梯炸药。 优点：化学安定性好，有毒气体少，机械感度低，制造简单，价格便宜，使用安全。 缺点：抗水性能差，容易吸潮结块而影响爆炸性能。 它是在2＃岩石硝铵炸药的基础上外加一定比例的食盐作为消焰剂制成的。铵梯炸药的缺点是 隧道爆破标准药卷规格：外径φ32mm，装药净重150g，长度200mm。 此外，还有φ22mm，φ25mm，φ35mm，φ40mm等，长度为165～500mm，供选用。 （二）起爆传爆材料（系统） 1．导火索和火雷管 （1）导火索：药芯为黑火药，燃烧速度0.01～0.07m/s。 作用：传递火焰给火雷管，使火雷管爆炸。 （2）火雷管：由导火索喷出的火焰引爆的雷管。见图7—5。 优点：成本低，使用灵活，不受杂散电流的影响。 缺点：其火焰感度与机械感度均高，不安全，只有即发雷管。 火雷管分成十个等级，号数越大，起爆能力越强。工程上常用的是6号和8号雷管。

2．电雷管：由导电线传输电流使装在雷管中的电阻发热而爆炸。见图7—6。 分为即发电雷管和迟发电雷管两种。 迟发电雷管又称延期电雷管，有秒延期和毫秒延期之分。 秒延期电雷管：引爆通电后能延长一段以秒计的时间间隔，然后才爆炸。为七段，段数越大，延期时间越长。 毫秒延期电雷管：引爆通电后能延长一段以毫秒计的时间间隔，然后才爆炸。共有五个系列，其中第二系列在工程中最常用。 优点：火焰感度与机械感度低，安全性增加。 缺点：测电阻复杂，易受杂散电流的影响，爆破牵线麻烦。 3．塑料导爆管与非电雷管 （1）塑料导爆管：传递爆轰波给非电雷管，使之爆炸。 爆轰波在管内的传播速度为。 塑料导爆管常用火雷管起爆。 特点： a.起爆敏感度好～一个火雷管足以激发管内爆轰波；

b.传播速度快～爆轰波波速约1600~2000m/s； c.耐火性能好～将其烧完也不能引爆它； d.抗水性能好～水下80m，放置48h仍能正常起爆； e.抗电击性能好～可抗30KV的直流电； f.抗冲击性能好～一般的机械撞击不能引爆它； g.强度好～5至7公斤的拉力不会使管径变细； h.对外界影响小～爆轰过后，管子依旧，只是由白色变为灰黑色。 i.安装简单，使用方便； k.价格便宜。 (2)非电雷管：配合塑料导爆管将炸药引爆。 有即发、秒延期和毫秒延期之分。隧道主要用毫秒延期，称为“非电毫秒雷管”。 毫秒延期国产共计20段，段位越高，延迟时间越长。 其结构见图7—7。与电雷管的主要区别在于不用电点火装置，而是由塑料导爆管传递的爆轰波引爆。 4．导爆索 作用：置于爆破孔眼之中，使孔眼中所有的柱状药卷同时起爆。 红色或红黄相间颜色，实心，爆速6800～7200m/s，本身需要雷管才能引爆。 分为普通导爆索和安全导爆索两种。 a.普通导爆索：普通导爆索在爆轰过程中火焰强烈，只能用于没有瓦斯的隧道中。 b.安全导爆索：加了消焰剂，用于有瓦斯的隧道中。 四、隧道内常用的爆破方法 （一）炮眼种类和作用 炮眼类型可分为如下三种。 1．掏槽眼：先行起爆，为后续爆破的炮眼创造临空面的炮眼。 如图7—8中的1号炮眼 2．辅助眼：位于掏槽炮眼与周边炮眼之间的炮眼称为辅助。 作用：扩大爆破，并为周边炮眼的爆破创造临空面。 如图7—8中的2号炮眼。 3．周边眼：沿隧道周边布置的炮眼称为周边眼。 作用：炸出设计轮廓。 按其所在位置不同，又可分为帮眼（3号眼）、顶眼（4号眼）和底眼（5号眼）。如图7—8中的3、4、5号炮眼。 （二）掏槽眼的形式 掏槽爆破质量的好坏，直接影响整个隧道爆破的成败。根据施工方法、开挖断面大小、围岩状况和凿岩机具的不同，可将掏槽方式分为斜眼掏槽和直眼掏槽。 1．斜眼掏槽 特征：炮眼与开挖面斜交。 它的种类很多，如锥形掏槽、爬眼掏槽、各种楔形掏槽、单斜式掏槽等等。 隧道中常用的是垂直楔形掏槽和锥形掏槽。 （1）垂直楔形掏槽（图7—8）。掏槽炮眼呈水平对称布置，爆破后将炸出楔形槽口。 （2）锥形掏槽（图7—9）。掏槽炮眼呈角锥形布置。根据掏槽炮眼数目的不同分为三角锥、四角锥及五角锥等。图7－9所示为四角锥掏槽。 优点： 由于能炸出漏斗，故碴石抛掷角度好，可以根据岩石的实际情况来决定掏槽眼数和角度，节省炸药，爆破效果好。 缺点： 打斜眼时，炮眼深度受到洞室尺寸的限制，不便深眼爆破，只能采用多层楔形掏槽，增加了钻眼难度。若多机作业，弄不好就打在了一起，因此也不便多机同时作业。 2．直眼掏槽 特征：炮眼与开挖面垂直。 优点：便于深眼爆破，可多机凿眼，进度快。 缺点：抛掷角度不佳，需增加炮眼的数量和炸药用量。 对掏槽眼本身来说，也有一个提高爆破效果的问题，特别是直眼，常采用中空眼，即钻直径为102mm的空眼，不装药，成为“临空孔”。其它炮眼直径约为35mm左右。 比较： 同样深的炮眼，斜眼的最小抵抗线比直眼的要小。 常用的直眼掏槽形式有： （1）柱状掏槽(图7－10)。使爆破后能形成柱状槽口的掏槽爆破。 临空孔的空眼数目，视炮眼深度而定： a.孔眼深度小于3.0m时取一个； b.孔眼深度为3.0~3.5m时，采用双临空孔； c.孔眼深度为3.5~5.0m时采用三个孔。 （2）螺旋形掏槽(图7－11)。中心眼为空眼，邻近空眼的装药眼与空眼之间距离逐渐加大，其联线呈螺旋形状。 爆破按1、2、3、4顺序起爆。 （三）炸药品种的选择、用量及其分配 1．炸药品种的选择 前已述，2＃岩石硝铵炸药。