钻爆设计案例课件.ppt

1、隧道隧道施工施工学习情境学习情境1.1.3 1.1.3 隧道隧道施工方法施工方法隧道光面爆破设计隧道光面爆破设计学习目标学习目标了解光面爆破设计程序；了解光面爆破设计程序；熟悉光面爆破设计参数确定方法；熟悉光面爆破设计参数确定方法；掌握光面爆破施工要点；掌握光面爆破施工要点；能根据地质水文和其它条件选择隧道的光面爆破参数确定方法；能根据地质水文和其它条件选择隧道的光面爆破参数确定方法；能根据光面爆破施工要点进行技术交底；能根据光面爆破施工要点进行技术交底；初步具备从事隧道光面爆破的施工能力。初步具备从事隧道光面爆破的施工能力。学习目标学习目标知识目标知识目标知识目标知识目标知识目标知识目标知识

2、目标知识目标能力目标能力目标能力目标能力目标光面爆破设计光面爆破设计背背景景 某隧道为岩溶隧道，隧道断面为某隧道为岩溶隧道，隧道断面为135m2，断面，断面高高11.7m，宽为，宽为13.8m，地质条件复杂，围岩主要以，地质条件复杂，围岩主要以灰岩、白云岩为主，弱微风化灰岩段为灰岩、白云岩为主，弱微风化灰岩段为、级级围岩，极限抗压强度围岩，极限抗压强度60fr80。调整爆破参数调整爆破参数测量放线与作业器材就位测量放线与作业器材就位布设孔位布设孔位钻孔钻孔爆破参数设计爆破参数设计钻孔质量验收钻孔质量验收连接起爆主网络连接起爆主网络与起爆器连接起爆与起爆器连接起爆装药与堵塞炮口装药与堵塞炮口爆破

3、材料现场就位爆破材料现场就位网络检查网络检查设置警戒设置警戒排险排险光爆效果与质量检查光爆效果与质量检查支网络联线支网络联线通风通风清孔清孔效果不理想效果不理想光面爆破施工工艺流程光面爆破施工工艺流程 爆破设计的顺序爆破设计的顺序 v1分析岩性和隧道断面分析岩性和隧道断面2确定开挖方法确定开挖方法3确定确定开挖进尺开挖进尺4爆破器材选择爆破器材选择5掏槽眼设计掏槽眼设计6周周边眼设计边眼设计7二圈眼设计二圈眼设计8掘进眼设计掘进眼设计9底板底板眼设计眼设计10各类孔药量分配各类孔药量分配11总药量和总眼总药量和总眼数核对数核对12爆破网络设计爆破网络设计13参数现场优化。参数现场优化。1、岩性

4、分析和开挖方式选择、岩性分析和开挖方式选择 v岩性分析：岩性分析：围岩主要以灰岩、白云岩为主，弱围岩主要以灰岩、白云岩为主，弱微风化灰岩段为微风化灰岩段为、级围岩，极限抗压强度级围岩，极限抗压强度60fr80，、级围岩段属于硬岩，爆破难级围岩段属于硬岩，爆破难度属难爆。度属难爆。v开挖方式选择：开挖方式选择：根据地质条件与断面情况，开挖根据地质条件与断面情况，开挖方法主要采用台阶法开挖。各部参数为：上台阶方法主要采用台阶法开挖。各部参数为：上台阶高为高为7.0m，轮廓线弧长，轮廓线弧长22.6m；下台阶高；下台阶高3m；仰拱最大高度；仰拱最大高度1.7m。2、确定最大炮孔深度、确定最大炮孔深度

5、v炮眼深度确定因素炮眼深度确定因素 炮孔深度受开挖断面大小的约束，炮孔过深，受炮孔深度受开挖断面大小的约束，炮孔过深，受岩石的夹制作用大，残眼率高，炮孔利用率低。岩石的夹制作用大，残眼率高，炮孔利用率低。一般情况下，炮孔深度一般情况下，炮孔深度L取隧道高度（或宽度）的取隧道高度（或宽度）的0.50.7倍（取值按高度或宽度的小值计算）。倍（取值按高度或宽度的小值计算）。v炮眼深度确定炮眼深度确定上台阶最大钻孔深度上台阶最大钻孔深度L=0.57.0=3.5m 掏槽眼钻孔深度掏槽眼钻孔深度3.5m 周边眼、二圈眼和掘进眼周边眼、二圈眼和掘进眼3.2m 下台阶和仰拱也按下台阶和仰拱也按3.2m眼深控制

6、眼深控制 3、爆破器材的选择、爆破器材的选择v 影响爆破效果的主要因素影响爆破效果的主要因素v 炸药的安全性主要受炸药的耐热性和敏感度影响，但是敏炸药的安全性主要受炸药的耐热性和敏感度影响，但是敏感度过低，会使起爆能过大，容易发生拒爆现象，相反敏感度过低，会使起爆能过大，容易发生拒爆现象，相反敏感度过高，则使用不安全；感度过高，则使用不安全；v 在装药结构一定的情况下，爆破震动的大小主要受炸药的在装药结构一定的情况下，爆破震动的大小主要受炸药的猛度和爆速影响，猛度和爆速越大，其炮轰波速度越大，猛度和爆速影响，猛度和爆速越大，其炮轰波速度越大，震动越大；震动越大；v 爆力和爆速对岩体的破碎程度也

7、有较大影响，爆力主要体爆力和爆速对岩体的破碎程度也有较大影响，爆力主要体现炸药爆破时对周边介质做功的大小，爆力越大，其爆破现炸药爆破时对周边介质做功的大小，爆力越大，其爆破能越大；能越大；v 爆破有害气体主要与炸药的成分有关，炸药特阻抗与岩体爆破有害气体主要与炸药的成分有关，炸药特阻抗与岩体特阻抗的匹配系数对炸药的爆破功利用效率有较大影响，特阻抗的匹配系数对炸药的爆破功利用效率有较大影响，匹配系数越高，爆破功利用效率越高。匹配系数越高，爆破功利用效率越高。爆破器材的选择爆破器材的选择v为了取得良好的光面爆破效果，一般选用安全效为了取得良好的光面爆破效果，一般选用安全效能高、敏感度适中、爆破有害

8、气体少、低猛度、能高、敏感度适中、爆破有害气体少、低猛度、低爆速、高爆力、与岩体的匹配系数高的炸药。低爆速、高爆力、与岩体的匹配系数高的炸药。v在无水地段采用在无水地段采用2号岩石硝铵炸药号岩石硝铵炸药v地下水丰富地段采用地下水丰富地段采用2号岩石乳化炸药号岩石乳化炸药v导爆网络由塑料导爆管与非电毫秒雷管组成导爆网络由塑料导爆管与非电毫秒雷管组成4、掏槽眼设计、掏槽眼设计v隧道开挖掏槽结构主要有楔形掏槽和直眼掏槽两隧道开挖掏槽结构主要有楔形掏槽和直眼掏槽两种形式。种形式。v楔形掏槽有垂直楔形掏槽、水平楔形掏槽、爬眼楔形掏槽有垂直楔形掏槽、水平楔形掏槽、爬眼等形式。如果爆破进尺要求较大时，在断面

9、尺寸等形式。如果爆破进尺要求较大时，在断面尺寸允许的情况下，采用多重楔形掏槽。允许的情况下，采用多重楔形掏槽。v该隧道断面宽度该隧道断面宽度13.8m，岩石极限抗压强度，岩石极限抗压强度60fr80 MPa，岩石可爆性属难爆，根据现，岩石可爆性属难爆，根据现有情况，选用多重垂直楔形掏槽方式有情况，选用多重垂直楔形掏槽方式。表表1 楔形掏槽参数表楔形掏槽参数表 围岩级别围岩级别坚固系数（坚固系数（f f）掏槽眼对数掏槽眼对数掏槽眼间距掏槽眼间距(m)(m)炮眼夹角（炮眼夹角（）炮眼底间距（炮眼底间距（cmcm）、6 68 82 23 30.40.40.80.8454575752020注：注：1.

10、掏槽的对数与断面的宽度和岩石坚固程度相关，掏槽的对数与断面的宽度和岩石坚固程度相关，断面大，岩石坚固程度高，对数取大值，相反取小值断面大，岩石坚固程度高，对数取大值，相反取小值 在本断面中掏槽眼取在本断面中掏槽眼取2对，共对，共16个眼个眼炮眼夹角按由内向外依次增大炮眼夹角按由内向外依次增大。垂直楔形掏槽垂直楔形掏槽 v（1）周边眼间距和孔数）周边眼间距和孔数v周边眼间距经验公式为周边眼间距经验公式为E=10d18d（d为孔径）为孔径），围岩情况好，取大值，相反，取小值，根据现场，围岩情况好，取大值，相反，取小值，根据现场隧道隧道、级围岩的情况，周边眼间距取级围岩的情况，周边眼间距取4050c

11、m。v取周边眼间距取周边眼间距=45cmv则上台阶周边眼个数：则上台阶周边眼个数：vN=L/E=22.6/0.45=50个。个。5、周边眼设计周边眼设计（2）周边眼最小抵抗线）周边眼最小抵抗线v周边眼间距确定后，在周边眼间距确定后，在、级围岩下，按炮眼级围岩下，按炮眼密集度公式密集度公式m=E/W=0.71.0，可得最小抵，可得最小抵抗线抗线W=5075cm。断面跨度大，光爆眼所受。断面跨度大，光爆眼所受到的夹制作用小，取较大值，相反，取小值，岩到的夹制作用小，取较大值，相反，取小值，岩石强度高取小值，相反取大值。石强度高取小值，相反取大值。v周边眼最小抵抗线周边眼最小抵抗线W=60cm（3）

12、周边眼不耦合系数）周边眼不耦合系数v光面爆破周边孔采用不耦合装药。光面爆破周边孔采用不耦合装药。v一般不耦合系数经验值为一般不耦合系数经验值为D=1.52.0。v现场钻孔孔径为现场钻孔孔径为d=42mm，v现场实际采用现场实际采用25mm得得D=1.68v符合符合D=1.52.0的条件。的条件。（4）周边孔装药结构）周边孔装药结构v装药采用不耦合间隔装药结构（也可采用小药卷装药采用不耦合间隔装药结构（也可采用小药卷连续装药结构），因间隔距离超过殉爆距离等因连续装药结构），因间隔距离超过殉爆距离等因素，一般用导爆索串联各药卷以加强传爆的稳定素，一般用导爆索串联各药卷以加强传爆的稳定性，药卷采用性

13、，药卷采用25小药卷，孔底用半卷小药卷，孔底用半卷32药药卷加强。卷加强。（5）周边孔单孔药量）周边孔单孔药量v 计算单孔装药量，以计算单孔装药量，以kg/m表示。表示。v 式中：式中：q装药集中度，装药集中度，kg/m；v k单位体积耗药量，单位体积耗药量，kg/m3，试验得，试验得1.6 kg/m3；v e炸药换算系数，炸药换算系数，e=320/B；v B炸药的爆力，炸药的爆力，ml,对岩石硝铵炸药对岩石硝铵炸药B=320;v w最小抵抗线，最小抵抗线，m；v 计算得：计算得：q=0.3311.60.60.6=0.191kg/mv 单孔药量：单孔药量：QK=qL=0.1913.2=0.61

14、1kg233.0wkeq233.0wkeq围岩情况取值范围见表围岩情况取值范围见表2 岩石类别岩石类别炮孔直径炮孔直径(cm)(cm)药卷直径药卷直径(cm)(cm)间距间距E(cmE(cm)不耦合系数不耦合系数D D抵抗线抵抗线W W(cm)(cm)密集度密集度m m（E/WE/W）装药集中度（装药集中度（q q）(kg/m)(kg/m)硬硬 岩岩60fr8060fr80405040502525404050501.62.01.62.0505075750.70.71.01.00.150.150.250.25注：注：1.fr为单轴极限抗压强度；为单轴极限抗压强度；2.孔间距随岩石强度或轮廓曲率半

15、径变大，而增大；孔间距随岩石强度或轮廓曲率半径变大，而增大；3.在本断面中，周边眼在本断面中，周边眼45cm，周边眼抵抗线，周边眼抵抗线60cm。装药集中度装药集中度0.19kg/m。（6）周边眼爆破死角处理）周边眼爆破死角处理 v上台阶周边眼与底板眼连接部夹角小，爆破时，上台阶周边眼与底板眼连接部夹角小，爆破时，夹制作用大，在角隅处减少药量，将周边眼间距夹制作用大，在角隅处减少药量，将周边眼间距适当加密，并最后起爆。适当加密，并最后起爆。6、二圈眼设计、二圈眼设计 v二圈眼爆破质量的好坏直接影响光面爆破的效果二圈眼爆破质量的好坏直接影响光面爆破的效果，二圈眼间距按不小于周边眼的抵抗线考虑。在

16、，二圈眼间距按不小于周边眼的抵抗线考虑。在本断面中，二圈眼的间距取本断面中，二圈眼的间距取a=6080cm，抵，抵抗线取抗线取80cm，上台阶孔数可按下式计算。，上台阶孔数可按下式计算。aRWRLN式中：式中：R-开挖轮廓线半径，开挖轮廓线半径，m；W-周边眼抵抗线，周边眼抵抗线，m；L-开挖轮廓线周长，开挖轮廓线周长，m；a-二圈眼眼间距，二圈眼眼间距，m;7、掘进眼、掘进眼v掘进眼布置主要是确定炮眼间距和最小抵抗线，掘进眼布置主要是确定炮眼间距和最小抵抗线，炮眼间距和最小抵抗线大小的选取由岩石的坚硬炮眼间距和最小抵抗线大小的选取由岩石的坚硬程度和炮眼深度确定。程度和炮眼深度确定。v抵抗线抵

17、抗线W与炮眼深度与炮眼深度L的关系式为：的关系式为：vW=（0.20.5）Lv在硬岩中，炮眼越深，取较小的系数，反之取较在硬岩中，炮眼越深，取较小的系数，反之取较大的系数大的系数v结合本隧道结合本隧道、级围岩的掘进眼环向间距通常级围岩的掘进眼环向间距通常控制在控制在a=0.61.0m，掘进眼层间距为，掘进眼层间距为b=0.81.2m，且环向间距和层间距一般按由内向外，且环向间距和层间距一般按由内向外逐渐减小的原则布设。逐渐减小的原则布设。8、底板眼、底板眼v底板眼主要对岩石进行二次粉碎和起到翻渣的作底板眼主要对岩石进行二次粉碎和起到翻渣的作用，布置原则一般为孔间距用，布置原则一般为孔间距a=0

18、.81.2m，距，距离二台眼距离离二台眼距离b=0.81.0m。v当底板眼位置位于隧道仰拱底部开挖轮廓线时，当底板眼位置位于隧道仰拱底部开挖轮廓线时，孔间距一般为孔间距一般为0.50.8m。9、各类孔炸药分配、各类孔炸药分配v(1)周边眼采用不耦合间隔装药结构，其余孔采用连续装周边眼采用不耦合间隔装药结构，其余孔采用连续装药结构。药结构。v (2)各类孔装药量分配顺序为：掏槽孔各类孔装药量分配顺序为：掏槽孔周边孔周边孔二圈孔二圈孔掘进孔掘进孔底板孔。底板孔。v(3)孔内炸药长度结合围岩情况、炮口封堵长度和孔所在孔内炸药长度结合围岩情况、炮口封堵长度和孔所在位置，综合考虑各孔药量。上台阶布置原则

19、如下：位置，综合考虑各孔药量。上台阶布置原则如下：v 掏槽孔一般按照掏槽孔一般按照0.80.9倍孔深连续装药；倍孔深连续装药；v 周边孔按装药集中度计算单孔药量；周边孔按装药集中度计算单孔药量；v 二圈眼按照二圈眼按照0.60.7倍孔深连续装药；倍孔深连续装药；v 掘进眼按照掘进眼按照0.70.8倍孔深连续装药；倍孔深连续装药；v 底板孔一般按照底板孔一般按照0.70.8倍孔深连续装药。倍孔深连续装药。v 同样，由于下台阶和仰拱具有良好的临空面，装药量配置同样，由于下台阶和仰拱具有良好的临空面，装药量配置适当减小。适当减小。上台阶各孔布置及药量布置上台阶各孔布置及药量布置 表表3 上台阶上台阶

20、、级围岩钻爆参数表级围岩钻爆参数表下台阶各孔布置及药量布置下台阶各孔布置及药量布置 下台阶下台阶、级围岩钻爆参数表级围岩钻爆参数表 10、总药量与总孔数核算、总药量与总孔数核算v(1)上台阶总药量上台阶总药量v 钻孔深度为钻孔深度为3.2mv 爆破总装药量：爆破总装药量：v Q=KSL=0.9（77.823.2）=224.12kg v 式中：式中：K-单位炸药消耗量，结合本合同段岩石强度、断单位炸药消耗量，结合本合同段岩石强度、断面宽度和爆破进尺综合考虑，上台阶：取面宽度和爆破进尺综合考虑，上台阶：取K=0.9kg/m3，（查定额坚固系数，（查定额坚固系数f=68时，松动时，松动爆破爆破K=0

21、.5 kg/m3，加强松动，加强松动K=0.7 kg/m3，抛掷，抛掷爆破爆破K=1.2 kg/m3）。）。v S-断面面积（断面面积（m2）,上台阶面积上台阶面积S上上=77.82m2；v L-炮眼深度（炮眼深度（m）,3.2 m。v（2）上台阶总孔数）上台阶总孔数v除周边孔外，炮眼数目按式计算。除周边孔外，炮眼数目按式计算。vN=v v式中：式中：N-炮眼数目，个炮眼数目，个 v K-光面爆破单位炸药消耗量，光面爆破单位炸药消耗量，kg/m3 v L-炮眼深度，炮眼深度，3.2m vn-炮眼装药系数，查表取炮眼装药系数，查表取0.8，v r-炸药的线装药密度，炸药的线装药密度，1kg/m

22、v S=开挖断面积，开挖断面积，m2v -周边眼总装药量，周边眼总装药量，kg rnLQLSK*周周Q周Q周Qv上台阶轮廓线长上台阶轮廓线长22.6m，周边眼按间距，周边眼按间距45cm布孔，装药集中度取布孔，装药集中度取0.19kg/m,孔深孔深3.2m。v得：得：N孔孔=22.6/0.45=50个，周边眼总药量个，周边眼总药量=500.193.2=30.4kgv上台阶总药量上台阶总药量Q=KSL=224.12kg v代入参数得：代入参数得：N=76个个v则上台阶总炮孔则上台阶总炮孔N=76+50=126个。个。v计算得知，其上台阶布孔数和总装药量合理。计算得知，其上台阶布孔数和总装药量合理

23、。v同理，计算仰拱和下台阶，其参数合理。同理，计算仰拱和下台阶，其参数合理。11、起爆网路起爆网路v隧道爆破开挖使用塑料导爆管非电起爆网络，起隧道爆破开挖使用塑料导爆管非电起爆网络，起爆过程中严格控制孔内各段位的毫秒雷管段差，爆过程中严格控制孔内各段位的毫秒雷管段差，起到微差起爆的目的。起到微差起爆的目的。v在网络连接过程中，孔内的非电毫秒雷管跳段使在网络连接过程中，孔内的非电毫秒雷管跳段使用，段差按由内向外跳级增加，考虑减震效应，用，段差按由内向外跳级增加，考虑减震效应，多重掏槽的掏槽眼段差一般取多重掏槽的掏槽眼段差一般取5075ms，周边，周边眼和二圈眼段差一般在眼和二圈眼段差一般在100

24、ms左右，周边眼一左右，周边眼一般采用大段的非电毫秒雷管引爆，且周边眼通常般采用大段的非电毫秒雷管引爆，且周边眼通常结合使用导爆索以加强传爆的稳定性；结合使用导爆索以加强传爆的稳定性；v用于网络中间连接的非电毫秒雷管一律采用小号用于网络中间连接的非电毫秒雷管一律采用小号段、同段位的雷管。段、同段位的雷管。v网络连接一般采用复式连接法，即每个主干线上网络连接一般采用复式连接法，即每个主干线上的塑料导爆管雷管采用双管并联与孔内的塑料导的塑料导爆管雷管采用双管并联与孔内的塑料导爆管连接爆管连接。v网路击发使用击发枪击发，激发传递过程为：击网路击发使用击发枪击发，激发传递过程为：击发枪发枪主干线上的导爆管主干线上的导爆管主干线的毫秒雷管主干线的毫秒雷管各个支线上的导爆管各个支线上的导爆管各个支线上的雷管各个支线上的雷管引爆引爆炸药，从而完成整个网络起爆。炸药，从而完成整个网络起爆。v起爆顺序为：掏槽眼起爆顺序为：掏槽眼掘进眼掘进眼二圈眼二圈眼周边眼周边眼底板眼。底板眼。