地下工程施工隧道钻爆法施工技术课件.ppt

1、二、分部开挖爆破设计二、分部开挖爆破设计（）分部开挖爆破的特点）分部开挖爆破的特点我国钻爆法开挖隧道的施工方法中，应用最多的我国钻爆法开挖隧道的施工方法中，应用最多的是分部开挖施工方法。包括是分部开挖施工方法。包括下导坑蘑菇形开挖法、正下导坑蘑菇形开挖法、正台阶和反台阶开挖法台阶和反台阶开挖法等。（属于小、中断面爆破）等。（属于小、中断面爆破）从开挖的顺序上，均为先开挖导坑，再进行隧道从开挖的顺序上，均为先开挖导坑，再进行隧道扩大开挖爆破，最后达到预定的轮廓线。扩大开挖爆破，最后达到预定的轮廓线。特点特点具有与露天台阶爆破相类似的两个临空。所不具有与露天台阶爆破相类似的两个临空。所不同的是临空

2、面比露天小，一次爆破（或同一段爆破）同的是临空面比露天小，一次爆破（或同一段爆破）的规模及用药量应控制，的规模及用药量应控制，设计设计考虑隧道爆破的特殊因素，可类比露天台阶爆考虑隧道爆破的特殊因素，可类比露天台阶爆破进行设计。破进行设计。（二）分部开挖爆破设计（二）分部开挖爆破设计1、确定炮眼直径、确定炮眼直径根据采用的炸药规格和施工机具，一般选用根据采用的炸药规格和施工机具，一般选用35mm的钻孔直径较合适。的钻孔直径较合适。2、确定炮眼深度、确定炮眼深度综合考虑地质、进度、机具、断面大小等。常为综合考虑地质、进度、机具、断面大小等。常为12.5m，1.52.0m。3、确定抵抗线、确定抵抗线

3、W抵抗线通常均小于炮眼深度，当炮眼直径在抵抗线通常均小于炮眼深度，当炮眼直径在3542mm的范围内时，抵抗线的范围内时，抵抗线W与炮眼深度有如下关系式：与炮眼深度有如下关系式：W=(15-25)d坚硬的岩体中，或炮眼较深时，应取较小的系数，反之则取大的系数。坚硬的岩体中，或炮眼较深时，应取较小的系数，反之则取大的系数。4、确定炮眼间距、确定炮眼间距E 同一排两炮眼之间的距离应大于抵抗线，小于炮眼深度。根据经验，有如下同一排两炮眼之间的距离应大于抵抗线，小于炮眼深度。根据经验，有如下关系式：关系式：E=(1.1-1.8)W 一般来说，一般来说，W和和E值取值较大时，会使大块率增加；相反，石碴较为

4、破碎。值取值较大时，会使大块率增加；相反，石碴较为破碎。5、单孔装药量、单孔装药量Q的计算的计算（1）按装药系数进行计算）按装药系数进行计算 Q=rLn (kg)式中式中Q单孔装药量，单孔装药量，kg；r炮眼或炸药的线装药密度炮眼或炸药的线装药密度kg/m，n各部扩大装药系数，查相关手册。各部扩大装药系数，查相关手册。（2）按炸药单耗进行计算）按炸药单耗进行计算Q=KLEW (kg)式中式中Q单孔装药量，单孔装药量，kg；L炮眼深度，炮眼深度，m；E炮眼间距，炮眼间距，m；W炮眼抵抗线或排距，炮眼抵抗线或排距，m；K分部开挖炸药单耗，分部开挖炸药单耗，kg/m，可查相关手册。，可查相关手册。6

5、、堵塞长度、堵塞长度L0的计算的计算 炮眼堵塞与否对爆破效果的影响很大。不堵塞爆破炮眼堵塞与否对爆破效果的影响很大。不堵塞爆破时，不会出现漏斗和裂缝，时，不会出现漏斗和裂缝，爆炸能爆炸能很大部份消耗在空气很大部份消耗在空气中产生很大声响，而对爆破介质的作用很小；若加以堵中产生很大声响，而对爆破介质的作用很小；若加以堵塞，效果就完全不同了。塞，效果就完全不同了。试验表明：炮眼爆破不但要进行堵塞，而且应保证试验表明：炮眼爆破不但要进行堵塞，而且应保证良好的堵塞质量。软弱破碎岩体堵塞段应紧靠装药段，良好的堵塞质量。软弱破碎岩体堵塞段应紧靠装药段，效果较好。效果较好。堵塞长度堵塞长度L0与抵抗线与抵抗

6、线W有如下关系：有如下关系：L0=0.2-0.5W（m）一般堵塞长度浅眼应不小于一般堵塞长度浅眼应不小于20cm，中、深眼不小于，中、深眼不小于50cm，7、雷管与起爆顺序、雷管与起爆顺序 一般选用毫秒电雷管或非一般选用毫秒电雷管或非电毫秒雷管，分多段起爆。电毫秒雷管，分多段起爆。起爆顺序起爆顺序：从临空面开始，：从临空面开始，从低段到高段逐排进行从低段到高段逐排进行。前段。前段爆破必须为后段爆破创造良好爆破必须为后段爆破创造良好的临空面条件。的临空面条件。8、周边轮廓炮眼的爆破设计、周边轮廓炮眼的爆破设计 参照隧道光面爆破技术进参照隧道光面爆破技术进行设计。行设计。预留光面层预留光面层三、中

7、硬岩、硬岩隧道全断面深眼爆破的设计三、中硬岩、硬岩隧道全断面深眼爆破的设计1、循环进尺的确定、循环进尺的确定从经济效益来看，从经济效益来看，3m深眼爆破和深眼爆破和5m深眼爆深眼爆破，破，5m优于优于3m应该取大值。应该取大值。还应根据钻眼机械的还应根据钻眼机械的最大钻进深度最大钻进深度，钻眼钻眼的效率的效率与之配套装运机械设备的与之配套装运机械设备的装运能力装运能力，岩，岩体所能承受的体所能承受的爆破地震动强度爆破地震动强度，循环作业能力循环作业能力等综合考虑。等综合考虑。2、钻眼直径的选择、钻眼直径的选择中硬岩、硬岩全断面深眼爆破、断面较大，一般达中硬岩、硬岩全断面深眼爆破、断面较大，一般

8、达100m2以上。只要掏槽爆破成功，其它炮眼的爆破类似以上。只要掏槽爆破成功，其它炮眼的爆破类似于露天深眼爆破。于露天深眼爆破。尽量采用较大钻眼直径，如尽量采用较大钻眼直径，如48、80、100mm，以减，以减少炮眼数量及钻眼工作量。少炮眼数量及钻眼工作量。一般来说一般来说炮眼直径越大炮眼直径越大，钻眼数量越少钻眼数量越少，相对来说，相对来说岩碴块度要大一些岩碴块度要大一些。根据目前国内的隧道凿岩机械设。根据目前国内的隧道凿岩机械设备，仅做过备，仅做过48mm钻眼直径的深眼爆破，其它的大孔径钻眼直径的深眼爆破，其它的大孔径深孔爆破尚有待于进一步试验研究。深孔爆破尚有待于进一步试验研究。3、炮眼

9、布置、炮眼布置（1）炮眼数量的确定）炮眼数量的确定（a）根据经验公式、曲线）根据经验公式、曲线查取不同的炮眼直径查取不同的炮眼直径 炮眼数量与隧道断面积炮眼数量与隧道断面积有图之关系。可根据炮眼有图之关系。可根据炮眼直径及开挖断面积直接从直径及开挖断面积直接从图中查得。图中查得。（b）工程类比法选定）工程类比法选定可根据工程爆破条件可根据工程爆破条件确定炮眼数目。确定炮眼数目。（c）按经验公式计算）按经验公式计算 N=(KSL-Qg)/(nrL)式中式中N全断面炮眼数（不包括光面爆破），个；全断面炮眼数（不包括光面爆破），个；K单位岩石体积耗药量，查相关手册单位岩石体积耗药量，查相关手册kg/

10、m3；S开挖断面积，开挖断面积，m2；n各类炮眼装药系数（取平均值），查相关手各类炮眼装药系数（取平均值），查相关手册；册；r炸药的线装药密度，炸药的线装药密度，kg/m。根据实际使用的。根据实际使用的炸药获得；炸药获得；L炮眼深度，炮眼深度，m；Qg周边光爆药量，周边光爆药量，kg。（2）炮眼布置原则）炮眼布置原则（a）掏槽眼的布置原则）掏槽眼的布置原则 为便于石碴装运、爆后找顶及喷混凝土等作业，为便于石碴装运、爆后找顶及喷混凝土等作业，要求碴堆集中一些，堆得高一些。为此掏槽区应布置要求碴堆集中一些，堆得高一些。为此掏槽区应布置在断面的中下方。在断面的中下方。（b）周边眼的布置原则）周边眼的

11、布置原则 参照参照“隧道光面爆破隧道光面爆破”进行。进行。实践证明全断面深眼爆破，周边采用光面爆破，实践证明全断面深眼爆破，周边采用光面爆破，块度比较适宜。周边采用预裂爆破，崩落带普遍出现块度比较适宜。周边采用预裂爆破，崩落带普遍出现大块现象，给装运带来困难，不过预裂爆破的轮廓成大块现象，给装运带来困难，不过预裂爆破的轮廓成型及炮眼保存率普遍优于光面爆破。型及炮眼保存率普遍优于光面爆破。（c）扩槽眼、内圈眼、二台眼、底板眼的布置原则）扩槽眼、内圈眼、二台眼、底板眼的布置原则 布眼原则布眼原则 均应比掏槽眼、周边眼稀，而与掘进眼相比，均应比掏槽眼、周边眼稀，而与掘进眼相比，应适当地加密。应适当地

12、加密。扩槽眼扩槽眼作用是将槽腔进一步扩大，为后续炮眼的爆破提作用是将槽腔进一步扩大，为后续炮眼的爆破提供良好的临空面，保证爆破效果，扩槽眼应适当加密。供良好的临空面，保证爆破效果，扩槽眼应适当加密。内圈眼内圈眼装药量过大，会引起围岩的破坏，因此适当加密，装药量过大，会引起围岩的破坏，因此适当加密，使炸药量能在内圈眼带均匀分布，减小对围岩的爆破破坏。使炸药量能在内圈眼带均匀分布，减小对围岩的爆破破坏。二台眼、底板眼的二台眼、底板眼的爆破，除保证底部的爆破效果外，还要爆破，除保证底部的爆破效果外，还要考虑扩槽爆破中部分岩碴堆积在底板上，增加了的负荷，为考虑扩槽爆破中部分岩碴堆积在底板上，增加了的负

13、荷，为克服这一现象，应必须适当加密。它们的间距或抵抗线一般克服这一现象，应必须适当加密。它们的间距或抵抗线一般为掘进眼的为掘进眼的80%左右。左右。（3）炮眼布置图式）炮眼布置图式 炮眼布置图式很炮眼布置图式很多，这里仅介绍有代多，这里仅介绍有代表性的，典型的图式，表性的，典型的图式，楔形掏槽楔形掏槽 环状布置环状布置 楔形掏槽楔形掏槽 线形布置线形布置 直眼掏槽直眼掏槽 环状布置环状布置直眼掏槽线形布置直眼掏槽线形布置 有下导坑的炮眼布置有下导坑的炮眼布置大孔距小抵抗线炮眼布置大孔距小抵抗线炮眼布置4、最大允许用药量的确定（同前）、最大允许用药量的确定（同前）5、总装药量的计算与炸药的分配（

14、同前）、总装药量的计算与炸药的分配（同前）6、装药结构、装药结构 隧道爆破炮眼中的炸药采用正向或反向起爆，试隧道爆破炮眼中的炸药采用正向或反向起爆，试验研究结论是：仅装瞬发雷管的炮眼应该采用正向起验研究结论是：仅装瞬发雷管的炮眼应该采用正向起爆，其它炮眼则应采用反向起爆。爆，其它炮眼则应采用反向起爆。即掏槽眼的首段采用正向装药起爆，其它眼采用即掏槽眼的首段采用正向装药起爆，其它眼采用反向装药起爆反向装药起爆；当采用周边预裂爆破时，周边眼应采用即发雷管当采用周边预裂爆破时，周边眼应采用即发雷管正向起爆，其它与光面爆破相同。这样可得到较好的正向起爆，其它与光面爆破相同。这样可得到较好的岩碴块度。岩

15、碴块度。深眼爆破装药结构深眼爆破装药结构7、爆破合理段间隔时间的选择、爆破合理段间隔时间的选择隧道爆破，实际振动速度测试曲线波形图表明，每段隧道爆破，实际振动速度测试曲线波形图表明，每段间隔间隔时差时差50ms时，波形基本上无叠加现象。从减振观点时，波形基本上无叠加现象。从减振观点看来，每段起爆间隔时差看来，每段起爆间隔时差应大于应大于50ms。据有关资料介绍，据有关资料介绍，脆性坚硬岩石爆破脆性坚硬岩石爆破，岩石从炸药爆，岩石从炸药爆轰开始到移动的时间为轰开始到移动的时间为8-22ms；页岩为；页岩为3868ms。从有利于后段炮眼的爆破出发，从有利于后段炮眼的爆破出发，后段炮眼的起爆应后段炮

16、眼的起爆应在在前段炮眼爆破卸载后前段炮眼爆破卸载后开始，即开始，即每段起爆的间隔时间应大每段起爆的间隔时间应大于岩体从炸药爆轰到开始移动这一时间于岩体从炸药爆轰到开始移动这一时间。8、起爆顺序的安排、起爆顺序的安排光面爆破起爆顺序，光面爆破起爆顺序，是先掏槽，而后扩槽眼，掘进是先掏槽，而后扩槽眼，掘进眼，二台眼、内圈眼、底板眼、最后周边眼。眼，二台眼、内圈眼、底板眼、最后周边眼。预裂爆破预裂爆破周边眼在掏槽爆破之前起爆周边眼在掏槽爆破之前起爆，其它炮眼仍，其它炮眼仍按上述顺序进行。按上述顺序进行。四、隧道爆破的设计程序四、隧道爆破的设计程序 隧道爆破的设计，一般隧道爆破的设计，一般分准备阶段分

17、准备阶段和和设计阶段设计阶段。准备阶段主要了解工程的基本情况，在现场做准备阶段主要了解工程的基本情况，在现场做些小型些小型试验，为设计试验，为设计做准备。做准备。设计阶段主要包括设计阶段主要包括初设、试炮、调整参数方案初设、试炮、调整参数方案。（）准备阶段）准备阶段1、查阅工程设计图，了解工程情况、查阅工程设计图，了解工程情况（1）隧道开挖断面；）隧道开挖断面；（2）工程地质；）工程地质；（3）施工方案；）施工方案；（4）工程对爆破开挖的技术要求。）工程对爆破开挖的技术要求。2、查阅并了解施工组织设计情况、查阅并了解施工组织设计情况（1）工期安排；）工期安排；（2）机械设备；）机械设备；（3）

18、开挖循环进尺；）开挖循环进尺；3、实地考察隧道周围的环境条件及有关情况、实地考察隧道周围的环境条件及有关情况；4、爆破器材的选型、检测、制订购置计划；、爆破器材的选型、检测、制订购置计划；5、进行小型的爆破试验，如漏斗试验、成缝试验等。、进行小型的爆破试验，如漏斗试验、成缝试验等。（二）设计阶段（二）设计阶段1、综合上述情况，考虑确定开挖方案、炮眼直径、循环、综合上述情况，考虑确定开挖方案、炮眼直径、循环进尺；进尺；2、查阅类似工程条件的有关工程资料和经验公式；、查阅类似工程条件的有关工程资料和经验公式；3、根据爆破试验的情况及确定的开挖方案与工程经验做、根据爆破试验的情况及确定的开挖方案与工

19、程经验做出隧道爆破的初步设计；出隧道爆破的初步设计；4、进行现场试爆，观测爆破效果；、进行现场试爆，观测爆破效果；5、根据试爆结果，调整有关爆破参数，正式做出隧道爆、根据试爆结果，调整有关爆破参数，正式做出隧道爆破设计。破设计。五、隧道爆破设计文件的编制五、隧道爆破设计文件的编制设计文件应包括：设计文件应包括：炮眼布置图装药参数表，综合技炮眼布置图装药参数表，综合技术经济指标表，编制说明等术经济指标表，编制说明等。（一）炮眼布置图（一）炮眼布置图 开挖断面的正面炮眼布置图开挖断面的正面炮眼布置图，其内容有：，其内容有：炮眼间距、炮眼间距、抵抗线、断面尺寸、起爆顺序、装药量。抵抗线、断面尺寸、起

20、爆顺序、装药量。如对称布置如对称布置，可可一侧一侧注尺寸、注尺寸、一侧一侧标注起爆顺序与标注起爆顺序与单孔装药量。掏槽眼。单孔装药量。掏槽眼。炮眼布置较为复杂时，应增加掏槽部位的水平剖面炮眼布置较为复杂时，应增加掏槽部位的水平剖面图，应标明钻眼方向与钻眼深度。图，应标明钻眼方向与钻眼深度。（二）装药参数表（二）装药参数表装药参数表应包括以下内容：装药参数表应包括以下内容：1、炮眼名称与编号。、炮眼名称与编号。2、钻眼参数，包括炮眼直径、炮眼深度、炮眼间距、炮、钻眼参数，包括炮眼直径、炮眼深度、炮眼间距、炮眼抵抗线、同类炮眼的个数等。眼抵抗线、同类炮眼的个数等。3、单眼装药量，两类以上炸药的应分

21、类列出。、单眼装药量，两类以上炸药的应分类列出。4、段装药量，即同段雷管的总装药量，以便于估算爆破、段装药量，即同段雷管的总装药量，以便于估算爆破振动强度。振动强度。5、雷管段与装药结构；、雷管段与装药结构；6、必要的说明；、必要的说明；7、最后一栏为合计、计算出总炮眼数、钻眼总延米，各、最后一栏为合计、计算出总炮眼数、钻眼总延米，各类炸药用量、总用药量、雷管总用量。类炸药用量、总用药量、雷管总用量。（三）技术经济指标（三）技术经济指标1、周边眼钻爆参数有：间距、抵抗线、周边眼钻爆参数有：间距、抵抗线、E/W值、深度、装药集中度、堵塞值、深度、装药集中度、堵塞长度、起爆方式；长度、起爆方式；2

22、、工程量：开挖断面、循环进尺、爆破石方量、钻眼总数、钻眼总延米；、工程量：开挖断面、循环进尺、爆破石方量、钻眼总数、钻眼总延米；3、材料消耗：各类炸药消耗量、雷管消耗、其它材料消耗量；、材料消耗：各类炸药消耗量、雷管消耗、其它材料消耗量；4、有关统计数据：预计进尺、炮眼利用率、钻眼数、钻眼量。、有关统计数据：预计进尺、炮眼利用率、钻眼数、钻眼量。（四）设计说明（四）设计说明1、设计依据；、设计依据；2、本设计的适用条件；、本设计的适用条件；3、施工要求与注意的问题；、施工要求与注意的问题；4、机具与材料的有关说明；、机具与材料的有关说明；5、设计未尽问题说明；、设计未尽问题说明；6、安全事项说明。、安全事项说明。（五）其它必要的补充附图（五）其它必要的补充附图有装药结构图、爆破网路图、钻眼分工顺序图、装药分工顺序图等。有装药结构图、爆破网路图、钻眼分工顺序图、装药分工顺序图等。一、光面爆破技术经济效益分析一、光面爆破技术经济效益分析二、影响隧道爆破质量的因素二、影响隧道爆破质量的因素隧道爆破的质量有以下几方面内容组成，安全，炮眼利隧道爆破的质量有以下几方面内容组成，安全，炮眼利用率，岩碴块度，周边轮廓成形效果。用率，岩碴块度，周边轮廓成形效果。三、隧道爆破质量检验三、隧道爆破质量检验请各位同学请各位同学提出教学意见和建议提出教学意见和建议!