隧道爆破课程设计

1、一、 工程概况：1、隧道总长3211m2、隧道形状及断面要求：断面为半圆拱形，墙高15m，宽8m3、隧道特点及环境条件：隧道围岩坚固性系数f=1113，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715 cms；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 cms4、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

2、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（） 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） f、比钻孔量（m/ m）g、炸药单耗（kgm）隧道断面为半圆拱形，墙高15m，宽8m。断面面积145.13二、掘进爆破方案及爆破安全要求1、隧道断面结构设计：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57.13，下断面开挖面积88，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

3、形，单循环进尺控制在1.52.7m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/ 确定最大一段允许用药量。查表得：取K=100 =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： 炮孔深度。炮孔深度按下式计算 L=（0.50.9）B 式中B隧道宽度，m则， L=4.07.2m 但是

4、，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。 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= 式中k炸药单耗 f岩石普式系数 S开挖断面积（S大于18时，取18）通过计算得， k=1.094-1.190 kgm 取k=1.1 kgm 单循环装药量Q 。按照公式Q=ksl 式中Q每循环的总装药量，kg k单位炸药消耗量，kgm S隧道掘进尽断面积， l工作面爆孔平均深度，m 爆孔利用率，一般为0.850.95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.

5、0m孔深的单循环装药量分别取为： 96.1kg和226.2kg。 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90100cm。 单孔装药量q。隧道掘进爆破的单孔装药量按下式计算 q=nL 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 单位长度的药卷

6、质量，kgm则，循环进尺为1.7m时q=0.82.20.96=1.69 kg q=0.71.70.96=1.14kg 循环进尺为4.0m时q=0.84.40.96=3.38 kg q=0.74.00.96=2.67kg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= 式中：k掘进爆破单位炸药消耗量，kgm L炮孔平均深度，m 炮孔平均装药系数，查表可得 K炸药的线装药密度，kgm 炮孔利用率。所以得到初算N=78 个。上断面周边孔爆破参数： 拱部周边孔光面爆破参数。光面层厚度：W=（1020）D=4080mm，一般取W=5080cm。此设计取70cm

7、。炮孔间距a：按a=（1018）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=1.82.0线装药密度，取q=0.120.15 kgm 边墙周边孔爆破参数。炮孔间距a=5055cm，本设计取50cm。线装药密度：q= 0.250.35 kgm 底板孔爆破参数。底板孔距：a=7075cm，本设计取70cm。装药系数：n=0.75单孔装药量循环进尺为1.7m时，q=nL=0.751.70.96=1.2kg循环进尺为4.0m时，q=nL=0.754.00.96=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

8、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。 炮孔深度L。取炮孔深度L=5.0m 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=1.01.1m，排距b=0.9m。此设计中取W=1.0m，排距取b=0.9m 炮孔间距a。边墙周边孔孔距a=6570cm，取a=70cm。地板孔距a=0.91.0m，取a=1.0m。主炮孔间距按m=1.11.2计算，所以a=1.01.1m，取a=1.0m。 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

9、.250.35 kgm，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=0.350.45 kgm，设计中取k=0.4 kgm。 单循环装药量Q 。按照公式 Q=ksl 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： 99kg139kg。 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=0.351510.451.151.1=1.752.72kg。 考虑到底板孔的爆破条件差，装药量可加大1520，而第一排主炮孔因自由面条件较好，可减少1015。为此，第一排主炮孔的装药量q=1.52.3kg，中间主炮孔q=1.83.

10、0kg，底板孔q=2.13.1kg。 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=0.120.20 kgm，单孔装药量q=0.61.0 kg。 炮孔数目确定。通过公式 N=计算则 N= 45 个。四、爆破施工设计：1、上断面爆破施工设计： 从距离底板5060cm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6570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5060cm，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6070cm，此设计取70cm，其钻

11、孔方向向外倾斜5，两侧边墙周边孔间距5055cm，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7075cm，此设计取70cm。除掏槽孔外所有炮孔均为垂直，孔深L=1.7m。炮孔布置形式及其孔网参数如下图所示： 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

12、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62.213.206045150g6.7kg1辅助孔1041.7176.800520150kg78kg4-18拱部周边孔241.740.80-50-5120100g12kg20边墙周边孔181.730.60590100g9g18底板孔121.720.410060200g12kg19总计164281.827033kg56584.7kg起爆顺序与起爆方法。采用非电导爆管雷管孔内毫秒延迟起爆顺序系统。为了控制爆破的地标振动速度强度，并获得较

13、好的爆破效果，起爆顺序为：首先所有掏槽孔同时起爆，然后依次为辅助孔、崩落孔、边墙周边孔和拱部周边孔。其中，辅助孔、崩落孔又按先内后外的顺序逐排起爆，单段最大装药量为9.5kg。每个炮孔内装入一发非电导起爆管毫秒雷管，雷管段别图所示。采用串并联方式起爆，主传导管用雷管引爆，并保证各段的延迟时间间隔大于50ms，以避免地震波叠加而产生过大的地表振动速度。2.下断面施工设计。爆孔布置。在下断面横截面上共布置11排主炮孔，从上往下第一排孔底抗线为1.1m，其余排距0.9m，每排8个炮孔，孔距1.0m。两侧边墙各布置四个周边孔，孔距0.7m，其钻孔方向沿开挖边界向外倾斜5。沿底板边界布置六个底板孔，孔距

14、0.91.0m,钻孔方向向下倾10。炮孔布置形式与尺寸如图所示。装药结构与单孔装药量。装药结构与上断面相同。除底板孔使用单卷质量为200g的乳化炸药外，其余炮孔均使用单卷质量为150g的2号岩石铵梯炸药。各炮孔的单孔装药量列于下表。下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主炮孔835415001411150g211.6kg1-15中间底板孔7535010119100g11.9kg16周边孔30515055510100g51kg17两侧底板孔251010034200g6.8g18总计12261066369.7kg1411211.6kg起爆顺序与起爆方法。仍采用非电导爆管雷管孔内毫秒延迟起爆系统，起爆顺序为：主炮孔、中间底板孔、周边孔、两侧底板孔。各炮孔的雷管段别见图和表，单段最大装药量为9.5kg