石灰岩地区隧道光面爆破设计方案

1、石灰岩地区隧道光面爆破设计 1 适用的范围条件适用于新建沪昆客专贵州段8标石灰岩地区隧道开挖爆破施工。主要围岩级别为级、级、级。 2 材料要求序号爆破器材名称规格备注12号岩石硝铵炸药25200mm无水地段2RJ-2乳胶炸药32200mm有水地段，风枪钻眼3毫秒雷管117段4导爆索5.76.2mm周边眼用5塑料导爆管3.0mm 3 施工设备及机具开挖均采用凿岩机钻眼，所采用设备及机具：自制开挖台车一套YT28型风动凿岩机，20m3/min电动空压机 4 施工工艺流程 4.1 施工工艺原理施工中主要采用的开挖施工方法为爆破法开挖，爆破施工过程中严格控制装药量，减少炮轰波对围岩的扰动，达到爱护围岩

2、的目的。采用YT28型风动凿岩机钻眼，非电毫秒雷管微差起爆。周边眼采用25mm小直径药卷间隔装药方式，其余炮眼采用连续装药，富水地段采用乳化防水炸药，掏槽眼采用复式楔形掏槽。爆破材料采用117段非电毫秒雷管和塑料导爆管起爆，周边眼采用低爆速、低密度、高爆力、传爆性好的小直径2号岩石硝铵炸药（25mm直径），富水地段采用乳化炸药，厂制炮泥堵塞，导爆管复式网路联接，各部一次起爆。光面爆破受多种因素影响,包括围岩强度、整体性、节理、层理等地质因素，现场围岩地质结构千变万化，爆破参数进行现场设计动态调整。同一类围岩经试爆取得的技术参数，做为初步依据，每一循环爆破作业都要由有经验的爆破工程师根据上一循环

3、爆破效果，以及本循环围岩特征进行适当调整，选择一组最佳技术参数。上一循环是下一循环的预设计和试爆破。 4.2 施工工艺流程图图1 光面爆破设计流程图测定围岩参数爆破参数预设计试爆破确定爆破参数爆破效果评判结合围岩具体特征调整参数调整爆破参数不理想钻爆作业 4.3 施工作业说明 4.3.1 施工顺序测量放样标出孔位钻正顶孔钻孔装药连线起爆。钻爆采用YT28型风动凿岩机，凿岩台车钻孔作业：固定人员司钻，固定部位孔眼，严格控制外插角和周边眼间距。在拱部周边眼钻孔完毕后，利用装药平台进行装药联线作业。 4.3.2 钻孔技术要求和质量标准（1）钻孔要做到“准、顺、平、齐”。准：按周边孔参数要求，孔位要选

4、准；顺：侧墙孔孔口要顺开挖轮廓线布置，使孔底均位于开挖允许的超欠范围内；平：各炮眼相互平行（孔口和孔底距相等）；齐：孔底要落在同一平面上，爆出的断面要整齐，便于下一循环作业。（2）保证钻孔质量措施：光爆钻孔时，由爆破设计技术员统一指挥协调行动，认真实行定人、定位、定机、定质、定量的“五定”岗位责任制；分区按顺序钻孔，避免相互干扰、碰撞、拥挤；固定钻孔班，以便熟练技术，掌握规律，提高钻孔的速度和准确性。按各断面炮孔爆破设计装药量装药联线，塑料导爆管起爆网络联接采用复式联接网路。炮孔孔口采用炮泥堵塞，炮泥由炮泥机加工成型。 4.4技术要点 4.4.1周边眼常用参数的选择（1）周边眼间距E，它是直接

5、控制开挖轮廓面平整度的主要因素。一般情况下E=（1215）d,其中炮眼直径d=3545mm。对于节理较发育、层理明显以及开挖轮廓要求较高的地下工程，周边眼间距可适当减小，也可在两炮眼之间增加一个不装药的导向空眼。（2）岩石隧道光面爆破一次开挖进尺不宜大于3.5m，爆破参数应通过试验确定。当无试验条件时，有关参数可参照表2选用。表1 光面爆破参数表岩石类别周边眼间距E(cm)周边眼抵抗线W(cm)相对距离E/W装药集中度q(kg/m)极硬岩506055750.800.850.250.40硬岩405550600.800.850.150.25软质岩304545600.750.800.040.15（3

6、）最小抵抗线W（光面层厚度），W直接影响光面爆破效果和爆碴块度。其取值在（1322）d范围内，且WE。（4）周边眼密集系数K，一般情况，以K=E/W=0.71.0为宜。（5）装药集中度q，采用2号岩石炸药进行光面爆破时，全断面一次爆破，则q=0.20.3kg/m。选取光面爆破参娄可用类比法或查表（见表1），必要时要在与所做工程地质条件相类似的岩层中试验，以求得更准确的爆破参数。 4.4.2周边眼装药结构严格控制周边眼装药品量，采用合理的装药结构，尽量使炸药沿孔深均匀分布，是实现光面爆破的重要条件。常用的装药结构有以下几种：（1）连续装药；将计算出的药量按装药集中度连续均匀地装入炮眼，其起爆药爆

7、包置于眼底。（2）间隔装药：为使爆炸力沿眼均匀分布，需将炸药沿炮眼全度布设，当其所需炸药药卷连续长度短于炮眼长度较多时，应采用间隔装药。（3）不偶合装药：采用卷装炸药时，多为不偶合装药结构 ，这时要注意，不偶合系数要在1.42.0范围内。 4.4.3合理安排爆破程序，选用合适的掏槽形式采用全断面开挖隧道时，开始只有一个临空面，显然，这不利于取得好的爆破效果，需要创造新的临空面。为此，首先必须要选择合适的掏槽形式，以取得理想的掏槽效果；第二，要合理安排爆破顺序，使爆破按掏槽、掘进、内圈、周边眼顺序进行，以便为掘进、内圈、周边眼逐次开辟临空面。实现顺序起爆的手段是采用微差爆破技术分段起爆。 5光面

8、爆破施工工艺 5.1放样布眼钻眼前，测量人员要用红铅油准确绘出开挖断面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不得超过5。在直线段，可用35台激光准直仪控制开挖方向和开挖轮廓线。 5.2炮眼布置应符合下列要求5.2.1 光爆层周边眼应沿隧道开挖断面轮廓线布置,内圈眼布置应满足周边眼抵抗线要求。5.2.2 其余辅助炮眼应交错均匀布置在光爆层内圈眼与掏槽眼之间，间距应满足爆破岩石块度的需要。5.2.3 周边炮眼与辅助炮眼的眼底应在同一垂直面上，掏槽炮眼应加深1020cm。 5.3定位开眼采用钻孔台车钻眼时，台车与隧道轴线要保持平行。台车就位后按炮眼布置图正确钻孔。对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它

9、眼要高，开眼误差要控制在3和5以内。 5.4钻眼钻工要熟悉炮眼布置图，要能熟练地操纵凿岩机械，特别是钻周边眼，一定要由有较丰富经验的老钻工司钻，台车下面有专人指挥，以确保周边眼有准确的外插角（眼深3米时，外插角3；眼深5米时，外插角2），尽可能使两茬炮交界处台阶小于15。同时，应根据眼口位置岩石的凹凸程度调整炮眼深度，以保证炮眼底在同一平面上。 5.5清孔装药前，必须用由钢筋弯制的炮钩和小直径高压风管输入高压风将炮眼石屑括出和吹净。 5.6装药装药需分片分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要“对号入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20。 5.7联结起爆网路起爆网路为复式网路

10、,以保证起爆的可靠性和准确性。联结时要注意：导爆管不能打结和拉细,各炮眼雷管连接次数应相同；引爆雷管应用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10以上处。网路联好后,要有专人负责检查。 6 钻爆设计 6.1 、级围岩台阶法开挖钻爆设计、级围岩采用台阶法开挖，爆破器材选用乳胶炸药、塑料导爆管非电起爆系统，毫秒微差有序起爆。上台阶周边眼采用25mm小直径药卷，光面爆破，其它炮眼采用32mm药卷；下台阶周边眼采用25mm（长200mm，190g卷）药卷，预裂爆破，其它炮眼采用32mm药卷。、级围岩台阶法施工典型断面爆破设计、装药结构如图2、图3。图2 、级围岩台阶法施工典型爆破设计示意图图3 、级围周边眼装

11、药结构示意图爆破药量分配见表2所示，主要经济技术指标见表3和表4所示。表2 、IV级围岩正台阶开挖光面、预裂爆破装药参数表序号炮眼分类炮眼数（个）雷管段数（段）炮眼长度（m）炮眼装药量每孔药卷数（卷/孔）单孔装药量（Kg）合计药量（Kg）上台阶（光面爆破）1周边眼33152.54.00.3210.562内圈眼24132.53.00.5713.683辅助眼125112.53.00.5714.254辅助眼21492.54.00.7610.645掏槽眼141、3、4、5、6、72.66.01.1415.96622.6/7底板眼15152.54.00.7611.48合计12776.49下台阶（预裂爆破

12、）9周边眼1432.560.486.7210掘进眼1052.53.00.575.711掘进眼1172.53.00.576.2712二抬眼1292.53.00.576.8413底板眼18112.53.50.66511.9714合计6537.5表3 、级围岩上台阶光面爆破主要经济技术指标序号项 目单 位数 量1开挖断面积m256.12预计每循环进尺m2.53每循环爆破石方m3140.254炮眼总数个1275钻孔总长度m31916雷管用量发1257炸药用量Kg76.498比钻眼数个/m22.269比钻眼量m/m32.2710比装药量Kg/m30.54511单位体积岩体耗雷管量发/m30.89112预

13、计炮眼利用率%100表4 、级围岩下台阶预裂爆破主要经济技术指标序号项 目单 位数 量1开挖断面积m230.42预计每循环进尺m2.53每循环爆破石方m376.04炮眼总数个65.05钻孔总长度m162.56雷管用量发65.07炸药用量Kg37.58比钻眼数个/m22.149比钻眼量m/m32.1410比装药量Kg/m30.4911单位体积岩体耗雷管量发/m30.8612预计炮眼利用率%100掏槽是隧道爆破的关健环节，掏槽效果的好坏直接关系到炮孔利用率和对围岩的扰动。根据本段隧道工程地质情况，采用双中空直眼掏槽。炮眼深度：掏槽眼眼深2.6m，其它炮眼深2.5m。起爆方式为孔内微差起爆。周边眼采

14、用25mm小直径药卷间隔装药，其它炮眼采用32mm药卷连续装药。6.2 级围岩段钻爆设计级围岩采用交叉中隔壁法（CRD法）开挖时，按12小时一循环考虑，每循环进尺1.8米，日进尺3.6米。围岩钻爆设计详见图4CRD法开挖围岩钻爆设计图。具体装药参数详见表5CRD法开挖围岩左上部开挖装药量表、表6CRD法开挖围岩左下部开挖装药量表、表7CRD法开挖围岩右上部开挖装药量表、表8CRD法开挖围岩右下部开挖装药量表。实际施工中不断优化爆破参数，以取得最佳的爆破效果。图4 CRD法开挖围岩钻爆设计图 表5 CRD法开挖围岩左上部装药量表部位序号眼别孔数段数每孔装药量（Kg）合计(Kg)左上部1掏槽眼81

15、0.745.922辅助眼1320.628.0631030.626.24周边眼3340.516.55底板眼750.745.18计划进尺1.8米，总装药量为41.86Kg，每立方米岩石耗药量为1.1Kg/m3,掏槽眼钻孔深度2.0米，其余孔钻孔深度为1.9米。 表6 CRD法开挖围岩左下部装药量表部位序号眼别孔数段数每孔装药量（Kg）合计(Kg)左下部1辅助眼710.473.292620.472.823630.472.824周边眼1840.386.845底板眼750.573.99计划进尺1.8米，总装药量为19.76Kg，每立方米岩石耗药量为0.50Kg/m3,底板眼钻孔深度2.0米，其余孔钻孔深

16、度为1.9米。 表7 CRD法开挖围岩右上部装药量表部位序号眼别孔数段数每孔装药量（Kg）合计(Kg)右上部1掏槽眼811.4311.442辅助眼1321.215.631031.2124周边眼3340.9531.355底板眼751.4310.01计划进尺1.8米，总装药量为80.4Kg，每立方米岩石耗药量为1.1Kg/m3,掏槽眼钻孔深度2.0米，其余孔钻孔深度为1.9米。表8 CRD法开挖围岩右下部装药量表部位序号眼别孔数段数每孔装药量（Kg）合计(Kg)右下部1辅助眼910.887.922820.887.043830.887.044周边眼1240.89.65底板眼751.28.3计划进尺1

17、.8米，总装药量为40.0Kg，每立方米岩石耗药量为0.52Kg/m3,底板眼钻孔深度2.0米，其余孔钻孔深度为1.9米。5.8.4 定位钻眼人工钻眼开始前，测量人员用红油漆准确绘出开挖面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不超过5cm。钻孔时，钻杆与隧道轴线保持平行。按炮眼布置图正确钻孔。对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它眼高，开眼误差要控制在3cm和5cm以内。人工钻眼，利用自制凿岩台架、YT-28风动凿岩机施工，钻工首先熟悉炮眼布置图，熟练地操纵凿岩机械，特别是钻周边眼，有专人指挥，以确保周边眼有准确的外插角。同时，根据眼口位置及掌子面岩石的凹凸程度调整炮眼深度，以保证炮眼底在同一平

18、面上。钻眼作业应符合下列要求：炮眼的深度和斜率应符合钻爆设计。掏槽眼眼口间距误差不大于3cm、眼底间距误差不得大于5cm；辅助眼眼口排距、行距误差均不得大于5cm；周边眼眼口位置误差不得大于3cm，眼底不得超出开挖断面轮廓线35cm/m（深眼取大值，浅眼取小值）。当采用凿岩机钻眼时，掏槽眼眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm；眼底不得超出开挖断面轮廓线15cm。当开挖面凹凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度，使周边眼和辅助眼眼底在同一垂直面上。钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查并做好记录，对不符合要求的炮眼应重钻，经检查合格后方可装药。采用凿岩机凿孔，当凿孔高度超过2.0m，都应配备与开挖断面相

19、适应的作业台架进行凿孔；钻孔作业应定人定岗，尤其是左右侧周边眼司钻工不宜变动。5.8.5 装药起爆装药前，用由木制的炮钩和小于炮眼直径的高压风管输入高压风将炮眼石屑刮出和吹净。装药方式采用正向连续装药。装药前，首先认真检查电雷管的外观质量与批次，外观质量不合格的电雷管严禁使用，同排炮所使用的电雷管必须是统一批次的。其次用专用雷管电阻仪（严禁使用非专用电阻仪）检测电雷管的电阻，发现电雷管电阻异常后，及时剔除掉。装药分片分组并按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管“对号入座”。炮眼以炮泥堵塞，堵塞长度不小于40cm。所有炮眼的剩余部分采用水炮泥和黏土炮泥封堵，必须填满，以减少爆破中的明火出现。

20、起爆网路为串联网路，以保证爆破没有丢爆现象。联结时注意：所有雷管线的接头用绝缘胶布包好，严禁接地，母线采用专用母线，严禁采用任何其它导体代替。网路联好后，专人检测起爆网络的电阻，与理论值较差控制在1以内，方可起爆，如发现电阻异常，必须重新检查起爆网络的连接。安全注意事项：起爆器必须有专人看管，严禁乱丢乱放；起爆器的看管人员携带起爆器在掌子面人员未全部撤离之前，不准离开掌子面；母线的敷设距离高压线的距离不小于5米；在连接起爆网络之前，雷管的脚线与母线必须短路；爆破现场应有专人统一指挥；起爆地点必须在洞外右侧10米处，不准起爆人员面向洞口。5.8.6 瞎炮的处理当遇到瞎炮后，及时查明瞎炮的原因。如

21、果是孔外的导爆管损坏引起的瞎炮，则切去损坏部分重新连接导爆管即可，但此时的接头应尽量靠近炮眼。如果是孔内引起的瞎炮应采用如下处理措施：用高压风将炮泥吹出，拉出电雷管，然后吹出炸药。视具体情况，采用重新打眼或原眼爆破。5.8.7 超欠挖爆破后的围岩面保证圆顺平整无欠挖,隧道允许超挖值见表12。表9 隧道允许超挖值（cm）围岩级别开挖部位、拱部线形超挖101510最大超挖202515边墙线形超挖101010仰拱、隧底线形超挖10最大超挖25注：1、本表适用于炮眼深度不大于3.0m的隧道。炮眼深度大于3.0m时，可根据实际情况另行规定。2、。3、最大超挖值是指最大超挖处至设计开挖轮廓切线的垂直距离。

22、4、表列数值不包括测量贯通误差、施工误差。如采用预留支撑沉落量时，不应再计超挖值。5、测量方法采用隧道断面仪或全站仪配反光片进行。6、超过本表所列数值的部分按局部坍塌或塌落处理。隧道超欠挖的测定采用直接尺量的方法，用二次衬砌轮廓钢架做基准，当防水板铺设专用台车移动时，用直尺量取需测定点至轮廓刚架的最小距离,并考虑喷射混凝土的厚度，以确定超欠挖值。采用风钻打眼，炮眼深度在3m以内时，两茬炮衔接处的台阶不得大于15cm；采用台车打眼，接茬处的台阶高度应按机型而定，但不得大于25cm。隧道开挖不得欠挖，当围岩完整、石质坚硬时，允许岩石个别突出部分侵入衬砌（每1m2不大于0.1m2、侵入衬砌应小于5c

23、m）。拱脚和墙脚以上1m范围内严禁欠挖。隧道周边炮眼痕迹保存率是衡量开挖面平整度的一个指标，炮眼痕迹保存率应满足表13的规定：表10 各种围岩周边炮眼痕迹保存率围岩性质硬岩中硬岩炮眼痕迹保存率8060注：炮眼痕迹保存率（残留有痕迹的炮眼数/周边眼总数）1007隧道光面爆破质量检验标准7.1超欠挖爆破后的围岩面应圆顺平整，无欠挖，超挖量（平均线性超挖）应控制在10（眼深3米时）和18（眼深5米时）以内。7.2半眼痕保存率围岩为整体性好的坚硬岩石时，半眼痕保存率不应小于80%，中硬岩石不应小于60%。7.3对围岩的破坏程度爆破后，围岩面上无粉碎岩石和明显的裂缝，也不应该有浮石，岩性不好时应无大浮石

24、。7.4炮眼利用率 应大于90%总之，光面爆破是隧道钻爆法开挖的先进技术之一，它不仅使围岩爆破松弛带比普通爆破小一倍以上，能较好地保持隧道围岩的稳定，有利于安全施工，而且岩面平整，为锚喷、衬砌等到工序创造有利条件，同时还可减少超挖和回填混凝土数量。8质量保证措施8.1确定隧道施工方案时，要综合考虑隧道的地质条件、钻孔设备、爆破器材、支护方法和技术水平等因素来决定。隧道开挖施工方案和爆破方法之间有着十分密切的关系。要保证隧道光面爆破施工的质量，应遵循以下原则：8.1.1钻孔孔位依据测量定出的开挖轮廓线确定。周边孔在断面轮廓线上开孔，沿轮廓线等间隔布置炮眼，需要调整孔位时偏差不大于2cm，周边眼应

25、向外侧偏斜35钻孔，周边眼外插角偏差不大于1，各炮孔孔底落在规定的平面上，凹凸不平整度小于10cm；与周边孔相邻一排辅助炮孔的孔口距离不小于40cm，打眼方向水平、平行于掘进方向。8.1.2钻孔前必须严格按照钻爆设计标示出孔位和编号；如果孔位与上次的残孔重合，必须适当移位，绝对不准在残孔内钻孔。8.1.3必须保证钻孔质量。钻进中要防止漏钻和多钻，控制好孔位、孔深和角度，是保证光面爆破效果的基础。8.1.4炮孔钻完后要及时清孔并用木楔封堵，防止落入石块等杂物。炮孔经检查合格后，方可装药爆破。8.1.5为减少装药时间，事先由炮工将药卷间隔串联在导爆索上，并用胶带绑扎在一根有一定强度的竹片上，装药时

26、炮工将绑有药卷的竹片放入每个周边孔内，应使竹片紧靠围岩外侧，而药卷则紧靠开挖岩石的内侧，这样既有利于保护岩壁，又可以增强对开挖岩石的爆炸力。炮孔内放入药卷后，应将导爆索引出孔外，然后炮泥封堵炮孔。8.1.6为使周边孔装药达到一定的不偶合系数，周边眼采用直径25mm的小药卷进行装药。8.1.7为保证周边眼光面爆破效果，周边孔最后一段起爆。同时起爆的炮孔用导爆索串联在一起或用同段位的导爆管雷管簇联在一起，最后通过电雷管进行激发。 8.1.8连线必须认真细致，仔细清点数量并复核，对联结块上的上下级导爆管必须捆扎牢固，严防产生漏爆拒爆现象。8.1.9爆破后的残留炮孔痕迹在开挖轮廓线上是否均匀分布；半孔

27、残痕率在完整岩石处保持在95%以上，较完整和完整性稍差的岩石处保持在80%以上，较破碎和破碎岩石处半孔率不小于50%。8.1.10每次爆破以后，要先进行通风，通风15分钟后检查人员方可进入隧道做相应的检查工作；要及时察看围岩周边光面爆破效果，核对与爆破设计是否相符，如有变化要及时调整爆破参数，使其达到最佳效果。9安全保证措施9.1凿孔 9.1.1机械凿岩时,宜采用湿式凿岩机或带有捕尘器的凿岩机。 9.1.2风钻钻眼时，应先检查机身、螺栓、卡套、弹簧和支架是否正常完好；管子接头是否牢固，有无漏风；钻杆有无不直、带伤以及钻孔堵塞现象；湿式凿岩机的供水是否正常；干式凿岩机的捕尘设施是否良好。不合要求

28、者应予修理或更换。 9.1.3带支架的风钻钻眼时，必须将支架安置稳妥。风钻卡钻时应用板钳松动拔出，不可敲打，未关风前不得拆除钻杆。 9.1.4在工作面内不得拆卸、修理风、电钻。 9.1.5严禁在残眼中继续钻眼。 9.2爆破 9.2.1装药与钻孔不宜平行作业。 9.2.2爆破器材加工房应设在洞口50m以外的安全地点。严禁在加工房以外的地点改制和加工爆破器材。长隧道施工必须在洞内加工爆破器材时，其加工硐室的设置应符合国家现行的爆破安全规程（GB6722-86）的有关规定。 9.2.3爆破作业和爆破器材加工人员严禁穿着化纤衣物。 9.2.4进行爆破时，所有人员应撤离现场，其安全距离为： 独头巷道不少

29、于200m； 相邻的上下坑道内不少于100m； 相邻的平行坑道，横通道及横洞间不少于50m； 全断面开挖进行深孔爆破（孔深35m）时，不少于500m。 9.2.5洞内每天放炮次数应有明确的规定，装药离放炮时间不得过久。 9.2.6装药前应检查爆破工作面附近的支护是否牢固；炮眼内的泥浆，石粉应吹洗干净；刚打好的炮眼热度过高，不得立即装药。如果遇有照明不足，发现流砂、泥流未经妥善处理，或可能有大量溶洞涌水时，严禁装药爆破。 9.2.7洞内爆破不得使用黑色火药。 9.2.8火花起爆时严禁明火点炮，其导火索的长度应保证点完导火索后，人员能撤至安全地点，但不得短于1.2m。一个爆破工一次点燃的根数不宜超过5根。如一个点炮超过5根或多人点炮时，应先点燃计时导火索，计时导火索的长度不得超过该次被点导火索中最短导火索长度的1/3。当计时导火索燃烧完毕，无论导火索点完与否，所有爆破工必须撤离工作面。 9.2.9为防止点炮时发生照明中断，爆破工应随身携带手电筒，严禁用明火照明。 9.2.10采用电雷管爆破时，必须按国家现行的爆破安全规程（GB6722-86）的有关规定进行，并应