隧道爆破(演讲稿)

《隧道爆破》讲座

第一章：岩石性质与分级第二章：凿岩工具及机械第三章：工业炸药第四章：起爆器材第五章：隧道爆破第六章：隧道爆破设计隧道爆破隧道爆破讲座河南.洛阳目录一、岩石的种类岩石一般分为三类：火成岩、沉积岩、变质岩。（1）火成岩：是由埋藏在地壳下部深处的岩浆（熔融物质）上升冷凝或喷出地表形成的。常见的有花岗岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、流纹岩等。（2）沉积岩：地壳上面存在的岩石受外力作用后遭到破坏而成碎小物质风化产物，风化产物经搬运沉积或堆积原地叫沉积岩。地面上沉积岩的分布占大陆面积的75%。常见的有灰岩、砂岩、页岩、砾岩等。（3）变质岩：由火成岩或变质岩经过强烈变化（由高温高压或岩浆的熔液热气的作用）而形成的。一般有片麻岩、片岩、千枚岩、板岩、大理岩、石英岩等五类。大理岩，就是由石灰岩转变而来的一种典型的变质岩。第一章岩石性质及分级隧道爆破讲座河南.洛阳二、岩石的物理性质及力学性质

（1）孔隙率：是指岩石中各孔隙的总体积与岩石的总体积之比。孔隙率越大，岩石强度越低，其一方面使破碎岩石所需炸药降低，一方面会因炸药能量自孔隙中逸出而使爆破效果受到影响。（2）密度及体积密度：前者是指构成岩石的物质质量对该物质所具有的体积之比；后者是指岩石的质量对包括孔隙在内的岩石体积之比。二者愈大，则愈难破碎。（3）岩石的破胀性：岩石破碎后总体积与破碎前总体积之比。即松散系数，其值一般为1.2~1.8之间。（4）岩石的强度与硬度：强度是指岩石抵抗外力破坏的能力，是指岩石的完整性开始被破坏的极限应力值；硬度是指岩石抵抗工具侵入的能力。某些硬度较大的岩石往往比较脆，易于爆破。（5）岩石的裂隙性：岩体是由结构面网络和岩块组成的地质体。隧道爆破讲座河南.洛阳第一章岩石性质与分级（6）波阻抗：岩石密度与纵波在该岩石中的传播速度的乘积，为岩石的波阻抗。炸药的波阻抗值与岩石的相近，其在岩石中引起的应变亦大。爆破效果愈好。（7）岩石的弹性与塑性：线性弹性变形非线性弹性变形比例极限脆性破坏塑性屈服变形延性破坏弹性变形区塑性变形区σε隧道爆破讲座河南.洛阳第一章岩石性质与分级第一章岩石性质与分级隧道爆破讲座河南.洛阳四、

地质构造地质构造：是指地质体（岩层、岩体、矿体等）存在的空间形式、状态及相互关系，是地壳运动所造成的岩石（或矿体）变形、变位等现象。地质构造主要分为两大类，四小类：一是褶皱，褶皱变动是岩层发生弯曲但岩层是连续的，包括背斜和向斜两种形态；其中岩层向上拱起的是背斜，向下弯曲的是向斜。二是断层，断裂变动是岩层的连续性遭到破坏、岩层中产生了破裂面。包括正断层和逆断层两种。与爆破相关的地质构造条件有：岩层层理、褶皱、断层、节理裂隙及相互之间的空间关系。隧道爆破讲座河南.洛阳第一章岩石性质与分级（1）岩体结构面的产状三要素岩体结构面在的位置关系称为产状：用走向、倾向及倾角三个要素表示。a—岩层层面；b—水平面1—走向；2—倾向；3—倾角缓倾斜岩层：小于25º倾斜岩层：25º—45º急倾斜岩层：大于45º产状表示方法：以正北（N）为0°，顺时针旋转到正东（E）为90°.如一个岩层的产状为走向220°，倾向130°，倾角为30°。只要知道倾向，将其加或减90°即是走向，但只知道走向却不能反算出倾向。故一般只记倾向和倾角即可，如上述岩层的产状可记为：130°∠30°（即倾向、倾角），与爆破关系密切的是后者。隧道爆破讲座河南.洛阳第一章岩石性质与分级隧道爆破讲座河南.洛阳第一章岩石性质与分级岩层倾向——是指岩层向下最大倾斜方向线在水平面上的投影，恒与岩层走向垂直。测量时，将罗盘北端或接物觇板指向倾斜方向，罗盘南端紧靠着层面并转动罗盘，使底盘水准器水泡居中，读指北针所指刻度即为岩层的倾向。岩层倾角是岩层层面与假想水平面间的最大夹角，即真倾角，它是沿着岩层的真倾斜方向测量得到的，测量时将罗盘直立，并以长边靠着岩层的真倾斜线，沿着层面左右移动罗盘，并用中指搬动罗盘底部之活动扳手，使测斜水准器水泡居中，读出悬锥中尖所指最大读数，即为岩层之真倾角。（3）节理及裂隙节理及裂隙就是自然岩体的开裂或断裂，如裂隙两侧的岩体没有沿裂隙面发生明显的位移或仅有微小位移的称为节理，节理是常见的断裂构造，几乎所有的岩体都或多或少地受到节理裂隙的分割而降低了岩体的工程力学性质。常将围岩节理（裂隙）划分为四个等级：节理不发育----节理（裂隙）只有1~2组，多数间距在1m以上，岩体为巨块状；节理较发育----节理（裂隙）有2~3组，呈X状，多数间距在0.4m以上，岩体为大块状；节理发育----节理（裂隙）在3组以上，不规则，呈X状或米字形，多数间距小于0.4m，节理（裂隙）间有充填物，岩体为块状或碎石状；节理很发育----节理（裂隙）在3组以上，杂乱，呈X状或米字形，多数间距小于0.2m，节理（裂隙）间有充填物，岩体为碎石状；隧道爆破讲座河南.洛阳第一章岩石性质与分级（4）断层岩体发生断裂且两侧岩石沿断裂面发生较大的移动的构造叫断层，对地下工程施工影响最大。断层的基本要素：断层面（分割岩块并使其两侧发生滑动的面称断层面

）；断层盘（断层面两侧的岩块称为断层盘）。如果断层面是垂直的，称为东盘、西盘，等等。如果断层面是倾斜的，断层面以上的断层盘称为上盘，反之称为下盘；断距：断层的两盘相对位移的距离。1—下盘；2—上盘；3—断层线；4—断层破碎带；5—断层面AC—总断距；AD—铅直断距；CD—水平断距正断层：上盘相对下降，下盘相对上升；逆断层：上盘相对上升，下盘相对下降；走滑断层：断层两盘沿水平方向相对移动。隧道爆破讲座河南.洛阳第一章岩石性质与分级五、地质对爆破的影响（1）岩石性质对爆破的影响岩石性质松散系数岩石性质松散系数砂土、砾石1.1~1.2软泥岩石1.3~1.37腐殖土1.2~1.3黏质页岩，比较软的岩石1.35~1.45砂质黏土大块漂石1.2~1.25中等硬度的岩石1.4~1.6重壤土1.24~1.30硬的及非常硬的岩石1.45~1.8（2）结构面对爆破的影响应力集中：爆破时，岩体自强度最小处的软弱带首先裂开，在裂缝尖端发生应力集中；应力波反射作用：由于结构面内介质与两侧岩体的密度、弹模、纵波均不一样，爆炸波遇其时会发生反射及折射，使结构面一侧的岩体破坏加剧；能量吸收作用：由于结构面的反射和之间介质的压缩变形及错动，吸收了一部分能量，使结构面另一侧围岩破坏减弱；泄能作用:如果爆源距结构面的距离小于该药包最小抵抗线W时，炸药能量便会以“冲炮”形式外泄，爆破效果降低。径向裂隙爆源结构面反射裂隙隧道爆破讲座河南.洛阳第一章岩石性质与分级①临空面对爆破的影响炮孔不能太浅，即炮眼深度不能小于相邻炮孔之间的距离，一般相邻炮孔之间间距在80cm左右，即眼深应不小于80cm，否则眼底炸药最小抵抗线将会指向隧道掌子面，而非相邻炮孔，从而产生冲炮。另外，分岔隧道施工或横通道向已贯通的隧道施工时（有二衬时应更慎），已贯通的隧道或已施工的二衬与空气的接触面相当于一个结构面，横通道爆破将会对隧道结构产生较大的破坏作用。已掘进隧道横通道②层理对爆破的影响薄层状结构或中厚层状结构、层厚＜0.5m，节理裂隙极为发育时，隧道爆破易掉块或产生中小型塌方。地面挖深爆破时易改变漏斗形状及方量。W设计爆破漏斗线实际爆破漏斗线隧道爆破讲座河南.洛阳第一章岩石性质与分级③节理裂隙对爆破的影响岩体内的节理裂隙的发育程度、频率、产状、张开性及分组数直接影响爆破块度及爆破方量，但对爆破效果起主导作用的仅是1~2组，当岩体内某几组节理裂隙发育时，爆破后将沿原裂隙解体，大块率较高，此时增加药量不会减少大块反而会产生飞石。④结构面对深孔爆破的影响当岩体中存在发育较大的结构面且岩性较软时，如风化岩中常发育泥化夹层面，先爆前排药包对后排岩体产生扰动，易使周边岩体沿裂隙面产生较大的位移错位，若前排与后排药包延时较大，则会产生部分药柱未爆现象。⑤结构面对钻孔爆破的影响当岩体结构面左右岩体差异性较大时，且结构面倾角较大时易导致钻孔偏斜，并且在硬岩中钻孔直径较小而软岩中钻孔较大，在提钻过程中会卡钻。同理，在裂隙发育的岩层或有空洞的岩层中亦容易卡钻隧道爆破讲座河南.洛阳第一章岩石性质与分级⑤结构面对钻孔爆破的影响当岩体结构面左右岩体差异性较大时，且结构面倾角较大时易导致钻孔偏斜，并且在硬岩中钻孔直径较小而软岩中钻孔较大，在提钻过程中会卡钻。同理，在裂隙发育的岩层或有空洞的岩层中亦容易卡钻。⑥地下水对爆破施工的影响地下水主要对钻孔、装药、堵塞质量产生影响，由于有水，凿岩岩屑不易吹出孔外，易卡钻；对于隧道底孔，装药过程中会因水的部分浮力，药包不易沉入孔底，有时装入药条会因脱节而不连续，从而影响效果，同样因为水的浮力，回填的不严实，产生冲炮。隧道爆破讲座河南.洛阳第一章岩石性质与分级一、钻孔机械分类（1）按凿岩原理分为：冲击回转式、旋转碾压式、回转切削式（2）按原始驱动动力分：风（气）动、液压、电动、内燃机等。（3）按工程用途分：露天、地下、水下钻孔机械等第二章凿岩工具及机械（1）气动凿岩机气动凿岩机是国内应用最广的凿岩机，但其能量利用率低，凿岩速度慢、噪声大，有被液压凿岩机取代的趋势，隧道内用的最多的是气腿式凿岩机，钻孔直径为32~45mm，钻孔深度5m以下，超过3m时钻孔速度下降较多，国产气动式凿岩机工作气压约为0.4~0.6MPa。最大耗气量为4.9m3.min-1。（2）液压凿岩机国外液压凿岩机大多功率在20kW，用于隧道钻孔直径约为33~64mm，露天钻孔用直径则要大一些，在64~102mm，常用的是瑞典AtlasCopco、芬兰Tamrock、日本古河等公司产品具有代表性。二、凿岩机隧道爆破讲座河南.洛阳一、工业炸药分类第三章工业炸药隧道爆破讲座河南.洛阳（1）氧化剂：即硝酸铵，炸药中爆炸时提供氧元素；（2）还原剂：亦称可燃剂，常用的有木粉、木炭、石蜡、柴油等炭氢化合物，它与氧化合进行燃烧反应；（3）敏化剂：过去常添加单质炸药为敏化剂，如梯恩梯等，其作用是增加炸药的敏感度，改善爆炸性能；现在的乳化炸药很少用单质炸药为敏化剂，通常采用微气泡敏化技术。（4）加强剂：为提高炸药威力而加入的物质，如梯恩梯，铝粉等；（5）其它物质：如消焰剂（食盐）、防潮剂（如石蜡）疏松剂（木粉）等。二、硝铵炸药组成第三章工业炸药隧道爆破讲座河南.洛阳三、含水硝铵炸药（1）浆状炸药：浆状炸药是由氧化剂水溶液、敏化剂和胶凝剂等基本成人份组成的悬浮状的饱和水胶混合物，其外观呈半流动胶浆体。浆状炸药敏感度低，不能用普通8#管起爆，而需要用起爆药包起爆；（2）水胶炸药：是浆状炸药的改进型，不同之处在于使用的是水溶性的敏化剂；使得其氧化剂的藕合状况大为改善，能获得更好的爆炸性能。其优点是抗水性能好，感度较高、可用8#火雷管起爆，并具有较好的爆炸性能，可塑性好，使用安全。缺点是成本高，爆炸后生成的有毒气体比2#岩石炸药多。（3）乳化炸药：不同于水包油型的浆状炸药或水胶炸药而是以油为连续相的油包水型的乳胶体，不含爆炸性的敏化剂及胶凝剂。此炸药可使氧化剂水溶液微细的液滴均匀地分散在含有气泡的近似油状物质中，使炸药形成一灰白色或浅黄色的汕包水型乳胶体。主要特点是：抗水性强，爆速高（5000m/s）；威力大；硬度高可达雷管感度；密度可调安全性好，其对于冲击、磨擦及枪击的感度低生成有毒气体少。共同特点是：硝酸铵溶解于水后，成为硝酸盐的水溶液，当其达到饱和后不再吸收水分。即“以水防水”。第三章工业炸药隧道爆破讲座河南.洛阳乳化炸药是借助乳化剂的作用，使氧化剂盐类水溶液的微滴，均匀分散在含有分散气泡或空心玻璃微珠等多孔物质的油相连续介质中，形成一种油包水型的乳胶状炸药，是20世纪70年代发展起来的新型工业炸药。乳化炸药由于含有较多的水，其爆力较铵油炸药低，故在硬岩中使用乳化炸药应加有热值较高的物质，如铝粉、硫磺粉等。乳化炸药可用8号雷管起爆，其抗水较浆状炸药、水胶炸药更强。以下为国产常见的RJ系列乳化炸药组份：硝酸铵：63~75%、硝酸钠10~15%、油相材料2.5%、水10%、乳化剂1~2%、铝粉2~4%、密度调节剂0.3~0.5%、添加剂2.1~2.2%，其爆4500~5000，殉爆距离8~12cm。国标规定的2#岩石乳化炸药的爆速大于3500m/s、殉爆距离大于3cm。不可燃。乳化炸药第三章工业炸药隧道爆破讲座河南.洛阳黑火药最先安全应用于导火索，同期出现的硝化甘油威力更大，但无安全可靠的起爆方法，至1865年瑞典的诺贝尔发明了以雷汞为主装药的金属壳雷管，才开创了炸药的使用时代。早期的雷管是依靠导火索引爆的，亦称为火雷管，1878年出现了瞬发电雷管，1927年研制了秒延期电雷管，1946年研制了毫秒延期电雷管，1973年瑞典诺贝尔炸药公司又发明了塑料导爆管系统，该系统雷管延时性好、网路连接方便、可靠，安全性极好，故发展极快，20世纪未期又出现了激光雷管、数码雷管、声控雷管等。但公安部于2008年出台了一系列政策，因为安全的原因而禁止使用火雷管起爆系统。其通知主要内容如下：鉴于导火索、火雷管、铵梯炸药技术含量低、安全性能差，且导火索、火雷管引爆炸药操作简单，极易被不法分子用来实施爆炸犯罪活动，威胁公共安全，根据《民用爆破器材“十一五”规划纲要》的要求，导火索、火雷管、铵梯炸药应于2008年1月1日起停止生产。

2008年6月30日后，全国范围内停止使用导火索、火雷管、铵梯炸药。对逾期仍非法使用导火索、火雷管、铵梯炸药进行爆破作业的单位，由当地公安机关依照有关法律法规予以处罚；由此引起爆破作业事故的，要从严追究爆破作业单位的法律责任。第四章起爆器材隧道爆破讲座河南.洛阳一、黑火药二、导火索及火雷管（1）导火索与火雷管：导火索是用来传递火焰给火雷管，火雷管是最简单的一种雷管。通过导火索燃烧喷出的火焰引爆雷管，只限用于无瓦斯和矿尘危险的地下或露天小规模爆破作业中。常用的主要有6#消火雷管、8#火雷管，两者的装药量不同。8#火雷管主要有金属壳、纸壳及塑料壳三种。123451-管壳；2-加强帽；3-正起爆药；4-副起爆药；5-聚能穴（2）在爆破施工中应对雷管进行必要的检验，检验内容有：雷管是否受潮，管外有无浮药，管体有无裂缝、锈蚀等；管内有无杂物；是否在有效期内，一般纸壳有效期为一年，其它为二年；每批雷管奕随机抽样检查，做铅板穿孔试验和引爆标准铵梯炸药的试验。铅板厚5mm，被穿出孔直径不小于雷管外径，一具雷管应能引爆一个药卷且爆后不留残药火雷管第四章起爆器材隧道爆破讲座河南.洛阳12341-塑料塞；2-延期药；3-延期内管；4-加强帽；电雷管可分为即发电雷管和迟发电雷管。迟发电雷管按其延期时间差可分为秒迟发和毫秒迟发系列。即发电雷管延期电雷管(b)引火头式(a)直插式123456789101-脚线；2-管壳；3-密封塞；4-纸垫；5-桥丝；6-引火头；7-加强帽；8-DDNP；9-正起爆药；10-副起爆药(a)(b)5三、电雷管第四章起爆器材隧道爆破讲座河南.洛阳七、专用及新型雷管（1）煤矿许用雷管：是允许在有瓦斯和煤尘爆炸危险的矿井爆破中使用的专用雷管，与普通雷管相比，主要是加入了一定量的消焰剂，以保证雷管爆炸时不会引起符合安全规程规定浓度的瓦斯或煤尘爆炸。（2）新型雷管：主要用于高精度的控制爆破，如电磁雷管和数码雷管，可以爆，但成本太高，一般国内工程很少使用。还有声控雷管及激光雷管。电磁雷管与电雷管结构基本上相同，只是雷管脚线与绕在环状磁芯上的线圈相连接，环状磁芯、磁芯上的线圈及通过磁芯连接导线构成了一个变压器，当高频起爆器输出的高频电流通过磁芯时并在其上产生了同频率的电压而使雷管起爆，由于电磁雷管需要特定的频率、足够大的能量才能起爆，因此，该型雷管对杂电、漏电、静电等具有良好的保护能力。常用于油、气井施工中。电磁雷管第四章起爆器材隧道爆破讲座河南.洛阳数码电子雷管的研究始于20世纪80年代，主要是由于安全的需要而实施。数码电子雷管是一种延时可以任意设定并精确的起爆器材。是近年来起爆器材领域中最新进展之一，在发达国家，该技术已被称为爆破技术的一次革命，为工程爆破的数值模拟，预测、控制提供了一项重要的技术手段。数码电子雷管是在原有雷管的基础上，其延期装置不是采用传统的延期体，而是采用具有电子延时功能的专用集成电路芯片实现延期的电子雷管。数码电子雷管可精确延时至1ms。数码电子毫秒雷管第四章起爆器材隧道爆破讲座河南.洛阳一、炮孔分类隧道掘进只有一个自由面，岩石的夹制作用较大，爆破条件差，爆破规模及效果受平导断面尺寸的影响较大。平导爆破工作面上炮孔按其位置及作用可分为：掏槽眼、掘进眼、及周边眼三大类，周边眼亦可细分为：顶眼、侧墙孔及底眼。掏槽眼的作用是在一个自由面的情况下爆出一个槽腔，为其它炮孔的爆破增加一个自由面和提供岩石膨胀补充空间，减少其它岩石爆破的夹制作用，以创造有利的爆破条件。有时辅助眼布置在掏槽眼周围，作用是进一步扩大掏槽眼爆出的空间。1-顶眼；2-掘进眼；3-侧墙眼；4-掏槽眼；5-底眼

炮孔分类第五章隧道爆破隧道爆破讲座河南.洛阳掏槽爆破是决定小断面平导掘进效果的关键因素，并且掏槽形式亦取决于断面大小、岩石性质、循环进尺要求等。在小断面平导掘进过程中常用的掏槽形式主要有斜眼掏槽、直眼掏槽和混合掏槽，斜眼与直眼特点如下表所示。名称斜眼掏槽直眼掏槽常见形式锥形掏槽、楔形掏槽、复式掏槽平行龟裂掏槽、角柱掏槽、螺旋掏槽优点适用于各类岩层的爆破，掏槽效果好，槽腔体积大，能将槽腔内的岩石全部或大部抛出，形成有效的自由面，为掘进眼爆破创造出较有利的破岩条件，槽孔的位置和倾角的精度对掏槽效果影响不大。炮孔深度不受断面限制，便于中深孔爆破，掏槽参数可不随炮孔深度和断面改变而改变，只需要调整装药量，易台钻平行作业，爆堆集中而有利于装岩，抛掷距离近，不易崩坏设备缺点钻孔的角度在空间上难以掌握，多台钻机施工互相干扰较大；斜孔掏槽深度受平导掘进宽度的限制；掏槽参数与平导各炮孔有关；爆堆分散，岩石抛掷距离较远。炮孔数目多，占用雷管段数多，装药量大、单耗高，地槽眼的间距和平行度要求较高，在有瓦斯各煤尘爆炸危险的地方使用空孔掏槽爆破存在一定的安全隐患。二、掏槽爆破第五章隧道爆破隧道爆破讲座河南.洛阳楔形掏槽爆破是由2排或以上的相对倾斜炮孔成对称楔形布置，爆破后形成一个楔形槽。有水平楔形掏槽与垂直楔形掏槽之分，常用的是水平楔形掏槽。岩质愈坚硬，成排的楔形眼愈多，一般楔形掏槽眼底间距在200~400mm左右，眼底距工作面的距离比其它要深200mm左右。楔形掏槽水平楔形掏槽垂直楔形掏槽锥形掏槽锥形掏槽各掏槽眼以相等或近似相等的角度向工作面中心轴倾斜。孔底趋于集中，但不能相互贯通，爆破后形成锥形槽，该形掏槽适用于较坚硬的围岩，常用的有三角锥或四角锥形掏槽。a四角锥掏槽第五章隧道爆破隧道爆破讲座河南.洛阳直眼掏槽由若干个垂直于开挖面的炮眼所组成，掏槽深度不受围岩软硬和开挖断面大小的限制，可以实现多台钻机同时作业、深眼爆破和钻眼机械化，从而为提高掘进速度提供了有利条件。直眼掏槽形式有柱状掏槽及螺旋形掏槽。影响直眼掏槽效果的因素有①眼距②空眼③装药④辅助抛掷⑤钻眼质量柱状掏槽装药孔临空孔螺旋形掏槽abcd1234直眼掏槽单向扇形掏槽第五章隧道爆破隧道爆破讲座河南.洛阳复式掏槽三级复式楔形掏槽35040023016072.50700680903030701303129030307013025040023016068o63o55o(a)(b)楔形掏槽关键技术在于：楔形掏槽孔的倾斜角度与岩性及隧道断面有关，一般为60~75°，上下排距为40~60cm；大断面隧道采用楔形掏槽时应尽量加大第一级掏槽孔之间的水平距离，眼底间距可达到40cm（亦能保证爆破效果）。第五章隧道爆破隧道爆破讲座河南.洛阳除掏槽形式和布孔参数外，隧道掘进的主要爆破参数包括：炸药单耗、炮孔直径、炮孔深度、抵抗线、炮孔间距及数目。炸药单耗值（定额值）岩石坚固系数f隧道断面积/m2＜15＜20＜25＜30＞30炸药消耗量/kg.m-1＜61.611.541.471.421.39＜101.921.861.731.591.46＞102.332.222.141.931.85采用人工手持风钻施工时，匹配的标准钻头直径为26~42。即炮孔直径常为42mm，而标准药卷的直径约为32mm或35mm（比孔径小一来是方便装药，二来是不偶合装药的需要）；小断面平导在Ⅲ、Ⅳ级围岩时，炮孔深度为2.2~3.5mm之间为最佳。（大断面隧道采用凿岩台车钻眼施工时，炮孔直径常为45~55mm，最好需要有40~45mm药卷进行装药。一般孔径大于药卷直径4~7mm）。三、炸药单耗（定额）第五章隧道爆破隧道爆破讲座河南.洛阳四、断面划分

岩石隧道采用钻爆法及机械开挖法二种，钻爆法亦称为矿山法，其对地质强，开挖成本低。在我国，钻爆法开挖大断面隧道仍将是主要手段。其缺点是劳动强度大，施工环境差。下表为国际隧道协会对隧道断面的划分。划分断面积/m2超小断面＜3小断面3.0~10.0中等断面10.0~50.0大断面50.0~100.0超大断面＞100.0大断面岩石隧道常采用楔形掏槽技术，而不采用直眼掏槽，即使采用凿岩台车施工，亦不采用直眼掏槽，而采用楔形掏槽更为常见且有效。无论是人工手持风钻还是台车施工，采用楔形掏槽常采用单级楔形掏槽，而不采用所谓的二、三级复式楔形掏槽，只有在掏槽效果不佳的情况下，在一级主掏槽眼前加一对或数对小掏槽眼进行辅助掏槽，成二级复式掏槽。第五章隧道爆破隧道爆破讲座河南.洛阳光面爆破是通过正确确定爆破参数和施工方法，在设计断面内的岩体爆破崩落后才爆周边孔，使爆破后的围岩断面轮廓整齐，最大限度地减轻爆破对围岩的扰动和破坏，尽可能地保持原岩的完整性和稳定性的爆破技术。其主要标准为：开挖轮廓成形规则，岩面平整；围岩壁上保存有50％以上的半面炮眼痕迹，无明显的爆破裂缝；超欠挖符合规定要求，围岩壁上无危石等。周边炮眼间距E：常用公式E=(10～18)d公式预估计算；当炮眼直径为32～40mm时，E=320～700mm。光面爆破参数示意EEEWF光面层厚度。所谓光面层就是周边眼与最外层辅助眼之间的一圈岩石层。其厚度就是周边眼的最小抵抗线W。周边眼的间距E与光面层厚度W有着密切关系。周边眼的装药量通常以线装药密度表示。光面层单独爆落时，周边眼线装药密度一般为0.15~0.25kg/m，全断面一次起爆时，为减少残眼，装药密度需适当增加，可达0.30~0.35kg/m。五、光面爆破

第五章隧道爆破隧道爆破讲座河南.洛阳影响光面爆破效果的主要因素有（1）地质条件，一般硬岩、中硬岩、岩石完整性较好的岩体，有利于光面爆破，而当地质复杂、围岩节理裂隙发育及风化较严重时，光面爆破效果将得不到保证。即使采用缩小间距及减少线装药密度亦不能保证效果。（2）钻孔精度的影响，主要应尽量克服开孔误差、钻孔角度误差、测量放线误差，并严格控制周边眼外插角及外插量，保证轮廓平整成型，即应加强施工管理。（3）爆破技术及工艺，使用低爆速、低猛度、低密度、传爆性能好的专用光爆炸药，采用不偶合装药结构，不偶合间隔装药之间用导爆索连接，线装药密度应合理，防止过大及过小，光面爆破最好是齐爆，需要控制时，齐爆数量不应小于5发延时不小于50ms。光面爆破周边眼装药结构第五章隧道爆破隧道爆破讲座河南.洛阳评定隧道光面爆破质量目前国内无统一的标准。应根据不同用途的隧道合理拟定不同的质量标准。铁道隧道光面爆破质量评定标准爆破后的检测项目软弱围岩隧道中硬岩隧道硬岩隧道爆破后围岩情况围岩稳定，无大的剥落或明塌围岩稳定，基本无剥落现象围岩稳定，无剥落现象对围岩的扰动深度<1m<0.8m<0.5m平均线性超挖<20cm<15cm<10cm最大线性超挖<25cm<25cm<20cm两炮衔接台阶最大尺寸20cm15cm15cm局部欠挖量5cm5cm5cm炮眼痕迹保存率≥50%≥70%≥80%炮眼利用率95%90%90%质点振动速度<5cm/s<8cm/s<12cm/s第五章隧道爆破隧道爆破讲座河南.洛阳（1）炸药单耗：大断面（断面大于50m2）隧道爆破时，全断面炸药单耗以不超过1.3kg/m3为佳，一般在1.0kg/m3左右，如果炸药单高于此值，则需要调整钻爆设计及装药量；（2）循环进尺：人工手持风钻在全断面钻爆时，循环进尺控制在3.0~3.7m之间为佳，常为3.2或3.5m；台车全断面钻爆时，循环进尺控制在3.7~4.2m之间为佳，常为3.7或4.0m；（3）各孔装药量：对于Ⅲ级围岩，掏槽眼装药量为其孔深的90%左右，扩槽眼装药量为其孔深的85%左右，掘进眼、二台眼装药量为其孔深的80%左右，内圈眼装药量为其孔深的70%左右，底板眼装药量为其孔深的85%左右，周边眼装药量按光面爆破设计装药。（4）起爆顺序：试验和研究表明，各层(卷)炮之间的起爆时差越小，则爆破效果越好。常采用的时差为40～200ms，称为微差爆破。内圈炮眼先起爆，外圈炮眼后起爆，这个顺序不能颠倒，否则爆破效果大受影响，甚至完全失败。同圈眼最好同时起爆，尤其是掏槽眼，以保证同圈眼的共同作用效果。延期时间可以由孔内控制或孔外控制。六、其它

第五章隧道爆破隧道爆破讲座河南.洛阳一、中断面平导钻爆设计（一）水平楔形掏槽钻爆设计一平导为直墙半圆拱形式，直墙高2.05m、拱部半圆半径为1.75m，宽为3.5m，开挖面积在14m2左右。采用简易人工拼装台架配合8~9台风钻钻凿炮眼，有轨挖装机装碴，梭矿+电瓶车有轨运输。由于断面尺寸的限制，该平导采用水平楔形掏槽，每循环进尺一般均在2.0m以上。平导洞身水平楔形掏进口工爆图式设计如图所示。第六章隧道爆破设计炮孔布置隧道爆破讲座河南.洛阳平导水平楔形掏槽钻爆参数

平导水平楔形掏槽爆破技术经济指标参数设计第六章隧道爆破设计隧道爆破讲座河南.洛阳（二）垂直楔形掏槽钻爆设计一平导为直墙半圆拱形式，直墙高2.05m、拱部半圆半径为1.95m，宽为3.9m，开挖面积在12m2左右。采用简易人工拼装台架配合8~9台风钻钻凿炮眼，有轨挖装机装碴，梭矿+电瓶车有轨运输。由于断面尺寸的限制，该平导采用上下楔形掏槽，每循环进尺一般均在3.0m左右。平导洞身上下楔形掏槽钻爆图式设计如图所示。炮孔布置第六章隧道爆破设计隧道爆破讲座河南.洛阳平导垂直楔形掏槽钻爆参数及技术经济指标平导开挖支护工序平均循环时间表围岩级别循环进尺作业时间（分钟）测量钻孔装药爆破通风找顶装碴运输支护合计Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ3m20100203014020330Ⅴ、Ⅳ级1.5m20100403010080370参数设计第六章隧道爆破设计隧道爆破讲座河南.洛阳年度月份平均日进尺m月进尺m200132.266.948.8264.8513.1406.868.1243.6(溶洞突水影响)79.6299.5(溶洞突水影响)89.7301.6(溶洞突水影响)98.7261.2(溶洞突水影响)1010.33201112.5374.71215.2469.82002110.36321.2212.3357.337.8240.8415.4462512.1374.1612.2365.5712.9400.8813.1407.690(与正洞相距太长停工)100(与正洞相距太长停工)110(与正洞相距太长停工)123.6112.9(软岩变形段)年度月份最高日进尺/m最低日进尺/m平均日进尺/m月进尺/m200317.746.5202.9(软岩变形段)215311.6336.4312.539.5293.741239.62905705.5172.1(进入瓦斯段)6816.4191.7(进入瓦斯段)70.3811.7(进入高压富水段)80.6620.5(进入高压富水段)92.6579.5(进入高压富水段)最高月进度469.8m平均月进度266.4m实际进度第六章隧道爆破设计隧道爆破讲座河南.洛阳全断面施工中，开挖采用光面爆破，大间距单级楔形掏槽，装载机装碴，15t电瓶车牵引16m3梭式矿车运输至洞口碴场。多功能台架配合14~16台YT-28风动凿岩机凿岩，洞内移动式空压机或洞外固定式空压机供风，多功能台架设计成轨行式，台架的移动和就位使用装载机托行，即方便又快捷，它具有轮胎式或轨行式台架的优点，而又避开了它们的缺点。台架各层两侧及前方均设有活页式工作平台，以方便钻凿周边眼及保证掏槽眼的钻凿角度。台架第二层台板可取消，以方便梭矿出入及装载机托行。二、中断面隧道钻爆设计炮孔布置第六章隧道爆破设计隧道爆破讲座河南.洛阳部位炮眼名称段号炮眼深度(m)炮眼角度眼数炮眼规格（kg/条）装填系数单孔条数（条）单孔药量（kg）单段药量（kg）装药长度（m）装药水平垂直结构掏掏槽眼13.570.69080.150.85142.116.82.8集中槽辅助眼33.375.69060.150.85142.112.62.8集中部扩槽眼53.383.59040.150.85142.18.42.8集中上部掘进眼73.394.39060.150.7111.659.92.2集中掘进眼73.3909050.150.7111.658.252.2集中掘进眼93.3909050.150.7111.658.252.2集中掘进眼103.3909040.150.7111.656.62.2集中掘进眼113.3909030.150.7111.654.952.2集中内圈眼123.39090110.150.7111.6518.152.2集中下部掘进眼103.3909050.150.7111.658.252.2集中二台眼113.3909050.150.75121.892.4集中周边拱边眼133.39087170.10.2540.46.80.8间隔墙边眼133.39390120.10.340.44.80.8间隔底板眼153.3909370.150.85142.114.72.8集中装药参数第六章隧道爆破设计隧道爆破讲座河南.洛阳项目岩石类别开挖断面(m2)钻机类型钻机台数(台)眼深(m)炮眼数量(个)炸药种类炸药规格雷管种类数量Ⅲ38.74YT-28153.3982#岩石乳化Φ32*200(150g)非电毫秒雷管项目炸药单耗(kg/m3炸药总耗(kg)炮眼利用率每炮进尺(m)炮眼总长(m)每机钻眼数(个/台)每机钻眼长度(m/台)掘进每米药量(kg/m)掘进每米雷管

(个/m)数量1.14137.450.903.10325.006.5321.6744.3432.26技术经济指标中断面隧道常见于120km/h、140km/h时速的铁路隧道，由于断面不大，不能采用机动灵活的无轨运输系统，且钻爆速度受限，故掘进速度不快，常见的月速度约为100~150m/月。第六章隧道爆破设计隧道爆破讲座河南.洛阳三、大断面隧道钻爆设计大断面隧道常见于双车道公路隧道或铁路双线隧道、160km/h时速的单线铁路隧道。由于断面较大，即可采用人工手持风钻钻爆施工，亦可采用凿岩台车进行钻爆施工。运输则只要条件许可，首选机动灵活的无轨装碴及运输。目前独头无轨运输距离一般可达4000m，最大的可达9000m左右（锦屏电站某引水洞施工）。因断面较大，可采用省眼少药的大间距单级楔形掏槽技术进行施工。某集团在秦岭终南山公路隧道东线南口段3000m施工中，独头掘进，独头通风，(人工)钻爆法施工。于2002年2月12日开工，于12月6日掘进到位，历时297天，比业主要求工期提前115天。自4月份以来，月月超300m。10月份创造了429.5m的钻爆法施工世界最高纪录。平均钻爆时间在3.5小时以内，通风排烟20min，装渣运输在2小时以内，平均循环进尺3.7m，掘进单循环平均时间6小时，日掘进4个循环，最高日进尺19.7m。（一）全断面钻爆设计第六章隧道爆破设计隧道爆破讲座河南.洛阳本隧道全长18020m，隧道最大埋深1640m，主要为混合花岗岩、混合片麻岩。采用人工手持风钻+多功能台架进行钻爆施工，进行大间距锥形掏槽，大断面锥形掏槽是大间距楔形掏槽的改进，从左、右、上三个方向掏槽，掏槽面积20m2，掏槽眼总数22个，掏槽眼倾角30°，掏槽眼净深3.8m，循环进尺3.7m，掏槽体积60m3左右。其优点是掏槽面积大，夹制力小，成功率高；掏槽眼分布稀疏，减少炮孔数量(Ⅳ类围岩开挖断面87.02m2，炮孔在150个左右)和雷管、炸药数量(炸药单耗0.63kg/m3左右)，6台风钻同时掏槽，不会因掏槽眼较密而控制钻爆时间。第六章隧道爆破设计隧道爆破讲座河南.洛阳（2）简易钻孔台架多功能台架第六章隧道爆破设计隧道爆破讲座河南.洛阳多功能台架第六章隧道爆破设计隧道爆破讲座河南.洛阳炮眼布置第六章隧道爆破设计隧道爆破讲座河南.洛阳厦门翔安隧道及两岸接线工程位于福建省厦门地区，是连接厦门市本岛和翔安区陆地的重要通道，兼具高速公路和城市道路双重功能。由于断面大，工程地质条件复杂多变，节理破碎带频繁出现，而且隧道头顶无限海水，水压高，施工中极易发生突涌水，施工风险大，稍有不慎将有灭顶之灾，故施工方法必须利于工法、工序的快速转变，方便围岩变差时钢支撑的迅速支护。宜在海底硬岩段采用上下断面三分部法（即上断面、下断面左、下断面右）。施工时，上半断面先行，下断面采用左右分部交错开挖爆破，开挖一侧时，另一侧作为行车通道（二）台阶法钻爆设计第六章隧道爆破设计隧道