任务二：认知爆破基本概念

任务二：认知爆破基本概念《隧道施工与检测技术》任务二：认知爆破基本概念本节课主要介绍隧道钻爆爆眼的种类，针对不同断面大小而常用的掏槽形式和主要参数。教学目标掌握炮眼的种类和作用；理解掏槽形式及特点；重点学习任务掌握钻爆施工掏槽形式和主要参数。主要学习活动设计一、炮眼的种类和作用

隧道开挖爆破的炮眼数目与隧道断面、围岩级别、爆破方法等有关，多在几十至几百个范围内，炮眼按其所在断面的位置、爆破作用、布置方式和有关参数不同，可大致分为以下几种。一、炮眼的种类和作用

掏槽眼辅助眼周边眼为临近炮眼爆破创造临空面为周边炮眼爆破创造临空面炸出一个合适的爆破轮廓种类1号：掏槽眼2号：辅助眼3号：周边眼二、常用掏槽形式和主要参数

掏槽爆破质量的好坏，直接影响整个隧道爆破的成败。根据施工方法、开挖断面大小、围岩状况和凿岩机具的不同，可将掏槽方式分为斜眼掏槽、直眼掏槽和混合掏槽。二、常用掏槽形式和主要参数

1.小断面隧道掏槽技术

所谓小断面，一般指断面面积在20m2以下的平行导坑或大断面施工的超前上导坑、下导坑，分部开挖的局部断面等。

一般情况下，掏槽眼应布置在开挖面的中下部；但在岩质软硬不均的岩层中，应布置在岩层较为薄弱的位置。另外，掏槽眼必须比其他眼深0.15～0.25m，才能为扩槽眼创造出足够深度的临空面，以保证循环掘进进尺。

小断面隧道掏槽眼爆破主要有斜眼掏槽和直眼掏槽两种形式。二、常用掏槽形式和主要参数

（1）斜眼掏槽

斜眼掏槽主要有两种形式：锥形掏槽和楔形掏槽。

①锥形掏槽。所谓锥形掏槽，是由数个共同向中心倾斜的炮眼组成，炮眼倾斜角度一般为60°～70°，岩石坚硬，倾角越小。眼底距离为0.2～0.4m，岩石越硬，距离越小。各掏槽眼均布设同一段毫秒雷管，同时起爆，利用各方向上的炸药爆力将位于槽区的岩石“炸出”，爆破后的槽子成角锥形，还需要设扩槽眼将之扩大成较大的临空面。二、常用掏槽形式和主要参数

①锥形掏槽

锥形掏槽具有三种炮眼布置形式：四角锥形、五角锥形或六角锥形。其中四角锥形掏槽也称四门斗，适用于岩层整体均匀、节理不发育、层理不明显、岩质较坚硬的岩层；五角锥形掏槽适用于较坚硬的倾斜岩层与整体岩层；六角锥形掏槽适用于坚硬且整体性良好的岩层。各种锥形掏槽炮眼布置形式二、常用掏槽形式和主要参数

①锥形掏槽

锥形掏槽一般用于较坚硬的整体岩层中，由于岩层坚硬，锥形掏槽眼深度均控制在2m以下，循环进尺在1.5m左右，在整个断面上炸药单耗一般在2.5kg/m3以上。二、常用掏槽形式和主要参数

（1）斜眼掏槽

②楔形掏槽。楔形掏槽由数对（一般为2～4对）相对称且相向倾斜的炮眼组成，爆破后形成楔形的槽子。

楔形掏槽的优点是爆力比较集中，爆破效果较好，掏出的槽子体积较大，可以适应各种不同坚硬程度的岩层。二、常用掏槽形式和主要参数

②楔形掏槽

根据楔形方向的不同，楔形掏槽可分成垂直楔形和水平楔形两种。

垂直楔形掏槽是指成对的掏槽炮眼位于垂直于水平面的平面内，成对的炮孔口连线在掌子面上垂直于槽子中央的水平线。垂直楔形掏槽适合于层理接近于水平或倾斜平缓的围岩，以及均匀整体性好的围岩。二、常用掏槽形式和主要参数

②楔形掏槽

水平楔形掏槽是指成对的掏槽眼位于平行于水平面的平面内，成对的炮孔口连线在掌子面上平行于槽中央的水平线。因为炮眼均接近于水平，钻凿方便，因此水平楔形掏槽在小断面掘进时使用比较广泛。其主要形式有普通和层状两种，层状炮眼布置的特点是按普通的水平槽眼每对上下交错布置，使其排列更加均匀，在中等硬度的岩层中可获得良好的爆破效果。。二、常用掏槽形式和主要参数

（1）斜眼掏槽

斜眼掏槽的主要优点：适用于各种岩层，并能获得较好的掏槽效果；所需掏槽眼数目较少，单位用药量小于直眼掏槽；槽眼位置和倾角的准确度对掏槽效果的影响较小。

斜眼掏槽的缺点：炮眼深度受掘进断面的限制，尤其在小断面中更为突出；爆破时，岩石的抛掷距离较大，爆堆分散，容易损坏设备和支护。二、常用掏槽形式和主要参数

（2）直眼掏槽

直眼掏槽是由若干个彼此距离很近、相互平行、垂直于开挖面的数个炮眼组成。最常用的小断面直眼掏槽有五梅花小直径中空直眼掏槽、菱形掏槽和螺旋形掏槽。二、常用掏槽形式和主要参数

（2）直眼掏槽①五梅花小直径中空直眼掏槽。

掏槽眼的布置如图6.9所示，在1号眼的周围布置4个距离很近的小直径空眼作1号眼的临空面，1号眼起爆后，在中央形成一个孔洞，作其他眼的临空面，这样逐步扩大形成槽腔，其装药量至炮眼深度的90％左右。二、常用掏槽形式和主要参数

（2）直眼掏槽②菱形掏槽。

常用且能取得良好掏槽效果的菱形掏槽炮眼布置见图6.10。较软的岩层中部布置一个空眼，且炮眼间距取小值，较硬的岩层中布置三个空眼，且炮眼间距取大值，起爆顺序对称进行。1、2号炮眼起爆后形成一个菱形槽腔，装药量取其炮眼深度的90％左右，一般均能取得满意的效果。二、常用掏槽形式和主要参数

（2）直眼掏槽③螺旋形掏槽。

螺旋形掏槽一般均需要在掏槽中部布置数个空眼，岩层越硬，整体性越好，所需要的空眼数亦相对越多。首爆眼距空眼最近，以空眼作为临空面，其他掏槽眼可视岩质、岩层条件决定是采用4眼还是5眼布置，各装药孔渐成螺旋形远离空眼中心，一次起爆。三空眼螺旋形掏槽在中硬岩中能得到较好的爆破效果，炮眼利用率可达90％以上。在中硬岩或硬岩中用得最多且最成功。二、常用掏槽形式和主要参数

（2）直眼掏槽③螺旋形掏槽。二、常用掏槽形式和主要参数

（2）直眼掏槽

直眼掏槽的优点：由于炮眼与掌子面垂直，所以炮眼深度不受开挖面宽度和高度的限制，适宜于钻凿较深的炮眼而提高每循环进尺，在小断面导坑掘进时可达2.8～3.0m；所有炮眼均垂直于掌子面钻进，容易控制；钻眼时，各凿岩机相互干扰较少，便于多台凿岩机同时作业，可提高凿岩效率；容易控制眼底深度，使眼底在同一垂直面上；炮眼利用率高，可达90％～100％；石渣抛掷距离较近，不易打坏支护及机具设备等；在各种硬度的岩层中都可使用。二、常用掏槽形式和主要参数

（2）直眼掏槽

直眼掏槽的缺点：需要较多的炮眼数目和较多的炸药，钻眼位置一定要准确，误差不能太大。另外，直眼掏槽对岩性的适应性不强，岩性变硬一点，就需要改变掏槽眼布置形式或增加空眼数量。二、常用掏槽形式和主要参数

（3）斜眼与直眼掏槽使用条件对比二、常用掏槽形式和主要参数

2.中断面隧道掏槽技术

所谓中断面，主要指断面面积大于20m2而小于60m2的开挖断面。在中断面中，炮眼深度一般在2.5m以上，如果掏槽不成功，爆破残眼深，再次处理麻烦，影响施工进度与效益，故中断面爆破应重视掏槽技术。目前中断面掏槽技术主要有：使用人工手持风钻进行单级或复式楔形掏槽，使用凿岩台车进行大直径中空直眼掏槽。二、常用掏槽形式和主要参数

2.中断面隧道掏槽技术

（1）单级楔形掏槽

单级楔形掏槽仅仅依靠数对主掏槽眼进行掏槽爆破，后方的扩槽眼、辅助眼再将槽腔扩大，从而达到为其他炮眼创造临空面的目的。与小断面掏槽眼一样，只要将掏槽眼与掌子面的夹角控制在60°左右，并按设计装药爆破，即可取的较好的爆破效果。该掏槽形式适合于各种不同的围岩，特别是在中硬岩中的应用较为广泛。二、常用掏槽形式和主要参数

2.中断面隧道掏槽技术

（1）单级楔形掏槽

单级楔形掏槽的主要优点是炮眼数量少，对炮眼钻进精度要求不是很高，容易控制和掌握；适用与各类岩层，不需大直径钻眼设备。其缺点是岩渣抛掷较远，易砸坏洞内施工设备。二、常用掏槽形式和主要参数

2.中断面隧道掏槽技术

（2）复式楔形掏槽

在遇到岩石坚硬或掘进断面较大时，可采用复式楔形掏槽。复式楔形掏槽也称V形掏槽，是在浅眼楔形掏槽的基础上发展起来的，上下排间距为50～90cm，硬岩取小值，软岩取大值；在硬岩中爆破时，最好采用高威力炸药（如乳化炸药等），排数通常只用两排即可，岩石十分坚硬时可用三排或四排。二、常用掏槽形式和主要参数

2.中断面隧道掏槽技术

（2）复式楔形掏槽二、常用掏槽形式和主要参数

2.中断面隧道掏槽技术

（3）大直径中空直眼掏槽

大直径中空直眼掏槽实际上是直眼掏槽的一种。大直径中空直眼掏槽是在掌子面中下部用大直径钻机钻凿一个或几个中空炮眼，通常采用直径大于100mm的炮眼作为掏槽炮眼的临空面，在大直径炮眼的周围配合一些小炮眼，以逐渐增大的距离布置掏槽炮眼进行掏槽，一般有菱形掏槽、螺旋形掏槽、对称掏槽等。炮眼利用率比小直径炮眼掏槽高，一般适用于中硬、硬岩的大断面深孔爆破。二、常用掏槽形式和主要参数

2.中断面隧道掏槽技术

（3）大直径中空直眼掏槽

采用大直径中空直眼掏槽，首先要求钻眼方向精确，尽量减少眼位偏差值；按设计的起爆顺序起爆，最好使用毫秒雷管；控制掏槽眼间距，以防止殉爆。其次，控制掏槽眼的炸药用量，以防止“压死”而拒爆。二、常用掏槽形式和主要参数

3.大断面隧道掏槽技术

当坑道开挖断面在60m2以上时，由于施工操作空间较大，在中硬岩全断面或台阶法施工时，一般采用大楔形掏槽技术，可以取得较好的经济效果。目前大断面掏槽主要有：使用人工手持风钻或凿岩台车进行大楔形掏槽，使用凿岩台车进行大直径中空直眼掏槽。二、常用掏槽形式和主要参数

3.大断面隧道掏槽技术

（1）大楔形掏槽

大楔形掏槽是普通单级楔形掏槽技术在隧道全断面开挖中的扩展，为目前国内使用较多的人工手持风钻＋台架模式的一种配套技术，该技术能够满足大断面隧道快速、经济掘进的需求。

大楔形掏槽与普通单级楔形掏槽的最大区别在于增大了主掏槽眼之间的眼口间距。普通单级楔形掏槽每对主掏槽眼眼口间距基本上在3m以内，掏槽区域高度约为1.5m，即掏槽面及基本上不超过5m2。而大楔形掏槽主掏槽眼眼口间距则拉大至5m左右，掏槽高度可达4m，掏槽面积最大可达20m2

。二、常用掏槽形式和主要参数

3.大断面隧道掏槽技术

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