培训隧道全断面钻爆破课程设计上交

隧洞开挖爆破课程设计

1 工程概况

某隧道为城门洞型，顶拱为半圆，半径为3m，边墙高4.5m，洞宽6m，开挖断面积41.14m2。

隧道岩体为花岗岩，岩石坚固系数f＝12，裂隙发育中等，无地下水渗入。

2 设计方案选择

根据岩岩石坚固系数f＝12查表得，岩石为特坚石，结合工地现有的机械设备，采用凿岩台车钻孔，拟定采用全断面开挖。台车钻孔直径为50mm，空孔直径为90mm。开挖设计循环进尺为2.5m，采用非电毫秒雷管微差爆破，尽可能减少扰动，控制超欠挖，周边眼采用光面爆破技术，炸药采用筒装Ф32mm的2＃岩石铵梯炸药。

3 钻孔设计

3.1掏槽区爆破设计

（1）掏槽方式及断面大小

根据本提供的机械设备，结合断面大小，拟定掏槽眼采用平行空眼直线掏槽（桶形），空眼设在掏槽区正中间，数量1个，直径为90mm；8个Ф50mm掏槽装药孔，掏槽区布设在整个断面中下部分，以便于施作，同时减小掏槽区抛掷距离，按掏槽区面积为断面面积的1%～2%（0.1～1.0m2）进行选择，结合直眼掏槽眼的布置，拟定按桶形掏槽眼布置，采用方形孔布置，爆破效果较好，且单耗适中，故采取掏槽区面积为0.m2，其布置详见后附图。

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（2）掏槽区装药计算

每循环设计进尺为2.5m，掏槽眼钻孔深度比设计深度深0.2m，即掏槽眼钻孔深度为2.7m。

掏槽区炸药总装药量： Qt=LNt

式中L――孔长（m）,取2.7m；

――装填系数，要求在50%～80%，取74.07%（装2米）；

――线装药密度（采用Ф32，0.75kg/m）

Nt――掏槽区孔装约孔数，取8个。

Qt=LNt＝2.7×0.7407×0.75×8＝12.00kg

掏槽区单耗qt=

Qt12.00＝LSt2.70.=6.94kg/m3。

式中St――掏槽区面积（m2）；St＝0. m2

掏槽区单耗qt要求在5～10 kg/m3，符合要求。

其掏槽眼装药结构详见后附图。

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3.2周边眼爆破设计

（1）周边眼参数选择及装药计算

周边眼沿开挖轮廓线均匀布置，为了尽可能减少对周边围岩的扰动，周边眼按光面爆破考虑，孔径Ф50mm，

按规范要求特硬岩光爆破参数为：周边眼间距55～65cm，抵抗线60～80cm，线装药密度300～350g/m，

结合设计外轮廓线周长及炮眼综合考虑，取周边眼间距a=55.8cm，取抵抗线W＝70cm，线装药密度取Δ＝300g/m，保证产生拉力＞岩石拉应力且小于压应力。

采用Ф20mm药卷空气间隔装药结构，为了确保周边孔同时起爆，采用导爆索起爆。

d孔径50＝2.5d药径20不耦合系数η＝1，符合光爆破要求1.5～2.5。

a孔距55.8＝11.165孔距系数md=d孔径，符合光爆破要求7～15。

a孔距55.8＝0.797w抵抗线70孔密集系数mw=，符合光爆破要求0.7～0.9。

Sz =[(3+2.3)×π÷2+4.5×2]×0.7=12.12m2

（2）周边眼装药结构

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鉴于本隧道为特硬岩，在炮眼底加装加强药包，底部加入Ф32mm药卷一节。

每循环设计进尺为2.5m，周边堵塞长度按50cm计。

单孔装药量Q＝0.300×2.7＝0.77kg(即一节Ф30mm，二节Ф20mm药卷)

周边眼装药总量Qz=32×Q=24.kg。

周边眼装药结构详见后附图。

3.3辅助眼爆破设计

辅助眼的作用是扩大临空面，为周边眼创造有利条件，其间距与岩层特点有关，整体性好的岩层，布眼宜密，较破碎的岩层布眼宜疏。一般应避开节理、裂隙。

辅助眼的单孔装药量：

Qb=L

式中L――孔长（m）

――装填系数,取＝0.72。符合要求0.4～0.8。

――线装药密度,取＝0.75kg/m。

Qb＝0.75×2.5×0.72＝1.35kg

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全断面每进尺炸药总量：

QqLS

q为单耗，查取相关参考资料，取q＝1.20kg/m3。

L为设计进尺，取2.5m

S为隧道全断面积，本隧道S＝41.14m2。QqLS＝1.202.541.14123.42kg

辅助眼炸药总量

Qb＝QQtQz

Qt为掏槽炸药总量，Qt＝12.00kg

Qz为周边眼炸药总量，Qz＝24.kg Qb＝123.4212.024.86.78kg

Qb78辅助眼数量Nb=Q＝86.b1.35

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S总－StSZ每孔平均控制面积A＝

Nb28.380.443 符合0.3～0.8m2/m的要求。

辅助孔间距a，排距W的选择。

炮孔密集系数考虑到为特硬岩，m取0.9，符合m=0.8～1.0。

Ａ排距W=m0.4430.9＝0.70m。结合隧道总宽度取0.76cm。

辅助孔间距a＝mw＝0.9×0.76＝68cm，结合弧长平均分配，详见后炮孔布置图。

通过计算，全断面设计进尺2.5米进尺炸药消耗量为129.79kg,单耗为1.26kg/m3,基本相符。

4 装药、填塞和起爆网络设计

4.1装药

装药均采用不藕合装药结构，周边眼采用Ф20mm筒装2＃岩石炸药空气间隔装药结构，为了确保周边眼同时起爆，孔内装入导爆索。其他孔采用Ф32mm筒装2＃岩石炸药连接装药结构，并采用反向爆破，以提高炮孔利用率，各种炮孔装药结构详见后附图。

4.2填塞

采用低成本、塑性变形大、摩擦系数大的粘土炮泥，其成分为粘土和砂子，其比例按粘土∶砂子＝2∶1，含水量约为25％。当炮孔中有较大的裂隙、泥夹层带时，为防止其过多“漏气”，应将

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该处以炮泥填实。

堵塞长度按下列公式计算

lsLD04Vp1D0

式中：ls——堵塞长度（m）；

L ——炮孔深度（m），此处取2.5m；

Vp——岩石的纵波波速（m/s）；4000m/s。

D ——炸药爆速（m/s）；2＃岩石取3200m/s。

ρ0——炸药密度（kg/m3）；2＃岩石取1000kg/m3。

ρ1——炮泥密度（kg/m3）。取1900 kg/m3。

代入求得ls=0.4243m。

设计填塞长度ls为45cm，ls>[ls]。

5 起爆网络设计

为了提高光面爆破质量，周边孔孔内全部采用导爆索起爆，导爆索与孔口环向主导爆索连接，

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为了减少先爆孔将光爆孔的导爆索拉断，导致部分甚至全部光爆破孔拒爆，施工中采用导爆索双向环形连接法，同时在导爆索每间隔5m加入MS12段毫秒雷管，接入起爆网络中；要求导爆索搭接处搭接长度不小于15cm，与主导爆索的交叉角度控制在45～90º范围内，引爆导爆管与导爆索头的距离不得小于15m，并确保聚能穴的方向指向传爆方向。所有与导爆索的连接必须绑扎牢固，以确保准爆率。

掏槽眼、辅助眼(掘进眼及底板眼)均采用非电毫秒微差起爆网路，严格按起爆网路图中的段别号进行连接。上、下网路汇总后采用MS1段即发雷管包裹1/4卷2＃岩石炸药，确保能带动所用导爆管。采用火雷管引爆上下网路的连接导爆管。要求火雷管的聚能穴的方向与传爆方向相反，其起爆破网络详见后附图。

6 施工注意事项

在施工过程中应及时进行掌子面地质素描，对结构节理面、出水点等特殊地质构造进行详细描素。

在掌子面有水时，炸药应改用乳化炸药等防水炸药，确保爆破效果。

在钻孔时，严禁在残孔中钻眼，可根据地质结构面进行及时调整。确保爆破效果。

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