隧道光面爆破技术的应用
浅谈光面爆破设计在隧道工程中的应用

浅谈光面爆破设计在隧道工程中的应用中交一航局城市交通工程公司徐金超内容摘要:光面爆破是隧道“新奥法”施工的关键技术,爆破效果直接关系到工程质量的好坏、施工进度的快慢和施工费用的高低等。
做好光面爆破施工,对企业的效益有至关重要的影响。
然而爆破设计是做好光面爆破的第一步,因此为提高工程质量,使效益的最大化,本文着重阐述了光面爆破设计方法及步骤,为以后的隧道开挖提供一定的借鉴经验。
关键词:爆破设计应用正文:1、光面爆破的优点光面爆破是一种科学的控制周边轮廓并能维持围岩稳定的爆破方法,其适用范围很广,优越性很多。
尤其是隧道爆破中具有较明显的优点:1.1 形成规则的光滑的接近于设计要求的轮廓,其受力性好,无应力集中现象,有利于围岩稳定,维护自稳能力;1.2 对围岩的扰动范围小,可有效地减少应力集中所引起的塌方现象,尤其是在不良地质段;1.3 改善作业环境,便于喷锚作业,降低喷射混凝土回弹率,效果明显;1.4 是控制隧道超欠挖的主要爆破方法,能大大节约工程成本。
2、爆破器材采用人工手持YT-28气腿式风枪钻孔打眼,炮孔布置要适合人工钻孔,爆破施工选用乳化炸药。
周边眼用φ32mm(直径)*10cm(长度)小药卷,不耦合装药,其余炮眼用φ32mm(直径)*20cm(长度)药卷。
采用毫秒雷管起爆系统,毫秒雷管采用 13 段别毫秒雷管,引爆采用电起爆。
3、影响光面爆破的主要因素3.1 孔网参数孔网参数系指周边孔的间距E、光爆层的厚度W及炮孔的密集系数m。
3.1.1 炮孔间距E 的影响ρσσστ•••+•••+••=L E D L E W E d q ee e )][]([][][785.02于炮孔间距E )首先形成裂缝方向发生变化,换名话讲:过小不易形成裂缝,爆破成锯齿状如下图示。
3.1.3 炮孔密集系数m 的影响m (E/W )过大反应出E 值升高,不易形成裂缝,m 过小反应出W 过大,此时光爆层不易沿两孔连线断开,容易形成欠挖现象。
光面爆破技术在隧道施工中的应用

相交 , 掏槽 眼要 比其 他 眼深 2e m。 2 5 清 孔装 药 .
工 沲工断面少, 便于机械化沲工, 支护简单, 但受力大。
隧道 Ⅲ级 围岩 开挖 顺序 图 :
装 药前 用 高 压 风 将 孔 内 的石 碴 和 水 清 净 。底 眼用 木塞 堵 塞 , 止 淤 孔 ; 串 和 起 爆 药 卷 按 设 计 防 药
0 0 n。 0 l
械设备 和 机 具 的 维 修 、 养 和 准 备 火 工 品等 材 料 。 保
根据 隧道 围岩情 况不 同选择 不 同的爆破 方式 :
隧道 Ⅳ 、 V级 围岩 开挖顺 序 图 :
本隧道 开挖 断面 围岩级别 为 Ⅲ、 、 Ⅳ V级 3种形 式 , ] 开挖 采用 钻爆 法 开挖 、 面爆 破 技术 [3。分 光 2 I J
2 具体的施工工艺及方法
根据 隧道 围岩 情 况进 行 钻 爆设 计 , 选 取 与 隧 并 道石 质情 况相似 的 围 岩进 行 爆 破试 验 , 时进 行 机 同
超高 。左线位 于 18 的上 坡 与 25 的下 坡 , 坡 .% .% 边
点竖 曲线半 径 R:1 0 53 0m。右 线 位 于 1 . % 的上 18 坡 与 2 5 3 的 下 坡 , 坡 点 竖 曲 线 半 径 =1 . 1% 边 9
第1 0卷
第 1 7期
2 1 6月 00年
科
学
技
术
与
工
程
Vo. 0 N . 7 J n 0 0 11 o 1 u e2 1
17 -85 2 1 ) 74 3 —3 6 1 1 1 (00 1—3 00
光面爆破技术在碎裂岩层隧道开挖中的应用

光面爆破技术在碎裂岩层隧道开挖中的应用光面爆破技术是一种通过使用光纤和高性能激光器来实现的爆破技术。
它主要应用于碎裂岩层隧道开挖中,能够有效地提高隧道开挖效率和质量。
本文将就光面爆破技术在碎裂岩层隧道开挖中的应用进行详细介绍。
一、光面爆破技术的优势光面爆破技术是一种新型的爆破技术,相比传统的爆破技术,具有如下优势:1. 精确控制:光面爆破技术采用激光器进行爆破作业,可以实现更加精确的控制,能够准确地控制爆破的位置、方向和范围,避免了传统爆破技术容易出现的误差。
2. 环保节能:光面爆破技术采用激光进行爆破,不需要使用传统的爆破药剂,减少了对环境的污染,同时也减少了能源的消耗,是一种环保节能的爆破技术。
3. 作业安全:光面爆破技术在作业过程中不会产生火花和弹片,减少了对作业人员和设备的伤害,提高了作业安全性。
4. 提高效率:光面爆破技术可以实现快速高效的作业,提高了爆破作业的效率,减少了工期和成本。
1. 根据隧道特性进行设计:在采用光面爆破技术进行隧道开挖时,首先需要根据隧道的特性进行合理的设计,包括隧道的长度、宽度、高度、岩层的硬度和结构等,以及施工过程中可能遇到的问题,然后根据这些设计参数进行光面爆破技术的应用方案设计。
2. 调查勘察:在隧道开挖之前,需要进行详细的调查勘察工作,对隧道穿越的地质情况进行全面了解,包括各种岩层的类型、裂缝分布、岩石的结构和力学性质等,从而为光面爆破技术的应用提供可靠的数据支持。
3. 设备准备:在进行光面爆破技术应用前,需要对激光器、光纤和配套设备进行准备和调试,确保设备的正常运行和稳定性。
4. 爆破作业:在一切准备就绪后,可以进行光面爆破技术的应用,通过激光器对岩层进行爆破,用高能激光束来破坏岩石的结构,从而实现隧道的开挖。
5. 安全监控:在光面爆破技术应用过程中,需要对爆破现场进行实时监控,确保爆破过程的安全性和有效性,同时要保障周围环境和周边建筑物的安全。
6. 后续处理:在爆破完成后,需要对爆破现场进行安全清理和岩石残块的清除,确保爆破现场的整洁和安全。
预裂爆破和光面爆破在隧道台阶法施工中的应用

工程技术预裂爆破和光面爆破在隧道台阶法施工中的应用章和平(中铁二十四局福建铁路建设有限公司,福建福州350013)£|商要]光面爆破一直是隧道施工的主要爆破工艺,但在围宕较差情况下往往爆破效果达不到预期效果。
所以在隧道施工中我们采用预裂爆破和光面爆破相配合的方法,保证掌子面轮廓线和设计轮廓线的一致。
目鞠枣词]光面爆破;预裂爆破;隧道施工.舍宁亭子山2#隧道为双线大断面隧道,全长1635m,其中1100m为m级围岩,局部岩层节理发育,层理明显,设计采用上下台阶法开挖。
在施工中发现下台阶部分光爆效果差,超挖明显,很难达到预期爆破效果,为此我f门在施工中,对围岩上台阶采用光面爆破,对下台阶采用预裂爆破,在改善施工方法后,发现爆破效果有明显改善。
本文根据隧道现场施工状况,结合光面爆破的原理,分析台阶法施工工艺、爆破参数的选取对爆破效果影响。
现场爆破效果表明隧道施工中,光面爆破是一种有效的技术措施。
1从光面爆破和预裂爆破异同点阐述原理隧道施工中为保证保留岩体按设计轮廓面成型并防止围岩破坏,须采用轮廓控制爆破技术。
常用的轮廓控制爆破技术包括预裂爆破和光面爆破。
所谓预裂爆破,就是首先起爆布置在设计轮廓线上的预裂爆破孔药包,形成一条沿设计轮廓线贯穿的裂缝,再在该人工裂缝的屏蔽下进行主体开挖部位的爆破,保证保留岩体免遭破坏:光面爆破是先爆除主体开挖部位的岩体,然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包,将光爆层炸除,形成—个平整的开挖面。
光面爆破和预裂爆破异同点:1.1戍缝机理相同预裂爆破和光面爆破都要求沿设计轮廓产生规整的爆生裂缝面,两者都是采用不耦合装药结构,其特征是药包和孔壁间有环状空气间隔层,该空气间隔层的存在削减了作用在孔壁上的爆炸压力峰值。
因为岩石动抗压强度远大于抗拉强度,因此可以控制削减后的爆压不致使孔壁产生明显的压缩破坏,但切向拉应力能使炮孔四周产生径向裂纹。
加之孔与孔间彼此的聚能作用,使孔问连线产生应力集中,孔壁连线上的初始裂纹进—步发展,而滞后的高压气体的准静态作用,使沿缝产生气刃劈裂作用,使周边孔问连线上的裂纹全部贯通成缝。
高效聚能管光面爆破技术的应用

高效聚能管光面爆破技术的应用摘要:一、背景技术我们淮南本地煤矿随着开采深度的不断加深,接替状况日益紧张,特别是岩巷炮掘在进尺效率及施工质量上均有不同程度的下滑趋势。
目前,国际及国内许多军事领域及隧道掘进中均采用了聚能爆破的原理。
聚能爆破,是利用一定的装药结构设计出特定的聚能药包对爆破对象进行作用的一种爆破方法。
该方法的特点是能量集中、方向性强,穿透力大、能量密度高等,在实际工程中聚能药包还具有、体积小、效果好、作用迅速、减少施工人员、减轻作业人员的劳动强度等优点。
这种爆破方式能够在一定程度上缓解淮南地区岩巷炮掘所面临的紧迫形势。
二、本申报成果要解决的技术问题1、井下常规爆破周边炮眼间距为300-400mm,辅助眼间距500-600mm,炮眼布置过密,受井下条件限制,凿眼时间过长,严重制约施工进度。
2、常规爆破巷道成型较差,使许多锚杆(索)盖板无法紧贴岩面不利于锚杆(索)施工,支护质量无法保证。
3、常规爆破超挖严重,增加出矸量及喷射混凝土量。
4、常规爆破炮眼利用率低,炮眼利用率在80%左右,单循环进尺较少,平均在1.6-1.8米。
5、常规光面爆破大断面一次起爆光面效果差、对周围围岩稳定性扰动及破坏较大,容易产生危矸、裂隙等存在较大安全隐患。
三、具体实施方案1、巷道概况潘三矿西三下部采区西回风上山,设计长度1192.5m,剩余750m,巷道尺寸掘:5.4*4.2(19.55㎡),净:5.2*4.1(18.41㎡),全断面中细砂岩,岩石致密坚硬,整体性好,主要用途为回风。
2、聚能管展示聚能管是用一种抗静电阻燃的PVC材料管,截面成“D”型,故称D型聚能管,其长轴28mm,短轴24mm,聚能管槽内角距离18mm,聚能管外角度60°,最大线装药密度450g/m。
3、聚能环爆破原理1)炸药爆炸产生的爆轰波通过聚能管的聚能槽,将炸药的动能和势能转换成高压、高速、高能的射流,切割岩石成缝,形成1-2厘米的深缝。
隧道开挖的光面爆破技术应用

隧道开挖的光面爆破技术应用摘要:本文结合工程实例,对光面爆破在隧道开挖过程中的应用谈一些看法。
关键词:隧道,开挖,光面爆破,应用Abstract: combining with practical engineering, the smooth blasting in tunnel excavation process some views on the application.Keywords: tunnel excavation, smooth blasting, applications光面爆破是先爆除主体开挖部位的岩体,然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包,将光爆层炸除,形成一个平整的开挖面,是通过正确选择爆破参数和合理的施工方法,达到爆后壁面平整规则、轮廓线符合设计要求的一种控制爆破技术。
隧道全断开挖光面爆破,是应用光面爆破技术,对隧道实施全断面一次开挖的一种施工方法。
它与传统的爆破法相比,最显著的优点是能有效地控制周边眼炸药的爆破作用,从而减少对围岩的扰动,保持围岩的稳定,确保施工安全,同时,又能减少超、欠挖,提高工程质量和进度。
一、光面爆破的机理为便于问题分析任取周边炮孔当中的相邻两孔A、B进行分析:如右图示:A、B炮孔中各自产生的爆炸气体分别向炮孔周围扩散,当A、B间距适当时,由于各自起导向孔的作用,因此无论是A、B炮孔同时起爆还是A孔先爆,应力首先是在各自炮孔壁产生应力集中现象,并且发展最快,就向被削弱的介质方向集中,沿两孔联心线方向形成贯穿的裂缝,继之在爆炸高压气体的准静态应力作用下,使径向裂缝尽一步发展,在爆炸气体压力作用下,由于最长的径向裂缝发展所需要的能量最小,所以该处的裂缝将首先得到扩展。
因此连心线方向也就成为裂缝继续扩展的最优方向,而其它方向的裂缝发展甚微,从而保证了裂缝沿连心线将岩体断开。
当然有个前提是间距适当,当间距过大时,是形不成贯穿裂缝的。
光面爆破是沿开挖轮廓线布置间距较小的平行炮眼,在这些光面炮眼中进行药量较少的不耦合装药,然后同时起爆,爆破时沿这些炮眼的中心连线破裂成平整的光面。
光面爆破在隧道开挖中的应用

文章编号:100926825(2007)0720280202光面爆破在隧道开挖中的应用收稿日期622作者简介王林成(2),男,工程师,中铁三局集团第二工程有限公司,河北石家庄 53王林成摘 要:结合工程概况及其工程地质条件,对秦岭1号隧道开挖中的围岩钻爆设计过程及其钻爆施工技术进行了分析计算,介绍了钻爆作业的工艺流程,并对其光面爆破进行了评价,以供类似工程参考借鉴。
关键词:隧道,光面爆破,围岩,测量放线,钻爆设计中图分类号:U455.3文献标识码:A1 工程概况秦岭1号隧道全长6104m ,里程K58+723~K 64+827。
沿隧道方向地表沟谷较发育,受区域构造影响形成了以断层为主的围岩地质条件。
全隧道最大埋深800m ,而埋深最浅的沟谷仅120m ,沟谷处及一般既有断层,地表甚至有流水,是影响隧道围岩稳定的主要因素。
据地质资料显示隧道区共有10条断层,其中F8断层宽达60m ,该断层位于商丹大断层全断裂位置,岩石破碎,开挖后可能造成较大涌水,对围岩稳定性影响大。
秦岭1号隧道围岩主要为花岗岩,围岩类别多为Ⅳ~Ⅴ类,Ⅳ~Ⅴ类占整个隧道围岩类别达80%,Ⅱ~Ⅲ类围岩20%,隧道开挖主要采用钻爆技术,为了保证开挖轮廓成型质量,施工设计采用光面爆破技术,Ⅱ,Ⅲ类围岩采用半断面台阶法,Ⅳ~Ⅴ类围岩采用全断面开挖法施工。
2 光面爆破2.1 光面爆破的优点光面爆破是主体爆破后,沿设计轮廓线将光爆层崩落、平整的壁面,达到控制轮廓的目的。
光面爆破优点为:1)少超欠挖,节约工程成本;2)开挖面平整、光滑,接近设计轮廓线要求,受力性好,应力分布均匀,有利于围岩稳定的自身支承力,可减少支护工作量,有利于后期作业。
3)保留岩体破坏影响小,相应的炮震裂缝少。
可有效地减少应力集中引起的塌方,减少落石和危险断面,减少事故避免人员伤亡。
改善作业环境,增加施工安全性,直接或间接提高施工进度。
2.2 开挖钻爆方案1)Ⅰ,Ⅱ类围岩开挖钻爆设计。
光面爆破_??????

光面爆破光面爆破,就是控制爆破的作用范围和方向,使爆破后岩面光滑平整,防止岩石开裂,减少超、欠挖和支护工作量,增加岩壁的稳定性,减少爆破对保留岩体的破坏作用,进而达到控制岩体开挖轮廓的一种技术。
一、应用范围及其特点和优缺点1.应用范围光面爆破广泛应用于地下工程,如巷道开挖,大型隧道、公路、铁路隧道及构筑地下工事等,为确保岩壁平整,岩体完整,坚持其稳固性。
另外,露天矿边坡,公路、铁路边坡等,均常采纳光面爆破技术。
2.特点它与预裂爆破的不同之处是:它在主炮孔爆破之后进行,有两个自由面。
3.优缺点主要优点是:对围岩的破坏稍微,只有一般爆破的1/2~1/3,从而提升了围岩的稳定性;可以大大地减少巷道及边坡的超、欠挖,提升施工质量,加快施工进度,节省大量的支护材料和支护工作量;围岩壁平整,危石少,撬顶工作或边坡危石处理简单,可避免局部冒顶或局部滑坡的危险。
其主要缺点是:钻孔工作量大量增加,使用的起爆器材增加,装药工作量增加,因此爆破费用大大增加。
二、光面爆破参数为获得优良的光面效果,一般选用低密度、低爆速、低体积的炸药,以减少炸药爆轰波的击碎作用和延长爆轰气体的膨胀作用时间。
最好是选用光面爆破专用药卷,以提升装药速度并能获得预期光面效果。
1.孔径与孔距光面爆破的炮孔直径可与主炮孔的直径相同,假设为浅孔爆破,其孔径一般为38~42mm,假设为中深孔爆破,一般为80~160mm。
孔间距为主炮孔孔距的1/2~1/3.2.与邻近主炮孔的排距一般为正常炮孔排距的1/2.3.光爆孔深度比主爆破超深,h=(0.1~0.2)L,L为主爆孔深度。
4.最小抵抗线光爆炮孔中心到邻近主爆孔中心的距离为最小抵抗线,一般应大于或等于光爆孔间距。
5.炮孔临近系数也叫密集系数m,即孔间距与抵抗线之比:m=a/ω,当m过大时,爆破后,可能在光爆眼间留下岩埂,造成欠挖。
当m过小时,则会在新壁面造成超挖凹坑。
施行说明,当m=0.8~1.0时,爆后的光面效果最好。
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翘
2 0 1 4 . 年
存好段数标记 。起爆 网络按 钻爆设计 的形 式连接 , 主爆网络
( 3 ) 合理用药 : 根据本隧工程地质特征 , 炸药选用低 密度 、 低猛度 、 低 爆速 、 高爆力 的炸药 , 周边 眼选 用 2 #岩石光爆 药 卷, 其他炮 眼选用 2 #岩石乳化炸药 。施工 中根据孔距 、 光 面
止人为原 因引起超欠 挖 , 司钻工或 台车 司机必须严格 按技术 要求进行作业 。
( 使用 5 m长 钻杆 ) ; 辅助 眼 7 2个 实际深度 3 . 8 —4 . 8 m / 个( 使
用4 m、 4 . 5 m、 5 m长钻杆 ) ;底板眼 3 3 个 ,实际深度 3 . 8 m / 个 ( 使用 4 m长钻杆 ) 。开挖参数 见表 1 及实际布眼见图 2 。
药结构操作 ,同时根据不 同的围岩状况灵活调 整装药量 , 以
达 到 更 好 的爆 破 效 果 。
( 1 0 ) 炮孔 口堵塞 : 炮孔 口用 炮泥堵 塞 , 堵塞 长度不小 于
2 0 e m, 炮泥用炮泥 机制作 , 成 分为泥 土 、 砂 和水 , 合理 的重量
百分 比为土 : 砂 : 水 = 7 0~8 0: 8~1 0: 1 3— 2 0 , 最小密度达 到 1 . 9 0 g / e m, ,并具 有较好 的柔 软性 ,炮 眼堵塞 长度不 小于
20 e m。
Y T 2 8型气 腿式凿岩机 , 共3 2台。钻杆直径 2 5 mm, 钻头直径
3 2 m m。钻杆长度分为 2 、 2 . 5 、 3 . 5、 4 、 4 . 5和 5 m。
1 . 5人 员 配 置
开挖台车设 计为 4层 , 作业人 员按垂直高度方 向 5层分 布 同时进行开挖作业 , 配备钻机 3 2台 , 开挖施工作 业人员共
5e m。
( 5 ) 炮眼方 向: 司钻中随时观察每臂( 台) 钻进情况 , 利用 已打好 的孔 眼作 标志 , 掌握好 钻眼方 向 , 以达到“ 准、 直、 平、
齐” 的要求 。
( 6 ) 顺邦 打眼 : 坚持顺 邦打眼 , 钻臂 ( 风钻 ) 紧贴岩壁 , 最 大限度地减少超挖 。 周边 眼外插角不大于 1 . 5 。, 底 板眼方 向
的石碴 、 石粉及泥浆 。
( 9 ) 装药: 装 药采用 多功能 台架装 药 , 装药专 人操作 , 并
制 定 相 应 的 安全 规 程 。严格 按 技 术 交 底 中规 定 的装 药 量 及装
图 2 金 瓜 山 隧 道 正 洞 钻 瀑 布 眼 示 意 图
该 隧道 Ⅱ级 围岩强度为 8 0~1 2 0 MP a ,设计开挖方量 每 延米 1 1 6 . 1 6 m, 。爆破时使用 瞬发 雷管 2发 、 毫秒雷管 2 0 0发 左右 , 段位见爆 破参数示意图 , 炸药循环用量 为 3 3 0 ~3 6 0 k g , 导 爆索 2 0 0 m。实 际每循 环进尺 3 . 4~3 . 6 m ,打眼风钻 采用
地段实际光爆参数 , 具体 为 : 实际断面爆破设 置 1 9 0— 2 0 0个
炮眼 ( 根据 实际情况 调整 ) ,其 中周边 眼 4 7个 ,实 际深 度 3 . 8 m / 个( 使用 4 m长钻杆 ) ; 掏槽眼 4 4个 , 实际深度 4 . 8 m / 个
眼距 、 炮眼深度及要求 的外插角度 、 眼底误差进行作业 , 为防
与 隧道 坡 率 基 本 相 同 。
( 7 ) 掏槽 眼 : 掏槽 眼位 置可根据 掌子面 围岩结构 特征适 当调整 , 掏槽眼较掘进眼深 2 0 e m, 以取得较好 的开挖进尺。
・ ・ i - - ‘ - ● — 前 , 采用 高压风 , 使用特 制钢管 清洗 眼中
( 1 1 ) 爆破 : 爆破工从药库领出的药卷和导爆管 确认 并保
・
2 8・
表1 金瓜 山隧道开挖参数表( 全 断面开挖)
( 3 ) 钻机就位 : 台车、 风钻按规定就位 , 接通风 、 水、 电路 ,
开钻 时先送水 , 后送 风。 钻机开孔 时 , 宜用 l m 以内的短钻杆 , 待钻孔定位并钻进 0 . 5 m 以上后再换长钻杆 。 ( 4 ) 炮眼间距偏差 : 掏槽眼不大 于 2 e m, 周边 眼与内圈眼 不 大于 3 e m, 周边眼眼底不得超 出外轮廓 5 e m, 其它 眼不大于
采用 双管 双索 , 以确保可靠起爆 。网络连接好后再 次检查确
认无误 , 人员设备撤离至安全 区域后 , 由爆破T起爆 。 1 . 4爆破参数设计 根据 金瓜 山隧道实际 围岩 状况 ( Ⅱ级 围岩描述 : 钾 长 晶 洞花岗岩 , 弱 微风化 , 褐红色 ~浅紫色 , 中细粒结构 , 块状 结构 , 以晶洞为特征 。岩石较坚硬 , 节理不发育 , 裂隙少 , 呈整 体结构 , 围岩稳定性好 ) 。经过理论计算 , 加 之开工到现在在 现场施工过程中的不断修订 , 得 出适合金瓜 山隧道 Ⅱ级 围岩
爆破层厚度 、 石质及炸药种类等综合考虑确定装药量 。
1 . 3光 面爆 破 施 工 技 术 要 求
结合 国内外 的工程实践 , 光面爆破施工技术要点 归纳为 以下十一点 : ( 1 ) 施 工测量 : 开挖作业前 , 用全站仪按设计 断面放出隧 道 中线和开挖 轮廓线 , 并使用 醒 目标 志( 一 般采用红 色油漆 线) 标识 在隧道 的开挖断面上 , 同时进行详 细的炮眼点 位布 置 和标识 ( 重点控制测量精度 ) 。 ( 2 ) 钻爆作业 : 施钻根据钻爆设计 图中所 示的炮眼个数 、