大面积深孔楔形掏槽爆破技术在终南山隧道的应用
大面积楔形掏槽光面爆破技术在高增隧道施工中的应用
大面积楔形掏槽光面爆破技术在高增隧道施工中的应用摘要:光面爆破能有效减少对隧洞周边围岩的扰动，最大程度上保持围岩的稳定，确保隧道施工安全，同时又能从很大程度上控制隧道超欠挖，提高工程质量和减少工程成本。
高增隧道成功地运用了大面积楔形掏槽光面爆破施工技术，在工程安全、质量、进度，成本等方面取得了良好的效益，下面介绍我们的一些做法及经验总结，以供类似工程借鉴与参考。
关键词:光面爆破高增隧道施工总结1 工程概况从江至贯洞一级公路高增隧道位于贵州黔东南州从江县高增乡，设计为分离式双洞四车道公路隧道，路线设计线间距25m，左洞桩号ZK3+246～ZK7+211、长3965m，右洞桩号YK3+255～YK7+212、长3957m，纵坡均为1.5%。
隧道穿行近东西向山体，地形起伏较大，进口沿山脊进洞，出口为侵蚀沟谷、沟谷狭窄；海拔最高842.7m，最低286.6m，相对高差556.1m。
隧址区未发现活动性断裂及区域性断层通过，地质构造较简单。
高增隧道围岩级别有Ⅲ、Ⅳ、V级。
其中，V级围岩为松散覆盖层、强风化及中风化粉砂质泥岩，含砾石，岩质极软，节理裂隙极发育，岩体破碎，点滴状出水；Ⅳ级围岩为中风化泥岩、砂岩、长石石英砂岩，软岩～较软岩，节理裂隙发育至较发育，岩体较破碎至较完整，点滴状出水，岩性变化带雨淋状出水；Ⅲ级围岩为中风化砂岩、长石石英砂岩,较软岩,岩体完整至较完整，点滴状出水。
2 钻爆设计2.1 光面爆破的基本常识光面爆破的技术参数主要为炮眼间距E、周边眼密集系数m、最小抵抗线W、不耦合系数D 和装药集中度q，而它们之间或它们与其它参数之间是相互联系的。
其技术要点如下：（1）根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线。
（2）严格控制周边眼的装药量，并使药量沿炮眼全长合理分布。
（3）周边眼宜采用小直径药卷和低爆速炸药，可借助导爆索（俗称“红线”）以实现空气间隔装药。
（4）采用毫秒雷管微差顺序起爆，应使周边爆破时产生临空面；周边眼同段的雷管起爆时差尽可能小。
大面积楔形掏槽在水工隧洞开挖中的应用
［收稿 日期 ］２０１８—０８—１６ ［作 者简 介 ］李 才 平 （１９７９一），男 ，湖 南浏 阳人 ，高级 工程 师 ，从 事水 利 水 电工程技 术 管理 工作 。
一
１５２ —
２０１８年 第 ９期 （第 ４６卷 ）
黑 龙 江 水 利 科 技 Ｈｅｉｈｍｇｊｉａｎｇ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
斜 眼 掏 槽 由炮 孔 夹 角 、掏 槽 孔 对 数 、掏 槽 高度 、
后 形 成 一 个 楔形 槽 ，对 于 断 面 较 大 的 隧 洞 ，炮 孑Ｌ利 用 孔 口间 距 、炮 孔 倾斜 度 （１：ｎ）、炮 孔 长度 Ｌ、扩 槽 孔 和
率较 低 ，只有 ８５％ 一９ｏ％ 。且钻 孔 数量 比较 多 ，单 耗 掏槽 孔 最 小抵抗 线 、掏槽 深 度 Ｈ、孔 底 间 等 主要 要 素
２ 大面积楔形掏槽布置
２．１ 爆 破设 计 大 面积楔 形掏槽 在传统 楔形 掏槽 的基 础 上 ，将 ２
— ３排 楔 形 掏槽 子Ｌ，加 大 到 ６排 及 以上 ，甚 至 整 个 中 部 除 了底板 孔 ，和靠 顶拱 周 边孔 一 圈 的崩 落－／Ｌ＃Ｆ，全 部 布 置掏槽 孔 ，大 大 加 大 了掏 槽 面 积 。蝶 阀交 通 洞 按 大 面积 楔形 掏槽 布置爆 破设 计 如 图 ２、图 ３所示 。
轴 饱 和抗 压平 均 强 度 ｌｌ０ＭＰａ。
过实 践证 明 ，此 种方 法是 可行 的。
隧 洞 开 挖 一 般 采 用 中 部 掏 槽 ，周 边 光 面 爆 破 。
传 统 的掏 槽 方 式 有 直 孔 掏 槽 ，斜 孔 掏 槽 。传 统 的 斜 １ 传统楔 形掏槽布置
孔掏 槽 采 用 ２—３排 倾 斜 炮 孔 对 称 成 楔 形 布 置 ，爆 破
楔形掏槽和光面爆破技术在隧洞开挖中的应用
楔形掏槽和光面爆破技术在隧洞开挖中的应用张卫华(武警水电第六支队,湖北宜昌 443133)关键词 隧洞开挖;楔形掏槽;光面爆破;爆破技术;溪洛渡水电站中图分类号:U45514 文献标识码:B 文章编号:100020860(2004)0720063202收稿日期:2004205208作者简介:张卫华(1977—),男,助理工程师.1 工程概况溪洛渡沟沟水处理工程排水洞全长14671386m ,底坡i =010499,采用圆拱直墙断面,宽510m ,高610m.隧洞所处地区为玄武岩地层,总体产状N40°～50°E/SE ∠12°～15°.合同要求2003年9月5日开工,2004年5月1日必须具备过水条件,因此在开挖阶段不能拖延工期,施工中通过调整优化爆破方案达到保证进度的目的.2 方案分析211 典型爆破设计参数排水洞开挖采用全断面一次爆破成型,简易台车配手风钻钻孔,孔径<42,单级楔形掏槽,光面爆破,每循环进尺215m ,火工品选用#2岩石乳化炸药,直径<32,非电毫秒微差爆破,电雷管起爆.如图1.212 掏槽技术方案选择隧道爆破施工成败在于掏槽形式,掏槽的成功与否直接影响开挖循环进尺和光面爆破效果,掏槽是否成功与地质条件、掏槽深度及形式、炸药种类及装药量、起爆顺序等有关.掏槽形式的选定一般由以下几个方面条件考虑决定:开挖断面的大小和宽度;地质条件;机具和器材条件;钻眼爆破技术水平;开挖技术要求;经济技术效果.采用何种掏槽形式和光面爆破参数需要综合考虑.在选择掏槽形式时在生产性试验的基础上采取比选的方式,充分考虑了进度、质量、效益的要求和直眼掏槽和楔形掏槽的优缺点以及作业队伍的钻爆技术水平,并考虑到掏槽效果对于光面爆破效果的影响,选择楔形掏槽技术.图1 全断面炮孔布置及爆破段位(单位:cm ) 传统的楔形掏槽通常只用上下两排即可,因为玄武岩质地坚硬且脆,所以采用4排(如图2),掏槽开口宽度为310m ,单级楔形掏槽形式,孔深310m ,其中掏槽孔超深20cm ,上下炮孔间距80cm ,炮孔堵塞长度为1m ,掏槽区规格为310m ×214m.213 光面爆破技术隧洞开挖技术中,采用光面爆破,就是使周边眼起爆后首先沿各孔中心线连接成贯通裂缝,然后在爆炸气体作用下,使石碴向洞内抛散,并且由于采用不耦合装药,减小爆炸气体对岩体的破坏作用,减少超欠挖,使围岩稳定平整,以达到明显效果.而要达到良好的36水利水电技术 第35卷 2004年第7期Water Res ources and Hydropower Engineering V ol.35N o.7图2 楔形掏槽形式(单位:cm )光爆效果,就要确定合理的光面爆破参数,光面爆破的主要参数包括周边眼的间距E 、抵抗线W 、密集系数m 、线装药密度等,影响光面爆破参数选择的因素主要有岩石的力学性能和完整性、炸药品种、开挖断面大小及形状,影响最大的是地质条件.爆破过程中多次调整,经过比选确定光面爆破参数如表1.装药结构:炸药采用小药卷炸药(<25),间隔装药,孔底加强药量,导爆索起爆.表1 溪洛渡沟沟水处理工程排水洞采用的光面爆破参数名称孔径/mm 孔距/cm 抵抗线W /mm 密集系数m =E/W 线装药密度/kg ・m -1不耦合系数一般参考值38～4640～7050～800165～1100115～0125114～210溪洛渡沟沟水处理工程排水洞 4250～5352顶拱0183边墙0188底板0187012511683 施工中碰到的问题爆破堆碴抛距远,最大曾达到70m.分析认为是采取楔形掏槽的缘故,每次爆破前将设备、设施撤离到安全距离外,开挖过程中未发生因爆破损坏设备、设施的情况.施工前期,发现超挖比较严重,经观察分析,是由于操作工人钻孔技术精度不高,而非爆破参数的原因.加强技术培训和调换熟练工人,逐步解决了这个问题.施工过程中发现底板和边墙下部1m 容易产生盲炮且爆破效果差,尤其以底板为最,分析原因为按照起爆次序,为掏槽孔ϖ主炮孔ϖ周边孔ϖ底板孔,非电导爆管传爆速度高于导爆索,当主炮孔起爆后,周边孔、底板孔导爆索还未传爆到孔口,石碴蹦落,砸断导爆索,造成盲炮;而且由于上部堆碴的缘故,相当于加大了抵抗线,故底板和边墙下部1m 超挖多,光爆效果差.施工中采用加大底板孔药量和采用导爆索和非电导爆管同时装的“双保险”(如图3),有效地减轻了超挖和盲炮次数.图3 底板孔装药结构示意(单位:m )4 爆破效果(1)爆破后围岩稳定,无大的剥落和坍塌;(2)炮孔间岩面起伏小于10cm ;(3)半孔率95%以上;(4)炮孔利用率90%以上;(5)爆堆比较分散,最大抛距70m.5 几点体会人为因素影响大.孔位偏差、孔向偏差、孔深偏差和装药结构直接影响掏槽和光面爆破效果.在玄武岩这类中硬岩施工中,楔形掏槽可以显著减少钻眼数量和炸药用量,另外楔形掏槽爆破的掏槽孔只用一段非电雷管,大大减少了爆破需要总段数,便于施工.直眼掏槽抛碴距离近,爆堆集中,对洞内设施影响小,利于出碴,但钻孔精度要求高,需要操作工人具有丰富的钻爆经验,并且所需孔数和炸药多;楔形掏槽抛碴距离远,爆堆不集中,但钻孔操作容易,所需孔数和炸药少,爆力集中,容易创造临空面,爆破施工时应注意对设备设施的防护.在施工过程中,没有一成不变的爆破设计,根据实际地质条件随时调整参数,才能取得良好的效果.(责任编辑 欧阳越)46张卫华∥楔形掏槽和光面爆破技术在隧洞开挖中的应用水利水电技术 第35卷 2004年第7期。
大直径中空直眼掏槽技术在隧道救援中的应用
大直径中空直眼掏槽技术在隧道救援中的应用黄宝龙【摘要】岳家沟隧道工程在里程号RK75+470处突发塌方,为了营救右洞掌子面处的3名被困施工人员,采用钻爆法开挖横洞的救援方案,即从隧道左洞开挖小断面横洞到右洞的掌子面,形成新的救生通道.根据理论计算,设计了大直径中空直眼掏槽爆破方案:空孔直径为152 mm,空孔每次钻进10 m,围绕空孔共有2圈掏槽孔,第一圈掏槽孔与第二圈掏槽孔各有4个孔,孔径均为42 mm,孔深均为5 m,第一圈掏槽孔为竖向正方形布置,距空孔中心为200 mm,第二圈掏槽孔为水平向正方形布置,与第一圈掏槽孔孔间连线的垂距为340 mm.结果表明:大直径空孔为后续炮孔爆破提供了足够大的自由面,平均循环进尺4. 3 m,掘进效率得到显著提高,3名被困施工人员成功获救.采用该技术,减少了钻孔数量,减少了钻孔时间,减少了循环次数,加快了掘进速度,节约了火工品的消耗.【期刊名称】《爆破》【年(卷),期】2018(035)004【总页数】5页(P74-77,83)【关键词】公路隧道;塌方;救援;大直径中空直眼掏槽【作者】黄宝龙【作者单位】天地科技股份有限公司建井研究院,北京100013【正文语种】中文【中图分类】U457+.5;U455.6塌方是公路隧道施工中最常见的一种灾害，是造成工期延误、生命财产损失和影响隧道运营的一个重要安全隐患[1]。
在塌方发生后，正确快速地实施救援的关键是救援抢险方案的科学制定和选择[2-5]。
在有人员被困情况下，为了安全快速救援，采用钻爆法开挖小断面横洞有可能是最佳选择。
加快横洞掘进速度的关键是提高循环进尺，提高循环进尺受到多个因素影响[6]，而其中最关键的是掏槽[7]，掏槽多采用楔形掏槽形式[8,9]，但楔形掏槽受断面宽度限制，循环进尺很难提高。
以岳家沟隧道塌方救援为例，研究了大直径中空直眼掏槽技术在抢险救援中的应用，取得了良好爆破效果，循环进尺显著提高，被困人员成功获救。
隧道全断面深孔楔形掏槽技术要求
隧道全断面深孔楔形掏槽技术要求
隧道全断面深孔楔形掏槽技术是一种在隧道断面进行掏槽的专业技术，其要求如下：
1. 设备要求
（1）深孔掏槽机：采用水压式千斤顶掏槽机，切割刀具制作要求高，切削能力强，稳定性好，掏槽质量高。
（2）压力机和挖掘机：配合使用，挖掘机在前面进行开挖，压力机在后面进行深孔掏槽。
2. 施工环境要求
（1）安全要求：施工前需要进行地质勘察和评估，结合实际情况制定合理的施工方案，确保人员和设备的安全。
（2）通风要求：隧道内需要保持通风畅通，保证工人的健康和安全。
（3）防水要求：隧道内需要进行防水处理，防止水流进入工作区域，影响施工质量和进度。
（1）掏槽深度：掏槽深度需达到规定要求，掘进力度逐步加大，保证掏槽深度均匀。
（3）掏槽精度：掏槽精度要求高，掏槽深、宽度均匀，掏槽表面平整、光滑。
（4）节制放炮：掏槽过程中需精细计算瓦斯浓度、温度等参数，采用合适的爆破方式掌握掏槽进度。
（5）土方处理：掏槽过程中需要及时清理掏出的土方，保持工作站清洁卫生。
（1）整个隧道断面掏槽工作均匀，不得出现凸起、高低不平、刨削不光滑、不平整等缺陷。
（2）掏槽表面应平整光滑，不得出现凹陷、裂缝、突起、毛刺等影响施工质量的缺陷。
（3）掏槽深度和宽度应达到设计要求，并应在允许误差范围内。
（4）掏槽工艺应符合相关标准和规范，材料应选用符合国家规定的产品，满足施工要求。
（5）掏槽过程中应协调施工，做好与其他施工工序的衔接，保证整个施工进度的顺利进行。
总之，隧道全断面深孔楔形掏槽技术要求严格，并且需要与施工环境、施工要求和施工质量相统一，这是保证施工进度和施工质量的关键。
大面积楔形掏槽爆破技术在公路隧道施工中的应用
全断 面钻爆 法施 工 。
３ 掏槽 方案的选择 和效 果比较
掏槽眼是用来先掏 出开挖面的一部分岩石 ， 增加 临空面， 改善其他炮眼爆破条件 ， 掏槽眼的形式和掏槽
效果 直接 影 响整个 洞身开 挖 的循环 进尺 。 ３ １ 三级楔 形掏 槽技 术 ． 施工 初期 ， 根据 以往 经验 采用 三级 楔形 掏槽 技术 。 炮 眼布 置 图及具体 参数 如下 ： （ 及时施作初期支 护， 变形稳定后施作二次衬砌。隧道 Ⅱ、 Ⅲ级围岩 占隧
道 总长 的 ８ ．％ ， ３６ 开挖 断面 面 积 为 ８ 断 面 宽度 为 ９ｍ ，
经 ２０ 年 ３月 １日 一 ０日统计 ： 眼深 ３ ５ ０２ ３ 钻 ． ｍ， 实际循 环 进尺 ２ ９— ． 炮 眼利 用率 为 ８ ％ 一 ． ３ ０ｍ， ３ ８％ ， ６ 炸药单耗 １２ ｋ／ 。月进尺 ２ ０ 爆破效果不 ．４ ｇｍ ， ２ ｍ，
ｈｇｗ ｙｔｎ ｅ ｔｒｕ ｉｌ ｇｍ ｕｔｉ ｉ Ｓａｘ，Ｃ ｉａ ｌｒｅａｅ ｅｐｈｌ ｗ ｄｅｃｔｎ ｌ ｔ ｇｔｃｎｌ ｙｉ ｉ ａ ｎｌ ｏｇ Ｑｎｉ ｏｎａ ｎ ｈｎｉ ｈｎ ，ａｇ・ ａｄｅ・ｏｅ ｅｇ ｕ ｉｇｂａｉ ｅｈｏｏ ｓ ｈ ｕ ｈ ｈ ｎ ｎ ｒ ｔ ｓｎ ｇ
ＤＥＮＧ ａ ｇ ｈ ｉ Ｋｕ ｎ 。 ｕ
（ ｈ ｓ Ｅ ｇｎｅ ｎ ｏ ｔ．ｏ ｈｎ ａｌａ ｅ ｔ ｕｅｕＧｏｐ， ｈ ｎ ｓａ４ ０ １ Ｃ ｉ ） Ｔ ｅ１ｔ ｎ ｉ ｒ ｇ Ｃ ．Ｌｄ ｆＣ ｉａＲ ｉ ｙｔ ｈＢ ｒ ｒｕ Ｃ ａ ｇｈ １ １７， ｈｎ ｅｉ ｗ ｈ５ ａ ａ
是不 多 见的 ， 给钻 眼 和爆破 带来 很 大的 困难 。
炮眼按照全断面均匀分布原则布置 ， 面图见 图 平
大断面岩巷中深孔爆破快速掘进技术应用
大断面岩巷中深孔爆破快速掘进技术应用在大断面岩巷的挖掘工作中，可以采取钻眼爆破的技术，但是这种技术的效率不高，而且花费也较大，需要耗费大量的人力和物力的资源。
因此，在施工中，采用深孔爆破技术可以极大地缩短工期，提供挖掘的效率，真正地实现有效迅速地挖掘，不仅可以节省施工掘进中所需要的费用，也可以保持岩巷的持续发展。
一、巷岩掘进技术在17世纪之前，岩巷的掘进大部分是需要依赖人工来完成，之后又不断采用凿眼、黑火药等技术，使得掘进的效率略有提高。
而进入19世纪的中叶，在欧洲诞生了一系列的新技术，例如手持式凿岩机矿井专用的炸药等。
凿开岩石进行爆破白勺技术很决演变为了当代岩巷掘进的重要手法。
而21世纪，便开始利用机械来完成挖掘的任务，掘进速度有了快速的提高。
岩巷掘进的操作方法有很多种，包括掘进与支护的平行作业;刀掘进与支护的单行作业等。
同时，在岩巷的挖掘过程中，通常通过一次成巷，即掘进、支护、水沟三道工作一次完成，有的时候工程也应该同时完工。
二、大断面岩巷中深孔爆破快速掘进技术应用1.直眼中空四角柱式掏槽中深孔爆破技术。
1）炮眼深度的确定。
合理确定最佳的打眼深度，对爆破效果具有决定性的作用。
在相同的施工工艺和劳动组织、相同断面和相近岩石硬度情况下，对历年来的炮眼深度与总体施工速度经验数据进行分析。
度越深越好，最佳打眼深度为2.8m，超过2.8m，打眼速度变得很慢，施工速度反而减低，因此，最后确定中深孔爆破眼深为2.8m.2）掏槽方式选择及眼距确定。
通过对中深孔爆破的各种掏槽方式进行反复试验比较，最终确定中深孔爆破掏槽方式为直眼中空四角柱式。
中深孔爆破周边眼距不宜过密，定为350mm;辅助眼距定为460～580mm;眼间距由外向里逐渐加大，但确保小于600mm。
3）不同巖性巷道中深孔爆破参数确定。
首先在轨道运输大巷具有代表性的中等稳定的中细砂岩中，对中深孔爆破各种技术参数进行了多次试验，取得了中深孔爆破理想效果的成功数据。
隧道全断面深孔楔形掏槽技术要求
隧道全断面深孔楔形掏槽技术要求
在进行隧道全断面深孔楔形掏槽前，需要进行一些准备工作。
首先，要对掏槽区域进行清理，清除表面杂物和泥土等。
其次，需要确定掏槽的位置和方向，并进行标记。
最后，要进行安全检查和施工计划制定。
二、深孔楔形掏槽技术要求
在进行隧道全断面深孔楔形掏槽时，需要遵循以下技术要求：
1.掏槽深度和宽度应符合设计要求，且掏槽壁面必须光滑平整。
2.掏槽应按照设计要求进行分段掏槽，掏槽段之间应保持均匀。
3.掏槽时应采用逐层掏槽的方法，每一层掏槽前需要进行衬砌，保证掏槽的稳定性。
4.掏槽时应注意掏槽机具的选择和使用，掏槽速度应根据地质情况和掏槽段的深度进行控制。
5.掏槽完成后，应及时清理和处理掏槽区域内的杂物和余土等。
三、施工安全要求
在进行隧道全断面深孔楔形掏槽时，必须严格遵守施工安全要求，保证施工人员的安全。
具体要求包括：
1.掏槽机具必须符合国家安全标准，操作人员必须经过专业培训后方可操作。
2.施工现场必须设置安全警示牌和隔离带等设施，保证施工区域的安全。
3.施工现场必须进行安全检查，确保施工前后的安全措施得到有
效实施。
4.施工人员必须穿戴齐全的防护用具，包括安全帽、安全鞋、防护眼镜等。
5.施工过程中必须严格遵守施工规程和操作规范，保证施工的安全和质量。
以上是隧道全断面深孔楔形掏槽技术要求的相关内容，施工过程中需要严格遵守相关要求，确保隧道全断面深孔楔形掏槽的安全和质量。
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收稿日期:20030411作者简介:税明东(1970—),男,工程师,1994年毕业于中国地质大学土建学院,工学学士。
大面积深孔楔形掏槽爆破技术在终南山隧道的应用税明东(中铁五局集团一公司 湖南长沙 410116) 摘 要:主要介绍终南山隧道在中、硬岩爆破施工中,为改善爆破效果、加快隧道掘进速度,在传统的楔形掏槽技术基础上,采用大面积深孔楔形掏槽技术,炮眼利用率达到95%以上,光爆效果达到优良标准。
关键词:公路隧道;大面积深孔楔形掏槽;爆破技术;应用 中图分类号:U45516 文献标识码:B 文章编号:10042954(2003)120033031 工程概况秦岭终南山特长公路隧道位于新建西安—安康高速公路西安—柞水段青岔与营盘镇之间,隧道全长181020km ,是目前世界第二、亚洲第一的特长公路隧道。
隧道开挖断面89m 2,断面宽度12m 。
隧道围岩主要以Ⅳ类、Ⅴ类混合片麻岩为主,占隧道总长的8316%,石英含量高,石质完整、坚硬,岩石干抗压强度大部分为150～300MPa ,这样大区段的坚硬岩石在国内隧道施工中尚不多见,给钻眼和爆破带来极大的困难。
2 施工方法选择本标段隧道按新奥法设计施工,开挖后及时施作初期支护,变形稳定后施作二次衬砌。
终南山隧道东线北口单口掘进3000m ,施工工期为13个月,平均月进尺必须达到230m 以上,工期十分紧迫;且隧道有断层14条,并有岩爆、热害、突然涌水等地质灾害,施工难度很大。
根据隧道的地质特点及快速掘进的要求,对Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类围岩采用简易台车全断面钻爆法施工。
隧道钻爆法开挖成败的关键是掏槽技术,掏槽成功与否直接影响爆破效果,掏槽深度直接影响掘进进尺。
选定掏槽形式一般需考虑:开挖断面的大小和宽度、地质条件、机具和器材条件、钻眼爆破技术水平、开挖技术要求、工期要求和经济技术效果等条件。
3 掏槽方案的选择和效果比较(1)三级楔形掏槽技术施工时,根据以往经验初期采用了三级楔形掏槽技术。
炮眼布置及具体参数分别见图1、表1。
图1 炮眼布置(单位:cm ) 表1 主要技术指标项目炮眼总数/个开挖断面积/m 2炸药总量/kg 钻眼总长度/m 比装药量/(kg ・m -3)比钻眼量/(m ・m -2)全断面160841483661955451611246146 (2)效果分析经2002年3月1日～3月30日统计:钻眼深315m ,实际循环进尺219～310m ,炮眼利用率为83%～86%,炸药单耗1124kg/m 3,月进尺220m ,光爆效果一般。
原因分析如下。
①正洞围岩以混合片麻岩为主,岩质脆硬,节理不发育,呈巨块整体结构,造成掏槽未达到预期效果;②掏槽眼较集中,面积在3m 2左右,产生临空面较小,导致爆破效果差,炮眼利用率低,无法满足快速掘进的要求。
掏槽眼个数、炮眼与开挖面的夹角、上下两对炮眼的间距和同一平面上掏槽眼眼底的距离是影响楔形掏槽的重要因素。
根据楔形掏槽的理论,掏槽眼底部的锐角,一般应≥58°。
由于各炮孔之间存在着殉爆的可能性,同一段位炮孔不一定会同时起爆。
通常,起爆的时差很大,同一段起爆的各爆孔不能协同作用,而当角度大约为58°或更小时,炮孔就不容易从楔形的底部切断岩石。
另・隧道/地下工程・一方面,必须预防相对炮孔之间与相邻炮孔之间发生殉爆。
根据经验,装满炸药的炮孔之间的间距不应小于20cm 。
改善楔形掏槽法的办法,就是增大掏槽眼底部的锐角,即增大工作面掏槽眼的间距,并采用段发时间精确的毫秒雷管和减少炮孔偏差的影响。
另外,由于间距增大,形成加强抛掷爆破漏斗,岩石夹制作用减小,保证了后续炮孔崩落的岩石有足够的松散空间。
针对这些特点,在三级楔形掏槽的基础上,结合无轨运输岩碴块度可适当增大的特点,通过10多天近40个循环的努力,研发应用了超过20%面积的大面积深孔楔形掏槽技术。
(3)大面积深孔楔形掏槽技术炮眼布置及有关参数可见图2、表2、表3。
图2 炮眼布置(单位:cm )表2 装药参数炮眼名称眼深/m炮眼个数非电段数每孔药量/kg药量/kg 非电个数周边眼3184918(导爆索)01653216二圈眼31810/18161125/2481528辅助眼4106/16/66/8/10215/2125/26728掏槽眼316/4166/181/33/3125761548扩槽眼41285215208二抬眼3188122175228底 眼31810143125321520合计15529815156表3 主要技术指标项目炮眼总数/个开挖断面积/m 2炸药总量/kg 钻眼总长度/m 比装药量/(kg ・m -3)比钻眼量/(m ・m -2)全断面155841482981561101937123 (4)两种掏槽方法效果比较①大面积深孔楔形掏槽面积占断面面积的22%,爆破产生的临空面大,为后续段爆破创造了条件。
②减少了炮眼数量,缩短了钻爆时间。
③掏槽充分、进尺好、炮眼利用率高。
单炮循环进尺由原来的219～310m 提高到315～316m ,炮眼利用率由原来的83%～86%提高到92%～95%。
④减少了炸药单耗。
装药量由1124kg/m 3降低到0193kg/m 3,可节约直接成本费50万元。
⑤岩碴块度较大,集中在50～60cm ,最大80cm 。
⑥不同围岩下大面积楔形掏槽爆破参数(表4)。
表4 Ⅲ类～Ⅴ类围岩爆破参数围岩类别掏槽眼与工作面夹角/(°)掏槽眼间距/cm 掏槽眼眼底间距/cm 掏槽眼排距/cm 掏槽眼/个Ⅲ60～65450～4802550～5514+4Ⅳ55～60480～5002040～4516+6Ⅴ55～60500～520204018+64 施工技术措施(1)炸药与岩石的阻抗匹配问题炸药特性阻抗与岩石特性阻抗之比,称为匹配系数K ,计算公式为K =ρ0D/ρV 式中 V ———岩体中的纵波速度,m/s ;ρ———岩石密度,g/cm 3; ρ0———炸药密度,g/cm 3;D ———炸药爆破速度,m/s 。
对同种炸药、不同的岩石,或者是同种岩石、不同的炸药进行爆破漏斗试验,其结果是随匹配系数值的增加,爆破效果随之提高。
从公式可以看出,为更好地爆出槽腔以及满足适宜的破碎度要求,在坚硬、脆性的岩体中爆破,宜选用爆速高、密度大的炸药。
现场经过比选,采用西安红旗民爆生产的乳化炸药,爆速4500～5200m/s ,密度0195～1118g/cm 3。
(2)钻眼①在工作面准确定出掏槽位置,每列掏槽眼和扩槽眼应尽量布置在同一直线上,形成平面药包作用,增强破碎和抛掷效果。
②掏槽眼布置在钻爆台车的中间两层、工作面中间位置,采用Y T 28型风钻钻眼,炮眼直径d =42mm 。
(3)掏槽眼装药量及装药结构根据一般经验,掏槽眼装药系数控制在85%～95%。
由于采用大面积深孔楔形掏槽技术,经反复试验,选择在75%～80%,眼底加强装药。
控制好药卷之间的殉爆距离,不能小于20cm 。
起爆采用<32乳化・隧道/地下工程・炸药、毫秒间隔非电雷管。
Ⅳ类、Ⅴ类围岩采用1、3段非电雷管,在Ⅲ类围岩下,掏槽眼分区起爆,采用1、3、5段非电雷管,并适当降低装药量。
起爆方式采用双雷管反向起爆,以防瞎爆。
(4)严格堵塞炮泥炮泥与孔壁之间的粘结力和摩擦阻力的存在使炮孔内爆炸产生的高压气体作用时间相对延长,使得早先由应力波作用生成的裂缝在受到高压气体的楔裂作用后加速发展,高压气体向裂缝中楔入,不仅提高了破岩效果,而且增加了岩石的抛掷作用。
另外,还增加了炸药化学反应的完全程度,从而得到更充分的爆炸能,减少有毒有害气体生成量,并降低炸药单耗。
5 隧道光面爆破保证措施(1)测量放线用激光导向仪定向,五寸台法准确绘出开挖轮廓线、周边眼及掏槽眼的位置。
激光导向仪每隔1d用全站仪、水平仪检查中线、水平。
(2)钻眼实行定人、定位、定机、定质、定量的五岗位责任制,分区按顺序钻孔;不钻残孔、不钻石缝、不钻软夹层、不钻破碎带的四不钻制度。
周边眼严格控制“准、直、平、齐”,利用长钻杆控制钻眼角度及错台。
炮眼间距误差≯5cm,外斜率≯5 cm/m,与内圈眼间最小抵抗线误差≯5cm,钻眼位置在轮廓线上。
当工作面凹凸不平时,在工作面拱部及边墙同一竖直面上画一直线,以便按实际情况调整炮眼深度,力求所有炮眼眼底在同一垂直面上(掏槽眼比其他眼深10cm)。
炮眼角度用倾角测角仪严格控制。
(3)装药作业①装药方法 装药作业要定人、定岗、定段别。
装药前应将眼内泥浆、石粉吹净,装药时需分片分组,按炮眼设计图确定的装药量依次进行。
装药后所有炮眼均应堵塞炮泥,堵塞长度≮40cm。
②装药结构 周边眼采用4支<25125g铵锑型药卷间隔装药,眼底1支<32250g乳化炸药加强装药,导爆索连接。
其他眼采用<32250g乳化炸药集中装药。
(4)起爆网络起爆网络采用复式连接网络,每组组合传爆雷管均使用双雷管,使用段位1段～18段。
连接线雷管采用1段毫秒雷管,用8号工业纸壳雷管引爆。
6 结语通过大面积深孔楔形掏槽技术的成功运用,炮眼利用率达到95%以上,炮痕保存率达到90%以上,确保了爆破的成功率和炮眼利用率,降低了各项技术指标,节约了工程成本。
终南山隧道在7月、11月和第2年1月分别打出了305、365、306m的好成绩,并提前34d竣工,保证了工程进度。
实施体会如下。
(1)大面积深孔楔形掏槽技术通过多排药包同时起爆,形成平面药包作用,增强了炸药的破碎和抛掷作用,因而可以明显改善掏槽效果。
(2)掏槽面积大,产生的临空面多,岩石的夹制作用小,为后续段的爆破创造了条件。
(3)第一段掏槽眼起松动爆破作用,减小大块率。
(4)减少了钻眼数量,从而缩短了钻爆时间,加快了掘进速度。
(5)大面积深孔楔形掏槽爆破的掏槽眼只用2段雷管,可以减少隧道爆破需要的雷管段数,给软弱围岩降低单段最大药量创造了条件。
(6)岩碴块度适中,岩堆集中在30m以内,适用于无轨运输、大型机械化施工。
德国多功能轨检车亮相 德国研制成功一套全新的、完全数字化的多传感器系统,能对轨道线路上的可见和不可见部分进行全数字化测量、数据采集和分析,其检测速度为100km/h。
这套系统集成在名为G eoRail2X press的多功能检测车上,主要包括以下几部分装置。
地质勘察装置,由装有4根天线的雷达系统构成,最大探测深度达4m。
在轨面以下115m深度范围内具有很高的分辨率,能探明道床、路基保护层、路基和桥台等状况,连续测量可达到120km/h。
隧道检测装置,由装有4根天线的侧壁和顶面检测雷达系统构成。
装置能勘测隧道衬砌、回填土和侧壁基岩的状态,记录下松动的岩石。
线路和环境检测装置,由轨道环境照相机构成,能检测机车司机所能看到的线路部状况和路堤植皮状况。