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1、第七章 地下工程爆破,第一节 概述 第二节 掏槽爆破 第三节 爆破参数和爆破图表 第四节 光面爆破 第五节 微差爆破,第一节 概述,隧道是人们利用地下空间的一种形式，被广泛应用于铁路、公路、水利、水电、矿山、市政、人防等部门，在国民经济建设中起着重要的作用。目前，钻爆法(drilling blast method)由于对地质条件适应性强、开挖成本低，特别适合于坚硬岩石隧道、破碎岩石隧道及大量短隧道的施工。钻爆法仍是隧道掘进的主要手段。爆破开挖(excavation by blasting)是以钻孔、爆破工序为主，配以装运机械出碴，完成隧道施工的方法，是建设隧道的主要工序，它的成败与好坏直接影响
2、到围岩的稳定及后续工序的正常进行和施工速度，是隧道建设非常重要的组成部分。,概 述,隧道爆破的特点 隧道一般采用小孔径钻眼爆破，有钻眼、装药、连线、爆破等工序。主要特点：1）由于水、气温、噪音、粉尘、潮湿以及照明、通风等的影响，钻眼爆破作业条件差。2）爆破的临空面（自由面）少，岩石的夹制作用大，耗药量大，爆破难度大。3）对钻眼爆破质量要求较高。方向正确，隧道断面达到设计标准，爆破时既要预防飞石崩坏支架及设备等，还要保证爆落岩石块度要均匀，爆堆要集中，便于装碴运输。4）要求采用光面爆破技术，尽量减少爆破对围岩的扰动，确保围岩完整。,一、炮眼的种类和作用,隧道（或巷道）开挖爆破的炮眼类型按其所在位
3、置、爆破作用、布置方式和有关参数的不同可分为掏槽眼、崩落眼眼和周边眼。爆破的关键是掏槽眼和周边眼的爆破，掏槽眼为崩落眼和周边眼的爆破创造了有利条件，直接影响循环进尺和掘进效果；周边眼关系到隧道开挖边界的超欠挖和对周围围岩的影响。直接控制成型质量。,1顶眼；2崩落眼；3帮眼；4掏槽眼；5 底眼 B掘进宽度；H掘进高度；h1拱高；h2墙高,一、炮眼的种类和作用（续）,掏槽眼。针对隧道开挖爆破只有一个临空面的特点，为提高爆破效果，宜先在开挖断面的适当位置（一般在中央偏下部)布置几个装药量较多的炮眼。其作用是先在开挖面上炸出一个槽腔，为后续炮眼的爆破创造新的临空面。崩落眼。位于掏槽眼与周边眼之间的炮眼
4、。其作用是扩大掏槽眼炸出的槽腔，为周边眼爆破创造临空面。崩落眼又是爆破岩石的主要炮眼。周边眼。沿隧道周边布置的炮眼称为周边眼。其作用是控制爆破后隧道断面形状、大小和轮廓。按其所在位置的不同，又可分为帮眼、顶眼和底眼。,一、炮眼的种类和作用（巷道）,1顶眼；2帮眼；3底眼 a掏槽；b扩槽；c形成巷道（隧道）规格断面；,一、炮眼的种类和作用（隧道）,隧道断面炮眼布置图,常用的爆破术语（或基本概念）,不耦合装药：炮孔直径大于药卷直径的装药方式，（两者 相等时为耦合装药）。装药不耦合系数：炮孔直径和药卷直径的比值。炮眼密集系数：炮眼间距和该排（圈）炮眼装药最小抵抗 线的比值。装药集中度：炮眼装药质量和
5、炮眼长度的比值。炮眼利用率：循环进尺和炮眼长度的比值。周边眼痕率：爆后周边（一般指顶眼和帮眼）半边眼痕数 和周边眼数的比值。炮头（起爆药包）：内装有起爆元件（雷管）的药包。,第一节 掏槽爆破,1）定义：为了创造第二个自由面，可以在掘进工作面的某一适当位置布置少量炮眼，爆破时首先起爆，在工作面形成一个槽口状空腔（通常称槽腔），使周围其他炮眼（崩落眼和周边眼）均以此为自由面，向空腔方向爆破，以获得较好的爆破效果，此种技术就叫掏槽爆破。这些炮眼就称为掏槽眼。2）特点：为了提高其他炮眼的爆破效果，掏槽眼应比其它炮眼加深150200mm，装药量增加15%20%。3）分类：根据隧道（巷道）断面、岩石性质和
6、地质构造等条件，掏槽眼的排列形式有很多种类，归纳起来可分成倾斜眼掏槽和直眼掏槽两大类，此外还有两者结合的混合式掏槽。4）布置原则：掏槽眼位置一般应布置在开挖断面的中部或中下部，有软弱层时，布置在软弱岩层中。炮眼方向，在岩层层理明显时，应尽量垂直于岩层的层理面；,一、倾斜眼掏槽,1、单向掏槽 a顶部掏槽；b底部掏槽；c侧向掏槽；d扇形掏槽,孔口,孔底,2、锥形掏槽,a三角锥形b正角锥形c圆锥形,3、楔形掏槽型式,a垂直楔形掏槽b水平楔形掏槽。,孔口,孔底,3、楔形掏槽型式（续）,3、楔形掏槽（续）,类型：通常由两排或三排相对称的倾斜炮眼组成，爆破后形成楔形槽腔。楔形掏槽可分为垂直楔形掏槽和水平楔
7、形掏槽两种。应用：楔形掏槽常用于中硬以上均质岩石。当巷道岩层有水平层理时，宜采用水平楔形掏槽，以提高掏槽爆破效果。特点：根据掏槽深度的不同，每对掏槽眼眼口间距为0.81.2m，眼底距离为200300mm，相邻炮眼排距300400mm，掏槽眼与工作面交角为600750。,斜眼掏槽的优缺点,优点：1）适用于各种岩石并能获得较好的掏槽效果；2）所需掏槽眼数较少，炸药单耗较低，但掏槽体积大，易 将岩石抛出，有利于其它炮眼的爆破，3）掏槽眼位置和倾角的精度对掏槽效果影响较小。缺点：1）掏槽眼深度受到巷道断面限制，因而影响到每个掘进循 环的进尺（隧道断面较大，影响小，但小断面巷道影响 较大，无法进行深孔爆
8、破）；2）岩石抛掷距离远，岩堆分散，影响装岩效率；3）钻眼方向难以掌握。,二、直眼掏槽,直眼也称直线掏槽特点：所有掏槽眼均垂直于工作面，炮眼之间相距较近且保持互相平行，其中有一个或数个不装药的空眼。形式：垂直眼掏槽有龟裂掏槽（又称缝隙掏槽或直线掏槽）、角柱形掏槽（圆柱又称桶形掏槽）和螺旋形掏槽等多种种类型。,1、龟裂掏槽,装药孔,空孔,1、龟裂掏槽（续）,特点：1）掏槽眼布置在一条直线上，彼此间严格平行，装药眼与空眼间隔布置，爆破后形成一条槽缝槽腔。2）掏槽眼数目与巷道断面大小及岩石坚固性成正比，通常为37个眼。眼间距离一般取（12）炮眼直径。3）龟裂掏槽体积较小，应用较少。适用：适用于中硬以
9、上或坚硬岩石，或小断面巷道。,2、角柱形掏槽,图中数字表示起爆顺序。,装药孔,空孔,2、角柱形掏槽（续）,各掏槽眼互相平行且呈对称形式。空眼直径可与装药眼相同，也可采用大直径空眼，以便增强自由面的作用。大直径空眼角柱形掏槽，可适当增加炮眼间距。桶形掏槽较龟裂掏槽形成的槽子体积大，在中硬岩石中使用较为普遍。主要形式有：三角柱掏槽、四角柱掏槽、菱形角柱掏槽、五星角柱掏槽、六角柱掏槽、筒形掏槽、复式三角柱掏槽等,2、角柱形掏槽大直径空眼角柱形掏槽,，,3、螺旋形掏槽,螺旋掏槽的特点是各装药眼至空眼的距离依次递增，呈螺旋线布置，并由近及远顺序起爆，能充分利用自由面，扩大掏槽效果，其扩槽原理如图,a小直
10、径空眼；b大直径空眼。图中数字表示起爆顺序,小直径空眼螺旋掏槽,1炸药；2炮泥。图中数字表示起爆顺序,半发射式掏槽超深300500mm,大直径空眼螺旋形掏槽炮眼布置,图中数字表示起爆顺序,1,2,3,4,直眼掏槽与倾斜掏槽相比,优点：1）眼深不受巷道断面限制，可进行较深炮眼的爆破。2）掏槽体积里外大小较一致，因而相邻炮眼的最小抵抗线里外也较一致，使爆落的矿岩块度均匀，不会抛掷太远，爆堆集中在工作面附近，有利于装岩。3）炮眼垂直工作面，利于多台凿岩机平行作业。缺点：1）掏槽眼数较多，掏槽体积小，装药眼和空眼的间距不能太大且需相互平行。2）钻眼误差对掏槽效果影响较大，要求要有较高的钻眼技术。,直眼
11、掏槽中空眼的作用,1）是爆破辅助自由面，改善岩石破碎效果。2）作为爆后岩石破碎的膨胀空间。3）导向裂隙。因此：空眼越多、空眼直径越大，对直眼掏槽爆破越有利。注意：直眼掏槽一般都是过量装药，装药长度占全眼长的70%90%，如果装药长度不够，易发生“挂门帘”和“留门坎”现象。当眼深大于2.5m 时易产生沟槽效应，应采取相应措施防止爆轰中断。,三、混合掏槽,混合掏槽是指两种以上的掏槽方式混合使用。在遇到岩石特别坚硬或巷道断面较大时，可以采用如图的复式楔形掏槽或桶形与锥形混合掏槽。,三层楔形掏槽眼示意图,H0、h1、h2均为炮孔底至自由面的垂直线；R0掘进工作面（自由面）；R1、R2分别为每层掏槽孔底
12、深度（距自由面）。,自由面,四层楔形掏槽眼示意图,（图中012 表示起爆顺序）,自由面,掘进进尺,孔底位置,第二节 掘进爆破技术,一、掘进中爆破参数的确定二、炮眼布置三、装药结构四、爆破说明书和爆破图表五、实例,一、爆破参数的确定,合理确定爆破参数是获得良好爆破效果、加快掘进速度的可靠保证。除掏槽方式和掏槽参数外，主要的爆破参数还有：单位炸药消耗量（炸药单耗）、炮眼直径、药卷直径、炮眼深度、炮眼数目、炮眼间距、装药密集系数等。合理选择这些爆破参数时，不仅要考虑掘进的条件（岩石条件和巷道断面条件），还要考虑到这些参数之间的相互关系及其对爆破效果的影响（如炮眼利用率、岩石破碎块度、爆堆形状及尺寸等
13、）。,1、单位炸药消耗量（炸药单耗）,1）定义：爆破一立方米原岩所消耗的炸药量称为单位炸药消耗量（或称炸药单耗），通常以q表示，单位：kg/m3。2）重要性：炸药单耗的大小对爆破效果、凿岩和装岩工作量、炮眼利用率、巷道轮廓的平整性和围岩的稳定性都有较大的影响。对爆破效果的影响：单位炸药消耗量偏低时，则可能使巷道断面达不到设计要求，岩石破碎不均匀，甚至崩落不下来。当单位炸药消耗量偏高时，不仅会增加炸药的用量，而且可能造成巷道超挖、降低围岩的稳定性，抛掷量和抛掷距离增强，甚至还会损坏支架和设备。3）影响因素：单位炸药消耗量取决于炸药性质（密度、爆速、爆力和猛度等）、岩石的性质、巷道断面、炮眼直径和
14、炮眼深度等多种因素。,1、单位炸药消耗量（炸药单耗）,4）确定方法：目前尚无完善的理论计算方法。在掘进爆破工作中，常根据经验或参考国家相关定额。具体有：方法一、国家定额选取（教材表7-2）方法二、经验公式计算（较少采用）经验公式一 经验公式二 公式符号解释见教材P148。,2、炮眼直径,影响因素：1）炮眼直径的大小影响钻眼速度、炮眼数目、炸药单耗、爆落岩石的块度和井巷轮廓的平整性。2）炮眼直径增加，则药卷直径加大，有利于提高爆炸反应的稳定性、增加爆速；但是炮眼直径过大，不仅使钻眼速度下降，而且因炮眼数目减少影响炸药的均匀分布，使岩石的破碎质量变差。取值：目前我国隧道（或巷道）掘进爆破一般采用3
15、545mm 的炮眼直径。煤矿井下（一般煤系地层岩石较软）采用2832mm 小直径炮眼，配合小直径药卷和小直径锚杆施工，即常称的“三小”,3、炮眼深度,1）定义：炮眼深度是指眼底到工作面的垂直距离，而沿炮眼方向的实际深度叫炮眼长度，例如斜眼掏槽中的掏槽眼。2）影响：炮眼深度大小，不仅影响着每个掘进工序工作量和完成时间，而且影响爆破效果和掘进速度以及材料消耗等。3）取值原则：a）炮眼深度要和施工条件相适应。普通凿岩机一般不超过2.53.0m，采用大型凿岩设备时（凿岩台车配重型凿岩机）时可达3.04.0m；小断面巷道眼宜浅，大断面眼应深。b）炮眼深度要和循环作业方式相适应，要保证能够实现正规循环作业
16、。采用中深孔爆破，能使工时得到充分利用，增加凿岩和装岩时间，减少装药、爆破、通风和准备工作和其他辅助作业时间的时间。提高掘进工效。,4、炮眼数目,1）影响：炮眼数目多少直接影响着凿岩工作量和爆破效果。眼数过少，大块增多，轮廓不平；眼数过多，将增加凿岩工作量。2）确定原则：在保证爆破效果的前提下，尽可能减少。3）确定方法：实践中通常根据巷道断面和岩石条件，以及各类炮眼的爆破要求，以合理的炮眼间距和抵抗线布置炮眼。而后得出炮眼数目。也可用公式估算：式中：N 为炮眼数目，个；f 为岩是坚固性系数；S 为井巷掘进断面积，m2。,5、炮眼间距和炮眼密集系数,炮眼间距和炮眼密集系数的确定方法：一般按巷道断
17、面的大小及形状、岩石性质、炸药性能等均匀地布置炮眼。当炮眼直径在3542mm时，炮眼间距可取500700mm，炮眼密集系数可取0.81.0。对于隧道（或巷道）周边光明爆破，炮眼间距要小。（具体光明爆破时讲授）。,二、炮眼布置,隧道（巷道）内布置炮眼时，必须保证获得良好的爆破效果，并考虑钻眼的效率。在开挖面上除出现土石互层、围岩类别不同、节理异常等特殊情况外，应按实际需要布置炮眼，一般应按下述原则和方法布置炮眼：1）先布置掏槽眼，其次是周边眼，最后是根据巷道断面大小均匀布置崩落眼。2）掏槽眼一般布置在隧道（巷道）面中央偏下部位，有软弱夹层时优选软弱层。其深度应比其它眼深200mm300cm。,二
18、、炮眼布置（续）,3）周边眼应严格按照光面爆破要求布置。各炮眼相互平行，深度一致。断面拐角处及拱形断面的拱基位置应布置炮眼。为满足机械钻眼需要和减少超欠挖，周边眼钻眼应考虑0.030.05的外插斜率。眼口一般布置在隧道或巷道断面设计轮廓线上，钻眼稍向外偏斜，眼底落在设计轮廓线外50100mm，即使前后两茬炮眼有一定的衔接锯齿台阶高度。4）崩落眼应均匀地布置在掏槽眼与周边眼之间，钻眼方向垂直于工作面。同时，应根据巷道断面和岩石条件调整好最小抵抗线W和炮眼密集系数m（m=E/W，E为炮眼间距）通常取W0.60.8m，炮m0.81.0。注意：为爆出平整的工作面，除掏槽和底眼外，所有眼眼底应落在同一平
19、面上。底眼深度一般与掏槽眼相同。,二、炮眼布置（续）,隧道工作面面的炮眼，在遵守上述原则的基础上，可以有以下几种布置方式：1）直线形布眼：将炮眼按垂直方向或水平方向，围绕掏槽开口呈直线形逐层排列，如图a、b所示。这种布眼方式，形式简单且易掌握，同排炮眼的最小抵抗线一致，间距一致，前排眼为后排眼创造临空面，爆破效果较好。2）多边形布眼：这种布眼是围绕着掏槽部位，由里向外，将炮眼逐层布置成正方形、长方形、多边形等，如图c所示。,二、炮眼布置（续）,3）弧形布眼：顺着拱部轮廓线，逐圈布置炮眼，如图d所示。此外，还可将开挖面上部布置成弧形，下部布置成直线形，以构成混合型布置。4）圆形布孔：当开挖面为圆
20、形时，炮孔围绕断面中心逐层布置成圆形。这种布孔方式，多用在圆形隧道、泄水洞以及引水洞等的开挖爆破中。竖井（立井，断面为圆形）工作面炮眼，包括掏槽眼、崩落眼和周边眼，均布置在以井筒中心为圆心的同心圆上。周边眼和掏槽眼之间所需崩落眼圈数和各圈内炮眼间距，根据崩落眼最小抵抗线和炮眼密集系数的关系来调整。,二、炮眼布置（续）,隧道断面炮眼布置形式,二、炮眼布置（续）,隧道断面炮眼布置形式,底眼爆破,如果底眼钻眼超高，向下倾斜角度不够，或装药不足等，爆破后往往会造成底板欠挖，出现“底坎”。这将给岩石的铲装、铺轨工作及下一个掘进循环的钻眼工作带来极大困难。处理方法：为避免欠挖、消除底坎，要适当减小底眼的间
21、距（根据岩石情况而定，一般为0.50.6m），并使钻眼方向朝底板下方有一定的倾斜角度。在软岩中倾角可小些，在硬岩中倾角要大些，眼底低于底板标高150200mm。此外，底眼较其它周边眼要增加装药量。一般认为底眼的最小抵抗线和炮眼间距可与崩落眼相近。,隧道,周边眼,崩落眼,掏槽眼,0.2m,0.1m,底眼,炮眼布置纵断面图,0.100.15m,三、装药结构,装药结构是指炸药在炮眼内的装填方式。主要有：1、连续与间隔装药：连续装药炸药在炮眼内连续装填，没有间隔。间隔装药炸药在炮眼内分段装填，之间用炮泥、沙 子、木垫、水或空气等介质隔开。前者操作简单，单发雷管引爆，但药量集中，爆炸能量分布不均。后者可
22、克服此缺点，试验和工程实践表明：在较深炮眼中采用间隔装药可使炸药在炮眼全长分布更均匀，岩石爆破破碎块度均匀，大块率低。,a 耦合装药b 不耦合装药c 正向连续装药d 正向间隔装药e 反向连续装药,1 炸药；2 炮眼；3 药卷；4 雷管；5 炮泥；6 脚线；7 导爆索；8 绑绳,三、装药结构（续）,空气间隔装药：间隔中的空气起到缓冲作用，使作用在炮眼壁上的冲击压力峰值降低。从而减少对周边围岩的冲击压缩作用，对周边眼光面爆破非常有利。延长了爆生气体在膨胀作用时间和增加了应力波的作用时间。1）由于降低了冲击作用，相应地增大了应力波的能量 2）装药间空气柱中形成空气冲击波，相向传播，发生碰撞，压力升高
23、，同时在眼壁的反射以及空气冲击波在炮眼内的往返传播、碰撞，增加了压力作用时间，因而，提高了爆炸能量的有效利用率。径向空气间隙装药结构原理同上。,三、装药结构（续）,2、耦合与不耦合装药：耦合装药装药直径与炮眼直径相同。不耦合装药装药直径小于炮眼直径，用不耦合系数表示不耦合程度（炮眼直径与装药直径的比值）。多用空气不耦合或水不耦合装药。光面爆破常用。前者爆轰波直接作用与眼壁，激起岩石中的冲击波，造成粉碎区，消耗大量能量。后者可克服此缺点，其原理类似于间隔装药，降低眼壁冲击压力，减少或消除了粉碎区。延长爆生气体在炮眼内存在时间和增加应力波的作用时间。提高了爆炸能量的有效利用率。,三、装药结构（续）
24、,3、正向与反向装药（或正向与反向起爆）：正向装药起爆药包在眼口，爆轰向眼底传播。反向装药起爆药包在眼底，爆轰向眼口传播。后者优于前者：爆轰波传播方向、眼底起爆在岩石中形成的应力波的传播方向以及破碎岩石的运动方向都是朝向眼口，利于岩石的破碎和运动（尤其是坚硬岩石，应力波超前爆轰波传播，能加强炮眼上部岩石的破碎）。同时，反向起爆也延长了爆生气体在炮眼内存在时间，加强了应力波的作用。提高了爆炸能量的有效利用。在坚硬岩石中、中深孔爆破时反向装药更为有利。,三、装药结构 炮眼填塞,炮泥：用于炮眼填塞的材料通称为炮泥。炮泥的作用：1）保证炸药充分反应，使之放出最大热量和减少有毒气体生成量。2）延长爆生气
25、体在炮眼内的存在时间，降低爆生气体逸出自由面的温度和压力，使炮眼内保持较高的爆轰压力和较长的作用时间，增强岩石的破碎作用。3）阻止炽热的固体颗粒从炮眼中飞出，保证煤矿井下爆破安全。,三、装药结构 炮眼填塞（续）,炮泥长度：生产中炮泥长度随炮眼长度而变，一般为装药长度的0.30.5倍。当炮眼直径在3040变化时，炮泥长度400600mm。还需注意，炮泥长度应大于该炮眼装药最小抵抗线此外，眼口炮泥填塞要实，并有一定强度，以增大其与眼壁的摩擦。炮泥材料：粘土、砂子以及两者的混合物，煤矿井下还增加了水炮泥（水炮泥可以吸收部分热量，降低喷出气体的温度，有利于安全），可燃性材料不能作炮泥。,四、起爆顺序,
26、全断面一次爆破的起爆顺序为：掏槽眼辅助掏槽眼崩落眼（多圈崩落眼时按有内向外顺序）周边眼（通常：帮眼顶眼底眼）（顺序起爆充分利用自由面）,五、爆破说明书和爆破图表,爆破说明书和爆破图表是工程施工组织设计的组成部分，是指导、检查和总结凿岩爆破工作的技术文件。应当根据地质条件、工程设计要求、施工计划和实际施工经验，理论结合实际来编制，采用先进技术，合理选择爆破参数等。并要根据施工条件的变化及实际爆破效果不断进行修正和完善。,爆破方案设计的程序和步骤,1、熟悉岩石条件、巷道参数、炸药性能、施工方案等；2、研究确定炮眼深度；3、初步选定炸药单耗（参照相关定额）；4、选定掏槽形式和掏槽参数；5、选定周边光
27、面爆破参数；6、选定崩落眼和底眼爆破参数；7、布置工作面炮眼；8、选定各类炮眼的单孔装药量并计算总装药量；9、比较实际设计的炸药单耗和初选单耗比较；10、确定起爆顺序和雷管段别11、确定连线方式；12、绘制工作面炮眼布置图和爆破参数表。13、根据爆破效果调整完善。,1）爆破原始条件：包括巷道（隧道）名称、用途、位置、断面的大小和形状、岩石性质、含水情况以及有无瓦斯和瓦斯等级等；2）选用凿岩爆破器材：包括凿岩机具的型号同时工作台数、炸药、雷营品种和性能等；3）确定凿岩爆破综合工作参数：包括炮眼直径、炮眼深度、单位炸药消耗量、炮眼数目等；4）确定掏槽形式和掏槽爆破参数；5）确定光面爆破参数和光面爆
28、破装药结构；6）确定其他爆破参数；,爆破说明书的内容,爆破说明书的内容（续）,7）布置炮眼：包括布置掏槽眼、辅助眼和周边眼；8）确定起爆顺序、雷管段别；9）进行爆破网路的设计计算；10）预期爆破效果：包括炮眼利用率、循环进尺、破碎 实体岩石体积、循环炮眼炮眼消耗、循环炸药消 耗、单位炸药消耗、单位雷管消耗等；11）爆破安全技术措施。,炮眼布置图,岩石巷道掘进断面炮眼布置图,爆破参数表,六、实例一、中小断面隧道,该隧道穿过致密、硬脆的石灰岩。隧道断面左部大半边为超前掘进的导坑。导坑掘进最初采用楔形掏槽，由于岩质和导坑宽度的限制，打眼深度只能在1.2m 左右，每循环进尺约1.1m。后改用垂直眼五梅
29、花式掏槽，使每循环进尺增加到1.67m。通过现场试验得知，掏槽眼采用毫秒管微差起爆能改善掏槽效果，掏槽眼深度可以增加到2.5m。,超前导坑法掘进时的炮眼布置图,实例二、大断面隧道掘进,某大断面隧道掘进时采用垂直眼双螺旋掏槽及炮眼布置图。该隧道面积达37m2，进尺达4.3m。炮眼数目为50 个，另加一个中空眼。装药眼直径为50mm，空眼直径为125mm。炮眼16 采用16 段毫秒雷管，炮眼718 采用秒差雷管。垂直眼双螺旋掏槽的特点是，距空眼距离逐渐加大的螺旋眼是成对布置的，即构成“双螺旋”掏槽。处于对称位置的炮眼相继顺序起爆，有利于把槽口内的岩碴抛出。一些统计数据表明，双螺旋掏槽的进尺较其它直
30、眼掏槽约提高20%。,大断面隧道炮眼布置图,垂直眼双螺旋掏槽,隧道掘进爆破导爆管起爆连线图,簇联法,隧道掘进爆破导爆管起爆连线图,并联法,导爆管起爆网路图单式连接,导爆管起爆网路图复式连接,第三节 光面爆破,一、光面爆破特点二、光面爆破原理三、光面爆破参数四、影响光面裂缝形成的因素五、光面爆破施工,一、光面爆破及其特点,光面爆破：一种它控制爆破技术，使爆后岩石新壁面保持平整，围岩损伤小，稳定性高。光面爆破特点：1）周边轮廓线符合设计要求，成型规整，质量高；2）不产生或很少产生爆破裂隙，提高了围岩稳定性和 自身承载能力；3）减少超挖量，松软岩层效果更明显；4）岩面平整，通常可在壁面上残留清晰可见
31、的半边孔 壁痕迹，通风阻力小；5）与锚喷支护相配合，形成一套多快好省新工艺；6）能加快掘进速度，降低成本，保证安全。,二、光面爆破原理（自学）,由于光面爆破周边眼是同时起爆，爆炸产生的压缩应力波沿炮眼连线方向相向传播，在两眼中心连线的中点相遇并增大，由此衍生出的切相拉应力大于岩石的抗拉强度时，自此处起裂，并向两炮眼发展。,三、光面爆破参数,1、不耦合系数 Kd 2、炮孔间距 E 3、最小抵抗线 W和炮眼密集系数 m 4、装药集中度（线装药密度）qL 5、起爆时差,不耦合系数 Kd,不耦合系数：指炮孔直径和药卷直径之比不耦合系数选取的原则：合理的不耦合系数应使炮孔压力低于岩石抗压强度而高于抗拉强
32、度。实践证明，Kd 25 时，光面效果较好,炮孔间距 E,合理的炮眼间距应使爆后炮眼连心线上形成贯通裂缝光面爆破断裂面 一般经验数值为炮孔直径的1020 倍，即 E=(1020)d 实际在断面较小的岩石巷道掘进中，炮眼间距应取较小值可取：E=(815)d 在节理裂隙比较发育的岩石中应取小值，整体性好的 岩石中可取大值。拱基位置取小值，拱顶位置可取大值。,最小抵抗线 W 和炮眼密集系数 m,最小抵抗线W指光面层厚度即周边孔到邻近一圈崩落眼间的距离。炮眼密集系数是周边炮眼间距和最小抵抗线的比值，即：m E/W。经验表明：最小抵抗线应大于或等于炮眼间距：即：W E。经验表明：光面爆破炮眼密集系数取
33、m 0.81.0即：W E/m（1.01.25）E。软岩取大值，硬岩取小值。,装药集中度（线装药密度）qL,装药集中度（或线装药密度）是指单位长度炮孔中的装药量（g/m，kg/m）。为了控制裂隙的发育以保持新壁面的完整稳固，在保证沿炮孔联心线破裂的前提下，应尽可能少装药量。经验取值：软岩（f 8）可取：qL150250 g/m。,起爆时差,实验室爆破试验研究结果表明，齐发起爆的裂隙表面最平整，微差延期起爆次之，秒差起爆最差。齐发起爆时，炮孔间贯通裂隙较长，抑制了其他方向裂隙的发育，有利于减少炮孔周围的裂隙的产生，可形成平整的壁面。所以，在实施光面爆破时，间隔时间愈短，壁面平整的效果愈有保证。应
34、尽可能减小周边孔间的起爆时差。因此，要求周边眼应采用同段毫秒雷管同时起爆。,四、光面爆破施工,合理布眼和精确钻眼选择合理的装药结构严格按爆破图表要求施工,合理布眼和精确钻眼,周边眼应布置在隧道（巷道）断面设计轮廓线上（即眼口落在轮廓线上），钻眼时稍向外偏斜，眼底落在轮廓线外50100mm。对钻眼的要求是：“平、直、齐、准”平周边眼彼此平行直周边眼垂直工作面，实际施工时稍向外偏斜齐周边眼眼底落在同一平面上（和崩落眼一致）准开眼位置准确,，,光面爆破常用装药结构,a 标准药卷空气间隔装药;b 小直径药卷径向、轴向不耦合装药c 小直径药卷径向不耦合连续装药;1炮泥；2导爆索；3雷管脚线；4普通药卷（
35、d=32mm）；5小直径药卷（d=2025mm）；6雷管；7 坐底药卷（d=32mm）,光面爆破的技术措施,为了获得良好光面爆破效果，可采取以下技术措施：1）使用低爆速、低猛度、低密度、传爆性能好、爆炸威力大的炸药。2）采用不偶合装药结构。光面爆破的不偶合系数最好大于2,但药卷直径不应小于该炸药的临界直径，以保证稳定传爆。3）严格掌握与周边眼相邻的内圈炮眼的爆破效果，为周边眼爆破创造临空面。周边眼应尽量做到同时起爆。4）严格控制装药集中度。为克服眼底岩石的夹制作用，通常在眼底需加强装药。,八达岭高速公路山羊洼二号隧道光面爆破,第四节 微差爆破,微差爆破优点微差爆破作用原理微差时间的确定实现微差
36、爆破的方法,一、微差爆破定义及优点,微差爆破的定义：微差爆破又称为毫秒爆破，是以毫秒时间间隔依次顺序起爆多个炮孔或多排炮孔。微差爆破的优点：1）提高爆破质量，改善爆破效果，如大块率低、爆堆集中、根底减少、后冲减少等；2）可扩大孔网参数，降低炸药单耗，提高爆破效率；3）一次爆破量大，故可减少爆破次数，装、运工作效率提高；4）可降低地震效应，减少爆破对围岩的危害；5）在有瓦斯煤尘的工作面，可实现全断面一次爆破。,二、微差爆破作用原理,微差爆破作用原理大致有如下几种观点：1、应力波叠加作用 2、增加自由面作用 3、增加岩块相互碰撞作用 4、减小爆破地震作用,1、应力波叠加作用,若相邻辆装药间隔若干毫
37、秒爆炸，先起爆的装药在岩体内形成的应力场尚未消失，而后起爆装药又立即起爆，使两者所产生的应力波相互叠加和干涉，加强了岩石中的拉应力，从而增强了岩石的破碎效果。,2、增加自由面作用,在先爆炮眼破裂漏斗形成后，它对后爆炮眼来说相当于新增加的自由面，如图所示。后起爆孔的最小抵抗线和爆破作用方向都有所改变，增多了入射压力波和反射拉伸波在自由面方向的破碎岩石作用，并减少夹制作用。,图中：1 第一组起爆；2 第二组起爆,3、增加岩块相互碰撞作用,当第一响炮孔爆破时，爆破漏斗内的破碎岩石起飞尚未回落时，相邻第二响炮孔已经起爆，此时破碎的岩石也朝刚形成的补充自由面方向飞散，二者相互碰撞。在密集的“岩块幕中”后
38、爆药包的爆生气体不易逸散到大气中，从而又增加了补充破碎机会。接着后排第三响又起爆，在微差适当的时间内，与第一、二响破碎的岩石可能再次碰撞，形成第三次破碎。在碰撞破碎过程中，岩石中的动能降低，导致抛距减小，爆堆相对集中。,4、减小爆破地震作用,由于微差爆破显著地减小了单次起爆的装药量，即将原来同时齐爆药量在时间上得以分散。因此，爆破地震能量也在时间上和空间上加以分散，使地震强度大大降低。如果微差时间选得适当，两组地震波的波峰和波谷还可能产生干扰，也会削弱地震波的强度。根据相关研究，微差爆破地震效应比一般爆破可降低1/32/3。,三、微差间隔时间 的确定,原则：确定 值的大小是微差爆破技术的关键，
39、合理的时间间隔，应以达到形成新自由面的时间最合理，破碎质量最佳，减震效果最好为原则。影响：基于矿岩条件的复杂性，爆破材料性能指标的离散性，孔网实际参数的不均匀性、实施微差起爆器材的局限性等，作为工程爆破，其最优微差起爆时间间隔应是一个区间或范围，而不应是一个固定值。计算公式：目前，关于微差爆破的理论和假说较多，相应的计算时间间隔公式也较多，极不统一，在此只能将有关公式做一介绍，供参考。,1、按有效的（充分的）应力迭加作用确定,波克洛夫斯基等认为，先爆炮孔产生的压应力波及气楔作用，使自由面方向的岩石发生强烈变形和移动，随着爆炸气体的逸散，孔内空腔压力下降，在岩石弹性恢复力的作用下，自孔壁向周围岩
40、石产生拉伸波，若在此时起爆相邻一组炮孔则为最佳时间，将产生良好的爆破效果。式中：a炮孔间距，m；Cp压应力波传播速度，m/s；W最小抵抗线；m。,2、按形成补充自由面确定,哈努卡耶夫认为，先爆炮孔刚好形成爆破漏斗，且爆岩脱离岩体。即形成S=0.81.0cm 宽的贯通裂缝为宜。式中:Cp岩石纵波波速，m/s；C2 裂隙扩展速度，c2=0.05cpVP 矿岩碎块平均运动速度，m/s。t1 应力波传至自由面并返回所需的时间，ms；t2 形成裂缝所需的时间，ms；t3 破碎的岩块离开原岩s所需的时间，ms.,3、按爆生气体膨胀作用确定,伊藤一郎认为要使微差爆破效果好，不仅使前后排爆破动力效果迭加，还应
41、在前段爆破产生的气体膨胀作用正处于静力破坏时，下一段装药开始爆炸，故其最优微差间隔时间应为（ms）：式中：W最小抵抗线，m；C2裂隙扩展速度，C2=100150m/s。,四、实现微差爆破的方法（起爆顺序）顺序（逐排）起爆,这是最简单、应用最广泛的一种起爆形式，一般呈三角形布孔。在大区爆破时，由于同排（同段）药量过大，容易造成爆破地震危害。,四、实现微差爆破的方法（起爆顺序）横向起爆,这种起爆方式没有向外抛掷作用，多用于掘沟爆破和挤压爆破。图中 1、2、3 为起爆顺序,四、实现微差爆破的方法（起爆顺序）斜线起爆,分段炮孔的连线与台阶坡顶线呈斜交，如图。常在台阶有侧向自由面的条件下采用。利用这种起爆形式，前段爆破能为后段爆破创造较宽的自由面，如图中ABCD连线。图中：1、2、3、4、5为起爆顺序。ABCD为前段为后段 爆破创造的自由面,四、实现微差爆破的方法（起爆顺序）斜线起爆,图（b）、（c）为V形起爆方式，多用于掘沟工作面。,四、实现微差爆破的方法（起爆顺序）斜线起爆,图（d）为台阶工作面采用V形或梯形起爆方式。,谢 谢！,
