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13~16
16~18
18~20
75~70
70~68
68~65
65~63
63~60
60~58
58~55
1.00~0.90
0.90~0.85
0.85~0.80
0.80~0.70
0.70~0.60
0.60~0.50
0.50~0.40
0.40
0.30
0.20
0.15
0.10
c
图1-1 锥形掏槽眼
a-三角锥形 b-正角锥形 c-圆锥形
1.1.1.2楔形掏槽
由两排相对称得倾斜炮眼组成,爆破后形成楔形槽,又分为垂直楔形槽和水平楔形掏槽。
楔形掏槽常用于中硬以上均质岩石,且巷道断面大于14㎡,当巷道岩层呈水平层理或高度大、宽度窄时用水平楔形掏槽,每对掏槽眼距离0.2~0.6m,掏槽眼与工作面交角为55°
~75°
,眼底距离10~20cm。
参数见下表:
b
a
图1-2 楔形掏槽
a-垂直楔形掏槽;
b-水平楔形掏槽
表3-2 楔形掏槽的炮眼参数
岩石坚固系数f
炮孔与工作面夹角/(°
两排炮孔之间距离/m
炮孔数目/个
10~12
12~16
16~20
70~65
0.6~0.5
0.5~0.4
0.4~0.35
0.35~0.30
0.30~0.20
4
4~6
6
1.1.2垂直掏槽(直线掏槽)
所有掏槽眼均垂直于掌子面,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,作为装药炮眼爆破时的辅助自由面。
垂直掏槽眼有龟裂、桶形和螺旋形掏槽三种。
1.1.2.1桶形掏槽(角柱形掏槽)
各掏槽眼互相平行且呈规则布置(多为对称),空眼直径可与装药眼相同,也可采用75~100mm大直径空眼,以便增强自由面的作用。
因其掏槽眼体积大,在中硬岩中使用较为普遍,具体见下图:
b
1-3龟裂掏槽和桶形掏槽
a-龟裂掏槽 b-桶形掏槽
200
图1-4 大直径空孔桶形掏槽
-装药眼 -空眼 1、2、3、4起爆顺序
3
图1-5桶形掏槽的几种变形
1.1.2.2螺旋形掏槽
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。
a、小直径空眼螺旋形掏槽:
图1-6小直径空眼螺旋掏槽
空眼一般只用一个,遇到坚韧难爆的岩石时,可以增加一、二个空眼,如虚线所示,该类掏槽爆破后往往在槽中存留下被压实的岩碴,影响辅助眼的爆破效果,为了克服这一缺点,常将空眼比装药眼加长300~500mm,并在眼底装入200~300g炸药,然后堵塞10~20cm。
待所有掏槽眼爆破后,紧接着反向起爆,以利抛碴,各装药眼与空眼间的间距L1=(1~1.8)d;
L2=(2~3.5)d;
L3=(3~4.5)d;
L4=(4~5.5)d。
b、大直径空眼螺旋形掏槽(见下图)
图1-7大孔直径空眼螺旋掏槽
c、五大孔掏槽(参数见小表)
7
5
60
图1-8掏槽炮孔布置图
表1-3 装药参数表
炮孔编号
孔径/
mm
孔深/m
孔数/个
药卷直径/mm
段别
单孔药量/kg
段药量/kg
中空孔
100
4.7
掏槽1
1
40
23.4
扩3
50
4.5
5.4
21.60
扩5
扩6
扩7
合计
21
109.80
1.1.2.3混合掏槽
图1-9混合掏槽
a――桶形与锥形混合 b――复式楔形掏槽
是指两种以上的掏槽方式混合使用。
当断面较大时,可采用复式楔形掏槽。
当岩石特别坚硬时,可采用桶形与锥形混合掏槽。
垂直掏槽与倾斜掏槽相比,其优点是眼深不受断面限制,可进行较深炮眼的爆破,因此可加大循环进尺,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,使爆破后的石块块度均匀,不会抛掷太远,爆堆集中在掌子面附近,有利于装碴,其缺点是掏槽眼数较多;
掏槽体积小;
装药眼和空眼的间距不能太大,且需要互相平行;
要求钻工要有较高钻眼技术,钻眼角度、深度均不得出现偏差。
通过上面的介绍,我想大家应该有一个认识,现在施工的单线隧道垂直掏槽要优于其它掏槽,但因钻眼设计或施工人员的习惯、技术的熟练程度等原因,目前多采用楔形掏槽,从效果来看,存在以下问题:
一是左右侧炮眼开口距离太大,形成大的锅底、断面小,侵占了辅助眼和周边眼的位置。
上面说过,岩石越硬,角度应越小,有利于楔子的拔出。
二是左右侧炮眼不对称,掏槽碴体没有沿隧道边轴线抛出影响掏槽效果。
三是眼底不在同一平面,且距离不同,没有控制在10~20cm左右。
四是炮口没有堵塞,炸药能量有相当一部分从炮口冲出,真正发挥的作用的与装入的量不相等造成浪费。
加上有的3~4层掏槽更是加大炸药使用量。
五是担心岩石太硬掏不出来槽,且进尺大时,用复式楔形掏槽逐渐加深掏槽眼深度,加大掏槽眼角度,直至到超出其它眼的20cm左右。
如图:
2
图1-10 三层楔形掏槽眼示意图 图1-11四层楔形掏槽眼示意图
(图中h0、h1、h2均为炮 (图中1-12表示起爆顺序)
孔底至自由面的垂直线)
六是为保证掏槽爆破效果,应尽量减少钻眼的偏差,并采用毫秒延期雷管爆破,各对楔形掏槽眼之间延期时间应为100毫秒左右。
七是岩石坚硬楔形掏槽眼困难时,也可在楔形掏槽眼上下中间部位各加一个掏槽眼,且向楔形中央倾斜。
图1-12 坚硬岩石掏槽眼示意图
1.1.3周边眼和辅助眼
周边眼的眼底要朝隧道轮廓线方向倾斜。
当岩层坚硬时,眼底要稍微超出轮廓线位置,一般在10cm以内。
当岩石松动时,眼底距轮廓线距离要相应的减小,甚至与眼口相同。
周边眼间距一般40~70cm左右。
石质越差间距越小。
起拱线位置,炮眼要适当加密,这样才能满足隧道断面尺寸和轮廓满足设计要求。
辅助眼要根据设计的炮眼数目,均匀的布置在掏槽眼与周边眼之间的范围内。
一是炮眼要垂直掌子面;
二是要呈梅花型分布。
三是楔(锥)形掏槽的辅助眼与工作面角度应逐渐、均匀加大,直至垂直。
1.1.4底眼
要适当减小眼底间距(一般为0.5~0.6m),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。
在硬岩倾角可大些,一般眼底低于底板10~15cm,此外要比辅助眼增加装药量,堵塞长度至少20cm以上。
若向下倾斜角度不够或装药不足,爆破后会造成底板欠挖出现“底坎”,不仅不能保证断面尺寸,同时也将影响下一循环钻眼及装碴。
1.1.5光面爆破
光面爆破不仅可以得到一个光滑的岩面,保证开挖断面尺寸,同时也可以减少支护工程量。
但更主要的是减少对周围岩石的扰动和产生裂隙,保证工程本体安全和施工安全。
越是石质差,越要讲究光爆的质量和效果。
光爆孔在主炮孔之后起爆,其间距要小于边孔至主炮孔距离的80%以下,装药采用不耦合装药或间隔装药,同时必须严格控制光爆孔及靠近光爆孔的主炮孔的装药。
原则是任何主炮孔产生的裂隙、破坏区均不得超过周边孔的裂隙破坏区。
光爆孔钻爆参数要根据岩石的性质、钻孔直径和间距、药卷直径、炸药性能、孔深、雷管段位及光爆层厚度等进行试验、调整,取得最佳的数值。
质量保证:
一是要有适当厚度、均匀的光爆层,且临近主炮孔爆破后对光爆孔没有产生破坏性影响。
二是孔位准确,长度整齐、相互平行、间距一致,开孔位置偏差不应大于3cm,钻孔以3%~5%的斜率向断面外倾斜。
三是严格控制装药量,保证合理、均匀的装药结构。
药量过大,保证不了光爆的效果;
过小,则产生爆不下来。
针对目前没有采用不耦合装药(即用普通药卷装药)情况下,在计算出单孔装药量情况,按孔口、孔中、孔底分别按1:
2:
3进行分段装药,用导爆索或竹片固定雷管分别起爆进行爆破。
四是炮口必须堵塞至少30~40cm以上,且用炮泥,严禁用纸箱。
图1-13 光面爆破常用装药结构
1-炮泥 2-导爆索 3-雷管脚线 4-Ф32mm药包
5-Ф20~25mm药包 6-电雷管 7-Ф32mm药包
图1-14 光爆布孔示意图
(附注:
1、本图尺寸均以厘米计。
2、施工方法:
上半断面(5.7m高)施工方法
3、掏槽形式:
采用楔形复式掏槽。
4、图中编号为起爆顺序,爆破施工时需要根据该顺序合理布置雷管段数,使爆破达到最佳效果。
4、周边眼采用2#硝铵炸药和导爆索,不耦合装药形式;
其它眼采用Ф32硝铵或乳化炸药。
6、导爆索搭接长度>15cm,连接角度<90°
,用电工胶布裹紧。
7、在实际施工中,周边角进行光爆试验,不断修改爆破参数,以达最佳效果。
8、周边孔外插角为2~4°
。
例1、燕前1号隧道
掏槽孔开口角度小,左右炮孔间距大,侵占了辅助眼和光爆层位置,没有均匀的光爆层。
周边眼呈“八”或“\/”型,没有均匀平行布置,装药集中在孔底,孔深3m。
全断面装药近180kg,炮孔只用纸箱堵塞一小段,由于岩石较硬,常造成爆破后局部超出了炮孔位置(“八”形顶部药量集中的部位),而在“八”形底部出现拒爆,需要二次补炮,可见炮痕极少。
结论:
只简单地增加药量求得开挖,质量难以一次达标,二次爆破增加了时间,炸药使用量大,(加上4层掏槽)浪费现象突出。
例2、鼓山一号进口
上断面施工,高度5.8m,宽度6.77m,炮眼106个,钻孔深度2m,掏槽深度2.5m,掏槽眼4对,周边眼间距0.4m,装药72kg(同样折合,若全断面掘进:
按孔深3m计,总装药量最多用到140kg左右),补炮效果:
炮根几乎没有,半孔率达到95%以上,大块率少。
质量一次性达标,安全达到保障,炸药使用量少(每一循环可节约300多元),创造了良好的形象,虽然钻孔的时间长一些,但除去补炮和多用炸药来看,总体比较进度和效益还是得到保证的。
1.2.1炮眼布置数量N,按下式计算
≈k(sf)1/2
式中:
N---台阶炮眼数,单位:
个
q---单位耗药量,取1.1.65kg/m3;
---每米长度炸药的重量,单位:
kg;
---炮眼装药系数;
k---3~3.4(岩石软取小值);
S---开挖断面积,14.28m2;
f---岩石坚固系数;
为保证周边眼光爆质量,周边眼必须加密,故炮眼总数适当增加。
1.2.2炮眼布置原则
1.2.2.1掏槽眼
为提高爆破效果,降低炸药单耗,节省钻眼工作量,宜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(即为掏槽眼),其作用是先在开挖面上炸出一个槽腔,为后继炮眼的爆破创造出新的临空面。
掏槽效果的好坏,将直接影响到整个隧道断面爆破进尺及爆破效果。
1.2.2.2周边眼
根据施工组织设计要求,采用光面爆破施工,因此,周边眼间距应控制在50cm左右,施工中根据围岩情况具体调整。
1.2.2.3扩槽眼、辅助眼、底板眼
扩槽眼、辅助眼、底板眼的布置原则均比掏槽眼、周边眼要稀一些,具体根据围岩结构和施工经验具体调整。
1.2.2.4炮眼布置形式
炮眼布置掏槽眼前面已介绍,辅助眼逐层扩帮和压顶,周边眼环状布置,底眼平行隧道底板布置。
1.2.2.5总装药量的计算
单位岩体用药量q值的确定
根据经验比选,确定单位岩体用药量q值。
总装药量Q的计算
进行计算,炮眼深度L;
开挖断面面积S,炮眼利用率ζ(一般取85%)。
1.2.2.6炸药的分配
隧道爆破不同部位的炮眼所起的作用是不同的,各部位炮眼的装药量也不相同,周边眼的装药量根据隧道光面爆破要求,周边眼装药集中度约为0.2~0.25kg/m。
掏槽眼:
扩眼槽:
辅助眼:
底眼:
――钻孔深度;
――装药系数-装药深度与炮眼深度的比值,与岩石单耗成正比,与炮眼个数成反比;
――单管药的重量,单位kg;
m ――单管药的长度,单位m;
以上计算的装药量为理论计算,在爆破前要按以上单耗的最低量先进行试爆,根据爆破结果,重新调整核算爆破参数。
1.3起爆顺序
掏槽眼→扩槽眼→辅助眼→顶眼→角眼→底眼→光爆眼,总体要求是围绕掏槽眼逐渐扩大爆破范围和逐层压顶,为光爆层创造圆顺,均匀的自由面,保证光爆的最佳效果,其中注意的一是合理选定,先后时差,也就是非电毫秒雷管的段位。
二是应反向引爆,因为正向引爆容易发生炮轰波将后面炸药压死。
1.4堵塞
这是施工中最容易忽视,也是普遍最不到位的工作,良好的堵塞可以提高炸药的爆轰性能,使炮眼内的炸药反应安全而产生较高的爆轰压力,还能阻止炮轰气体产物过早地从炮口冲出,有效提高爆炸能量的利用率,同时还能保证碎块率和光爆效果。
一般堵塞长度,掏槽眼为1/3抵抗线,其它眼为1/2抵抗线,周边眼为1/4孔深,底眼为1/5抵抗线(但>
20cm)。
若控制爆破,则堵塞长度不小于0.75倍抵抗线。
堵塞物应连续并适当捣实。
注意:
堵塞长度过长会降低延米爆破量,并造成上部岩石破碎不佳。
1.5总体要求
1.5.1掏槽眼、扩槽眼、辅助眼、周边眼、底眼各自按设计间距、角度、深度、装药量等均匀分布,使每个炮眼充分发挥作用,有效保证爆破效果,这样不易因超负荷作用而发生爆不下来的后果,但装药时不用再考虑加减药量,节省大量时间。
1.5.2不能只用加大药量来追求掏槽效果,这是因为药量过大时,破碎的岩石将被压实而抛不出来,达不到掏槽的作用。
1.5.3不能片面用加深炮眼来加快进度,应选择临界(最大)爆破深度以内的钻孔深度进行爆破,同时安全合理地进行控制循环时间,这是因为隧道断面小时,随着眼深增加,爆破受到了夹制作用越来越大,遏制了爆破进尺。
如先前施工过;
隧道岩石坚硬,当眼深3m时,可完全实现爆破,但眼深5m时,即使无论加大多少药量,进尺不超过3m,这其中另一个原因是炮孔的直径是固定的,即使装满药也不能克服岩石夹制作用。
1.5.4越是石质差,越要讲究光面爆破,与光爆层相邻一圈炮眼也按光爆要求施钻,即形成双光爆层,只是药量不同而已。
1.5.5遇有软弱岩层时,必须采取短进尺,密布眼,弱爆破,尽量减少对围岩的扰动。
总之,良好的爆破效果不是一说一做就能实现的,它除了按常规要求做好外,还需要结合有关资料和自身经验,经过一段时间不断地总结调整,才能找出与不同隧道、不同围岩地质特征相匹配的钻爆参数,最终获得理想的爆破效果。
2006-9-1
讲课前孟总的意思是针对不同级别围岩的施工方法介绍一下,我想一是比较复杂,同一级别岩石因岩性、结构、整体性、断面大小及施工方法不同而钻爆设计不相同;
二是单一的方法比较死板,整体来说原理大同小异,只是参数随实际情况的不同而调整罢了。
下面就钻爆的方法、要求,以及自身的经验和体会的要点介绍给大家,并对现场发现的不良行为予以指正。
目的是让大家在掌握钻爆基本知识的基础上,抛砖引玉,针对不同情况,灵活处理,以便取得最佳的工作效果
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