爆破工程PPT全套Blasting Engineering-第6章-工程爆破-資源-井巷掘進(jìn)

北京科技大學(xué)資源工程系工程爆破2009

璩世杰(Qu,Shijie)

辦公室：土木學(xué)院樓812

電郵：qushijie1229@

電話/p>

考核方法：過(guò)程表現(xiàn)30％期末考試70％授課內(nèi)容：6

井巷（隧道）掘進(jìn)淺眼爆破7臺(tái)階炮孔爆破8拆除爆破9爆破有害效應(yīng)與安全技術(shù)中鐵十三局都江堰

汶上高速公路隧道工程

6井巷（隧道）掘進(jìn)淺眼爆破定義：炮眼直徑≤50mm，眼深在5m以內(nèi)特點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單、方便靈活應(yīng)用：井巷掘進(jìn)，硐室、隧道開(kāi)挖，露天小臺(tái)階采礦，地下淺眼崩礦，二次破碎，邊坡、建筑石料，公路、鐵路石方工程等

6.1井巷掘進(jìn)爆破

6.1.1炮眼的種類和作用

6.1.2掏槽型式和參數(shù)

6.1.3井巷掘進(jìn)爆破的參數(shù)設(shè)計(jì)6.2井巷掘進(jìn)控制爆破

6.2.1井巷掘進(jìn)光面爆破

6.2.2預(yù)裂爆破6.3井巷掘進(jìn)爆破施工

6.3.1開(kāi)挖方法

6.3.2鉆眼

6.3.3裝藥

6.3.4堵塞及起爆

6.3.5瞎炮的預(yù)防和處理

6.3.6爆破質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)6.1井巷掘進(jìn)爆破

井巷掘進(jìn)爆破特點(diǎn)：①自由面少，往往只有一個(gè)自由面②自由面與炮孔方向垂直，受巖石夾制作用，不利于破巖③自由面不大，需要密布炮眼、多裝藥量④要求嚴(yán)格控制井巷斷面形狀與尺寸以及圍巖的穩(wěn)定性6.1.1炮眼的種類和作用井巷掘進(jìn)爆破的炮眼類型按其所在位置、爆破作用、布置方式和有關(guān)參數(shù)的不同可分為如下幾種：1）掏槽眼(cuthole)2）輔助眼(relieverhole)3）周邊眼(perimeterhole)圖6-1各類炮眼位置及其作用范圍示意圖

a-掏槽;b-擴(kuò)槽;c-形成巷道規(guī)格斷面;1-頂眼;2-幫眼;3-底眼

井巷掘進(jìn)爆破的關(guān)鍵：掏槽眼和周邊眼各自的爆破效果是井巷掘進(jìn)爆破工程效果好壞的關(guān)鍵掏槽眼的爆破效果是輔助眼和周邊眼的爆破的條件周邊眼的爆破效果表現(xiàn)為開(kāi)挖邊界的超欠挖，以及對(duì)圍巖穩(wěn)定性產(chǎn)生破壞的程度6.1.2掏槽型式和參數(shù)根據(jù)掏槽眼與開(kāi)挖面的關(guān)系、掏槽眼的布置方式、掏槽深度以及裝藥起爆順序的不同，可將掏槽方式分為如下幾類:

(1)傾斜掏槽（inclinecut）掏槽眼與開(kāi)挖斷面斜交

(2)直眼掏槽

(cylindercut)

掏槽炮眼垂直于開(kāi)挖面(1)傾斜掏槽

①楔形掏槽(wedgecut)，又叫V型掏槽②錐形掏槽(pyramidcut)

圖6-2楔形掏槽a－垂直楔形掏槽；b－水平楔形掏槽楔形掏槽:適用于各種巖層，特別是中硬以上穩(wěn)定巖層。對(duì)于特別難爆或眼深超過(guò)2m時(shí)，可采用多重楔形。一般?。?/p>

α＝60～75oa＝0.3～0.6mb＝0.1～0.3m

錐形掏槽:適用條件：①圓形豎井或巷（隧）道的開(kāi)挖②受巖體中層理、節(jié)理、裂隙影響較大的圍巖

圖6-3錐形掏槽a-三角錐形；b-正角錐形；c-圓錐形

單向掏槽:

圖6－4單向掏槽a－頂部掏槽；b－底部掏槽；c－側(cè)向掏槽適用條件①軟巖；②工作面有明顯層理、節(jié)理或裂隙的巖層。

可利用這些弱面進(jìn)行掏槽。根據(jù)弱面的位置不同，又可分為：

頂部掏槽底部掏槽側(cè)向掏槽

傾斜眼掏槽的優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，精度要求較直眼掏槽低，能按巖層的實(shí)際情況選擇掏槽方式和掏槽角度，易把巖石拋出，掏槽眼的數(shù)量少且炸藥用量小傾斜眼掏槽的缺點(diǎn)：a)鉆眼方向難以掌握b)掏槽形式和參數(shù)主要憑經(jīng)驗(yàn)c)眼深受開(kāi)挖斷面尺寸的限制，也不便于多臺(tái)鑿巖機(jī)同時(shí)作業(yè)d)巖石爆破拋擲距離多較大，易使爆堆分散

(2)直眼掏槽優(yōu)點(diǎn)：1）鉆孔作業(yè)簡(jiǎn)單2）掏槽深度不受圍巖軟硬和開(kāi)挖斷面大小的限制，可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)作業(yè)、深眼爆破和鉆眼機(jī)械化3）在一定范圍內(nèi)，不需要隨循環(huán)進(jìn)尺的改變而變化掏槽形式，僅需改變炮眼的深度4）巖石拋擲距離較傾斜掏槽的小

缺點(diǎn)：1）直眼掏槽的炮眼數(shù)目和單位用藥量大于傾斜掏槽2）對(duì)眼距、裝藥等要求嚴(yán)格。如設(shè)計(jì)或施工不當(dāng)，易使槽內(nèi)的巖石不能充分破壞并拋出，因而降低炮眼利用率和循環(huán)進(jìn)尺1)直眼掏槽形式

圖6-5直眼（柱狀）掏槽型式①柱狀掏槽也叫桶形掏槽用大直徑空孔作為最先起爆炮孔的自由面，并提供巖石爆破破碎后的膨脹空間，使爆破后能形成柱狀槽口的掏槽爆破。第1個(gè)起爆裝藥孔到空孔的距離一般應(yīng)不大于1.5倍的空孔直徑。②螺旋形掏槽中心眼為空眼，鄰近空眼的各裝藥眼至空眼之間的距離逐漸加大，其聯(lián)線呈螺旋形狀③縫形掏槽(或稱龜裂掏槽)掏槽眼布置成一條直線，各眼的軸線相互平行，眼間距一般為8～15cm，空眼和裝藥眼間隔布置

圖6-6

螺旋掏槽原理示意圖

圖6-7縫形掏槽

2)影響直眼掏槽效果的因素①空眼②眼距

炮眼直徑的2～4倍③裝藥

過(guò)量裝藥，裝藥長(zhǎng)度占全眼長(zhǎng)的70%～90%④輔助拋擲

空眼加深100～200mm，并在眼底放一卷炸藥，在掏槽眼全部起爆后接著起爆⑤鉆眼質(zhì)量(3)混合掏槽

混合掏槽是指兩種以上的掏槽方式的混合使用，一般在巖石特別堅(jiān)硬或隧道開(kāi)挖斷面較大時(shí)使用。

1)復(fù)式掏槽(doublecut)在大斷面隧道掘進(jìn)中，為加大掏槽深度，可采用兩層、三層或四層楔形掏槽眼，每對(duì)掏槽眼呈完全對(duì)稱或近似對(duì)稱，深度由淺到深，與工作面的夾角由小到大，即為復(fù)式掏槽。復(fù)式掏槽也叫多重楔形掏槽或V形掏槽(V-cut)。圖6-8三級(jí)復(fù)式楔形掏槽

復(fù)式掏槽的爆破角(掏槽眼與工作面的夾角）與掏槽眼深度的相互關(guān)系，應(yīng)使從每個(gè)眼底所作的垂線恰好落在開(kāi)挖斷面兩壁與開(kāi)挖面相交的臨空面上；最深掏槽眼眼底的垂直線也必須落在隧道內(nèi)，即與已爆出的工作面相交；在每一掏槽眼眼底所作的垂線必須與隧道壁面相交。

2)分段掏槽為克服深眼爆破中裝藥底部?jī)H產(chǎn)生擠壓破碎作用和弱拋擲，可將掏槽炮眼分次起爆，這樣可以有利于槽腔形成，提高掏槽腔的有效深度，便于機(jī)械化作業(yè)。關(guān)鍵在于裝藥結(jié)構(gòu)，須使之滿足各個(gè)藥包抵抗線大小的要求。

除此之外，其它混合掏槽還有角錐與直眼、楔形與直眼(圖6-10）等形式組合。這些一般用在比較堅(jiān)硬的巖石中。圖6-10其它混合掏槽一例：V型掏槽

6.1.3井巷掘進(jìn)爆破的參數(shù)設(shè)計(jì)(1)炮眼直徑(boreholediameter）(2)炮眼數(shù)量和布置（numberofholesanddrillpattern）(3)炮眼深度（holedepth）及角度(4)炮孔起爆順序與微差時(shí)間(5)裝藥量的計(jì)算及分配

(1)炮眼直徑炮眼直徑(boreholediameter）對(duì)鑿巖生產(chǎn)率、炮眼數(shù)目、單位耗藥量和洞壁的平整程度均有影響。加大炮眼直徑及裝藥量，可使炮孔周圍的爆破破碎效果得以改善。但炮眼直徑增大，鑿巖速度將隨之下降，且此時(shí)的炮孔布置參數(shù)應(yīng)相應(yīng)減小，從而降低巖石破碎的均勻程度、巖壁平整度及圍巖穩(wěn)定性。故須根據(jù)巖性和炸藥性能等綜合分析，合理選用鑿巖機(jī)具和炮孔直徑。一般隧道的炮眼直徑φ在32～50mm之間，藥卷與眼壁之間的間隙一般為炮眼直徑的10%～15%。

(2)炮眼數(shù)量炮眼數(shù)量（numberofholes）主要與開(kāi)挖斷面、炮眼直徑、巖石性質(zhì)和炸藥性能有關(guān)，炮眼的多少直接影響鑿巖工作量。炮眼數(shù)量應(yīng)能裝入設(shè)計(jì)的炸藥量。通?？筛鶕?jù)各炮眼平均分配炸藥量的原則來(lái)計(jì)算，其公式為：式中：N—炮眼數(shù)量，不包括未裝藥的空眼數(shù)；

q—單位炸藥消耗量，一般取q=1.2kg/m3～2.4kg/m3；

S—開(kāi)挖斷面積，m2；

α—裝藥系數(shù),裝藥長(zhǎng)度與炮眼全長(zhǎng)之比,參考表6-1；

γ—每米藥卷的炸藥質(zhì)量(kg/m)。2號(hào)巖石銨梯炸藥的每米質(zhì)量,見(jiàn)表6-2。表6-1裝藥系數(shù)α值表6-22＃巖石銨梯炸藥每米質(zhì)量γ值

藥卷直徑（mm）32353840444550γ（kg/m）0.780.961.101.251.521.591.90

(3)炮眼深度炮眼深度（holedepth）是指炮眼底至開(kāi)挖面的垂直距離。合適的炮眼深度有助于提高掘進(jìn)速度和炮眼利用率。隨著鑿巖、裝碴運(yùn)輸設(shè)備的改進(jìn)，目前普遍存在加長(zhǎng)炮眼深度以減少作業(yè)循環(huán)次數(shù)的趨勢(shì)。一般可參考表6-3確定炮眼深度。

表6-3炮眼數(shù)量參考值

開(kāi)挖面積巖石等級(jí)

4～67～910～1213～1540～43軟石（Ⅱ～Ⅲ）次堅(jiān)石（Ⅲ～Ⅳ）堅(jiān)石（Ⅳ～Ⅴ）特堅(jiān)石（Ⅵ）10～1311～1612～1818～2515～1616～2017～2428～3317～1918～2521～3037～4220～2423～3027～3543～3875～9080～100

1)圍巖的穩(wěn)定性，避免過(guò)大的超欠挖；

2)鑿巖機(jī)的允許鉆眼長(zhǎng)度、操作技術(shù)條件和鉆眼技術(shù)水平。

3)掘進(jìn)循環(huán)安排，保證充分利用作業(yè)時(shí)間。確定炮眼深度的常用方法有三種。一種是采用斜眼掏槽時(shí)，炮眼深度受開(kāi)挖面大小的影響，如炮眼過(guò)深，周邊巖石的夾制作用將相應(yīng)增大，故炮眼深度不宜過(guò)大。一般最大炮眼深度取斷面寬度（或高度）B的0.5～0.7倍，即L=（0.5～0.7）B。當(dāng)圍巖條件好時(shí)，采用較小值。

另一種方法是利用每一掘進(jìn)循環(huán)的進(jìn)尺大小及實(shí)際的炮眼利用率來(lái)確定炮眼深度。即:

式中:L—炮眼深度，m；

l

—每掘進(jìn)循環(huán)的計(jì)劃進(jìn)尺數(shù)，m；

η—炮眼利用率(efficiencyofborehole),一般要求不低于0.85。

所確定的炮眼深度還應(yīng)與裝碴運(yùn)輸能力相適應(yīng)，使每個(gè)作業(yè)班能完成整數(shù)個(gè)循環(huán)，而且使掘進(jìn)每米坑道消耗的時(shí)間最少，炮眼利用率最高。目前較多采用的炮眼深度為1.2m～3.5m。(4)炮孔起爆順序與微差時(shí)間為保證爆破過(guò)程中各個(gè)炮孔都能獲得較好的瞬時(shí)自由面條件，同時(shí)盡可能充分的利用工作面這個(gè)初始自由面，隧道掘進(jìn)工作面炮孔的起爆順序是：掏槽孔同時(shí)起爆，且最先起爆（多采用瞬發(fā)雷管）。掏槽孔起爆后形成的新表面即為后繼起爆擴(kuò)槽孔提供了瞬時(shí)自由面，從而利于改善擴(kuò)槽孔的爆破效果。擴(kuò)槽孔采用由內(nèi)向外的排間順序起爆。最先起爆的擴(kuò)槽孔一般采用1段或2段微差雷管；外側(cè)相鄰排擴(kuò)槽孔使用雷管的段別順序增加1或2段，其它排擴(kuò)槽孔使用雷管的段別依此類推。最后起爆周邊孔。但周邊孔按其位置的不同也采用微差起爆：隧道側(cè)墻周邊孔先同時(shí)起爆，然后再同時(shí)起爆頂板周邊孔，最后同時(shí)起爆底板周邊孔。底板周邊孔最后起爆可以改善爆堆的松散系數(shù)，利于提高后繼鏟裝作業(yè)的效率。側(cè)墻周邊孔使用雷管道的段別低于最晚起爆擴(kuò)槽孔1～2段；依此類推，直至底板周邊孔起爆。

(5)裝藥量的計(jì)算及分配

炮眼裝藥量是決定爆破效果好壞的關(guān)鍵因素之一。－－－藥量不足，巖石爆破破碎與松動(dòng)的效果差，大塊多，炮眼利用率低；－－－裝藥量過(guò)多，爆堆分散，且易出現(xiàn)飛石和空氣沖擊波現(xiàn)象，以及對(duì)圍巖的過(guò)度破壞。同時(shí)，有害氣體增加，也將相應(yīng)增加排煙時(shí)間和供風(fēng)量等。

藥量計(jì)算原則：炸藥的性能和質(zhì)量巖體爆破難易程度、地質(zhì)條件開(kāi)挖斷面尺寸、臨空面數(shù)目炮眼直徑和深度爆破質(zhì)量要求目前多采取先用體積公式計(jì)算出一個(gè)循環(huán)的總用藥量，然后按各種類型炮眼的爆破特性進(jìn)行分配，再在爆破實(shí)踐中加以檢驗(yàn)和修正，直到取得良好的爆破效果為止的方法。

計(jì)算總用藥量Q的公式為：式中：Q—個(gè)爆破循環(huán)的總用藥量，kg;

q—爆破每立方米巖石所需炸藥的消耗量，kg/m3,見(jiàn)表6-4；

V—一個(gè)循環(huán)進(jìn)尺所爆落的巖石總體積，且V=lS,m3；

l—計(jì)劃循環(huán)進(jìn)尺,m；

S—開(kāi)挖面積,m2?？偟恼ㄋ幜繎?yīng)分配到各個(gè)炮孔中去，由于各炮眼的作用及受到巖石夾制情況不同，裝藥數(shù)量亦不同，通常按裝藥系數(shù)α進(jìn)行分配，α值可參考表6-1取值。開(kāi)挖部位和開(kāi)挖面積（m2）圍巖類別Ⅱ～ⅢⅢ～ⅣⅣ～ⅤⅥ一個(gè)自由面的水平和傾斜隧道4～67～910～1213～1516～2040～431.51.31.21.21.11.81.61.51.41.32.32.01.81.71.61.12.92.52.32.12.01.4多個(gè)自由面部位擴(kuò)大挖底0.600.520.740.620.950.791.21.0表6-4爆破巖石所需的單位耗藥量q

（kg/m3）（2號(hào)巖石銨梯炸藥）

6.1.4炮眼的布置隧道內(nèi)布置炮眼時(shí)，必須保證獲得良好的爆破效果，并考慮鉆眼的效率。一般應(yīng)按下述原則布置炮眼：

(1)先布置掏槽眼，其次是周邊眼，最后是輔助眼。掏槽眼一般應(yīng)布置在開(kāi)挖面中央偏下部位，其深度應(yīng)比其它眼深15cm～20cm。為爆出平整的開(kāi)挖面，除掏槽和底部炮眼外，所有掘進(jìn)眼眼底應(yīng)落在同一平面上。底部炮眼深度一般與掏槽眼相同。

(2)周邊眼應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)位置布置。斷面拐角處應(yīng)布置炮眼。為滿足機(jī)械鉆眼需要和減少超欠挖，周邊眼設(shè)計(jì)位置應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)尺考慮適當(dāng)?shù)耐獠逍甭?。并?yīng)使前后兩排炮眼的銜接臺(tái)階高度（即鋸齒形的齒高）最小為佳。此高度一般要求為10cm左右，最大也不應(yīng)大于15cm。

(3)輔助眼的布置主要是解決炮眼間距和最小抵抗線的問(wèn)題，這可以由施工經(jīng)驗(yàn)決定，一般抵抗線W約為炮眼間距的60%～80%，并在整個(gè)斷面上均勻排列。當(dāng)采用2號(hào)巖石銨梯炸藥、眼徑為40mm左右時(shí)，W值一般取0.6m～0.8m。

(4)當(dāng)炮眼的深度超過(guò)2.5m時(shí)，靠近周邊眼的內(nèi)圈輔助眼應(yīng)與周邊眼有相同的傾角。

(5)當(dāng)巖層層理明顯時(shí)，炮眼方向應(yīng)盡量垂直于層理面。如節(jié)理發(fā)育，炮眼應(yīng)盡量避開(kāi)節(jié)理，以防卡鉆和影響爆破效果。隧道開(kāi)挖面的炮眼，在遵守上述原則的基礎(chǔ)上，可以有以下幾種布置方式：

(1)直線形布眼：將炮眼按垂直方向或水平方向，圍繞掏槽開(kāi)口呈直線形逐層排列，如圖5-9a、b所示。這種布眼方式，形式簡(jiǎn)單且易掌握，同排炮眼的最小抵抗線一致，間距一致，前排眼為后排眼創(chuàng)造臨空面，爆破效果較好。

(2)多邊形布眼：這種布眼是圍繞著掏槽部位，由里向外，將炮眼逐層布置成正方形、長(zhǎng)方形、多邊形等，如圖6-12c所示。

(3)弧形布眼：順著拱部輪廓線，逐圈布置炮眼，如圖6-12d所示。此外，還可將開(kāi)挖面上部布置成弧形，下部布置成直線形，以構(gòu)成混合型布置。

(4)圓形布孔：當(dāng)開(kāi)挖面為圓形時(shí)，炮孔圍繞斷面中心逐層布置成圓形。這種布孔方式，多用在圓形隧道、泄水洞以及圓形豎井的開(kāi)挖中。圖6-12隧道炮眼布置方式

6.2井巷掘進(jìn)控制爆破在地下巷道或隧道爆破施工中，最基本的工程要求是開(kāi)挖輪廓與尺寸準(zhǔn)確，對(duì)圍巖擾動(dòng)小。周邊眼的爆破效果，反映整個(gè)隧道爆破的質(zhì)量。實(shí)踐表明，采用普通爆破方法，不僅對(duì)圍巖擾動(dòng)大，而且難以爆出理想的開(kāi)挖輪廓，故目前采用控制爆破(controlledblasting)技術(shù)進(jìn)行爆破。井巷掘進(jìn)控制爆破技術(shù)包括：①光面爆破

②預(yù)裂爆破6.2.1井巷掘進(jìn)光面爆破(1)井巷掘進(jìn)光面爆破的特點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)

光面爆破是通過(guò)正確確定爆破參數(shù)和施工方法，在設(shè)計(jì)斷面內(nèi)的巖體爆破崩落之后起爆周邊孔（周邊孔最后起爆），使爆破后的圍巖斷面輪廓整齊，最大限度地減輕爆破對(duì)圍巖的擾動(dòng)和破壞，盡可能地保持原巖的完整性和穩(wěn)定性的爆破技術(shù)。其主要標(biāo)準(zhǔn)為：開(kāi)挖輪廓成形規(guī)則，巖面平整;圍巖壁上保存有50%以上的半面炮眼痕跡，無(wú)明顯的爆破裂縫;超欠挖符合規(guī)定要求，圍巖壁上無(wú)危石等。光面爆破對(duì)圍巖擾動(dòng)小，又盡可能保存了圍巖自身原有的承載能力，從而改善了襯砌結(jié)構(gòu)的受力狀況；由于圍巖壁面平整，減少了應(yīng)力集中和局部落石現(xiàn)象，增加了施工安全，減少了超挖和回填量，若與錨噴支護(hù)相結(jié)合，能節(jié)省大量混凝土，降低工程造價(jià)，加快施工進(jìn)度；因光面爆破可減輕振動(dòng)和保護(hù)圍巖，所以它是在松軟及不均質(zhì)的地質(zhì)巖體中較為有效的開(kāi)挖方法。

(2)光面爆破的主要參數(shù)光面爆破的效果主要取決于爆破參數(shù)。主要參數(shù)包括：

a)周邊炮眼的間距E

b)光面爆破層的厚度W

c)周邊眼密集系數(shù)K

d)裝藥集中度光面爆破參數(shù)選擇的考慮因素主要有:

a)巖石的爆破難易程度

b)炸藥品種及其爆炸性能指標(biāo)

c)一次爆破的斷面大小、斷面形狀及鑿巖質(zhì)量

圖6-13光面爆破參數(shù)示意圖注意：光面爆破參數(shù)，通常是采取簡(jiǎn)單的計(jì)算并結(jié)合工程類比方法加以確定，且在初步確定后，一般都要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)爆破實(shí)踐加以修正改善。

1)周邊炮眼間距E。在不偶合裝藥的前提下，光面爆破應(yīng)滿足炮孔內(nèi)靜壓力F小于爆破巖體的極限抗壓強(qiáng)度，而大于巖體的極限抗拉強(qiáng)度的條件（如圖6-13所示）。即：

[σp]·E·L≤F≤[σc]·d·L

E≤[σc]/[σp]≤Ki·d式中：[σp]—巖體的極限抗拉強(qiáng)度，MPa;[σc]—巖體的極限抗壓強(qiáng)度，MPa;F—炮孔內(nèi)炸藥爆炸靜壓力，N；

d—炮眼直徑，cm;L—炮眼深度，cm;Ki—孔距系數(shù)，Ki＝[σc]/[σp]。

從以上公式中可以看出，周邊炮眼間距與巖體的抗拉、抗壓強(qiáng)度以及炮眼直徑有關(guān)。

可在兩個(gè)炮眼間增加導(dǎo)向空眼。導(dǎo)向眼到裝藥眼間的距離，一般控制在400mm以內(nèi)。

2)光面層厚度及炮眼密集系數(shù)。所謂光面層就是周邊眼與最外層輔助眼之間的一圈巖石層。其厚度就是周邊眼的最小抵抗線W（如圖6-13）。周邊眼的間距E與光面層厚度W有著密切關(guān)系，通常以周邊眼的密集系數(shù)K（K=E/W）表示，其大小對(duì)光面爆破效果有較大影響。必須使應(yīng)力波在兩相鄰炮眼間的傳播距離小于應(yīng)力波至臨空面的傳播距離，即E<W。實(shí)踐表明，K=0.8左右較為適宜，光面層厚度W一般取50cm～80cm。

3)裝藥量

周邊眼的裝藥量通常以線裝藥密度表示。恰當(dāng)?shù)难b藥量應(yīng)是既具有破巖所需的能量，又不造成圍巖的過(guò)度破壞。施工中應(yīng)根據(jù)孔距、光面層厚度、石質(zhì)及炸藥種類等綜合考慮確定裝藥量。

在光面層單獨(dú)爆落時(shí)，周邊眼的線裝藥密度一般為0.15kg/m～0.25kg/m,全斷面一次起爆時(shí)，為盡量減少殘眼，需適當(dāng)增加，一般可達(dá)0.30kg/m～0.35kg/m。

(3)井巷掘進(jìn)光面爆破的技術(shù)措施為獲得良好的光面爆破效果，可采取的技術(shù)措施：

1)使用低爆速、低猛度、低密度、傳爆性能好的炸藥。

2)采用不偶合裝藥結(jié)構(gòu)。光面爆破的不偶合系數(shù)最好大于2,但藥卷直徑不應(yīng)小于該炸藥的臨界直徑，以保證穩(wěn)定傳爆。當(dāng)采用間隔裝藥時(shí)，相鄰炮眼所用的藥卷位置應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，以充分利用炸藥效能。

3)嚴(yán)格掌握與周邊眼相鄰的內(nèi)圈炮眼的爆破效果，為周邊眼爆破創(chuàng)造臨空面。周邊眼應(yīng)盡量做到同時(shí)起爆。

4)嚴(yán)格控制裝藥集中度。為克服眼底巖石的夾制作用，通常需在眼底采用加強(qiáng)裝藥。表6-5給出了光面爆破一般參考數(shù)值和國(guó)內(nèi)部分井巷掘進(jìn)光面爆破設(shè)計(jì)參數(shù)（適用于炮眼深度1.0～3.5m，炮眼直徑40～50mm，藥卷直徑20～25mm）。

表6-5光面爆破參數(shù)巖石類別炮眼間距(E)（cm）抵抗線(W)(cm)密集系數(shù)(K=E/W)裝藥集中度(kg/m)硬巖中硬巖軟巖55～7045～6535～5060～8060～8040～600.7～1.00.7～1.00.5～0.80.30～0.350.20～0.300.07～0.126.2.2預(yù)裂爆破

預(yù)裂爆破是首先起爆周邊眼，在其它炮眼未爆破之前先沿著開(kāi)挖輪廓線預(yù)裂爆破出一條裂縫，從而顯著降低爆破產(chǎn)生的應(yīng)力波對(duì)圍巖的破壞作用。

理想的預(yù)裂效果是在炮眼連線上產(chǎn)生貫通裂縫，形成光滑的巖壁。預(yù)裂爆破的目的同光面爆破，不同之處只是在炮眼的爆破順序上，光面爆破是先引爆掏槽眼，再引爆輔助眼，最后引爆周邊眼；而預(yù)裂爆破則是首先引爆周邊眼，使沿周邊眼的連心線炸出平順的預(yù)裂面。由于這個(gè)預(yù)裂面的存在，對(duì)后爆的掏槽眼、輔助眼的爆炸應(yīng)力波能起反射和緩沖作用，可以減輕對(duì)圍巖的破壞作用，最大限度地保持原巖的完整性和穩(wěn)固性，使爆破后的開(kāi)挖面整齊規(guī)則。

預(yù)裂爆破的特點(diǎn)：①孔網(wǎng)參數(shù)小周邊眼距和最小抵抗線都要比光面爆破的小，相應(yīng)地要增多炮眼數(shù)量，鉆眼工作量增大。②自由面條件差預(yù)裂爆破只有一個(gè)臨空面（自由面），因此其爆破技術(shù)較光面爆破更復(fù)雜一些。

影響預(yù)裂爆破效果的因素主要包括：鉆孔直徑φ孔距E裝藥量Q巖石的物理力學(xué)性質(zhì)，如抗拉強(qiáng)度等地質(zhì)構(gòu)造（節(jié)理裂隙等）炸藥的爆炸性能、裝藥結(jié)構(gòu)施工操作等預(yù)裂爆破主要技術(shù)參數(shù)的方法理論計(jì)算法經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算法經(jīng)驗(yàn)類比法

表6-6預(yù)裂爆破參數(shù)巖石類別炮眼間距(E)（cm）至內(nèi)排崩落眼間距(cm)裝藥集中度（kg/m）硬巖中硬巖軟巖40～5040～4535～404040350.30～0.400.2～0.250.07～0.126.3井巷掘進(jìn)爆破施工八達(dá)嶺高速公路山羊洼二號(hào)井巷掘進(jìn)光面爆破

爆破開(kāi)挖(excavationbyblasting)是以鉆孔、爆破工序?yàn)橹鳎湟匝b運(yùn)機(jī)械出碴，完成隧道施工的方法，是建設(shè)隧道的主要工序。它的成敗與好壞直接影響到圍巖的穩(wěn)定及后續(xù)工序的正常進(jìn)行和施工速度，是隧道建設(shè)非常重要的組成部分。隧道爆破一般采用小孔徑的鉆眼爆破，其鉆眼、裝藥、堵塞、爆破等施工操作具有以下特點(diǎn)：

(1)由于滴水、潮濕空氣、照明、通風(fēng)和洞內(nèi)氣溫、噪音、粉塵等的影響，鉆眼爆破作業(yè)條件差；加之它與支護(hù)、出碴運(yùn)輸?shù)裙ぷ鹘惶孢M(jìn)行，致使爆破工作面受到限制，增加了爆破的施工難度，必須合理爆破施工，保證爆破循環(huán)的正常進(jìn)行。

(2)爆破的臨空面少，巖石的夾制作用大，耗藥量大，不能充分發(fā)揮爆破效果。

(3)對(duì)鉆眼爆破質(zhì)量要求較高。既要使隧道方向正確，滿足精度要求；又要使爆破后隧道斷面達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，不能超挖過(guò)大。爆破時(shí)要預(yù)防飛石崩壞支架、風(fēng)管、水管、電線等，爆落巖石塊度要均勻，便于裝碴運(yùn)輸。

(4)由于隧道一般斷面較大，造價(jià)昂貴，服務(wù)年限長(zhǎng)，且維修和養(yǎng)護(hù)時(shí)常需中斷、停止隧道的使用，這對(duì)運(yùn)營(yíng)是很不利的，因此在施工中必須確保良好的工程質(zhì)量。

(5)隨著以新奧法為理論基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的隧道越來(lái)越多，為充分利用圍巖自承力，要求施工中盡量減少爆破對(duì)圍巖的擾動(dòng)，確保圍巖完整。(6)隧道爆破的施工方法、施工機(jī)具和設(shè)備的選擇主要取決于開(kāi)挖斷面的大小和隧道所處的山體位置，此外，變化復(fù)雜的圍巖及圍巖的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、松動(dòng)程度、耐風(fēng)化性、初始地應(yīng)力方向、隧道的跨度和地下水活動(dòng)情況對(duì)其也有較大的影響。

鉆爆施工是把鉆爆設(shè)計(jì)付諸實(shí)施的重要環(huán)節(jié),包括鉆孔、裝藥、堵塞和爆破后可能出現(xiàn)的問(wèn)題處理等。隧道爆破通常都要做到每一循環(huán)盡可能得到大的進(jìn)尺,但在很多情況下,往往會(huì)碰到由于過(guò)高估計(jì)爆破效果而帶來(lái)一些困難,因此在施工設(shè)計(jì)中,不但要了解實(shí)際掘進(jìn)速度的可能性,而且還要研究開(kāi)挖方法。

6.3.1開(kāi)挖方法隧道施工方法的選用,應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)資料,結(jié)合斷面大小、支護(hù)類型、隧道長(zhǎng)度、工期要求等因素綜合研究確定。當(dāng)采用鉆爆法施工時(shí),一般可選用全斷面開(kāi)挖法(fullfacemethod)、臺(tái)階法(benchcutmethod)和導(dǎo)坑法(driftmethod)等。

鐵路隧道的高度一般在8m左右，從施工速度考慮，在巖層完整、巖石較堅(jiān)硬時(shí)，以采用全斷面爆破掘進(jìn)為宜。這種方法施工場(chǎng)地寬敞，工作面空間大，能充分發(fā)揮機(jī)械效能，適合于大型機(jī)械作業(yè)；工序少，便于施工管理和施工組織，開(kāi)挖斷面大且一次成型，有利于圍巖穩(wěn)定和深孔爆破。在衡廣復(fù)線大瑤山雙線隧道中最深鉆孔達(dá)5.15m,爆破循環(huán)循環(huán)進(jìn)尺可達(dá)4m～5m。

當(dāng)隧道高度較大而又無(wú)大型鑿巖臺(tái)車時(shí)，可用臺(tái)階開(kāi)挖法施工。該法將隧道分為上下兩層掘進(jìn)，當(dāng)上半斷面掘進(jìn)施工超前下半斷面時(shí)，稱為正臺(tái)階法開(kāi)挖(圖5-11b），反之則為反臺(tái)階法開(kāi)挖。在不太松軟的巖層中采用正臺(tái)階法施工，相當(dāng)安全并且效率較高，平均日進(jìn)尺可達(dá)10m。由于臺(tái)階法的特點(diǎn)全斷面法和導(dǎo)坑法之間，對(duì)地質(zhì)適應(yīng)性較強(qiáng)，變更容易，目前，我國(guó)約有70%的隧道開(kāi)挖采用此法，多用于圍巖能短期內(nèi)處于穩(wěn)定的地層。

當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件比較松軟，涌水量較大或缺乏全斷面開(kāi)挖機(jī)具時(shí)，可用導(dǎo)坑法。這時(shí)隧道開(kāi)挖工序分為導(dǎo)坑開(kāi)挖、擴(kuò)大刷幫和挖底、挖邊墻三部分(如圖5-11a所示)。根據(jù)導(dǎo)坑位置不同，又可分為上導(dǎo)坑、下導(dǎo)坑和側(cè)導(dǎo)坑等，超前導(dǎo)坑有利于探明前方的地質(zhì)條件；地質(zhì)變化時(shí)，變更施工方法容易；分步開(kāi)挖有利于拉開(kāi)工序，安排較多人力，加快施工進(jìn)度。

擴(kuò)大刷幫和挖底、挖邊墻這兩部分的爆破要充分利用導(dǎo)坑這個(gè)臨空面。擴(kuò)大刷幫時(shí)，一般采用順幫鉆眼（所有炮眼都與導(dǎo)坑前進(jìn)方向平行），這樣易掌握開(kāi)挖尺寸，鉆眼方便，有利于流水作業(yè)，炮眼距離要求大于最小抵抗線，避免帶炮或沖炮，裝藥量為炮眼深度的1/3～1/2；起爆次序是：靠臨空面的炮眼先起爆，依次由下向上，由里向外爆破。圖6-1