隧道鉆爆設(shè)計(jì)方案

PAGE新建向莆鐵路FJ-2標(biāo)隧道鉆爆設(shè)計(jì)PAGEPAGE20目錄1.編制依據(jù) 22.適用范圍 23.爆破設(shè)計(jì) 23.1隧道爆破設(shè)計(jì)參數(shù) 23.1.1炮眼直徑 23.1.2炮眼數(shù)量 23.1.3炮眼深度和長度 33.1.4炮眼深度的確定 43.1.5炮眼方向和角度 53.1.6炮眼布置 53.1.7輔助眼的布置 73.1.8周邊眼的布置 73.1.9裝藥量的計(jì)算和分配 73.2炮眼布置、技術(shù)指標(biāo) 84.爆破安全措施 164.1爆破作業(yè)人員的職責(zé) 164.2爆破安全措施 171.編制依據(jù)1.1鐵路工程施工技術(shù)指南；1.2《爆破安全規(guī)程》-6722-2003；1.3鐵道部“鐵公安［2000］22號《關(guān)于印發(fā)〈鐵路施工單位爆破物品安全管理辦法〉的通知》”；1.4中華人民共和國民用爆炸物品管理?xiàng)l例（國務(wù)院令第466號）1.5《向莆鐵路火工品管理辦法（實(shí)行）》2.適用范圍尤溪隧道進(jìn)口段正洞及秀村斜井。羅布隧道、富口隧道、林村隧道、機(jī)場隧道、鎮(zhèn)頭一號隧道、鎮(zhèn)頭二號隧道、羅坑隧道、大水灣隧道、廷莊隧道、黃坪峽隧道、肖墩隧道、陳同坑隧道、下侖隧道、大基口隧道、樂厝一號隧道、樂厝二號隧道、樂厝三號隧道、瑯口隧道、九峰山隧道、梅山寺隧道。3.爆破設(shè)計(jì)3.1隧道爆破設(shè)計(jì)參數(shù)3.1.1炮眼直徑炮眼直徑對鑿巖生產(chǎn)率，炮眼數(shù)目，單位耗藥量和洞壁的平整程度均有影響。加大炮眼直徑以及相應(yīng)裝藥量可使炸藥能量相對集中，爆炸效果得以改善。但炮眼直徑過大將導(dǎo)致鑿巖速度顯著下降，并影響巖石破碎質(zhì)量，洞壁平整程度和圍巖穩(wěn)定性。因此，必須根據(jù)巖性和工具，炸藥性能等綜合分析，合理選用孔徑。一般隧道的炮眼直徑在32-50mm之間，藥卷與眼壁之間的間隙一般為炮眼直徑的10%-15%。3.1.2炮眼數(shù)量炮眼數(shù)量主要與開挖斷面，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計(jì)算。其公式為:N=qS/rα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，kg/m3;S—開挖斷面積，(m2);α—裝藥系數(shù)，即裝藥長度與炮眼全長的比值。r—每米藥卷的炸藥質(zhì)量，kg/m，2號巖石銨梯炸藥的每米質(zhì)量見下表。2號巖石銨梯炸藥每米質(zhì)量值藥卷直徑(mm)323538404445（kg.m）0.780.961.101.251.521.593.1.3炮眼深度和長度炮眼深度是指炮眼底部至作業(yè)面的距離。炮眼長度是指炮眼本身的長度。通常爆破后，掌子面上不能按炮眼全部深度將巖石炸落，炮眼的一部分未被炸下，而殘留在作業(yè)面上，稱為“殘孔”，炮眼長度被炸下部分與炮眼全部長度的比值叫炮眼利用率。m=（L-n）/LL—炮眼全部長度（米）n—?dú)埩糸L度（米）m-炮眼利用率每循環(huán)爆破作業(yè)中要求炮眼利用率不低于85%，掘進(jìn)中實(shí)際的炮眼長度不等于炮眼深度，而應(yīng)為炮眼深度和炮眼利用率的乘積。L=m.H（米）L—爆破進(jìn)尺（米）H—炮孔深度（米）①、炮眼深度對鉆眼速度的影響一般來說，鉆眼速度隨鉆眼深度的增加而降低，因?yàn)檠凵钍古谘鄢跏贾睆郊哟?，增加了鉆爆巖石需要的破碎功能而使鉆孔速度減小。眼深需要長釬，工作時(shí)產(chǎn)生縱向彎曲而有彈性變形，損失有效功；釬面上與眼圈巖壁的摩擦面積增大，釬長則慣性大，需要用更多的能量來克服它；眼深時(shí)排除深眼內(nèi)巖屑較困難，使釬轉(zhuǎn)動(dòng)阻力增加。②、眼深對掘進(jìn)循環(huán)時(shí)間的影響：由于眼深增加，鉆孔作業(yè)時(shí)間加長，輔助作業(yè)時(shí)間縮短。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)，炮眼深度在下列范圍時(shí)，能使掘進(jìn)平均1米所用循環(huán)時(shí)間最短。A、機(jī)械裝渣，輕型鉆機(jī)鉆眼，適當(dāng)眼深為2.0米-3.0米B、機(jī)械裝渣，重型鉆機(jī)鉆眼，適當(dāng)眼深為2.25米-3.5米③、眼深對炮眼利用率和炸藥消耗量的影響在有層理、節(jié)理發(fā)育的巖層中，無論斷面大小，眼深在1.5米左右時(shí)，炮孔利用率較高。加大或減小深度，炮眼利用率都將降低10%-20%，當(dāng)眼深為1.5-2.5米時(shí)，裝藥量q與深度變化關(guān)系不大，但眼深在3-3.5米時(shí)將增加10%-15%。④、作業(yè)面大小對炮眼深度的影響開挖斷面小，巖石夾制作用大，炮眼不能很深。在作業(yè)面鉆有角度的炮眼時(shí)，斷面的高度和寬度，對鉆眼操作有限制，也限制了鉆眼的深度。3.1.4炮眼深度的確定①、采用斜眼掏槽時(shí)，炮眼深度不宜過大，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）B②、利用每一掘進(jìn)循環(huán)的進(jìn)尺數(shù)及實(shí)際的炮眼利用率來確定，即L=Tm式中L—炮眼深度（米）T—每掘進(jìn)循環(huán)的計(jì)劃進(jìn)尺數(shù)（米）m—炮眼利用率，一般要求不低于0.85③、按每一掘進(jìn)循環(huán)中所占時(shí)間確定，即L=mvt/N式中m—鉆機(jī)數(shù)量v—鉆眼速度（m/h）t—每一掘進(jìn)循環(huán)中鉆眼所占時(shí)間（h）N—炮眼數(shù)目炮眼深度應(yīng)該根據(jù)上述的三種情況綜合考慮選定。對于掏槽眼還應(yīng)加深10—20cm,以保證其他炮眼能充分發(fā)揮效能。底眼也應(yīng)加深5—10cm,且應(yīng)多裝藥以達(dá)到翻渣的作用。不管工作表面凹凸程度如何，應(yīng)該使所有炮眼的眼底均位于深部的同一斷面上。此外，所確定的炮眼深度還應(yīng)與裝渣運(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)每米隧道消耗的時(shí)間最少，炮眼利用率最高。目前較多采用的炮眼深度為淺眼1.2—1.8m,中深眼2.5—3.5m,深眼3.5—5.15m。3.1.5炮眼方向和角度炮眼軸線的方向稱為炮眼方向，而其軸線與作業(yè)面的夾角稱為炮眼角度。炮眼方向、角度的選擇，就是為了在巖石的薄弱部位突破，利用暴露的巖石自由面和構(gòu)造特點(diǎn)，最大限度的發(fā)揮炸藥的爆炸威力，以提高爆破效果。因此，在掘進(jìn)時(shí)，炮眼必須有一定的方向和角度，而方向和角度的大小，則根據(jù)各種炮孔所起到的作用，巖石的堅(jiān)硬程度和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等具體情況而定。3.1.6炮眼布置在破碎巖石的過程中存在著破碎巖石應(yīng)力和巖石抵抗破壞的力。破碎巖石的力通過合理的確定各項(xiàng)鉆爆參數(shù)，充分發(fā)揮它們的效能使其得到提高，抵抗破碎的力決定于巖石的物理力學(xué)性質(zhì)和自由面的多少，也關(guān)系到破壞巖石力的有效發(fā)揮問題。它對爆破效果有決定性的影響。所以，炮眼布置是否合理，是鉆爆方案中的決定性因素。掏槽眼的布置掏槽眼是斷面中首先起爆的眼，其眼位應(yīng)選在巖石的薄弱部位，亦要充分利用斷面中巖石的結(jié)構(gòu)面。如果巖石是均質(zhì)的，采用錐形或楔形掏槽時(shí)，一般布置在斷面中央或偏下部，以斷面軸線上一點(diǎn)為圓心，以斷面高度或高度的1/4為半徑的圓內(nèi)，因?yàn)檫@個(gè)部位巖石對爆破的夾制作用小，鉆眼也方便。掏槽眼的數(shù)目主要隨巖石的堅(jiān)硬程度而定，并依據(jù)斷面大小，適當(dāng)考慮，原則上是在保證掏槽效果的前提下，力求眼數(shù)最少，但一般不少于兩對。掏槽眼與作業(yè)面的傾角是掏槽眼布置的關(guān)鍵，它依巖石的堅(jiān)硬程度和采用的掏槽形式而定。一般變化在55°—75°之間，也有采用直眼掏槽的。掏槽眼系數(shù)表巖石堅(jiān)硬性系數(shù)f4—68—1010—1515—20楔形掏槽與掘進(jìn)面所成角度75—7070—6565—6060—55平行兩對掏槽眼間距70—60504040相對兩掏槽眼眼底距30—2020—1515—1010掏槽眼數(shù)目4—6666—8錐形掏槽與掘進(jìn)面所成角度70—65656055相鄰兩掏槽眼眼底距40—3030—2020—1515—10掏槽眼數(shù)目1.5B（1.6-1.9）B(2—2.5)B（3—3.7）B說明B—開挖斷面寬度或高度的最小值掏槽眼的眼距（一是指每對掏槽眼的眼口距離（在作業(yè)面上的距離），二是指平行兩對掏槽眼的間隔距離）可由下式確定：B=2c+b式中B—兩掏槽眼眼口的間距b—兩掏槽眼眼底距離c—掏槽眼眼底與眼口的直線距離斜孔掏槽裝藥量計(jì)算：Q‘=qV/nq-掏槽爆破巖石單位體積炸藥消耗量（kg/m3）;V-槽腔體積（kg/m3）;n=斜眼掏槽炮眼數(shù)。3.1.7輔助眼的布置輔助眼的布置主要是解決炮眼間距和最小抵抗線的問題，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號巖石銨銻炸藥時(shí)，W值一般取0.6∽0.8m.3.1.8周邊眼的布置周邊眼應(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)械鉆研需要和減少超欠挖，周邊眼設(shè)計(jì)位置應(yīng)考慮0.03-0.05的外插斜率，并應(yīng)使前后兩排炮眼的銜接臺階高度（即鋸齒行的齒高）最小。此高度一般要求為5-10cm。3.1.9裝藥量的計(jì)算和分配炮眼裝藥量的多少是影響爆破效果的重要因素。藥量不足，會(huì)出現(xiàn)炸不開，炮眼利用率低和石渣塊度過大；裝藥量過多，則會(huì)破壞圍巖穩(wěn)定，崩壞支撐和機(jī)械設(shè)備，使拋渣過散，對裝渣不利，且增加了洞內(nèi)有害氣體，相應(yīng)地增加了排煙時(shí)間和供風(fēng)量等。合理的藥量應(yīng)根據(jù)所使用的炸藥的性能和質(zhì)量，地質(zhì)條件，開挖斷面尺寸，臨空面數(shù)量，炮眼直徑和深度及循環(huán)的總用藥量要求來確定。目前多采取以下方法計(jì)算裝藥量，即先用體積公式計(jì)算一個(gè)循環(huán)的總用藥量，然后按各種類型的炮眼的爆破特性進(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。計(jì)算藥量Q的公式為Q=qv式中Q—一個(gè)爆破循環(huán)的總用藥量，Kg;q—爆破1m3巖石炸藥的消耗量，Kg/m3V—一個(gè)循環(huán)進(jìn)尺所爆落的巖石總體積，m3，其值為V=L.S其中L—計(jì)劃循環(huán)進(jìn)尺，m；S—開挖面積，m2。注：圍巖類別根據(jù)鐵路隧道圍巖分類總的炸藥量應(yīng)分配到各個(gè)炮孔中去。由于各炮眼的夾制作用及受到巖石夾制情況不同，裝藥量也不同，通常按裝藥系數(shù)ａ進(jìn)行分配，ａ值可參考下表取值裝藥系數(shù)ａ值炮眼名稱巖石堅(jiān)固系數(shù)f〉101085-63-41-2掏槽眼0.80.70.650.600.550.5輔助眼（內(nèi)圈眼）0.70.60.550.500.450.4周邊眼0.70.650.600.550.450.43.2炮眼布置、技術(shù)指標(biāo)說明：1、圖中未注數(shù)字炮眼為中空眼，直徑為10cm，不裝藥。2、1～2為直掏槽眼；3～7為輔助眼；8為內(nèi)圈眼；9為底板眼；10為周邊眼。3、炮眼用專制炮泥堵塞，堵塞長度不小于30cm。4、本斷面按每循環(huán)3.6m進(jìn)尺計(jì)算。說明：1、圖中未注數(shù)字炮眼為中空眼，直徑為10cm，不裝藥。2、上半斷面：1～2為直掏槽眼；3～8為輔助眼；8為內(nèi)圈眼；9為底板眼；10為周邊眼。3、下半斷面：1～3為掘進(jìn)眼；4為底板眼；5為周邊眼。4、炮眼用專制炮泥堵塞，堵塞長度不小于30cm。5、本斷面按每循環(huán)3.2m進(jìn)尺計(jì)算。斜井Ⅲ級圍巖上臺階爆破炮眼示意圖斜井Ⅲ級圍巖下臺階爆破炮眼示意圖斜井Ⅲ級圍巖臺階法爆破參數(shù)表部位毫秒雷管段號炮孔名稱炮孔深度（m）孔數(shù)（個(gè)）單孔裝藥量（kg）段裝藥量（kg）附注上臺階斷面中空眼1.91主要指標(biāo)炮孔數(shù)：84個(gè)斷面積：15.4m2設(shè)計(jì)進(jìn)尺：1.5m單位耗藥量：0.61kg/m31掏槽眼1.140.150.63掏槽眼1.940.31.25掏槽眼1.940.31.27掘進(jìn)眼1.7130.22.69掘進(jìn)眼1.7190.23.811底眼1.780.21.613周邊眼1.7310.13.1合計(jì)8414.1下臺階斷面1掘進(jìn)眼1.7130.22.6主要指標(biāo)炮孔數(shù)：105個(gè)斷面積：38.8m2設(shè)計(jì)進(jìn)尺：1.5m單位耗藥量：0.44kg/m33掘進(jìn)眼1.7140.34.25掘進(jìn)眼1.7140.34.27掘進(jìn)眼1.7140.34.29掘進(jìn)眼1.7130.33.911底眼1.7130.33.913周邊眼1.7240.12.4合計(jì)10525.4斜井Ⅱ級圍巖全段面爆破炮眼示意圖斜井Ⅱ級圍巖全段面爆破參數(shù)表毫秒雷管段號炮孔名稱炮孔深度（m）孔數(shù)（個(gè)）單孔裝藥量（kg）段裝藥量（kg）附注中空眼2.92主要指標(biāo)炮孔數(shù)：138個(gè)斷面積：54.2m2設(shè)計(jì)進(jìn)度：2.5m單位耗藥量：0.88kg/m31掏槽眼1.680.86.43掏槽眼2.98185掏槽眼2.98187掏槽眼2.93139掘進(jìn)眼2.71211211掘進(jìn)眼2.72712713內(nèi)圈眼2.7291.234.815底/周邊眼2.7590.3520.65總計(jì)154119.854.爆破安全措施4.1爆破作業(yè)人員的職責(zé)4.1.1爆破組織機(jī)構(gòu)根據(jù)爆破作業(yè)人員在爆破工作中的作用和職責(zé)范圍，把爆破作業(yè)人員分成：爆破工作領(lǐng)導(dǎo)人、爆破工程技術(shù)人員、爆破班長、爆破員、爆破器材倉管員，施工程序圖見圖1-1。爆破工作領(lǐng)導(dǎo)人爆破工作領(lǐng)導(dǎo)人爆破班長爆破倉管員爆破員爆破工程技術(shù)人員指導(dǎo)領(lǐng)取退回器材爆破設(shè)計(jì)施工器材保管圖1-1爆破作業(yè)人員關(guān)系圖在爆破工作領(lǐng)導(dǎo)人的領(lǐng)導(dǎo)下，爆破班長或爆破員在正常獲取有生產(chǎn)經(jīng)理、技術(shù)負(fù)責(zé)人、安全員簽字的領(lǐng)用單后，按照爆破工程技術(shù)人員的爆破設(shè)計(jì)書，前往爆破器材庫，按規(guī)定領(lǐng)取爆破器材，并將其運(yùn)到爆破作業(yè)地點(diǎn)，檢查炮孔，消除作業(yè)地點(diǎn)的不安全因素，裝藥、填塞、聯(lián)線、警戒、發(fā)信號、起爆、檢查爆破效果，進(jìn)行盲炮處理，將剩余的爆破器材交回爆破器材庫。從爆破工作開始到結(jié)束，爆破施工和爆破器材運(yùn)搬等工作都是受監(jiān)控的。4.1.2現(xiàn)場領(lǐng)工員及爆破班長的職責(zé)（1）領(lǐng)導(dǎo)爆破員進(jìn)行爆破工作；（2）監(jiān)督爆破員切實(shí)遵守爆破安全細(xì)則和爆破器材的保管、使用、搬運(yùn)制；（3）有權(quán)制止無《爆破員作業(yè)證》的人員進(jìn)行爆破工作；（4）檢查爆破器材的現(xiàn)場使用情況和剩余爆破器材的及時(shí)退庫情況。4.1.3爆破員的職責(zé)（1）保管所領(lǐng)取的爆破器材，不得遺失或轉(zhuǎn)交他人，不準(zhǔn)擅自銷毀和挪作它用；（2）按照爆破指令單和爆破設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行爆破作業(yè)；（3）嚴(yán)格遵守本規(guī)程和安全操作細(xì)則；（4）爆破后檢查工作面，發(fā)現(xiàn)盲炮和其它不安全因素應(yīng)及時(shí)上報(bào)或處理；（5）爆破結(jié)束后，將剩余的爆破器材如數(shù)及時(shí)交回炸藥庫。爆破班長和爆破員必須熟練掌握職責(zé)范圍內(nèi)的安全技術(shù)，遇到疑難問題，應(yīng)及時(shí)請求爆破工程技術(shù)人員指導(dǎo)，并向爆破工作領(lǐng)導(dǎo)人請示報(bào)告。4.2爆破安全措施（1）嚴(yán)格單段最大起爆藥量，即每段起炸藥量最大不超過25Kg。（2）選用低爆速的炸藥和不耦合裝藥，采用預(yù)裂爆破技術(shù)控制爆破地震波對爆區(qū)周圍的影響；（3）采用非電起爆系統(tǒng)，減少雜散電流的影響，防止早爆事故；（4）各爆破有關(guān)人員嚴(yán)格遵守“爆破作業(yè)人員的職責(zé)”；（5）采取積極措施預(yù)防炮煙中毒；①加強(qiáng)炸藥的保管和檢驗(yàn)工作，禁用過期變質(zhì)的炸藥。②保證填塞質(zhì)量和填塞長度，以免炸藥發(fā)生不完全爆破。③爆破后，需等5～15分鐘，炮煙濃度符合安全要求后，才允許人員進(jìn)入工作面。（6）嚴(yán)禁民工領(lǐng)取和單獨(dú)使用爆炸