水利水电工程施工中隧洞钻孔爆破技术研究

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　　摘 要：在水利水电工程施工中的隧洞在挖掘时，钻孔爆破技术是土石开挖最有效的方法，所以地下建筑物在施工中常采用钻孔爆破法，本文则主要对水利水电工程中的隧洞钻孔爆破技术进行探究，对水利水电工程中隧洞钻孔爆破枝术进行简要分析.
　　关键词：隧洞钻孔；炮孔设置；爆破技术
　　 中图分类号：U45 文献标识码：A
　　
　　我国经济建设飞速发展，水利水电工程建设也在蓬勃发展，其中水利
　　水电建设工程的一个基本单元就是隧洞钻孔爆破。在进行地下建筑物的钻孔爆破法开挖时，因为受工作面、自由面、地质条件、爆破材料及钻孔设备等条件影响较大 ，所以做好钻孔爆破设计最为重要。水利水电施工中隧洞钻孔爆破设计的主要任务是：要确定开挖断面的
　　炮孔布置，它是钻爆设计、施工中的关键。本文就从有关隧洞爆破的概
　　况、钻孔爆破的设计等方面对水利水电工程施工中的隧洞钻孔爆破技术展开研究及讨论。
　　
　　1、国内隧洞爆破技术概况
　　在新中国成立之初，我国的爆破工程一般是采用黑火药来进行，存在着安全性差、效率低、作用范围小等很多缺陷。进入五十年代后采用了硝化甘油炸药和二号岩石炸药进行爆破，电雷管和风动凿岩机也在爆破中开始使用。到了六七十年代，主要采用的是预裂爆破及光面爆破技术，这就使得爆破工程是效率和质量都得到了提高。而进入八十年代以后，我国的光面爆破技术不断得到优化和与完善，逐步达到了国际领先水平 。而今，我国的爆破技术发展得越来越成熟，已经实现全面化的机械化施工，而且与国际先进技术接轨。
　　2、 炮孔的设置
　　2.1 种类与布置
　　按照对于平洞开挖的不同作用分化出来周边孔、掏槽孔、崩落孔这三类。周边孔布放位置指的是设计开挖面的周边上，其作用主要是控制开挖轮廓。掏槽孔布放位置是指开挖断面的中部，按布置方向与形状的不同还可以分成垂直掏槽和斜孔掏槽。其作用主要是通过临空面的增加来获得最好的爆破效果。崩落炮孔布置在掏槽外围，为保证工作面的平整度炮孔还应该和工作面垂直。主要作用是通过爆落岩体的方式为其它周边炮孔爆破提供最为有利条件。
　　炮孔布置主要是分区和布孔两步，也就是先要划分好周边孔、掏槽孔、崩落孔的各自布置范围，再确定位置和钻爆开挖的参数。在布置炮孔前要考虑到方便钻孔、少移动施工设备等相关问题，而且为避免爆破效果差、漏气、卡钻的情况产生，要尽量让炮孔方向与围岩的裂隙面和层理垂直。还要注意的问题就是为提高爆破的效率，掏槽孔的深度应该深于崩落孔的10%~15% ，想要更好的对开挖轮廓线进行控制，炮孔要多布置在断面的拐角。周边孔则应尽量放置在距轮廓线10~20c m的地方 。
　　2.2 炮孔的数量与装药量
　　掘进工作面上炮孔数量与装药量，受到炸药性能、岩层性质、炮孔大小和深度、爆破时自由面状况、装药方式、工作面的形状、大小以及岩渣的块度等多种因素的影响。在实际的工作中 ，往往采用类比法或经验公式法。先初步确定单位耗药量和掘进深度，估算炮孔数量与炮孔间距，然后根据具体工程进行现场试验，最后研确定较合理的炮孔数量和各种炮孔类型的炮孔间距。在初步计算时，可运用装药量平衡原理计算炮孔数量。就是一次爆破的炸药用量，刚好能装进该次爆破的全部炮孔中。单位耗药量是爆破设计的一个重要参数，各种爆破的装药量计算均与相应的单位耗药量相关。合理的确定单位耗药量，是核算整个工作面进尺装药量的基础工作。然后把每排炮进尺总装药量计算出来 ，就可以进行分配。根据炮孔不同的作用，不同的分区位置，确定需要的装药量。炮孔深度应根据开挖断面的岩层性质、大小、掏槽型式、钻机型式与掘进循环作业时间进行选择。要是加大炮孔深度，就可以提高掘进速度，而相应的装药爆破、通风以及出渣等工序的相对时间也会减少。
　　2.3 隧洞爆破的相关方法
　　2.3.1 隧洞掘进爆破法
　　如交通洞、灌浆洞、导流洞、引水洞等地下工程开挖在水利水电工程建设中占有重要的地位，可是钻孔爆破技术以施工成本低、对施工现场条件适应性强的优势非常适用短隧洞、破碎岩石隧洞和坚硬岩石隧洞。爆破开挖是地下工程建设的一个重要组成部分，也是是关系到围岩、后续施工作业及施工进度的关键性工序。
　　2.3.2 浅孔爆破法
　　浅孔爆破法的要求是把延长药包放在深度＜5m，直径＜75mm 的圆柱形炮孔里。这种方法破碎的岩石很均匀，不仅需要炸药量少，而且施工操作和钻孔设备都简单，容易掌握，因此被广泛运用于爆破作业中。这种方法多适用的场地是比较狭窄的地形，如隧洞、基坑、渠道爆破、松动冻土以及开采岩石等爆破。其缺点是爆破量小，钻孔作业效率相对较低。
　　3 钻孔爆破的循环作业
　　当用钻孔爆破法开挖地下建筑物时，每一次掘进的主要工序有钻孔准备、钻孔、装药、爆破、通风排烟、安全检查、出渣、延长运输线路以及风水电管线等。每掘进一次的工序组合称为循环作业。并且在一昼夜中的循环次数应为整数 ，所以常采用的循环时间为4h、6h、8h、12h等 ，具体情况要视开挖断面的大小、钻孔出渣设备的能力和围岩稳定的程度等因素来确定。围岩稳定性较好时，多臂钻车或有钻架台车钻孔，装载机配自卸汽车或短胃挖掘进机出渣时，比较适用深孔少循环的方式，来节省辅助工作的时间。如果围岩的稳定性较差，用风钻钻孔、斗车或矿车来出渣，应该采用浅孔多循环的方式，来保证围岩稳定。
　　3.1 进行钻爆作业
　　钻孔爆破是平洞掘进的一道主要工序。钻孔爆破的质量，对平洞的爆破效率、开挖规格和施工安全影响极大。所以，钻爆作业要保证钻爆设计的要求。钻孔作业花时间一般占循环时间的1/4~1/2起，所以选用高效率的钻孔机械是加快平洞掘进进尺的一项重要措施。钻孔机械有风钻跟凿岩台车。钻孔前难备工作有以下几项，即工作面的清理、测量放线布孔、风水电管线的延长以及钻机检查。如果进入钻孔作业 ，就应连续运转 ，一直到钻孔结束。钻孔结束后，应吹孔 ，吹尽孔中残余岩粉 ，按照爆破设计要求装药、堵塞与连接引爆线路，检查合格后，人员、设备撤离到安全区域方可起爆。
　　3.2 进行出渣运输
　　出渣运输是平洞开挖中最费时、费力的一项工作 ，一般大约占循环时间的1/3~1/2，与钻孔作业一样，它是是控制掘进速度的关键。所以，必须要做好以下工作：合理选择配套的装渣运输设备与数量；规划好洞内外运输线路及弃渣场地：制定可靠的施工组织措施与安全运行措施。
　　3.3 开展临时支护
　　当洞室开挖后，围岩就形成新的应力状态，围岩稳定性较差的洞室，比较容易发生坍塌或岩块松动跌落，从而产生安全事故。因此应根据地层条件、洞室断面、开挖方式以及围岩裸露时间等因素，以此来进行必要的临时支铲。临时支护的形式比较多 ，基本可分为传统的构架式支撑和锚喷支护两类。喷混凝土与锚杆支护其实是一种临时性和水久性结合的文护形式，在作业中应优先采用。
　　3.4 进行辅助作业
　　地下工程施工的辅助作业有防尘、通风、排水、消烟、照明以及风水电供应等相关工作，做好这些相关的辅助作业，就能够改善施工人员工作环境，并加快施工进度。
　　现在爆破技术技术已经取得了比较大的发展，要想取得更大的发展就需要新科技、新技术给不断提供源泉和动力。近些年来，在我国的水利水电工程施工中，隧洞爆破技术在爆破设备、测量技术、钻孔技术、安全防范技术等很多方面都取得了比较大发展。相关技术人员可以对国内外有关的爆破技术的理论研究成果进行多方面的参考探究，尤其是对水利水电爆破工程具有非常重要的指导实践意义的计算机模拟爆破技术系统等，以上这些都对提高爆破质量、优化爆破设计、提高施工安全性等具有及其重要的意义和价值。
　　参考文献：
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