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 钻孔爆破法是地下建筑物施工中常用的开挖方法,其主要施下顺序是钻孔、装药爆破、出渣及相应的辅助工作。本文对水利水电工程施工中隧洞钻孔爆破技术进行了探讨。
　　关键词 隧洞;钻孔爆破;水利水电工程
　　中图分类号TV52 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)26-0110-02
　　
　　地下建筑物的钻孔爆破法开挖,由于受工作面、自由面、地质条件、爆破材料及钻孔设备等条件影响较大,因此做好钻孔爆破设计最为重要。钻孔爆破设计的主要任务是:确定开挖断面的炮孔布置,这是钻爆设计、施工中的关键工作。
　　1 炮孔种类及布置
　　平洞开挖断面上的炮孔有不同的作用,可分为3类:掏槽孔、崩落孔、周边孔。掏糟炮孔的主要作用是增加临空面,以提高爆破效果,常布置于开挖断面的中部。根据炮孔布置的形状和方向,又可分为斜孔掏槽及垂直掏糟。崩落炮孔的主要作用是爆落岩体,为周边炮孔的爆破创造有利条件。为此,崩落炮孔大致均匀地分布在掏槽外围。炮孔垂直于工作面,炮孔深度应在同一平面,以保证工作面平整。周边孔的主要作用是控制开挖轮廓,布置在设计开挖面的周边上。炮孔布置具体包括分区和布孔,先要作好钻爆开挖炮孔分区布置,即周边孔、崩落孔、掏槽孔的各自范围,然后再具体确定各类炮孔的位置,同时确定有关钻爆开挖参数。
　　在进行炮孔布置之前,应特别注意以下几点。炮孔布置应钻孔方便,机具设备移动次数最少。炮孔方向应尽量垂直于岩层的层理和裂隙面,以免卡钻、漏气、降低爆破效果。周边孔应尽量靠近设计轮廓线,但由于钻机作业的需要,一般距轮廓线10cm~20cm,并向周边略有倾斜。掏槽孔比崩落孔深10%~15%,可以提高爆破效率。在断面的拐角处,都应布置炮孔,以便控制开挖轮廓线。
　　2 炮孔数量和装药量
　　掘进工作面上炮孔数量和装药量,受岩层性质、炸药性能、爆破时自由面状况、炮孔大小和深度、装药方式、工作面的形状和大小以及岩渣的块度等多种因素的影响。在实际工作中,常采用类比法或经验公式法。初步确定单位耗药量和掘进深度,估算炮孔数量和炮孔间距,然后结合具体工程进行现场试验,最后研究确定较合理的炮孔数量和各种炮孔类型的炮孔间距。
　　初步计算时,可应用装药量平衡原理计算炮孔数量。即一次爆破的炸药用量,刚好能装入该次爆破的全部炮孔中。单位耗药量是爆破设计中的重要参数之一,各种爆破的装药量计算均与相应的单位耗药量有关。合理确定单位耗药量,是核算整个工作面进尺装药量的基础。
　　每排炮进尺总装药量可由下式计算:
　　
　　式中:Q为每排炮进尺总装药量,单位为kg;q为单位耗药量,单位为kg/m3;V为每进尺爆破下岩石的体积(实方),单位为m3;L为实际钻孔深度,单位为m;S为开挖断面面积,单位为m2;为炮孔利用率,;l'为爆破后的实际深度,单位为m。
　　每排炮进尺总装药量计算出来后,即可进行分配。根据炮孔不同的分区位置,不同的作用,需要不同的装药量。
　　炮孔深度应根据开挖断面的大小、岩层性质、掏槽型式、钻机型式和掘进循环作业时间进行选择。加大炮孔深度可以提高掘进速度,相应的装药爆破、通风、出渣等工序的相对时间减少,单位时间内的进尺即可加快。
　　3 钻孔爆破循环作业
　　用钻孔爆破法开挖地下建筑物,每掘进一次,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、延长运输线路和风水电管线等。掘进一次的工序组合称为循环作业。在一昼夜中的循环次数应为整数,因此常采用的循环时间为4h、6h、8h、12h等,视开挖断面的大小、围岩稳定的程度和钻孔出渣设备的能力等因素来确定。当围岩稳定性较好,有钻架台车或多臂钻车钻孔,短胃挖掘进机或装载机配自卸汽车出渣时,宜采用深孔少循环的方式,以节省辅助工作的时间。若围岩的稳定性较差,用风钻钻孔,斗车或矿车出渣,宜采用浅孔多循环的方式,以保证围岩稳定。例如,用气腿式风钻钻孔的导洞开挖,循环进尺常取1.8m~2.0m,每班2~3个循环;小断面隧洞开挖,若使用钻架台车或多臂钻车时,循环进尺可取3m~5m,每班完成一个循环。
　　循环进尺是循环作业计划的核心。在确定循环进尺时,通常是根据围岩条件、钻孔出渣设备的能力,初步选定掘进深度,计算钻孔、装药爆破、出渣、临时支护等工序的时间,然后按班或日循环次数为整数的原则,再修改初选进尺,直到满足正常班次的循环作业。
　　3.1 钻爆作业
　　钻孔爆破是平洞掘进的主要工序。钻孔爆破的质量对平洞的开挖规格、爆破效率和施工安全影响极大。因此,钻爆作业应保证钻爆设计的要求。钻孔作业所花时间一般占循环时间的1/4~1/2起,因此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。钻孔机械有风钻和凿岩台车。钻孔前难备工作有工作面的清理、测量放线布孔、风水电管线的延长以及钻机检查。一旦进入钻孔作业,应连续运转,直到钻孔结束。钻孔结束后应吹孔,吹尽孔中残余岩粉,按爆破设计要求装药、堵塞和连接引爆线路,查合格,人员、设备撤离到安全区域后方可起爆。
　　3.2 出渣运输
　　出渣运输是平洞开挖中最费时、费力的工作,一般占循环时间的1/3~1/2,同钻孔作业一样,是控制掘进速度的关键。因此,必须做好以下工作:合理选择配套的装渣运输设备和数量;规划好洞内外运输线路和弃渣场地:制定可靠的施工组织措施和安全运行措施。
　　3.3 临时支护
　　洞室开挖后,围岩形成新的应力状态,在围岩稳定性较差的洞室,容易发生坍塌或岩块松动跌落,产生安全事故。所以应根据地层条件、洞室断面、开挖方式和围岩裸露时间等因素,进行必要的临时支铲。临时支护的形式很多,可分为传统的构架式支撑和锚喷支护两类。喷混凝土和锚杆支护是一种临时性和水久性结合的文护形式,应优先采用。
　　3.4 辅助作业
　　地下工程施工的辅助作业有通风、防尘、消烟、排水、照明和风水电供应等工作,做好这些辅助作业,可以改善施工人员工作环境,加快施工进度。
　　
　　参考文献
　　[1]张禧华,黄志洲.深水钻孔爆破施工及控制探讨[J].科技 信息,2010(7):675-747.
　　[2]付天杰,赵海龙.大直径浅孔控制爆破技术研究[J].中国 科技信息,2010(9):77-78.

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