某隧道掘进控制爆破

刘成鹏，任少峰，司呈斌

(1.山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿，山东烟台 261400;2.山东黄金矿业(莱州)有限公司 焦家金矿，山东 烟台 261400)

1 引言

该工程主要是从水库坝体南侧的山体下建设一条长600m的水平隧道，通过取水立井提升水库内水源至水厂内部的取水泵房(蓄水基坑)内。取水泵房上部地表标高+50m，基坑底部标高+22m。需要采用爆破方式开挖施工，爆破区域周边环境复杂，取水隧道出口段西北侧60 m处有该项目部新建的办公室，办公室前有输电线自东向西穿过，水库坝离取水隧道约300 m。

该工程穿越的区域地质情况较为复杂，岩石构成及分布为:隧道进出口处地表覆盖第四系中上更新统残坡积层，下伏砂岩，隧道洞身下伏寒武系灰岩，灰岩和砂岩两种岩石也都存在风化现象，钻孔揭露的资料显示灰岩中可见溶隙，未见溶洞。强风化砂岩岩芯成碎块状、碎屑状。

2 工程技术要求

爆破施工中要防止由于爆破施工而产生的地质灾害，在爆破技术上主要控制有害效应和技术要求有:

(1)控制爆破有害效应对爆破区域内施工人员伤害、设备造成的破坏和环境的污染;

(2)按设计要求开挖出断面;

(3)石渣块度适中，抛掷范围要相对集中，便于装渣运输;

(4)减少对围岩的震动破坏，以保证围岩的稳定性;

(5)减少钻眼工作量，掘进速度尽量快，少占作业循环时间。

3 施工方案与爆破设计

3.1 方案选择

斜井和取水隧道地下巷道掘进爆破工程主要采用类似于地下矿山的巷道掘进方式施工［1］。该巷道前320 m为小断面，掘进断面为6.4m2;后280m的断面为9.8m2，采用全断面开挖方式，但是断面面积为6.4m2以下的巷道采用一次爆破成巷技术，每次钻孔深度2.0～2.5m，爆破循环进尺约为1.8～2.0m。断面面积为9.8m2的巷道增加光面爆破技术，确保巷道成形稳定［2］。所有开挖工程均采用喷锚网支护。

3.2 爆破参数设计

采用空孔直眼掏槽的掏槽方法。

(1)孔径D=40mm。

(2)掏槽眼孔深为2.5m;辅助眼孔深为2.2m;周边眼孔深为2.0m。

(3)最小抵抗线 W=0.6 ～0.8m(掘进掌子面抵抗线不是一个固定的值，根据实际情况进行调整)。

(4)孔距。

周边眼孔间距 a=(10～18)D=0.4～0.72m，可根据岩性和现场试爆结果调整;掏槽眼孔间距，当空眼直径与装药孔直径相同时，a=(2～4)D;当空眼直径大于装药孔直径时，a≤4倍空眼直径。

本工程空眼直径和装药孔直径相同［3］，a=40mm。

辅助眼孔间距 0.4m ～0.6m;

底眼的孔间距0.6m ～0.8m。

(5)炸药单耗q=2.7 kg/m3(具体操作施工时以现场岩石情况及时调整)。

(6)单孔药量遵循掏槽眼多装，自里往外逐步减少，底眼要多装的原则，炸药采用直径为32mm的2号岩石乳化炸药药卷。

掏槽孔单孔装药量Q=1.4kg;

辅助孔单孔装药量Q=1.0kg;

周边孔单孔装药量Q=0.9kg;

底孔单孔装药量Q=1.2kg。

(7)炮孔角度:该隧道一般打水平炮孔，且底板眼向下5～7°，顶眼与周边眼外带3～5°。

(8)堵塞长度不小于0.4m。光面爆破参数［4］。

(1)孔径D=40mm;

(2)孔深 L=2.0m;

(3)最小抵抗线 W=0.5 ～0.6m;

(4)孔距 L=0.4m;

(5)炸药线装药密度 q=0.15 ～0.2 Kg/m(具体操作施工时以现场岩石情况及时调整);

(6)堵塞长度不大于0.5m。

3.3 爆破网路

一般的巷道掘进爆破采用非电毫秒延期导爆管雷管，孔内延时，孔外采用簇联方式起爆，针对需施工光面层的巷道掘进爆破可采用孔内延期方式起爆或两次起爆的方式。

4 爆破安全

4.1 爆破振动效应

本次爆破最大一段药量37.6 kg，100m处最大振动速度可按下式［5］计算。

式中:

R——爆破振动安全允许距离，m;

Q——炸药量，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大一段药量，kg;

V——保护对象所在地质点振动安全允许速度，cm/s;

K、α——与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数。

最终K 取240，α取1.7，计算得 V 值为0.746 cm/s。根据《爆破安全规程》关于爆破振动安全允许标准知:一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物震速不超过2.3～2.8cm/s。故该爆破不会对项目部办公室造成安全隐患。

水库坝体爆破振动校核:根据水库坝体距离取水隧道出口处距离约为300m，校核爆破振动，计算出的V值为0.17cm/s，远小于国家《爆破安全规程》关于爆破振动安全允许标准中的规定;参照目前我国病险水库加固工程常用黏土心墙坝振动速度控制值设计要求＜1.0 cm/s，则采用分段延时起爆单响一次爆破药量37.6kg对水库坝体和其周围建筑物的影响是很小的，符合规定。

4.2 防护措施

预防飞石的技术措施有:

(1)装药前认真校核最小抵抗线大小，逐孔确定爆破药量，不能使用的炮孔坚决不用;

(2)填塞长度大于或等于最小抵抗线，并确保填塞质量;

(3)注意夹层，溶洞裂隙对飞散可能造成的影响;

(4)采用在爆破警戒线以外的远距离起爆方式;

(5)爆破前将警戒范围内的所有人员和重要设备撤至警戒范围外，不能撤离的必须采取必要地防护措施;

(6)可就地取材利用山上的树枝杂草等物覆盖在浅孔爆区及朝向被保护物的自由面处，并局部放置沙袋在覆盖物上。

5 爆破效果

根据设计实施爆破，爆破效果非常理想，半孔率在80%以上，隧道形状和方向控制良好，大块率也满足铲装要求，且进行了爆破振动校核后，爆破振动对地表建构物影响很小。

6 结语

解决好巷道爆破设计与施工中的炮孔深度和掏槽爆破问题，是保证有较高的炮眼利用率和循环进尺、提高巷道掘进速度的技术关键。

［1］ 王国吕，王虎，何立夫，等.巷道掘进爆破参数的优化［J］.矿业工程，2012(3):27－28.

［2］ 常东升，李延林，成光武.优化爆破参数对提高岩石巷道掘进效率的探讨与实践［J］.煤炭技术，2007(2):135－137.

［3］ 钟福生，陈建宏，范文录.破碎岩体内异形断面巷道掘进的光面爆破技术［J］.爆破，2012，(1):34 －39.

［4］ 韦爱勇.控制爆破技术［M］.成都京:电子科技大学出版社，2009.

［5］ 王玉杰.爆破工程［M］.武汉:武汉理工大学出版社，2007.

［6］ 王玉杰.爆破安全技术［M］.北京:冶金工业出版社，2005.