某高窄型坑道中深孔光面爆破

李本平，刘军，刘洪海

（第二炮兵指挥学院工程系，湖北武汉430012）

某高窄型坑道中深孔光面爆破

李本平*，刘军，刘洪海

（第二炮兵指挥学院工程系，湖北武汉430012）

为了提高高窄型坑道掘进循环进尺和掘进进度，结合某坑道工程实例，对高窄型坑道中深孔光面爆破的掏槽形式、炮孔布置等爆破参数进行了试验研究。对于幅员属于高窄型的坑道，采用垂直掏槽与竖向楔形掏槽相组合的复式掏槽，便于石渣抛出，为后续扩大孔的起爆提供良好的临空面，可以最大限度地提高炮孔利用率。按上下2个区域分区布置扩大孔，并由下向上逐层爆破，可以获得理想的爆破效果。对于Ⅲ级以上中硬围岩中深孔光面爆破，经过科学合理的爆破设计，结合现场多次试爆，动态调整爆破参数，并严格规范施工工艺，可以达到近4m的循环进尺。

高窄型坑道；中深孔光面爆破；掏槽

1　概述

爆破是坑道掘进施工的关键工序，为了提供较为光滑完整的岩石壁面，减少超欠挖的工程量，大多采用光面爆破形式［1］。为了加快工程掘进速度，满足工期要求，爆破工程技术人员一般试图通过调整爆破设计方案以增大循环进尺，因此，中深孔光面爆破一直是掘进爆破施工中的热点问题［2-4］。尤其对于高窄型坑道，由于侧向水平高地应力的夹制作用，使得增大循环进尺变得更为困难［5］。本文结合某坑道工程掘进施工实际，综合考虑施工单位的施工装备与施工能力，通过多次爆破试验，确定爆破设计方案，为类似高窄型坑道掘进开挖方案设计与施工提供参考。

2　工程概况

某坑道工程位于××山区，该坑道断面宽5.5m，起拱高5.1m，半圆拱，总高度7.85m，属典型的高窄型断面。岩性主要为粗粒结构花岗岩，岩体中岩石包体常见且局部很丰富，成分多为石英、长石、角闪石，属于Ⅲ级围岩。按照初始掘进施工方案，采用斜型掏槽掘进爆破。按照传统做法，斜型掏槽每循环进尺约为断面跨度的0.4～0.6倍，也就是2.2～3.3m。实际施工过程中，每循环进尺3.5m，已经达到极限值。为加快工程掘进速度，进一步提高掘进爆破技术，工区相关技术人员打破传统思路，进行了多次深孔爆破试验，并制定了相应的爆破方案。

3　爆破方案

3.1掏槽形式

掏槽是掘进爆破中的关键技术，掏槽效果的好坏对炮孔利用率的高低起着决定性作用。通常，根据断面大小和形状，工作面岩石情况，合理地选择掏槽方法和布置掏槽炮孔［6-7］。根据断面尺寸、岩性和地质构造条件，掏槽孔布置和钻凿形式多种多样，但归结起来可分为垂直掏槽、倾斜掏槽以及由这两类组合形成的复式掏槽［8］。对于此类高窄型坑道，为了追求较高的循环进尺，采用复式掏槽成为首选。本工程采用台车钻孔，孔径50mm。经过多次试验调整，采用如图1所示的复式掏槽形式，即布置4个直孔，孔深4m，先行起爆；布置18个倾斜孔，孔深4.6m，孔角76°，形成楔形掏槽，便于石渣抛出，为后续扩大孔的起爆提供良好的临空面。

3.2炮孔布置

由于是高窄型坑道，在布置扩大孔时，将断面分为上下2个区域。先布置断面中部偏下区域（图2中孔号为4、6、8、9炮孔），然后再分4层布置断面中部以上区域（图2中孔号为10、11、12、13炮孔）。周边孔（图2中孔号为16炮孔）按光爆孔布设要求布置，底孔采用下斜形式。全断面共布置炮孔182个，其参数见表1。

3.3装药量与装药结构

综合考虑工程的围岩特性、地质条件、循环进尺等因素，结合多次现场试爆效果，经理论计算、反复调整，最终确定各类炮孔装药量，见表2。

图1　掏槽孔布置（单位：mm）

表1　炮孔参数表

根据炮孔作用的不同，炮孔装药结构采用连续装药结构和间隔装药结构2种形式。对于掏槽孔、扩大孔、辅助孔、底孔采用连续装药结构，将计算好的Ø35mm药卷逐节装入炮孔内，密实填塞，用非电毫秒雷管引爆。对于周边孔（光爆孔），采用间隔装药结构，实际施工时，用胶带将药串捆绑在竹片上，用导爆索引爆。

4　爆破效果

按设计调整后的掘进爆破方案和爆破参数进行施工，经过50个作业循环，总进尺197m，单循环进尺达3.95m，基本上达到进尺预期设计值。爆破后的效果见现场照片（图3），可以看出：围岩中无危石、无浮石。开挖轮廓成形规则，岩面平整，符合设计要求，超欠挖量没有突破规定的指标，一般小于20mm。岩面上的半孔率达到90%以上，在周边炮孔（光爆孔）的装药部位，肉眼观察不到明显的爆破裂隙。

图2　炮孔布置图（单位：mm）

表2　炮孔装药量

5　结论

（1）对于Ⅲ级以上中硬围岩中深孔光面爆破，经过科学合理的爆破设计，结合现场多次试爆，动态调整爆破参数，并严格规范施工工艺，是完全可以达到近4m的循环进尺预期的。

图3　爆破效果照片

（2）对于幅员属于高窄型的坑道，由于岩石侧向较大的夹制作用，为了追求较高的循环进尺，宜优先采用复式掏槽。实践表明，采用垂直掏槽与竖向楔形掏槽相组合的复式掏槽，便于石渣抛出，为后续扩大孔的起爆提供良好的临空面，可以最大限度地提高炮孔利用率。

（3）对于高窄型坑道，在布置扩大孔时，宜将断面分为上下2个区域。先布置断面中部偏下区域，然后再布置断面中部以上区域，由下向上逐层爆破，可以获得理想的爆破效果。

［1］房泽法，贾永胜，赵根，李本平.爆破作业人员读本［M］.北京：中国水利水电出版社，2013.

［2］杨玉银.提高隧洞开挖爆破钻孔利用率的方法［J］.爆破，2014，31（2）：72-74.

［3］王孝荣.戴峪岭隧道Ⅱ级围岩光面爆破技术探讨［J］.爆破，2011，28（2）：60-62.

［4］杨玉银，段建军，赖世骧.小断面隧洞开挖单循环进尺试验研究［J］.四川水力发电，2001，20（S1）：57-62.

［5］宗琦，任庆峰.煤矿硬岩下山巷道掘进中深孔爆破技术试验研究［J］.爆破，2011，28（2）：49-52.

［6］宗琦，刘箐华.煤矿岩石巷道中深孔爆破掏槽技术应用研究［J］.爆破，2010，27（4）：35-39.

［7］单仁亮，黄宝龙，高文蛟，等.岩巷掘进准直眼掏槽爆破新技术应用实例分析［J］.岩石力学与工程学报，2011，30（2）：224-231.

［8］王玉杰.爆破工程［M］.武汉：武汉理工大学出版社，2007.

TD263

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1004-5716（2016）10-0182-03

2015-12-06

2015-12-09

李本平（1967-），男（汉族），湖北公安人，副教授、博士，现从事防护工程研究与教学工作。