三空孔矩形直眼掏槽爆破试验研究

孙鹏飞

三空孔矩形直眼掏槽爆破试验研究

孙鹏飞

（辽宁润中供水有限责任公司，辽宁 沈阳 110166）

大伙房输水工程引水隧洞采用TBM（全断面硬岩掘进机）掘进为主，钻爆法为辅的联合施工方案。文中结合大伙房水库输水工程引水隧洞钻爆法开挖施工，简要介绍三空孔矩形直眼掏槽爆破设计相关试验研究，概述其优缺点，旨在提高单循环开挖进尺，保证开挖进度，同时为类似工程施工提供借鉴经验。

引水隧洞；三空孔；爆破；单循环；直眼掏槽

1 爆破实验的目的

大伙房水库输水工程主体建筑物为长85.32 km的引水隧洞，采用TBM（全断面硬岩掘进机）掘进为主，钻爆法为辅的联合施工方案。针对钻爆法施工洞段，其设置多条施工支洞。受地质条件、场地条件及外界因素干扰等，个别洞段间施工进度难以保证合同工期，为确保阶段性工期目标，结合现场资源投入情况，拟采用三空孔矩形直眼掏槽的爆破措施，提高单循环进尺，保证开挖进度。为此，决定在6号洞下游利用三臂凿岩台车，采用三空孔矩形直眼掏槽方法进行一次爆破试验，从而确定该方法相关爆破技术参数。

2 实验方法

图1所示空心孔为装药孔，直径50 mm，孔深5 m，实心孔为不装药空孔，直径为110 mm，孔深5.2 m。装药结构：周边眼采用不偶合间隔装药，其余采用不偶合连续装药。爆破器材选用2号岩石乳化炸药、非电毫秒雷管（7 m脚线）、导爆管（爆速3 000 m/s）、导爆索（周边眼全周布设）。根据图示由1-17段依次起爆。

3 试验过程

试验从2005年7月28日12点10分开始，采用三臂凿岩台车施工，台车到掌子面的时间为12：10，测量时间为12：10—12：55，同时台车作业打完第一排底板眼；12：55开钻，2号臂打掏槽眼，1号臂3号臂同时打周边眼。15：06双臂打完40个周边眼；16：09掏槽眼（包括φ110的3个空孔扩孔）打完。2号臂开始打第二排底板眼。双臂共打了40周边眼，18+12+10+8个辅助眼。2号臂打了1+4+8个掏槽孔，3个φ110的空孔，7+6+3个底板眼；于17：05全部眼打完。炸药于17：55运到掌子面，开始装药，装药时间为17：55—19：18。排烟时间为19：18—19：38，出渣时间为19：38—22：40，挖机清底渣22：40—23：03，最终全断面爆破测量进尺为3.9 m。

图1 Ⅲ类围岩全断面开挖三空孔直眼掏槽炮眼布置图单位：cm

4 试验结果统计

针对试验，分别从单循环耗时时间、用药量及钻孔数进行对比分析，具体分析见表1，2，3。

表1 时间对比统计

表2 用药量对比统计表

表3 钻孔对比统计表

5 实验结果分析

5.1 优点

1）适合工程小断面三臂凿岩台车快速掘进。由于工程主洞钻爆法马蹄形断面最大宽度8.08 m，且在圆心位置，若成功采用直眼掏槽工法，将避免因断面小造成的凿岩台车推进梁（7 m）受洞壁影响，解决楔形掏槽最合理角度无法实现的问题。

2）单循环进尺高，日工序循环减少。若此工法爆破成功，单循环进尺将从原楔形掏槽的3～3.5 m增加至4.8 m。若日进度控制在9.6 m，则日平均循环数减少1个后，仍能保证日进度要求，从而减少了因工序衔接造成的时间耽误。

5.2 不足之处

1）达到直眼掏槽设计进尺4.5 m以上，成功机率极低。受围岩节理裂隙发育等客观因素影响，由于引水隧洞二段五标地质的特殊性，经过近一个月的直眼掏槽试验，全断面一次爆破最大进尺为3.9 m，平均进尺仅为3.65 m。

2）掏槽眼部分空孔间距、装药孔间距受围岩条件和台车钻孔水平影响，精度不高。直眼掏槽空孔的间距为18 cm（边对边约为7 cm），考虑到ϕ102的钻头打出的成孔直径约为110 mm，如果缩小空孔的间距会造成穿孔，这对于施钻工的施钻水平有很高的要求。同时围岩节理较发育也会影响到成孔质量，故直眼掏槽工法对施工过程各方面条件要求较高。

3）作业循环时间长，对机械设备完好率要求高。由于掏槽眼3个空孔须二次扩孔，根据试验结果时间对比显示，2号臂钻掏槽眼部分比楔形掏槽工法耗时多出约141 min，装药耗时多出20 min，钻眼时间长对钻机机具的磨损增大，同时辅助眼、周边眼以及底板眼的数量增加，也会增加钻具的磨损，机械故障的耽误将增加工序时间。

4）火工品消耗较大，单耗已超过1.3 kg/m3。从试验成果中装药量对比表可以看出，火工品消耗大于楔形掏槽，且全断面爆破时要求毫秒雷管段别需增加至9个段别，比楔形掏槽工法多出3个段别（需增加13段、15段、17段），单次集中装药量较大，对安全距离的控制要求较高。

5）单循环进尺增加，洞身超欠挖成型控制难度增大。由于周边眼钻孔角度问题，外插角控制在1°内非常困难，几乎不可能，加之深度加大，平面上钻杆外插随深度增加而增大，底眼部分超挖严重。

6 结语

综上所述，结合现场实际情况以及已完成洞段施工经验，目前在短工期、高标准压力下，若三空孔矩形直眼掏槽技术得以成功应用，则工程项目资源投入将大大降低，同时能较为稳定地保证隧洞开挖进度，从而实现工期的合同履约，但综上分析所述，不足之处多于优点，从各方面综合考虑，同时严肃对待工期紧张的态势，工程此时此地都不宜采用直眼掏槽爆破技术，但其他类似工程可以借鉴该试验研究成果进行钻爆法开挖施工。

［1］宗琦，王从平.深孔分段直眼掏槽试验研究［J］.有色金属，2001（3）.

［2］潘国斌.带有空孔的直眼掏槽有合理参数［J］.陕西煤炭技术，1989（3）.

TV74 < class="emphasis_bold"> ［文献标识码］B

B

1002—0624（2017）12—0050—02

2016-11-07