隧道爆破理论设计.docx

新建铁路兴国至泉州线兴国至宁化段XQXN-2标于都一号隧道光面爆破专项施工方案编制:复核：审核：中铁二局兴泉铁路XQXN-2标项目经理部二O一七年一月1工程概况12钻爆设计12.1爆破参数选择原则12.2拟定爆破参数22.3炮眼布置22.4装药方式43钻孔工效分析54施工方法及工艺64.1钻爆机具设备64.2光面爆破施工工艺64.2.1放样布眼64.2.2炮眼布置要求64.2.3钻眼要求64.2.4清孔装药74.2.5连接起爆网络75主要经济技术指标86质量控制措施97安全措施98动态调整原则9光面爆破专项施工方案1工程概况白石岭隧道位于江西赣州市兴国县江背镇及于都县桥头乡境内，进口里程D1K25+665,出口里程D1K31+950,全长6285m,最大埋深约281m。隧道进口端936.84m位于R=2000m的左偏曲线上,洞身D1K26+601.84DIK30+388.54段3786.7m位于直线上，D1K30+388.54-D1K31+768.12段1379.58位于R=2500m的左偏曲线上，出口端181.88m位于直线上。线路纵坡为4%02935m,-8.8%。2310m,-12%o50m的人字坡。除D1K25+665DlK25+715、DlK31+775D1K31+950段采用有祚轨道（轨道结构高度76.6cm）外，其余段铺设弹性支承块无昨轨道，轨道结构高度60cmo隧址区除断层破碎带外均为花岗岩，灰白色、肉红色，中细粒结构，块状构造，主要成分为石英、长石、黑云母。岩体差异风化严重，局部全风化层较厚，弱风化花岗岩岩质坚硬，锤击不易碎。全隧均为单线隧道,最大开挖高度1031Cnb开挖宽度736Cnb开挖面积77.12m3°H、Hl级围岩采用台阶法3580m,占全隧57队IV、V、VI级围岩采用台阶法或设临时钢架2705m占全隧43%02钻爆设计全断面开挖采用自制全断面开挖台架配合人工钻眼进行光面爆破，开挖台架立杆间距4m,按2m分成4个作业平台。施工采用YT-28气腿式凿岩机人工进行钻孔，洞外4台空压机通过108mm钢管向掌子面进行提供高压风，钻孔直径42m,炸药采用2#岩石乳化炸药（GB18095-2000）药卷外径：32mm药卷质量200g,长度20OnInl,25mm药卷质量（小药卷）,100g,长度200mm。2.1 爆破参数选择原则（1）根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线；（2）严格控制周边眼的装药量，并使药量沿炮眼全长合理分布；（3）起爆方式应采用反向起爆；（4）采用毫秒雷管微差顺序起爆，应使周边爆破时产生临空面。周边眼同段的雷管起爆时差应尽可能小；(5)各光面爆破参数如周边眼间距(E)、最小抵抗线(W).相对距离(E/W)和装药集中度(q)等，应采用施工中根据爆破效果进行优化，动态图调整。2.2拟定爆破参数周边眼间距EWocot-d,即E=(IO18)d,当炮眼直径为3240mm时，一般取320720mm,光爆层厚度一般取500800mm0本隧道全断面施工段落全部为II、山级围岩，围岩较完整，花岗岩为硬质岩，抗拉强度与抗压强度比值为0.02-0.08,故周边眼初步取中间值(50cm)。实践表明，炮眼相对距离EW=0.8较为适宜，因此抵抗线取65cm,周边眼至内圈眼距离为60cm。根据施工经验，抵抗线为辅助眼间距60$80乐取辅助眼行距间距80cm,排距100cmo周边眼装药线密度对于硬岩或全断面一次起爆时，一般为0.30.35kgm,暂拟定为0.30kgmo爆破进尺选择根据施工进度，要求月进度180m,日进尺6.4m,按三个循环计算，日进尺不小于2.1m,考虑实际进尺2.5m,日进尺7.5m,月进尺210m,进度保证率为117乐因此选择单次循环进尺2.5m,符合中铁二局全断面进尺长度要求，炮眼利用率初步取0.93,则炮眼深度为2.7m。2.3炮眼布置掏槽方式选择三级楔形掏槽，一级炮眼长度3.36m,与断面角度为60°,眼底距离为20cm,二级炮眼长度3.18m,与断面角度为66°,眼底距离为200cm,二级炮眼长度3.01m,与断面角度为76°,眼底距离为400cm,眼底深度均较辅助眼深20cmo周边眼间距50cm,炮眼深度2.7m,外插角0.04,眼底超出开挖轮廓线IOcm,距离内圈眼60cm,辅助眼行距80cm,排距100Cnb炮眼深度2.7m,掏槽眼附近的根据有适当夹角，装药量见下表，炮孔布置见下图。表1全断面炮孔装药量表开挖部位炮孔名称雷管段位炮孔数(个)孔深(m)单孔装药量(kg)装药量小计(kg)装药方式备注全断面掏槽孔183.362.520反向连续掏槽孔3103.182.424反向连续开挖部位炮孔名称雷管段位炮孔数(个)孔深(m)单孔装药量(kg)装药量小计(kg)装药方式备注掏槽孔583.012.318.4反向连续辅助眼5112.71.314.3反向连续辅助眼7212.71.327.3反向连续内圈眼9232.71.329.9反向连续周边眼11442.70.939.6反向间隔底板眼1182.71.310.4反向连续底板眼1392.71.311.7反向连续合计142195.6单耗1.14kgm3图1全断面炮孔布置图图2三级楔形掏槽剖面图根据经验公式炮孔总数N=更，q为单位炸药消耗量，此处为1.14kgm3,S为开挖断面面积68.411f,T为装药系数，即装药长度与炮眼全长的比值，此处为0.56,丫为每米药卷炸药质量，乳化炸药此处为Lokgm,因此炮孔总数约为139个，偏差在范围内，因此炮眼布置大致合理。2.4装药方式掏槽孔、辅助眼孔均采用Q32mn药卷连续装药结构，延期毫秒雷管引爆，周边孔采用除底部采用一节Q32mm药卷外，其余2511uii药卷间隔装药，毫秒雷管+导爆索引爆，装药集中度为0.33kgm°HM*mftO-SSa图5辅助眼装药结构图3钻孔工效分析钻机人工安排按照炮眼布置情况，结合台车结构，以便于钻眼施工。钻机布置图见下图。图6全断面钻机布置图根据钻机布置位置，各司钻机钻孔分布情况，得出单位钻机钻孔长度如下表所示：表2全断面钻孔分析表平台位置掏槽眼辅助眼周边眼钻孔长度风钻台数单位钻机司钻(m)一层平台12218116.46523.3二层平台148887.72421.9三层平台25889.1422.3四层平台1820102.6425.7合计367244395.917根据施工经验,YT-28风钻在花岗岩中钻进速度在O.15O.25mmin范围内，按最大单位钻机司钻长度作为控制时间，钻孔时间最短88min,最长190min,考虑钻机换孔时间，估算钻孔时间为16Onlino作业循环时间二16Omin钻孔+15min清孔+3Omin装药+15min整体布线二22min0通风15min,出渣量松方262.5nf,配置4台自卸车（15mD,一台侧卸式装载机，装渣和倒车就位时间15min,运输加空返45分钟，出渣时间2分5min,一个循环482.5min。综上所诉，全断面开挖共配置17台风钻，开挖工20人（含辅助工3人），能保证全断面钻孔施工大致均衡，基本能够保证每日施工3个循环。4施工方法及工艺1. 1钻爆机具设备钻孔采用17台YT-28型凿岩机，采用4台23m3空压机供风，开挖采用自制功能掘进台车配合人工钻孔，钻孔直径为42mm,一字形合金钢钻头。钻杆采用六角合金钢钻杆，长度有3.Om、3.5m、4.Om三种。4. 2光面爆破施工工艺5. 2.1放样布眼钻眼前，测量人员用全站仪放线，准确定出隧道中心线和拱顶面高程；用红油漆画出开挖轮廓线，并标出炮眼位置，其误差不得超过5cm。；每次测量放线的同时，要对上次爆破断面进行检查，及时调整爆破参数，以达到最佳爆破效果。4.2.2炮眼布置要求先布置掏槽眼，其方向在岩层层理明显时应尽量垂直于层理，一级掏槽眼孔深3.36m,二级掏槽眼孔深3.18m,三级掏槽眼孔深3.Olm0周边眼严格按设计开挖轮廓线布置,周边眼的眼口在断面设计轮廓线上，眼底超出轮廓线小于10cm；周边眼孔深2.7m0辅助眼根据上稀下密，中部均匀分布的原则布置，辅助眼孔深2.7m。6. 2.3钻眼要求（1）掏槽眼和扩槽眼：深度、角度按设计施工，眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm0（2）辅助眼：深度、角度按设计施工，眼口排距、行距误差均不大于5cm。（3）周边眼：开眼位置在设计断面轮廓线上允许沿轮廓线调整其误差不得大于5cm；周边眼外斜率不的大于5cmm,眼底不得超出开挖断面轮廓线IoCnb最大不得超过15Cmo（4）内圈眼至周边眼的排距误差不得大于5cm。（5）钻眼装药率调整，当开挖面凹凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度（相应调整装药量），力求所有炮眼（除掏槽眼外）眼底在同一平面上。钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查并做好记录，有不符合要求的炮眼重钻，经检查合格后，方可装药爆破。（6）当岩石层理明显时，炮眼方向应尽量垂直于层理面，如节理发育，炮眼应尽量避开节理，以防卡钻和影响爆破效果。4.2.4清孔装药装药前用小直径高压风管将炮眼内石屑吹净，装药需分片，分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要“对号入座”不得混装。所有炮孔均用炮泥堵塞，堵塞长度周边眼不小于20cm,其他眼不小于35cm0周边眼采用底部一节，其余半节，间隔IOCnb配以导爆索采用绝缘胶带绑扎在竹片上，以增加不耦合系数和爆破时的缓冲作用，掏槽眼均采用连续装药，所有炮孔装药均采用反向起爆结构，引爆延期毫秒雷管插入孔底药卷不小于5cm。4.2.5连接起爆网络爆破网络图采用族联网络，所有炮孔分为10族，每族采用一发瞬发导爆管雷管起爆，10发瞬发导爆管雷管由1发8号电雷管起爆。引爆雷管应用绝缘胶布包扎在离一根导爆管自由端15Cnl处，聚能穴背向传爆方向，网络连好后要有专人负责检查后再起爆。图7爆破网络图5主要经济技术指标表3主要经济技术指标序号项目单位数量备注1开挖断面积ma68.42每循环进尺m2.53每循环爆破方量m31714炮眼总数个1425钻孔总米数m395.96雷管用量发179.07导爆索用量m118.88炸药用量kg195.69比钻眼量mm32.310单位体积耗雷管数发/疗1.011单位体积耗导爆索数mm30.712比装药量kgm31.113炮眼利用率%936质量控制措施(1)按照设计的孔位和偏角实施钻孔，其孔和偏角