隧道爆破设计计算.docx

1、4.3 级围岩爆破设计4.3.1.1 工程概况大瑶山隧道位于广东省乐昌市的庆云镇至两江镇的九峰河，隧道全长10331m，隧道以碳酸盐岩和碎屑岩为主，隧道内考虑到断裂带、部分浅埋段岩体风化、破碎等，隧道围岩多为级。隧道穿越地区有断裂构造，围岩较为破碎，裂缝较发育，断裂带附近易富水，岩溶水赋水性为中等，碎屑岩及浅变质岩属含水丰富的基岩裂隙水含水层，所以地下水较发育。隧道断面设计为马蹄型，跨度 B=14.22m ，高为 H=11.93m。4.3.1.2 爆破方案选择为了保证隧道的开挖质量，又能加快施工速度，缩短工期，故 IV 级围岩实施爆破区段采用上、中、下三台阶开挖的光面爆破方案，由于围岩较为破碎

2、，所以采用段台阶法，实现及早支护封闭。由于采用三台阶的开挖方法，所以每循坏进尺的爆破工作都要分成三部分完成的。对于一个开挖断面，先对上台阶进行爆破开挖、出渣，当上台阶向前开挖推进一定距离后，再对中、下进行爆破作业，应尽量减少相邻两个工作面之间施工相互干扰。每月施工 28 天，采用 2 班循环掘进平行作业，月掘进计划进尺为 120m。4.3.1.3 爆破参数选择(一)上台阶参数计算 (1)炮眼数 N 断面炮眼数是受多个因素限制，它和爆破作业面积、围岩等级等因素有关。炮眼数目 N 可根据式（4-1）计算得出 ：(4-1)=式中，q炸药消耗量，一般取 1.22.4 实际根据表 4-31 选取: ,

3、, , 。1= 1.0 2=0.74 3=0.74 4=0.742S爆破作业的面积，由开挖断面图可知，IV 级围岩开挖断面，=137.22上台阶 断面积为 ， 中台阶 断面积 ， 下台1=36.62 2=46.52阶断面积 ；仰拱断面积 。3=42.52 4=11.22系数，根据表 4-3 取值，选取时要综合考虑各类炮眼,上台阶取0.43 ； 药卷的炸药质量，2 号岩石铵梯炸药的每米质量见表 4-2；本工程中取 0.78 ；根据上式计算得出，上台阶炮眼数为 N1 109 个，中台阶炮眼数为 N2 102 个，下台阶炮眼数为 N3 94 个 ，仰拱炮眼数为 N4 25 个。表 4-1 隧道爆破单

4、位耗药量（ ）3围岩类别开挖部位和掘进断面积/2 I单自由面467910121315162040431.51.31.21.21.21.81.61.51.41.32.32.01.81.71.61.12.92.52.252.12.01.4多自由面 扩大挖底 0.60.520.740.620.950.791.21.0表 42 2 号岩石铵梯炸药每米质量 值药卷直径 32 35 38 40 44 45 50(kg/m) 0.7 0.9 1.1 1.2 1. 1. 1.908 6 0 5 52 59表 43 装药系数 值围岩类别炮眼名称 I掏槽眼辅助眼周边眼0.50.40.40.550.450.450.

5、600.500.550.65 0.800.55 0.700.60 0.75(2)每循环炮眼深度本 隧 道 工 程 初 步 拟 定 月 掘 进 循 坏 进 尺 为 85m，每掘进循环的计划进尺数l 120 28 2 2.1 m，工程中炮眼利用率实取 0.91 ，由式（4-2）计算炮眼深度得炮眼深度为 2.35m。(4-2)=实际取炮眼深度为 2.4m，每循环进尺为 l 2.4 0.91 2.18 m。一般深掏槽眼较炮眼加深 0.15-0.25m。(3)炮孔直径 由于地下水量较发育，因此选用 2 号岩石乳化炸药，其 药卷 直 径为32mm，药 卷长 度为 200mm，每卷装药质量为 0.15kg。

6、炮孔直径的选择要考虑对填装炸药，钻眼速度和爆破效果的影响，还有兼顾施工单位的现有设备，故本工程中炮孔直径确定为 42mm。(4)炮眼间距和排距 掏槽眼 本隧道开 挖断面较大，所 以选用复式 楔形掏槽 ，上台阶 共布置 10 个掏槽眼，其中深掏槽眼 6 个，孔深在原设计孔深的基础上加深 0.2m ，故深掏槽眼深度为 2.6m；浅掏槽眼 4 个孔深为 1.2m。 周边眼 本隧道采用光面爆破，周边眼间距取 500mm，最小抵抗线为 600mm，光爆孔密集系数为 0.83，周边眼向外倾斜，距开挖轮廓线为 100m 。上台阶轮廓线总长为 28.68m，故周边眼数目为 N2=28.680.5=57.36

7、个，实际取 58 个。 辅助眼 为减少钻眼量，加快施工进度，辅助眼间距适当的加大，所以工程中辅助眼间距实取 770mm，共布置 N3=109-10-58=41 个辅助眼。(5)装药量计算 总装药量 总装药量可以由下式（4-3）进行计算Q qV式中： q 2 号岩石铵梯炸药的单位耗药量，工程中 q 取 1.0； V 每循坏进尺爆破的岩石量； 计算得总装药量 Q = = 79.9kg。本隧道用 2 号岩石91.0426.301乳化炸药，根据 2 号岩石乳化炸药的换算系数 则一个循环 2 号岩石乳化=1.1炸药总装药量为 kg。9879.7单孔装药量 根据表 4-1 可知，掏槽眼装药系数为 0.5

8、，辅助眼装药系数为 0.4 ，周边眼装药系数为0.4 ，为保证光爆效果，周边眼装药系数实取 0.35。单孔装药量，装药卷数与装药系数、炮孔深度和药卷长度及质量有关。具体计算如下：4 个浅掏槽眼： 单孔装药卷数=0.51.20.2=3 卷 单孔装药量=30.15=0.45kg换算为 2 号岩石乳化炸药：单孔装药量=0.451.1=0.495 kg 单孔装药卷数=0.4950.15=3.3 卷实际取 3.5 卷，则单孔装药量为 3.50.15=0.525kg6 个深掏槽眼： 单孔装药卷数=0.52.60.2=6.5 卷 单孔装药量=6.50.15=0.975kg换算为 2 号岩石乳化炸药：单孔装药

9、量=0.9751.1=1.0725 kg 单孔装药卷数 =1.07250.15=7.15 卷实际取 7.5 卷，则单孔装药量为 7.50.15=1.125kg41 个辅助眼： 单孔装药卷数=0.42.40.2=4.8 卷 单孔装药量=4.80.15=0.72kg换算为 2 号岩石乳化炸药：单孔装药量=0.721.1=0.792 kg 单孔装药卷数=0.7920.15=5.28 卷实际取 5.5 卷，则单孔装药量为 5.50.15=0.825kg58 个周边眼： 单孔装药卷数=0.352.40.2=4.2 卷 单孔装药量=4.20.15=0.63kg换算为 2 号岩石乳化炸药：单孔装药量=0.6

10、31.1=0.693 kg 单孔装药卷数=0.6930.15=4.62 卷实际取 5 卷，则单孔装药量为 50.15=0.75kg按此计算，上台阶每循坏进尺所需总装药量为：Q 40.52561.125410.825580.75=86.175kg实际装药量略小于计算的总装药量，但基本上一致，故可以按此值进行装药。(二)中台阶参数计算(1)参数选择中台阶的工程概况与上台阶相同，故炮眼深度按照上台阶的参数选取即可。其中由于上台阶已经开挖，则中台阶有两个临空自由面，所以中台阶就不再布置掏槽眼，只布置辅助眼和周边眼孔深依据上台阶选取，辅助眼 2.4 m ，周边眼 2.4 m。(2)炮孔直径 炮孔直径确定

11、为 42mm。 (3)炮眼间距和排距 周边眼 本隧道采用光面爆破，周边眼间距取 500mm，最小抵抗线为 600mm，光爆孔密集系数为 0.83，周边眼向外倾斜，距开挖轮廓线为 100m 。周边眼数目为39 个。辅助眼 本隧道中辅助眼间距实取 770mm，共布置 N=10239=63 个辅助眼。(4)装药量 总装药量 当上台阶爆破、出渣完成后，再对中台阶进行施工，所以落底便会有两个临空面，即掌子面和上台阶底面，此时单位炸药消耗量 q 根据表 4-3 取为 0.74。计算得总装药量 Q= = 75.15kg。本隧道用 2 号91.0425.6740岩石乳化炸药，根据 2 号岩石乳化炸药的换算系数

12、 则一个循环 2 号岩石=1.1乳化炸药总装药量为 kg。81.5单孔装药量 根据表 4-1 可知，辅助眼装药系数为 0.4 ，周边眼装药系数为 0.4 ，为保证光爆效果，周边眼装药系数实取 0.35。具体计算如下： 63 个辅助眼： 单孔装药卷数=0.42.40.2=4.8 卷 单孔装药量=4.80.15=0.72kg换算为 2 号岩石乳化炸药：单孔装药量=0.721.1=0.792 kg 单孔装药卷数=0.7920.15=5.28 卷实际取 5.5 卷，则单孔装药量为 5.50.15=0.825kg39 个周边眼： 单孔装药卷数=0.352.40.2=4.2 卷 单孔装药量=4.20.15

13、=0.63kg换算为 2 号岩石乳化炸药：单孔装药量=0.631.1=0.693 kg 单孔装药卷数=0.6930.15=4.62 卷实际取 5 卷，则单孔装药量为 50.15=0.75kg综上所述，每循坏进尺上台阶所需炸药的总装药量为： Q 630.825390.7581.23kg 实际装药量略小计算的总装药量，但基本上一致，故可以按此值进行装药。(三)下台阶参数计算 (1)参数选择下台阶的工程概况与中台阶相同，故炮眼深度按照中台阶的参数选取即可。其中由于中台阶已经开挖，则下台阶有两个临空自由面，所以下台阶就不再布置掏槽眼，只布置辅助眼和周边眼孔深依据上台阶选取，辅助眼 2.4 m ，周边眼

14、 2.4 m。(2)炮孔直径 炮孔直径确定为 42mm。 (3)炮眼间距和排距 周边眼 本隧道采用光面爆破，周边眼间距取 500mm，最小抵抗线为 600mm，光爆孔密集系数为 0.83，周边眼向外倾斜，距开挖轮廓线为 100m 。周边眼数目为32 个。辅助眼 本隧道中辅助眼间距实取 770mm，共布置 N3=9432=62 个辅助眼。(4)装药量 总装药量 当上台阶爆破、出渣完成后，再对中台阶进行施工，所以落底便会有两个临空面，即掌子面和上台阶底面，此时单位炸药消耗量 q 根据表 4-3 取为 0.74。计算得总装药量 Q= = 69.3kg。本隧道用 2 号岩91.0429.740石乳化炸

15、药，根据 2 号岩石乳化炸药的换算系数 则一个循环 2 号岩石乳=1.1化炸药总装药量为 kg。613.69单孔装药量 根据表 4-1 可知，辅助眼装药系数为 0.4 ，周边眼装药系数为 0.4 ，为保证光爆效果，周边眼装药系数实取 0.35。具体计算如下： 62 个辅助眼： 单孔装药卷数=0.42.40.2=4.8 卷 单孔装药量=4.80.15=0.72kg换算为 2 号岩石乳化炸药：单孔装药量=0.721.1=0.792 kg 单孔装药卷数=0.7920.15=5.28 卷实际取 5.5 卷，则单孔装药量为 5.50.15=0.825kg32 个周边眼： 单孔装药卷数=0.352.40.

16、2=4.2 卷 单孔装药量=4.20.15=0.63kg换算为 2 号岩石乳化炸药：单孔装药量=0.631.1=0.693 kg 单孔装药卷数=0.6930.15=4.62 卷实际取 5 卷，则单孔装药量为 50.15=0.75kg综上所述，每循坏进尺上台阶所需炸药的总装药量为： Q 620.8250.75kg 实际装药量略小于计算的总装药量，但基本上一致，故可以按此值进行装药。(三)仰拱参数计算 (1)参数选择仰拱的工程概况与中台阶相同，故炮眼深度按照中台阶的参数选取即可。其中由于下台阶已经开挖，则仰拱有两个临空自由面，所以仰拱就不再布置掏槽眼，只布置辅助眼和周边眼孔深依据上台阶选取，辅助眼

17、 2.4 m ，周边眼 2.4 m。(2)炮孔直径 炮孔直径确定为 42mm。 (3)炮眼间距和排距 周边眼 本隧道采用光面爆破，周边眼间距取 500mm，最小抵抗线为 600mm，光爆孔密集系数为 0.83，周边眼向外倾斜，距开挖轮廓线为 100m 。周边眼数目为19 个。辅助眼 本隧道中辅助眼间距实取 770mm，共布置 N3=2519=6 个辅助眼。(4)装药量 总装药量 当下台阶爆破、出渣完成后，再对仰拱进行施工，所以落底便会有两个临空面，即掌子面和下台阶底面，此时单位炸药消耗量 q 根据表 4-3 取为 0.74。计算得总装药量 Q= = 18.07kg。本隧道用 2 号岩石乳91.

18、04218.740化炸药，根据 2 号岩石乳化炸药的换算系数 则一个循环 2 号岩石乳化炸=1.1药总装药量为 kg。9.18单孔装药量 根据表 4-1 可知，辅助眼装药系数为 0.4 ，周边眼装药系数为 0.4 ，为保证光爆效果，周边眼装药系数实取 0.35。具体计算如下： 6 个辅助眼： 单孔装药卷数=0.42.40.2=4.8 卷 单孔装药量=4.80.15=0.72kg换算为 2 号岩石乳化炸药：单孔装药量=0.721.1=0.792 kg 单孔装药卷数=0.7920.15=5.28 卷实际取 5.5 卷，则单孔装药量为 5.50.15=0.825kg19 个周边眼： 单孔装药卷数=0

19、.352.40.2=4.2 卷 单孔装药量=4.20.15=0.63kg换算为 2 号岩石乳化炸药：单孔装药量=0.631.1=0.693 kg 单孔装药卷数=0.6930.15=4.62 卷实际取 5 卷，则单孔装药量为 50.15=0.75kg综上所述，每循坏进尺上台阶所需炸药的总装药量为： Q 60.8250.75kg 实际装药量略小于计算的总装药量，但基本上一致，故可以按此值进行装药。上台阶爆破参数表炮孔名称 孔深/m 孔数单孔装药量/kg总装药量/kg雷管段别 起爆顺序1.2 4 0.525 2.1 1 I掏槽眼2.6 6 1.125 6.75 3 II辅助眼 2.4 41 0.82

20、5 33.825 5 III周边眼 2.4 58 0.75 43.5 7 IV合计 109 86.175中台阶爆破参数表炮孔名称 孔深/m 孔数单孔装药量/kg总装药量/kg雷管段别 起爆顺序辅助眼 2.4 63 0.825 51.975 5 I周边眼 2.4 39 0.75 29.25 7 II合计 102 81.23下台阶爆破参数表炮孔名称 孔深/m 孔数单孔装药量/kg总装药量/kg雷管段别 起爆顺序辅助眼 2.4 62 0.825 51.15 5 I周边眼 2.4 32 0.75 24 7 II合计 94 75.15下台阶爆破参数表炮孔名称 孔深/m 孔数单孔装药量/kg总装药量/kg

21、雷管段别 起爆顺序辅助眼 2.4 6 0.825 4.95 5 I周边眼 2.4 19 0.75 14.25 7 II合计 25 19.24.3.1.5 爆破网络及起爆 本工程根据爆破器材情况，上台阶爆破作业采用毫秒导爆管雷管 1、3、5、7 段，孔内延期起爆法。各炮眼所用的毫秒导爆管雷管段别为：4 个浅孔掏槽眼号使用 1 段，6 个深孔掏槽眼号使用 3 段，41 个辅助眼使用 5 段，58 个周边眼使用 7 段。爆破网络连接使用簇联网络，所以炮眼分为 5 簇，除了由掏槽眼组成的一簇 10 个炮眼外，其余 4 簇都由 22 个炮眼组成。每簇采用一个瞬发导爆管雷管起爆，5 发导爆管雷管由一发 8 号电雷管起爆。爆破网络采用连续装药结构，反向起爆方式。中台阶和下台阶，仰拱的爆破网络和上台阶一致。起爆网络图见附图。