某隧道掘進(jìn)控制爆破

劉成鵬，任少峰，司呈斌

(1.山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司三山島金礦，山東煙臺(tái) 261400;2.山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司 焦家金礦，山東 煙臺(tái) 261400)

1 引言

該工程主要是從水庫(kù)壩體南側(cè)的山體下建設(shè)一條長(zhǎng)600m的水平隧道，通過取水立井提升水庫(kù)內(nèi)水源至水廠內(nèi)部的取水泵房(蓄水基坑)內(nèi)。取水泵房上部地表標(biāo)高+50m，基坑底部標(biāo)高+22m。需要采用爆破方式開挖施工，爆破區(qū)域周邊環(huán)境復(fù)雜，取水隧道出口段西北側(cè)60 m處有該項(xiàng)目部新建的辦公室，辦公室前有輸電線自東向西穿過，水庫(kù)壩離取水隧道約300 m。

該工程穿越的區(qū)域地質(zhì)情況較為復(fù)雜，巖石構(gòu)成及分布為:隧道進(jìn)出口處地表覆蓋第四系中上更新統(tǒng)殘坡積層，下伏砂巖，隧道洞身下伏寒武系灰?guī)r，灰?guī)r和砂巖兩種巖石也都存在風(fēng)化現(xiàn)象，鉆孔揭露的資料顯示灰?guī)r中可見溶隙，未見溶洞。強(qiáng)風(fēng)化砂巖巖芯成碎塊狀、碎屑狀。

2 工程技術(shù)要求

爆破施工中要防止由于爆破施工而產(chǎn)生的地質(zhì)災(zāi)害，在爆破技術(shù)上主要控制有害效應(yīng)和技術(shù)要求有:

(1)控制爆破有害效應(yīng)對(duì)爆破區(qū)域內(nèi)施工人員傷害、設(shè)備造成的破壞和環(huán)境的污染;

(2)按設(shè)計(jì)要求開挖出斷面;

(3)石渣塊度適中，拋擲范圍要相對(duì)集中，便于裝渣運(yùn)輸;

(4)減少對(duì)圍巖的震動(dòng)破壞，以保證圍巖的穩(wěn)定性;

(5)減少鉆眼工作量，掘進(jìn)速度盡量快，少占作業(yè)循環(huán)時(shí)間。

3 施工方案與爆破設(shè)計(jì)

3.1 方案選擇

斜井和取水隧道地下巷道掘進(jìn)爆破工程主要采用類似于地下礦山的巷道掘進(jìn)方式施工［1］。該巷道前320 m為小斷面，掘進(jìn)斷面為6.4m2;后280m的斷面為9.8m2，采用全斷面開挖方式，但是斷面面積為6.4m2以下的巷道采用一次爆破成巷技術(shù)，每次鉆孔深度2.0～2.5m，爆破循環(huán)進(jìn)尺約為1.8～2.0m。斷面面積為9.8m2的巷道增加光面爆破技術(shù)，確保巷道成形穩(wěn)定［2］。所有開挖工程均采用噴錨網(wǎng)支護(hù)。

3.2 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

采用空孔直眼掏槽的掏槽方法。

(1)孔徑D=40mm。

(2)掏槽眼孔深為2.5m;輔助眼孔深為2.2m;周邊眼孔深為2.0m。

(3)最小抵抗線 W=0.6 ～0.8m(掘進(jìn)掌子面抵抗線不是一個(gè)固定的值，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整)。

(4)孔距。

周邊眼孔間距 a=(10～18)D=0.4～0.72m，可根據(jù)巖性和現(xiàn)場(chǎng)試爆結(jié)果調(diào)整;掏槽眼孔間距，當(dāng)空眼直徑與裝藥孔直徑相同時(shí)，a=(2～4)D;當(dāng)空眼直徑大于裝藥孔直徑時(shí)，a≤4倍空眼直徑。

本工程空眼直徑和裝藥孔直徑相同［3］，a=40mm。

輔助眼孔間距 0.4m ～0.6m;

底眼的孔間距0.6m ～0.8m。

(5)炸藥單耗q=2.7 kg/m3(具體操作施工時(shí)以現(xiàn)場(chǎng)巖石情況及時(shí)調(diào)整)。

(6)單孔藥量遵循掏槽眼多裝，自里往外逐步減少，底眼要多裝的原則，炸藥采用直徑為32mm的2號(hào)巖石乳化炸藥藥卷。

掏槽孔單孔裝藥量Q=1.4kg;

輔助孔單孔裝藥量Q=1.0kg;

周邊孔單孔裝藥量Q=0.9kg;

底孔單孔裝藥量Q=1.2kg。

(7)炮孔角度:該隧道一般打水平炮孔，且底板眼向下5～7°，頂眼與周邊眼外帶3～5°。

(8)堵塞長(zhǎng)度不小于0.4m。光面爆破參數(shù)［4］。

(1)孔徑D=40mm;

(2)孔深 L=2.0m;

(3)最小抵抗線 W=0.5 ～0.6m;

(4)孔距 L=0.4m;

(5)炸藥線裝藥密度 q=0.15 ～0.2 Kg/m(具體操作施工時(shí)以現(xiàn)場(chǎng)巖石情況及時(shí)調(diào)整);

(6)堵塞長(zhǎng)度不大于0.5m。

3.3 爆破網(wǎng)路

一般的巷道掘進(jìn)爆破采用非電毫秒延期導(dǎo)爆管雷管，孔內(nèi)延時(shí)，孔外采用簇聯(lián)方式起爆，針對(duì)需施工光面層的巷道掘進(jìn)爆破可采用孔內(nèi)延期方式起爆或兩次起爆的方式。

4 爆破安全

4.1 爆破振動(dòng)效應(yīng)

本次爆破最大一段藥量37.6 kg，100m處最大振動(dòng)速度可按下式［5］計(jì)算。

式中:

R——爆破振動(dòng)安全允許距離，m;

Q——炸藥量，齊發(fā)爆破為總藥量，延時(shí)爆破為最大一段藥量，kg;

V——保護(hù)對(duì)象所在地質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)安全允許速度，cm/s;

K、α——與爆破點(diǎn)至計(jì)算保護(hù)對(duì)象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)。

最終K 取240，α取1.7，計(jì)算得 V 值為0.746 cm/s。根據(jù)《爆破安全規(guī)程》關(guān)于爆破振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)知:一般磚房、非抗震的大型砌塊建筑物震速不超過2.3～2.8cm/s。故該爆破不會(huì)對(duì)項(xiàng)目部辦公室造成安全隱患。

水庫(kù)壩體爆破振動(dòng)校核:根據(jù)水庫(kù)壩體距離取水隧道出口處距離約為300m，校核爆破振動(dòng)，計(jì)算出的V值為0.17cm/s，遠(yuǎn)小于國(guó)家《爆破安全規(guī)程》關(guān)于爆破振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定;參照目前我國(guó)病險(xiǎn)水庫(kù)加固工程常用黏土心墻壩振動(dòng)速度控制值設(shè)計(jì)要求＜1.0 cm/s，則采用分段延時(shí)起爆單響一次爆破藥量37.6kg對(duì)水庫(kù)壩體和其周圍建筑物的影響是很小的，符合規(guī)定。

4.2 防護(hù)措施

預(yù)防飛石的技術(shù)措施有:

(1)裝藥前認(rèn)真校核最小抵抗線大小，逐孔確定爆破藥量，不能使用的炮孔堅(jiān)決不用;

(2)填塞長(zhǎng)度大于或等于最小抵抗線，并確保填塞質(zhì)量;

(3)注意夾層，溶洞裂隙對(duì)飛散可能造成的影響;

(4)采用在爆破警戒線以外的遠(yuǎn)距離起爆方式;

(5)爆破前將警戒范圍內(nèi)的所有人員和重要設(shè)備撤至警戒范圍外，不能撤離的必須采取必要地防護(hù)措施;

(6)可就地取材利用山上的樹枝雜草等物覆蓋在淺孔爆區(qū)及朝向被保護(hù)物的自由面處，并局部放置沙袋在覆蓋物上。

5 爆破效果

根據(jù)設(shè)計(jì)實(shí)施爆破，爆破效果非常理想，半孔率在80%以上，隧道形狀和方向控制良好，大塊率也滿足鏟裝要求，且進(jìn)行了爆破振動(dòng)校核后，爆破振動(dòng)對(duì)地表建構(gòu)物影響很小。

6 結(jié)語

解決好巷道爆破設(shè)計(jì)與施工中的炮孔深度和掏槽爆破問題，是保證有較高的炮眼利用率和循環(huán)進(jìn)尺、提高巷道掘進(jìn)速度的技術(shù)關(guān)鍵。

［1］ 王國(guó)呂，王虎，何立夫，等.巷道掘進(jìn)爆破參數(shù)的優(yōu)化［J］.礦業(yè)工程，2012(3):27－28.

［2］ 常東升，李延林，成光武.優(yōu)化爆破參數(shù)對(duì)提高巖石巷道掘進(jìn)效率的探討與實(shí)踐［J］.煤炭技術(shù)，2007(2):135－137.

［3］ 鐘福生，陳建宏，范文錄.破碎巖體內(nèi)異形斷面巷道掘進(jìn)的光面爆破技術(shù)［J］.爆破，2012，(1):34 －39.

［4］ 韋愛勇.控制爆破技術(shù)［M］.成都京:電子科技大學(xué)出版社，2009.

［5］ 王玉杰.爆破工程［M］.武漢:武漢理工大學(xué)出版社，2007.

［6］ 王玉杰.爆破安全技術(shù)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2005.