三空孔矩形直眼掏槽爆破試驗(yàn)研究

孫鵬飛

三空孔矩形直眼掏槽爆破試驗(yàn)研究

孫鵬飛

（遼寧潤(rùn)中供水有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110166）

大伙房輸水工程引水隧洞采用TBM（全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)）掘進(jìn)為主，鉆爆法為輔的聯(lián)合施工方案。文中結(jié)合大伙房水庫(kù)輸水工程引水隧洞鉆爆法開挖施工，簡(jiǎn)要介紹三空孔矩形直眼掏槽爆破設(shè)計(jì)相關(guān)試驗(yàn)研究，概述其優(yōu)缺點(diǎn)，旨在提高單循環(huán)開挖進(jìn)尺，保證開挖進(jìn)度，同時(shí)為類似工程施工提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

引水隧洞；三空孔；爆破；單循環(huán)；直眼掏槽

1 爆破實(shí)驗(yàn)的目的

大伙房水庫(kù)輸水工程主體建筑物為長(zhǎng)85.32 km的引水隧洞，采用TBM（全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)）掘進(jìn)為主，鉆爆法為輔的聯(lián)合施工方案。針對(duì)鉆爆法施工洞段，其設(shè)置多條施工支洞。受地質(zhì)條件、場(chǎng)地條件及外界因素干擾等，個(gè)別洞段間施工進(jìn)度難以保證合同工期，為確保階段性工期目標(biāo)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)資源投入情況，擬采用三空孔矩形直眼掏槽的爆破措施，提高單循環(huán)進(jìn)尺，保證開挖進(jìn)度。為此，決定在6號(hào)洞下游利用三臂鑿巖臺(tái)車，采用三空孔矩形直眼掏槽方法進(jìn)行一次爆破試驗(yàn)，從而確定該方法相關(guān)爆破技術(shù)參數(shù)。

2 實(shí)驗(yàn)方法

圖1所示空心孔為裝藥孔，直徑50 mm，孔深5 m，實(shí)心孔為不裝藥空孔，直徑為110 mm，孔深5.2 m。裝藥結(jié)構(gòu)：周邊眼采用不偶合間隔裝藥，其余采用不偶合連續(xù)裝藥。爆破器材選用2號(hào)巖石乳化炸藥、非電毫秒雷管（7 m腳線）、導(dǎo)爆管（爆速3 000 m/s）、導(dǎo)爆索（周邊眼全周布設(shè)）。根據(jù)圖示由1-17段依次起爆。

3 試驗(yàn)過(guò)程

試驗(yàn)從2005年7月28日12點(diǎn)10分開始，采用三臂鑿巖臺(tái)車施工，臺(tái)車到掌子面的時(shí)間為12：10，測(cè)量時(shí)間為12：10—12：55，同時(shí)臺(tái)車作業(yè)打完第一排底板眼；12：55開鉆，2號(hào)臂打掏槽眼，1號(hào)臂3號(hào)臂同時(shí)打周邊眼。15：06雙臂打完40個(gè)周邊眼；16：09掏槽眼（包括φ110的3個(gè)空孔擴(kuò)孔）打完。2號(hào)臂開始打第二排底板眼。雙臂共打了40周邊眼，18+12+10+8個(gè)輔助眼。2號(hào)臂打了1+4+8個(gè)掏槽孔，3個(gè)φ110的空孔，7+6+3個(gè)底板眼；于17：05全部眼打完。炸藥于17：55運(yùn)到掌子面，開始裝藥，裝藥時(shí)間為17：55—19：18。排煙時(shí)間為19：18—19：38，出渣時(shí)間為19：38—22：40，挖機(jī)清底渣22：40—23：03，最終全斷面爆破測(cè)量進(jìn)尺為3.9 m。

圖1 Ⅲ類圍巖全斷面開挖三空孔直眼掏槽炮眼布置圖單位：cm

4 試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

針對(duì)試驗(yàn)，分別從單循環(huán)耗時(shí)時(shí)間、用藥量及鉆孔數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，具體分析見(jiàn)表1，2，3。

表1 時(shí)間對(duì)比統(tǒng)計(jì)

表2 用藥量對(duì)比統(tǒng)計(jì)表

表3 鉆孔對(duì)比統(tǒng)計(jì)表

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

5.1 優(yōu)點(diǎn)

1）適合工程小斷面三臂鑿巖臺(tái)車快速掘進(jìn)。由于工程主洞鉆爆法馬蹄形斷面最大寬度8.08 m，且在圓心位置，若成功采用直眼掏槽工法，將避免因斷面小造成的鑿巖臺(tái)車推進(jìn)梁（7 m）受洞壁影響，解決楔形掏槽最合理角度無(wú)法實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題。

2）單循環(huán)進(jìn)尺高，日工序循環(huán)減少。若此工法爆破成功，單循環(huán)進(jìn)尺將從原楔形掏槽的3～3.5 m增加至4.8 m。若日進(jìn)度控制在9.6 m，則日平均循環(huán)數(shù)減少1個(gè)后，仍能保證日進(jìn)度要求，從而減少了因工序銜接造成的時(shí)間耽誤。

5.2 不足之處

1）達(dá)到直眼掏槽設(shè)計(jì)進(jìn)尺4.5 m以上，成功機(jī)率極低。受圍巖節(jié)理裂隙發(fā)育等客觀因素影響，由于引水隧洞二段五標(biāo)地質(zhì)的特殊性，經(jīng)過(guò)近一個(gè)月的直眼掏槽試驗(yàn)，全斷面一次爆破最大進(jìn)尺為3.9 m，平均進(jìn)尺僅為3.65 m。

2）掏槽眼部分空孔間距、裝藥孔間距受圍巖條件和臺(tái)車鉆孔水平影響，精度不高。直眼掏槽空孔的間距為18 cm（邊對(duì)邊約為7 cm），考慮到?102的鉆頭打出的成孔直徑約為110 mm，如果縮小空孔的間距會(huì)造成穿孔，這對(duì)于施鉆工的施鉆水平有很高的要求。同時(shí)圍巖節(jié)理較發(fā)育也會(huì)影響到成孔質(zhì)量，故直眼掏槽工法對(duì)施工過(guò)程各方面條件要求較高。

3）作業(yè)循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)機(jī)械設(shè)備完好率要求高。由于掏槽眼3個(gè)空孔須二次擴(kuò)孔，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果時(shí)間對(duì)比顯示，2號(hào)臂鉆掏槽眼部分比楔形掏槽工法耗時(shí)多出約141 min，裝藥耗時(shí)多出20 min，鉆眼時(shí)間長(zhǎng)對(duì)鉆機(jī)機(jī)具的磨損增大，同時(shí)輔助眼、周邊眼以及底板眼的數(shù)量增加，也會(huì)增加鉆具的磨損，機(jī)械故障的耽誤將增加工序時(shí)間。

4）火工品消耗較大，單耗已超過(guò)1.3 kg/m3。從試驗(yàn)成果中裝藥量對(duì)比表可以看出，火工品消耗大于楔形掏槽，且全斷面爆破時(shí)要求毫秒雷管段別需增加至9個(gè)段別，比楔形掏槽工法多出3個(gè)段別（需增加13段、15段、17段），單次集中裝藥量較大，對(duì)安全距離的控制要求較高。

5）單循環(huán)進(jìn)尺增加，洞身超欠挖成型控制難度增大。由于周邊眼鉆孔角度問(wèn)題，外插角控制在1°內(nèi)非常困難，幾乎不可能，加之深度加大，平面上鉆桿外插隨深度增加而增大，底眼部分超挖嚴(yán)重。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況以及已完成洞段施工經(jīng)驗(yàn)，目前在短工期、高標(biāo)準(zhǔn)壓力下，若三空孔矩形直眼掏槽技術(shù)得以成功應(yīng)用，則工程項(xiàng)目資源投入將大大降低，同時(shí)能較為穩(wěn)定地保證隧洞開挖進(jìn)度，從而實(shí)現(xiàn)工期的合同履約，但綜上分析所述，不足之處多于優(yōu)點(diǎn)，從各方面綜合考慮，同時(shí)嚴(yán)肅對(duì)待工期緊張的態(tài)勢(shì)，工程此時(shí)此地都不宜采用直眼掏槽爆破技術(shù)，但其他類似工程可以借鑒該試驗(yàn)研究成果進(jìn)行鉆爆法開挖施工。

［1］宗琦，王從平.深孔分段直眼掏槽試驗(yàn)研究［J］.有色金屬，2001（3）.

［2］潘國(guó)斌.帶有空孔的直眼掏槽有合理參數(shù)［J］.陜西煤炭技術(shù)，1989（3）.

TV74 < class="emphasis_bold"> ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］B

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1002—0624（2017）12—0050—02

2016-11-07