Ⅳ级围岩爆破设计 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Ⅳ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=，高为 H=。
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，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。
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 ~ 实际根据表 4-1 选取:
2 ,,,。 S—爆破作业的面积，由开挖断面图可知，IV 级围岩开挖断面
， 上台阶 断面积为， 中台阶 断面积 ， 下台阶断面积；仰拱断面积。 —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 ； —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 ；
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 隧道爆破单位耗药量（）
开挖部位和掘进断面积/
围岩类别 ⅣⅤ ⅢⅣ ⅡⅢ I
单自由面 4—6 7—9 10—12 13—15 16—20 40—43 多自由面 扩大挖底
表4—2 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) 8 表4—3装药系数值
炮眼名称 围岩类别 ⅣⅤ ⅢⅣ ⅡⅢ I 掏槽眼 辅助眼 周边眼 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 m，工程中炮眼利用率实取 ，由式（4-2）计算炮眼深度得炮眼深度为 。
(4-2)
实际取炮眼深度为 ，每循环进尺为 l m。一般深掏槽眼较炮眼加深 。
(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 。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 ①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 ，故深掏槽眼深度为 ；浅掏槽眼 4 个孔深为 。
②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 ，周边眼向外倾斜，距开挖轮廓线为 100m。上台阶轮廓线总长为 ，故周边眼数目为 N2=÷= 个，实际取58个。
③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 ①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 ； V ——每循坏进尺爆破的岩石量；
计算得总装药量 Q = 91.04.26.360.1= 。本隧道用2号岩石乳化炸药，根据2号岩石乳化炸药的换算系数则一个循环2号岩石乳化炸药总装药量为9.871.19.79kg。
②单孔装药量 根据表 4-1 可知，掏槽眼装药系数为 ，辅助眼装药系数为 ，周边眼装药系数为 ，为保证光爆效果，周边眼装药系数实取 。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=×÷=3卷 单孔装药量=3×= 换算为2号岩石乳化炸药： 单孔装药量=×= 单孔装药卷数=÷=卷 实际取卷，则单孔装药量为×= 6 个深掏槽眼： 单孔装药卷数=×÷= 卷 单孔装药量=×= 换算为2号岩石乳化炸药： 单孔装药量=×= 单孔装药卷数=÷=卷 实际取卷，则单孔装药量为×= 41个辅助眼： 单孔装药卷数=×÷= 卷 单孔装药量=×= 换算为2号岩石乳化炸药： 单孔装药量=×= 单孔装药卷数=÷=卷 实际取卷，则单孔装药量为×= 58个周边眼： 单孔装药卷数=×÷= 卷 单孔装药量=×= 换算为2号岩石乳化炸药： 单孔装药量=×= 单孔装药卷数=÷=卷 实际取5卷，则单孔装药量为5×= 按此计算，上台阶每循坏进尺所需总装药量为： Q 464158=
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 m，周边眼 m。 (2)炮孔直径 炮孔直径确定为42mm。 (3)炮眼间距和排距 ①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 ，周边眼向外倾斜，距开挖轮廓线为 100m。周边眼数目为39个。
②辅助眼 本隧道中辅助眼间距实取 770mm，共布置 N=102—39=63个辅助眼。 (4)装药量 ①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 。计算得总装药量Q= 91.04.25.4674.0= 。本隧道用2号岩石乳化炸药，根据2号岩石乳化炸药的换算系数则一个循环2号岩石乳化炸药总装药量为67.821.115.75kg。
②单孔装药量 根据表 4-1 可知，辅助眼装药系数为 ，周边眼装药系数为 ，为保证光爆效果，周边眼装药系数实取 。具体计算如下：
63 个辅助眼： 单孔装药卷数=×÷= 卷 单孔装药量=×= 换算为2号岩石乳化炸药： 单孔装药量=×= 单孔装药卷数=÷=卷 实际取卷，则单孔装药量为×= 39个周边眼： 单孔装药卷数=×÷= 卷 单孔装药量=×= 换算为2号岩石乳化炸药： 单孔装药量=×= 单孔装药卷数=÷=卷 实际取5卷，则单孔装药量为5×= 综上所述，每循坏进尺上台阶所需炸药的总装药量为： Q 6339 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 m，周边眼 m。
(2)炮孔直径 炮孔直径确定为42mm。 (3)炮眼间距和排距 ①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 ，周边眼向外倾斜，距开挖轮廓线为 100m。周边眼数目为32个。
②辅助眼 本隧道中辅助眼间距实取 770mm，共布置 N3=94—32=62个辅助眼。 (4)装药量 ①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 。计算得总装药量Q= 91.04.29.4274.0= 。本隧道用2号岩石乳化炸药，根据2号岩石乳化炸药的换算系数则一个循环2号岩石乳化炸药总装药量为27.761.13.69kg。
②单孔装药量 根据表 4-1 可知，辅助眼装药系数为 ，周边眼装药系数为 ，为保证光爆效果，周边眼装药系数实取 。具体计算如下：
62个辅助眼： 单孔装药卷数=×÷= 卷 单孔装药量=×= 换算为2号岩石乳化炸药： 单孔装药量=×= 单孔装药卷数=÷=卷 实际取卷，则单孔装药量为×= 32个周边眼： 单孔装药卷数=×÷= 卷 单孔装药量=×= 换算为2号岩石乳化炸药： 单孔装药量=×= 单孔装药卷数=÷=卷 实际取5卷，则单孔装药量为5×= 综上所述，每循坏进尺上台阶所需炸药的总装药量为： Q 62kg 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。