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第二节 钻孔爆破开挖法



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示例




鲁布革水电站引水隧洞D段全长2589m,开挖直径8.8m,底坡0.032。岩 层为厚层白云岩和白云质灰岩, 完整性好, 偶有团块状灰岩与泥质薄层出 现, 节理断层较不发育, 地下水位线位于洞底高程以下。采用全断面钻爆 法施工, 其施工方案简述如下。 (1)施工设备 测量放线与布孔用激光发生器; 钻孔用2台JCH310—C型 全液压三臂凿岩台车; 通风用1台PF—100SW37型隧洞轴流式送风机; 清 撬危石及清底用1台斗容量为0.34m3 的UH04型液压反向铲; 装碴用1台斗 容量为3.1m3的966D型侧翻式轮胎装载机; 出碴用4~6辆12t自卸汽车。 (2 ) 钻爆施工参数 设 计开 挖 断面 60.82m2, 钻孔 139 个, 钻孔直径 Φ100mm和Φ45mm,钻孔深度3.3m,循环进尺3.0m,炮孔密度2.29个/m2, 爆破效率89.8%,平均单位耗药量1.65kg/m3,平均单位耗雷管量0.79个 /m3,每天三个循环,施工总人数62人。 (3)循环作业
三峡矛坪溪泄水隧洞、天生桥一级引水隧洞、广蓄引水隧洞、江垭导流隧洞均采 用直眼掏槽方式开挖爆破。
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2)垂直掏槽

部分工程垂直掏槽主要参数
岩性 孔数 (m) 炮孔直 药卷直 炮孔间 径 径 距(m) (mm) (mm) 装药量 (kg/孔) 平均循 环进尺 (m) 炮孔利 用系数 (%)
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二、钻孔爆破开挖轮廓 的控制


光面爆破常用爆破参数值
岩石类别
岩石极限抗压 强度(Mpa) >59 29~59
周边孔间距 a(cm) 55~65 45~60
周边孔抵抗线 w(cm) 60~80 60~75
周边孔密集系 数M=a/w 0.9~1.0 0.8~0.9
周边孔装药集 中度Δ l (g/m) 300~350 200~300
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部分工程光面爆破参数值
工程名称 岩性 不耦合系 数k 线装药密 炮孔间距a 最小抵抗 度(g/m) (cm) 线W(cm) 150~200 50~100 密集系数 M
隔河岩引 水隧洞
石灰岩、页 岩
2.25
40~50
60~70
0.65~0.75
三峡矛坪 溪泄水隧 洞
天生桥一 级引水隧 洞 广蓄引水 隧洞 鲁布革电 站引水隧 洞
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(3)装载机或挖掘机装车,自卸汽车出碴

适用于中、大断面全断面开挖的平洞。

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装载机及出碴示意图 (a)—履带式装载机;(b)—轮胎式装载机; (c)—装载机配自卸汽车

棚架漏斗装碴 1、2、3、4、5、—开挖顺序
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(2)装岩机装碴,机车牵引斗车或矿车出碴



适用于围岩稳定的小断面平洞、施工支洞、导洞。 常用的三种调车方式。 采用浮放道岔,可缩短调车 距离,使装岩机更接近工作 面而加快了装碴速度。线路 要求和行车规划。
(a)浮放道岔双线调车;(b)菱形渡线钣双线调车 (c)皮带运输机分料双线调车 1—装岩机;2—正在装载的矿车; 3—已装满待运的矿车;4—等待装载的空车; 5—浮放道岔或菱形渡线钣;6—皮带运输机
2012-5-2614 Nhomakorabea部分工程爆破参数表
项目
隔河岩引 水隧洞
石灰岩、 页岩 100
三峡矛坪 溪泄水隧 洞
花岗岩 68(上半 部)
广蓄引 水隧洞
花岗片 麻岩 81.7
广蓄尾 水隧洞
花岗片 麻岩 83.8
广蓄交通 洞
花岗片麻 岩 48.3
成昆铁路 隧洞
f=5~8 38.5~45
围岩特性 断面面积 (m2)
N = Q / W = KSW / W = KS /




= 100 ( / 4 ) d k
2
W=(0.5~0.8)B
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2.炮孔数目



N——一次掘进循环中开挖面上的炮孔总数; Q——一次爆破的炸药用量kg; W——炮孔深度,m; ——单个炮孔每米装药量,kg/m; d ——药卷直径cm。 Δ ——炸药密度kg/cm3; k ——装药压紧系数,通常对硝铵炸药=1.0,对硝化甘油炸药=1.2; ——炮孔的装药系数,见表6-2所示。 ——炮孔深度m; L ——开挖断面宽度m; B K ——单位耗药量kg/m3,见表6-3所示; ——开挖断面面积m2。 S
硬岩 中硬岩
软岩
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<29
35~45
45~55
0.7~0.8
70~120
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三、钻孔爆破循环作业


每掘进一次,主要工序有钻孔准备、钻孔、装药、爆破、通风排 烟、安全检查、出碴、延长运输线路和风水电管线等。 掘进一次的工序组合,称为循环作业。常采用的循环时间为4、6、 8、12h 。 当围岩稳定性较好,有钻架台车或多臂钻车钻孔,短臂挖掘进机 或装载机配自卸汽车出碴时,宜采用深孔少循环的方式,以节省 辅助工作的时间。 若围岩的稳定性较差,用风钻钻孔、斗车或矿车出碴,宜采用浅 孔多循环的方式,以保证围岩稳定。 确定循环进尺时,通常是根据围岩条件、钻孔出碴设备的能力, 初步选定掘进深度,计算钻孔、装药爆破、出碴、临时支护等工 序的时间,然后按班或日循环次数为整数的原则,再修改初选进 尺,直到满足正常班次的循环作业。
开挖方式
炮孔孔数 (个) 炮孔密度 (个/m2) 单位耗药 量(kg/m3)
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全断面
200~220 2.0~2.2 1.35~1.5
全断面
149 2.2 1.25
全断面
197 2.4 1.8
全断面
166 2.0 1.2
全断面
118 2.48 1.43
全断面
74~101 1.8~2.3 1.3~1.5
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(3)周边炮孔



目的:控制开挖断面轮廓的炮孔,称为周边炮孔,也称为轮廓边 线炮孔。 要求:为了保证开挖面的规格,每个角上要布置角孔。周边孔中 的底孔,考虑到底部岩石上抬的夹制影响和工作面翻碴的作用, 应将底孔间距适当加密或适当加大装药量。 周边孔的孔口应距开挖断面设计边线10~20cm,以利于钻孔作业。 钻孔时应控制孔的倾斜角度和深度,使孔底落在同一平面上。孔 底距设计边界的距离,视岩石的硬度而确定,中硬岩石,孔底可 达到设计边界;软石,孔底在设计边界内10cm;坚硬岩石以上, 孔底应超出设计边界10~15cm。
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光面爆破洞挖布置图
光面爆破洞挖布置图 1~2号孔—掏槽孔;3~8号孔 —崩落孔;9~12号孔—周边孔
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斜眼掏槽
斜眼掏槽
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2)垂直掏槽



特点:掏槽炮孔与工作面垂直布置, 钻孔作业和深度不受工作面大小限 制, 便于钻孔自动化, 容易达到要求的循环进尺。 直眼掏槽种类和炮孔布置形式: 隔河岩电站引水隧洞开挖槽孔布置
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3.炮孔深度






炮孔深度应根据开挖断面的大小,岩层性质、掏槽型式、钻机型 式和掘进循环作业时间进行选择。 炮孔深度为隧洞开挖断面宽度的0.5~0.85倍,同时还应与循环作 业时间相协调。 W=∱(T) T=φ t1+Nt2+t3+t4+t5 t1=NW/ν m t4=WSη /p T——一个循环作业内各工序所需时间的总和, φ ——钻孔与装岩出渣平行作业系数,用手提钻机时φ =0.3~0.5, 不平行作业时φ =1.0 t1——开挖面上的钻孔时间,h N——开挖面上的炮孔总数;
花岗岩
2.25 泥岩砂岩 1.56 花岗片麻岩 1.92 石灰岩、白 云岩 289 60 70 0.86 250~300 40~50 50~60 0.67~0.83 300 50 70 0.71
2.0
425
70
100
0.6
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2.炮孔数目
掘进工作面上炮孔数量和装药量,受岩层性质、炸药性能、爆破 时自由面状况、炮孔大小和深度、装药方式、工作面的形状、大 小和岩渣的块度等多种因素的影响. 方法(1)采用类比法或经验公式法,确定钻孔深度。大中断面 Ⅰ~Ⅱ类围岩条件下,钻孔深度为3~4.5m,Ⅲ~Ⅴ类围岩条件下钻 孔深度为2~3m.(2)初步确定单位耗药量。(3)计算每一循环总 药量。(4)计算炮孔数量。(5)计算不同炮孔装药量:周边孔 按线密度计算,掏槽孔为崩落孔的1.15~1.35倍。(6)经过2~3次 实验,通过调整即可得出较为合适的设计爆破参数。 初步计算时,可应用装药量平衡原理计算炮孔数量。
风动凿岩机
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1.钻爆作业


钻孔时应控制孔位、孔深和孔的斜度。掏槽孔和周边孔的孔位偏差应不 大于50mm,其他炮孔则不得超过100mm;掏槽孔的深度应比崩落孔深 10~20cm,其它炮孔的孔底应落在设计规定的平面上;周边孔的最大斜 度值应小于20cm,以控制径向超挖过大。 钻孔前准备工作有:工作面的清理、测量放线布孔、风水电管线的延长 以及钻机检查,一旦进入钻孔作业,应连续运转,直到钻孔结束。
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直眼掏槽
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(2)崩落炮孔



崩落炮孔的主要作用是爆落岩体,为周边炮孔的爆破创造有利条 件。 布置:崩落炮孔大致均匀地分布在掏槽外围。炮孔垂直于工作面, 炮孔深度应在同一平面,以保证工作面平整。 主要是确定炮孔间距和最小抵抗线。 炮孔间距由岩体硬度和岩碴块度来确定,一般间距为:软石 100~120cm;中硬石80~100cm;坚硬石60~80cm;特硬石50~60cm。
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