隧道光面爆破技术隧道爆破的特点（1）只有一个自由面（临空面）；（2）炮眼深度受到一定限制，这是与隧道围岩条件、打眼机械工具、爆破技术等有关系；（3）受隧道围岩条件的控制，爆破参数主要取决于围岩级别；还取决于开挖方法与断面大小；（4）钻孔、装药、引爆都在较恶劣的条件下进行；（5）隧道爆破、炮眼比较集中， 1.5-2个/m2;（6）多采用类比法设计，计算简单。

不象洞室爆破、拆除爆破等要进行较复杂的计算和药包的布置。

1 、光面爆破的特点1.1 隧道成形规整，应力分布均匀，有利于围岩稳定，从而提高围岩自承能力。

1.2 对围岩的扰动范围小，相应的炮震裂缝少，从而增加施工安全性。

1.3 光爆成形规整，有利于施作锚喷支护。

1.4 节约材料，降低工程造价。

尤其是减少超欠挖，可大大减少衬砌砼超灌量。

2、光面爆破的作用原理炮眼中炸药爆炸时对围岩产生两种作用，一种是爆炸产生的高温高压气体膨胀过程对围岩的静压和尖劈作用，这种作用时间较长，一般为几至几十毫秒；另一种是炸药爆炸瞬间的冲击波对围岩动压作用，这种作用的时间较短，但作用比静压作用猛烈。

一般爆破中，冲击波动压的作用是主要的。

光面爆破，就是人为地采取技术措施，减弱动压对炮眼周壁岩石的冲击作用，而使高压气体产生的静压作用成为主导。

如果相邻的炮眼间距适当，爆炸时爆炸气体将在炮眼连线方向产生较大的集中应力，作用于这个方向的眼壁上，由于岩石抗拉强度远远低于抗压强度，于是沿相邻眼连线方向眼壁出现裂缝，而爆炸产生的高压气体形成的尖劈作用，使既成裂缝进一步扩展，最终形成规整的破裂面。

控制并减弱爆破冲击波动压作用的主要技术措施是：a、采用小直径药卷。

使不偶合系数大于1，爆破时有一定的缓冲作用，动压大为降低。

b、采用缓冲装药结构。

包括不偶合药包连续装药结构和偶合药包间隔装药结构。

c、控制每米炮眼长度的装药量，并均匀分布于炮眼内。

d、采用爆速低、猛度小、低密度的炸药。

3、光面爆破的质量标准3.1 周边轮廓基本符合设计要求，岩石壁面平整，隧道壁面起伏在15~20cm 以内。

3.2周边炮眼痕迹保存率：硬岩》80%、中硬岩》60%。

3.3 爆破后的保留的半眼壁面上无粉碎和明显新生裂缝，对围岩破坏轻微。

3.4 爆破后，大的危石、浮石较少。

4、光爆参数的选择4.1、周边眼孔距（E）及抵抗线（W）4.1.1 孔距（E）:可选350~700mm左右。

当围岩软弱、节理裂隙发育或隧道跨径小时选350~500mm ;中等硬度岩石选450~650mm ;岩石坚硬完整时选550~700mm。

抵抗线（W）:通常为450~800mm。

当岩石软弱时选450~600mm；中等硬度岩石选4.1.2600~800mm ;岩石坚硬完整时取600~800mm。

4.1.3 密集系数（M=E/W）: 一般取M=0.5~1.0，软岩取M=0.5~0.8，中硬岩取M=0.7~1.0,硬岩取M=0.7~1.0，M 值软岩取小值、硬岩及断面小时取大值。

4.2炮孔深度（L）值的确定：根据围岩情况、钻孔设备、掏槽方式等确定。

4.2.1炮孔深度的区分：浅孔爆破：L v 1.8m;中孔爆破：L=1.8~2.5m ;深孔爆破：L >2.5m。

4.2.2孔深一般不宜小于1.2m，因为眼孔较浅时，爆炸气体很容易从孔口释放出去。

4.2.3 孔深也不宜太深，当钻孔外插角一定时，周边孔越深超挖越大。

4.2.4 采用楔形掏槽时，其炮眼深度L 可考虑为：L= （0.4~0.6）B式中一B为断面宽度4.3 炸药及装药结构的选择4.3.1 炸药：宜采用低爆速、低猛度、低密度炸药。

4.3.2 装药结构：宜采用小药卷不偶合装药及空气间隔装药结构，孔口用炮泥堵塞，改善爆破效果。

a、小直径药卷径向空气间隔连续装药。

药卷直径为20~25mm，用塑料扩张管套在两药卷接头处，使药卷能置于炮孔中心。

为克服炮眼底部岩石夹制力，在炮孔底部装半卷①32mm药卷作起爆药卷。

b、普通标准药卷（①32mm）空气间隔装药。

一般每半个药卷一个间隔，药卷用导爆索串起来一次起爆。

c、小直径药卷空气间隔装药，此装药结构可减弱对围岩的破坏作用，适合于软岩。

4.3.3 不偶合系数：炮孔直径d 与药卷直径① 之比叫做不偶合系数（又叫缓冲系数）。

当炮孔直径d=62~200mm 时，不偶合系数取2~4;炮孔直径为34~45mm 时不偶合系数取1.5~2。

4.3.4 装药量：光面爆破周边眼装药量应严格控制，否则将完全达不到光爆的效果。

a、单孔光面爆破经验装药量计算式：g=（E+W）L*10R b 式中：g —单孔装药量（g）E —孔距（m）W —抵抗线（m）L —孔深（m）R b—岩石抗压强度（MPa）b、光爆装药集中度（q ）：q=g/L= （E+W）*10* （R b）1/2（g/m）c、“隧规”中，光爆装药集中度（q）参考值：软岩q=0.07~0.12 （kg/m）;中硬岩q=0.15~0.25（kg/m ）;硬岩q=0.30~0.35 （kg/m ）。

5、光面爆破的技术要点5.1 合理选择光面爆破参数，努力提高钻孔精度。

5.2 严格控制药量，采用合理的装药结构。

5.3 选择合理的起爆顺序。

5.4 周边眼应同时起爆，一般要求时差不大于100毫秒。

6、炮眼布置的步骤6.1掏槽炮眼的布置：掏槽爆破是隧道掘进的关键，爆破质量、掘进效果都有赖于掏槽爆破是否成功。

6.1.1掏槽位置：一般都选在钻孔作业比较容易的部位，比如隧道中线偏下。

6.1.2掏槽形式：常用形式有直眼掏槽、斜眼掏槽及混合掏槽。

6.121平行直眼掏槽a、有几个空眼的直眼掏槽：其形式有三角形、六边形和菱形，如图1所示有空眼的直眼掏槽（图1）通常a=（2~2.5） d （式中d为钻孔直径）。

b、五眼梅花形直眼掏槽：适用于各种岩石如图2所示：a=（2~3）d, b=（3~4.5）d。

*5五眼梅花形直眼掏槽（图2）c、小直径平行预裂挤压抛碴掏槽如图3所示：R1=100~140mm，R2=200~280mm。

小直径平行预裂挤压抛碴掏槽（图3）如图3所示，就是把内圈的四— 500mm ，在超深部分反 装2~3卷炸药后起爆，起到抛碴作用（图示编号为雷管段数）。

6.122楔形掏槽：斜眼掏槽中，楔形掏槽用得最多。

楔形掏槽又称“ V ”形掏槽。

一般采用2~4 对与工作面成60° ~65°角的对称倾斜炮眼，成对地在炮眼底部集中形成一线，集中火力同时起爆， 炸出一个楔形漏斗。

a 、垂直楔形掏槽：适用于整体性较好或近似垂直或斜交成层的沉积岩，钻眼方便，炮眼方向和 高度易于掌握，爆破效果好。

楔形掏槽要求炮眼与工作面的交角为60° ~65。

，即底部“ V ”形夹角a 大致为50° ~60°，炮眼深度大致为断面宽度的 45~50%。

a 垂直楔形掏槽（图4）b 、复式楔形掏槽：当要求每一循环进尺为 B/2或以上时，这时一级楔形掏槽难以达到要求，必须采用复式楔形掏槽。

钻眼时，每对炮眼采用不同的倾斜角，钻孔精度要求高（如图5所示）。

20cm20cm复式楔形掏槽（图5）6.2沿开挖轮廓线布置周边眼及底板06.2.1周边眼：根据光面爆破选定的周边眼间距，沿开挖轮廓线布置，在墙脚处为克服较大的夹 制作用，可将孔距适当减小。

严格控制外插角，以减少超挖。

周边眼深度应根据岩石条件和进度要求 及掏槽形式而定，一般情况下掏槽眼深度小 0.1~0.2m 。

6.2.2 二圈眼：二圈眼也是光爆施工的重要参数，直接影响光面爆破质量。

二圈眼所在位置就是 周边眼抵抗线的边缘。

二圈眼的孔距一般稍大于周边眼抵抗线（W ）,即二圈眼间距E=1.2W ，通常 不大于0.9M 。

6.3辅助眼；这部份炮眼是紧挨着掏槽眼的位置，它既是掏槽眼的辅助眼，又对掏槽槽口起扩大 作用，因而它L --- 1I 1 20cm□a 10~20cm 20cm 10~20cm a a的眼底与掏槽眼底部的距离应比扩大眼小一些。

6.4扩大眼：扩大眼的布置通常可采用下列形式641弧形式：顺隧道弧形周边分层布置。

这种形式，爆破逐层形成弧形拱，有利于围岩的稳定。

6.4.2直线形式：围绕槽口将炮眼顺竖直或水平方向，向外逐层排列。

相当于多排炮眼的梯段爆破，有临空面，爆破效果好，是隧道开挖布眼常倾向的图式。

6.4.3圆形式：开挖圆形洞室，炮眼围绕园心分层布置。

6.5确定合理的起爆顺序通常起爆顺序应为：掏槽眼T辅助眼T扩大眼T二圈眼T周边眼T底板眼，间隔时间采用25~100毫秒。

周边眼宜一次起爆，若分次起爆周边眼轮廓不大平整。

7、光爆钻孔的基本技术7.1严密的组织7.1.1光爆钻孔时应统一指挥，协调行动。

7.1.2固定钻机班，并实行定人、定机、定位、定质、定量的"五定”岗位责任制。

7.1.3分区、按序钻孔。

避免相互干扰、碰撞、拥挤及窝工现象。

7.2钻孔的方法与步骤：整个光爆钻孔过程可分为准备T定位T开口T钻进T拨钎T移位六步。

7.3 对光爆周边眼的要求必须达到“准”、“直”、“平”、“齐”。

准：孔位选准；直：先打好上方标准眼，插上炮杆，使侧墙孔孔口在同一条垂线上；平：就是要使周边炮眼相互平行；齐：使各炮眼眼底落在同一平面上。

7.4保证钻孔质量的措施7.4.1找准中线水平，标定周边眼及二圈眼的孔位。

7.4.2在拱顶1m处标定一临时中线（也可在台架上标定一临时中线），以保证炮眼沿隧道中线钻进，然后在标准孔内插入炮棍作为其它炮孔的方向标志。

7.4.3根据要求的钻孔深度做好标记，使孔底落在同一平面上，周边孔深不超过扩大孔深。

7.5正确掌握支架的角度：钻机和支架间的角度在硬岩中一般保持在130° ~140°之间；在软岩中应保持120 ° ~130°之间。

7.6钻孔作业中的“七快”、“四勤”、“四不钻”：七快：拉风水管快、安钻快、换钎快、移动支架快、交换位置快、排除故障快。

四勤：保养钻机、支架勤；维修风水管勤；检查钻孔质量勤；检查安全勤。

四不钻：不钻残眼、不钻石缝、不钻软弱夹层、不钻破碎带。

名词解释：不耦合系数在控制爆破中是一个很重要的参数。

主要用于预裂爆破与光面爆破。

定义：炮孔直径与药包直径之比.用途：保护爆破的完整度，以防龟裂与减少裂隙，保持岩体稳定性。

用在预裂孔或周边眼内。

一般取值范围为1.0~2.0，在孔距较小情况下一般取大值。

在岩石抗压强度较大时，一般取小值。

装药结构炸药在炮眼中装填的状态。

连续密接的称连续装药”分成数段的称间隔装药”装药直径基本等于炮眼直径的称耦合装药”，装药直径明显小于炮眼直径的称不耦合装药”。

装药结构是指炮孔内的药包与药包之间位置、品种和形状的关系。

一般单一结构为装同一种炸药，而混合结构是在孔底或某段岩石强度高或低处对应装高威力或低威力炸药。