攻坚克难、探索创新——水压爆破在成兰铁路六标的应用(中铁五局成兰铁路工程茂县指挥部)一、工程概况成兰铁路六标全长20.35Km，隧道1.5座（跃龙门隧道出口段和杨家坪隧道），隧道里程20.11Km，占正线长度的98.8%。

单线隧道长19174.363m，双线隧道10772m，三线大跨与分合修过渡大跨段长550m；辅助导坑长度：平导3944m，斜井599m，横洞7851m。

大小坑道及隧道合计42890.363m。

隧道地质岩性以千枚岩为主，夹炭质千枚岩，灰岩等。

隧道最大埋深1445米，不良地质有断层破碎带、高地应力、高地温、瓦斯、软岩大变形，为极高风险隧道。

本标段隧道独头掘进最大长度7700米，为有效解决施工通风排烟除尘、缓解高地温、缩短通风时间，加快施工进度等难题，指挥部积极探索创新，应用水压爆破施工技术，已取得初步成效。

二、水压爆破施工工艺1、水压爆破释义隧道掘进水压爆破：在装药过程中，往炮眼中一定位置注入一定量专用设备加工成的“水袋”，炮眼口部利用炮泥堵塞的一种装药结构。

水压爆破的显著特点是：降低粉尘浓度，缩短通风时间，缓冲爆破压力，减小围岩破坏，改善围岩爆破效果，提高施工综合工效。

2、水压爆破工艺流程、人员、设备配置(1)人员配置除开挖班人员外，配置2人进行炮泥、水袋的加工，以及炮泥、水袋的装卸工作。

(2)设备及材料配置1）KPS异性袋液体灌装封口机技术参数序号项目参数备注1 生产效率700只/小时2 计量范围50-250克/袋3 电源220V50Hz4 整机功率0.68KW5 机器重量75KG2）、PNJ-A160型矿用炮泥机序号项目参数备注1 规格型号PNJ-A1602 额定电压380/660V3 额定功率4KW4 炮泥湿度20%5 重量（kg）2606 炮泥直径35mm3）加工操作间及炮泥加工操作间采用钢管支架，彩钢瓦房，面积30平方米。

3、水压爆破工艺流程（1）水压爆破与常规爆破区别水压爆破在掏槽形式、炮眼分布、炮眼数量、炮眼深度、起爆顺序和时间间隔等的设计与常规爆破一模一样。

与常规爆破相比，只多装入了水袋，装药量和装药结构有所不同，装药量除周边眼外，其余每个炮眼减少1节炸药0.2kg。

装药结构如图所示：（2）、工艺流程水袋、炮泥加工：水袋加工配置一台“KPS-60”塑袋灌装封口机，先将封口机开机预热，将购买的水袋安装在喷咀上，水袋灌满后自动热融封口。

水袋为聚乙烯塑料，厚0.8毫米、长200毫米、直径35毫米。

炮泥制作配置一台“PNJ-A·B160”炮泥机，炮泥采用粘土、砂和水制作。

制作时，先将粘土、沙、水人工拌合均匀，经炮泥机挤压成与炸药大小相当。

爆破设计：水压爆破与常规爆破参数基本一致，所不同的是水压爆破炮眼中增加了水袋，除周边眼外，其余每个炮眼减少1节炸药0.2kg。

装药：周边眼底部先装1个水袋，然后按照爆破设计装药，间隔部分装入2个水袋，眼口装入1个水袋，堵塞炮泥20厘米。

其它部位炮眼先在底部装1个水袋，然后按照爆破设计装药，眼口装入2个水袋，堵塞炮泥60厘米。

所有炮眼装药完毕后，连线起爆。

4、水压爆破实施情况跃龙门隧道三号横洞、二号斜井及杨家坪隧道各洞口从2013年10月1日开始实施水压爆破。

水压爆破开始初期装药沿用常规爆破装药结构，未进行减药。

对爆破后降尘、排烟时间、爆破进尺和光爆效果进行了验证对比。

直到开挖班组对水压爆破装药结构达到熟练程度，并且辅助配套工作完全正常以后，于2013年11月5日开始，对水压爆破装药结构进行了减少药量处理，除周边眼外，其余炮眼每个减少1节炸药。

（1）爆破效果对比（2）技术指标对比1）炸药单耗常规爆破与水压爆破装药结构，周边眼一样、其余炮眼每孔减少1节炸药，即0.2kg，爆破进尺提高30cm。

2）装药时间辅助坑道钻孔107个炮眼，14台风钻，每人钻孔7～9个，每个炮眼装药延长3分钟计算，共计延长装药时间约24分钟。

3）通风排烟时间常规爆破起爆后通风排烟时间约30分钟，改为水压爆破后，通风排烟时间约10分钟，每循环通风排烟时间可以减少20分钟。

4）光爆效果通过实施水压爆破技术，爆孔残眼率增加，一定程度上减小了爆破对周边围岩的扰动破坏，尤其在软弱围岩地层，有效控制了超挖和光爆效果。

（3）经济指标对比以杨家坪隧道三号横洞为例。

杨家坪隧道横洞剩余2050米，常规爆破循环进尺2.1米，需要976个循环；水压爆破循环进尺2.2米，需要931个循环。

水压爆破后，减少45个循环，节约工期28天。

采用水压爆破，能够节约炸药10.75吨,节约成本11.8万元；通风时间每循环减少20分钟，节约电费3.4万元，减少45个循环，节约电费0.5万元；节约1月管理费14万元、开挖工费9万元、电费5.1万元；节省发电机、空压机、通风机、挖掘机、装载机、汽车等费用12万元。

控制超挖（每循环按平均5cm超挖量计算，每延米减小超挖量0.75方，仅杨家坪3#横2050m就减小超挖及超填1537方，）节约施工成本约110万元，合计节约施工成本约175万元。

采用水压爆破，购买炮泥机、封口机1.3万元，需购买水袋3.2万元，购买沙、土0.3万元；加工炮泥、水袋工费2.5万元、电费0.3万元；炮泥、水袋运输费4.8万元。

合计增加费用12.4万元。

采用水压爆破后，剩余开挖总计能节约162.6万元。

5、水压控制爆破作用（1）实施水压爆破对隧道开挖的直接作用水压爆破与常规爆破相比具有极其显著的“三提高二保护”作用与效果：一提高了炸药能量利用率和爆破残眼率，即节省炸药12%；二提高施工效率，每循环提高进尺10cm，提高光面爆破效果；三提高经济效益，每延米可节省793元；二保护即粉尘浓度降低了，缩短通风20分钟，加快了工序循环，改善了作业环境，保护作业人员身体健康，保护围岩尽可能受到扰动破坏。

除此之外，由于爆破后岩石破碎、爆堆集中，加快了装砟出砟时间。

（2）实施水压爆破对作业环境的影响改善空气质量。

开挖班组带班人员从开展水压爆破以来，强烈要求水压爆破一定要长期开展。

原来采用常规爆破时，每次爆破后，带班人员都要查看爆破情况（是否需要补炮），每次爆破后需要等待5-10分钟，才能冒着浓厚的烟尘与刺鼻的气味查看情况；现在采用水压爆破后，可以立即查看爆破情况，烟尘、刺鼻的气味明显减小。

缩短通风时间。

开始实施水压爆破以来，通风排烟时间从30分钟，减小至10分钟，通风排烟时间平均缩短20分钟，较好的解决了隧道通风排烟、降尘问题。

对长大隧道、特别是通风排烟困难的隧道，作用效果极其明显。

在长达隧道、通风排烟时间较长的隧道实施水压爆破是十分必要的。

改善作业环境条件。

采用水压爆破，对高地热地段隧道施工来说还能降低作业环境温度，增加湿度，一定程度上也能改善作业环境条件。

确保施工安全。

对于煤与瓦斯隧道，采用水压爆破，对控制粉尘和瓦斯爆炸具有十分重要的意义。

（3）较好的解决了隧道通风排烟、降尘问题与常规爆破相比，水压爆破只多装水袋，水压爆破占用时间较长，经统计多占时间20分钟左右，如熟练了可控制20分钟以下。

水压爆破装药虽多占20分钟，但通风排烟时间缩短了20分钟，并未延长作业循环时间。

而且还节省了通风费用，此外爆堆集中、爆破的岩石块度减小、且破碎，加快了装碴速度。

实践证明水压爆破不会增加循环时间。

6、水压爆破实施过程存在问题（1）水袋、炮泥运送问题水袋、炮泥运送至洞内以后，从卸车点至掌子面距离需采用装载机装运，要确保装载机在开始装药前把水袋、炮泥及时装运至掌子面。

（2）开挖班长及爆破作业人员思想认识的改变从开始实施水压爆破以来，开挖班长何平对开展实施水压爆破态度比较坚定，本人大力提倡实施水压爆破。

但是开挖班爆破工人对实施水压爆破不是很理解，甚至有部分工人持消极态度对待。

开展应用水压爆破技术并非一帆风顺。

开始时，施工队抵触情绪严重，不理解，怕麻烦，嫌费事，几十年来采用传统爆破工艺，隧道照样打通，要改变施工人员的惰性思维，难度可想而知。

1）采取超欠挖考核与实施水压爆破相结合的奖罚激励措施，提高工人的责任心，确保水压爆破效果。

2）开挖爆破工人参与分配实施水压爆破的节省费用，切实让开挖爆破工人自觉、自发的在工作中实施好水压爆破。

7、实施水压控制爆破配套措施（1）辅助配套工作1）无论是装水袋还是装炮泥，一定要选用塑料筐，轻便坚固耐用，不应选用炸药箱，虽轻便，但不坚固，很容易散架，浪费炮泥或水袋。

2）根据开挖台车设计层位，按照炮眼数量配置装药区域炮泥、水袋用量，按照顺序编号管理。

避免装药过程中共用炮泥、水袋互相干扰、耽误时间；并且工人没有耐心去补充各自负责区域需要炮泥、水袋，导致部分炮眼未按照水压爆破装药结构装药，即影响爆破效果，又浪费炮泥、水袋。

3）水袋筐和炮泥筐应用装载机运到掌子面且高举到开挖台车上，这样可以避免笨重的人工搬运。

4）炮泥、水袋加工人员要有高度的工作责任心，即要确保炮泥的干湿适中，还要保证炮泥的加工长度和水袋的饱满度。

（2）考核激励措施对循环爆破进尺与超欠挖控制一并纳入考核，通过完善相应的激励考核办法，以提高工人水压爆破装药作业标准，增强责任心，确保水压爆破效果。