四、隧道钻爆方案

四、隧道钻爆方案

根据隧道设计地质情况,本标段隧道主要以泥岩、砂岩、页岩、泥岩夹砂岩、页岩夹砂岩、页岩砂岩夹煤层为主,节理裂隙发育,含泥岩、页岩的围岩质较软,纯砂岩属Ⅴ级次坚石。Ⅲ级、Ⅳ级围岩采用上下台阶法开挖;Ⅴ级围岩采用CRD、台阶法(带临时仰拱)开挖。

(一)隧道爆破技术要求

(1)根据围岩特点,合理选定周边眼的间距E、最小抵抗线W和炮眼深度L,辅助炮眼交错均匀布置在内圈眼与掏槽眼之间,周边炮眼、内圈眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上,掏槽炮眼加深10 cm。

(2)严格控制周边眼的装药量,尽可能将药量沿眼长均匀分布,同步起爆。

(3)周边眼使用小直径药卷、低猛度和低爆速的乳化炸药。为了满足瓦斯隧道安全施工要求,有瓦斯突出地段安全等级不低于三级的煤矿许用的含水炸药,必须采用煤矿许用电雷管连续正向装药,严禁反向装药,雷管以外不装药。严禁使用秒及毫秒级电雷管,使用煤矿许用毫秒延期电雷管时,最后一段延期时间不得大于130 ms。

(4)采用毫秒差有序起爆,使光面爆破具有良好的临空面。

(5)爆破网络采用串联,接头拧紧,明线包裹绝缘层;常规采用串并联结合复式网络。

(6)采用绝缘母线单回路爆破,母线与洞内电缆线、电线和信号线分别在隧道两侧。

(7)在岩石中,炮眼深度不足0.9 m时,装药长度不得大于炮眼深度的1/2,炮眼深度为0.9 m以上,装药长度不得大于炮眼深度2/3,煤层中,装药长度小于炮眼深度1/2。所有炮眼剩余部分用炮泥堵塞,严禁使用煤粉、块状材料或其他可燃材料做炮泥。

(8)瓦斯隧道采用不低于二级煤矿许用炸药和电毫秒雷管。以下爆破设计均采用2#岩石乳化炸药进行计算。

(9)隧道施工爆破方案按照光面爆破进行设计。

(二)Ⅲ级围岩台阶法爆破设计

(1)掏槽眼采用斜眼复式楔形掏槽,眼深2.1~3.05 m,倾斜角度35~45度,眼底间距b取20 cm,眼口水平距离B内外掏槽分别取3.5 m和4.7 m,相邻两排眼间距60 cm,眼孔间距详细见图4-4-9。

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图4-4-9 Ⅲ级围岩台阶法开挖炮孔示意图

(2)周边眼间距E:一般情况下E=(12~15)d,其中炮眼直径D=42 mm,周边眼间距50~63 cm;同时根据最小抵抗线W(光面层厚度)取值在(13~22)d范围内,本设计W=55 cm,E=55 cm,施工中可根据实际情况调整。

(3)装药结构:掏槽孔和掘进孔采用连续装药结构,药卷直径32 mm,采用煤矿许用炸药;周边眼单孔装药结构为眼底1根药卷,其余2.5根分成5段100 g/段的药卷均匀布置,用导爆索进行串连,药卷均为φ32 mm-200 g 2#岩石乳化炸药药卷。

(4)洞身开挖顺序:上台阶开挖→下台阶开挖→仰拱开挖。

(5)上台阶每排炮开挖长度为2.5 m,下台阶和仰拱每排炮开挖长度3.0 m。

(三)Ⅳ级围岩台阶法爆破设计

(1)掏槽眼采用斜眼楔形掏槽,眼深2.5~3 m,倾斜角度40°~50°,眼底间距b取20 cm,眼口水平距离B内外掏槽分别取3.5 m和4.7 m,相邻两排眼间距60 cm,眼孔间距详细见图4-4-10。

(2)周边眼间距E:一般情况下E=(12~15)d,其中炮眼直径D=40 mm,周边眼间距48~60 cm;同时根据最小抵抗线W(光面层厚度)取值在13~22 d范围内,且遵循W≥E的原则,周边眼相对距离E/W=0.5~0.8,一般取W值45~60 cm,本设计取W=60 cm,取E=50 cm,施工中可根据实际情况调整。

(3)装药结构:掏槽孔和掘进孔采用连续装药结构,药卷直径32 mm,采用煤矿许用炸药;周边眼单孔装药结构为眼底1根药卷,其余2根分成4段均匀布置,采用导爆索串连,炸药均为φ32 mm-200 g 2#岩石乳化炸药药卷。

(4)洞身开挖顺序:上台阶开挖→下台阶开挖→仰拱开挖。

(5)上台阶和下台阶每排炮开挖长度为2.0 m,仰拱开挖每排炮开挖长度为3.0 m。

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图4-4-10 Ⅳ级围岩台阶法开挖炮孔示意图

(四)Ⅴ级围岩台阶法(带临时仰拱)爆破设计

(1)掏槽眼:用斜眼楔形掏槽,眼深1.2 m,倾斜角度40°~60°,眼底间距b取20 cm。

(2)周边眼间距E:一般情况下E=(12~15)d,其中炮眼直径D=40 mm,周边眼间距35~50 cm;同时根据最小抵抗线W(光面层厚度)取值在(13~22)d范围内,遵循W≥E的原则,周边眼密集系数K=E/W=0.7~1.0,一般取W值40~60 cm,本设计取W=50 cm,取E=40 cm,施工中可根据实际情况调整。

(3)装药结构:掏槽孔和掘进孔采用连续装药结构,药卷直径32 mm,不耦合系数为1.25,采用煤矿许用炸药;周边眼单孔装药结构分成3段均匀布置,炸药均为φ32 mm-200 g 2号岩石乳化炸药药卷。

(4)洞身开挖施工顺序:上台阶开挖→下台阶开挖→仰拱开挖。

(5)上台阶每排炮开挖长度为0.6 m,下台阶每排炮开挖长度为1.2 m,仰拱开挖每排炮开挖长度为3.0 m。

(五)隧道钻爆施工工艺流程

(1)施工工序:测量放样布点→钻眼→清孔→装药→连接起爆网络→引爆→出渣→找顶→下一开挖循环。

(2)放样布点:在每茬炮钻眼前均应根据设计断面准确放出隧道中心线及轮廓线,均匀标出炮眼位置。

(3)钻眼:采用人工手持风钻钻眼,眼孔直径40 mm。钻眼时控制钻进方向及深度,避免过大偏差,周边眼外插角1°~2°。根据掌子面的凹凸程度调整钻进深度,保证眼底在统一垂直面内。掏槽眼较其他眼深10~15 cm。

(4)清孔:装药前,必须用由钢筋弯制的炮钩和小直径高压风管输入高压风将炮眼石屑括出和吹净。

(5)装药:装药前进行分工,做好各司其职,分片分组、自上而下进行,雷管要对号入座,避免混淆。所有炮眼均以炮泥堵塞,堵塞长度30 cm。

(6)连接起爆网络:采用“一把抓”形式的集中连接方法。把若干根导爆管捆绑在一个电雷管上,利用导爆管和非电毫秒雷管分流传爆的特性实现孔外延期。

周边眼采用导爆索加毫秒雷管混合起爆,每4~5个周边眼采用导爆索并联后引出端头后再与相应段别的毫秒雷管连接,之后再进行集束连接。

(7)引爆:采用电雷管引爆。起爆前所有人员、机械等必须全部撤离至作业面安全距离200 m以外隐蔽处,进行避炮。

(六)爆破作业注意事项

(1)掏槽成功与否直接决定爆破效果的好坏,因此在施工过程中,根据围岩具体情况,确定合理掏槽形式,严格控制掏槽眼的钻进方向及深度。

(2)周边眼间距E、光面层厚度W是光面爆破的关键,要根据围岩的各项指标选择合适的E、W值,并应遵循W≥E的原则。

(3)周边眼装药结构及起爆顺序也是光面爆破是否成功的关键要素之一。一般情况下,周边眼采用不耦合间隔装药结构,红线并联连接,采用电毫秒雷管,实现微差延期爆破,形成由开挖断面中心逐渐向周边依次分层起爆的顺序。

(4)每循环爆破后,对残眼长度、爆渣集中度和块度、周边孔痕迹率、岩面平整度、循环间衔接台阶高度、围岩稳定性以及断面轮廓、超欠挖情况等爆破效果参数进行量测与描述,并根据爆破效果适当调整循环进尺、周边孔、内圈孔间距及抵抗线、掘进孔密集度及炸药用量、掏槽孔布置及掏槽孔深度等爆破设计参数。

(5)根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况,在施工过程中及时修正爆破孔距,用药量,特别是周边眼。主要考虑岩层的节理、走向和整体性。根据爆破振速监测,调整单段起爆炸药量及雷管段数分布,保证雷管及炸药分布。