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隧洞钻孔爆破法

在工作面进行钻孔,并在孔内装药,引爆破碎介质的施工方法,简称钻爆法。它在水利工程的开挖工程中占主要地位,应用广泛。主要工序有钻孔(见凿岩机、多臂钻车)、装药、起爆、散烟、安全检查(包括对松石撬挖)等。并将从第一次钻孔起,到开始第二次钻孔止,称为一个开挖作业循环。

在工作面进行钻孔,并在孔内装药,引爆破碎介质的施工方法,简称钻爆法。它在水利工程的开挖工程中占主要地位,应用广泛。主要工序有钻孔(见凿岩机多臂钻车)、装药、起爆、散烟、安全检查(包括对松石撬挖)等。并将从第一次钻孔起,到开始第二次钻孔止,称为一个开挖作业循环。在具体施工中应根据设计图纸、地质条件、爆破器材性能及钻孔机械等条件进行钻爆设计,内容有掏槽方式,炮孔布置、炮孔深度、角度及密度,装药量、装药结构,及炮孔堵塞方式,起爆方式和顺序。隧洞钻爆法开挖的关键是掏槽爆破。掏槽就是在开挖工作面中心部位的一组炮孔,先于其它炮孔起爆,炸出一个槽子来,形成新的自由面,为以后各炮孔的爆破创造良好的条件,从而提高爆破效果。掏槽深度取决于每个开挖作业循环的掘进进尺。掏槽炮孔四周的炮孔叫崩落孔,其作用是爆落岩体。最外围一周炮孔叫周边炮孔(帮孔),其作用是控制隧洞的轮廓。掏槽孔参数确定后,要根据岩石硬度和炸药种类确定崩落孔的孔距和最小抵抗线。周边炮孔应用光面爆破预裂爆破技术进行设计。

掏槽孔的数目应在满足爆破需要的前提下力求最小,但不宜少于两个。隧洞开挖中,迄今使用的掏槽爆破方式很多,分类方法和名称各异。但按孔向和开挖面的交角可分为斜孔和垂直孔掏槽两大类。按炮孔布置和爆出来的槽子形状,斜孔掏槽又可分为楔形(垂直、水平楔形)、锥形(三角、四角、圆锥形)、扇形等。直孔掏槽可分为角柱形、直线缝形,以及中空孔单、双螺旋形掏槽法。当地质条件很复杂,地层构造明显时,宜用楔形掏槽。对于不大于50平方米的断面,一般用直孔槽可获得较大的进尺,大于50平方米的断面,采用楔形掏槽,可取得一个循环较大的进尺。若要求多循环爆破而不追求单个循环最大进尺时,可用直孔掏槽。

斜孔掏槽的炮孔,均与开挖面相交成一定角度,利用开挖面为首爆自由面,爆成预定的凹形槽。据爆破原理,破碎的岩块将沿最小抵抗线方向抛出,即沿与炮孔垂直的方向抛出。为克服岩石的夹制作用,应根据开挖断面大小选择好掏槽孔与开挖面的夹角(一般不能小于60度)和孔深,以保证掏槽效果。工程上常用的是楔形和锥形掏槽。楔形掏槽孔分成两行,互相平行,且相向倾斜。孔向应尽量与岩石层理或节理成直交,每对炮孔的延长线应交于一点,爆后以炮孔为界形成楔形凹槽。锥形掏槽孔通常布置在开挖面中部,向中心倾斜,其孔底的延长线相交于一点,爆后形成锥形槽。中国使用硝铵炸药,在中硬以上岩石中楔形和锥形掏槽孔深一般为2米左右,不宜超过3.5米。扇形或多组楔形和锥形掏槽法的钻孔深度要大些,但钻孔困难,不宜使用多臂钻作业,孔角孔向甚难掌握,采用较少。对小跨度隧洞,楔形掏槽最大进尺一般不大于跨度的60%,大跨度隧洞一般不大于45%。

直孔掏槽又称平行孔掏槽,其所有炮孔都互相平行,且垂直于开挖面。其优点是孔深不受开挖断面限制,钻孔操作简便,利于机械化钻孔。缺点是向自由方向抛碴能力弱,炸药耗量大。为改变这一缺点,在中心钻一小或大孔,不装药,作为其它炮孔爆破的自由面,称做中空孔。随着钻孔机械的发展,直孔掏槽的应用将日益广泛。

掏槽爆破对钻孔精度要求高。为保证钻孔质量,中国水利工程要求掏槽孔位偏差不应大于5厘米,其它炮孔不大于10厘米。还要注意开孔偏差,因岩石的不均匀性和钻杆的重力作用能引起偏差,钻进中要经常检查孔向,及时纠正。炮孔检查合格后,方可装药。装药分为人工装药和用装药器或装药机装药。装药器一般是利用压气作用,有喷射式、压入式、联合式装药器。斜孔掏槽一般可用一段雷管起爆。对于扇形和复杂斜孔掏槽可用延期雷管分段起爆。直眼掏槽可分为单段齐发,二段延发和多段螺旋延发。隧洞开挖应优先选用塑料导爆管引爆技术。