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13799084333吳經(jīng)理
13799084333吳經(jīng)理
在石質(zhì)隧道中,采用最多的是鉆眼爆破法。其原理是利用裝入鉆孔中的炸藥爆炸時產(chǎn)生的沖擊波及爆炸物做功來破碎坑道范圍內(nèi)的巖體,可以用爆破漏斗來解釋(圖4-20)。隧道工程中,鉆爆作業(yè)必須按照鉆爆設(shè)計鉆眼、裝藥、連線和引爆,同時應(yīng)滿足鉆眼爆破施工的質(zhì)量要求。為此巖石隧道開挖前,應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件、開挖斷面、開挖方法、掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺、鉆眼機(jī)具、爆破器材和出渣能力等因素綜合考慮。做好鈷爆設(shè)計,合理地確定炮眼布置、數(shù)目、深度和角度、裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)、起爆方法和起爆順序等,安排好循環(huán)作業(yè)等,以正確指導(dǎo)鉆爆施工,達(dá)到預(yù)期的效果。
隧道工程中,一般要求鉆眼爆破應(yīng)滿足以下條件。
(1)開挖輪廓成型規(guī)則,巖面平整,超欠挖量符合規(guī)定要求。
(2)爆破對圍巖的擾動破壞小,以保證圍巖(坑道)的穩(wěn)定性。
(3)爆破后的石渣塊度大小適中,拋擲范圍相對集中,符合裝渣作業(yè)要求。
(4)鉆眼工作量少,耗用炸藥等爆破材料少等。
(5)防止對周圍設(shè)備的破壞,減少對環(huán)境尤其是水的污染。為此應(yīng)充分研究下面的問題:巖石的抗爆破性及抗鉆性;炸藥品種及用量;炮眼布置形式和炮眼數(shù)量、直徑、長度;裝藥結(jié)構(gòu);起爆順序和起爆網(wǎng)絡(luò)等。炮眼的布置炮眼布置首先應(yīng)確定施工開挖輪廓線,然后進(jìn)行炮眼布置。因此鉆眼前應(yīng)定出開挖斷面中線、水平線和斷面輪廓,標(biāo)出炮眼位置,經(jīng)檢查符合鉆爆設(shè)計要求后方可鉆眼。而炮眼的布置、深度、角度、間距等應(yīng)按鉆爆設(shè)計要求確定。隧道爆破通常采用掏槽爆破,即將開挖斷面上的炮眼分區(qū)布置和分區(qū)順序起爆,逐步擴(kuò)大完成一次爆破開挖,分區(qū)是按照炮眼的位置、作用的不同有三種炮眼:即掏槽眼、輔助眼和周邊眼。這三種炮眼除共同完成一個循環(huán)進(jìn)尺的爆破掘進(jìn)外,還各有其作用,并各有不同的布置要求及長度、方向和間距等要求。
(1)隧道洞身開挖輪廓線及預(yù)留變形量?？拥篱_挖后,圍巖由于失去部分約束而產(chǎn)生向坑道方向的收縮變形,所以施工開挖輪廓線應(yīng)在設(shè)計開挖輪廓線的基礎(chǔ)上適當(dāng)加大,稱為預(yù)留變形量預(yù)留變形量的大小,主要取決于圍巖級別、開挖斷面大小,隧道跨度大小、開挖方法掘進(jìn)方式、支撐或支護(hù)方法等因素的影響,變形量的大小可以根據(jù)實際測量數(shù)據(jù)分析確定并可進(jìn)行調(diào)整。 (2)隧道鉆爆開挖中炮眼的布置。隧道開挖爆破的炮眼數(shù)目與隧道斷面的大小有關(guān),多在幾十至數(shù)百范圍內(nèi)。炮眼按其所在位置、爆破作用、布置方式和有關(guān)參數(shù)的不同可分為如下幾種：1)掏槽眼的布置。①掏槽眼的作用是將開挖面上適當(dāng)部位先掏岀一個小型槽口,以形成新的臨空面,為后爆輔助炮創(chuàng)造更有利的臨空面,提高爆破效率。
②掏槽眼本身只有一個臨空面,且受周圍巖石的夾制作用,故常采用較大的炸藥單耗量k值和較大的裝藥系數(shù)a值,以增大爆破粉碎區(qū),并利用爆炸沖擊波及爆炸產(chǎn)物作功,將巖石拋擲出槽口。
③為保證掏槽炮能有效地將石渣拋出槽口,常將掏槽眼比設(shè)計掘進(jìn)進(jìn)尺加深10~20cm并采用孔底反向連續(xù)裝藥和雙雷管起爆
④槽口尺寸常在1.0~2.5m2之間,要與循環(huán)進(jìn)尺、斷面大小和掏槽方式相協(xié)調(diào)。要求掏槽眼口間距誤差和眼底間距誤差不得大于5cm。
⑤合理布置掏槽眼,應(yīng)掌握好炮眼的三度:深度、密度和斜度,并通過計算確定用藥量及放炮順序。
⑥掏槽方式一般可分為斜眼掏槽和直眼掏槽兩大類,如圖4-21和圖所示。斜眼掏的特點是掏槽眼與開挖斷面斜交,常用的形式有垂直楔形掏槽、錐形掏槽、爬眼掏槽等。斜眼掏槽具有操作簡單、精度要求較直眼掏槽低,能按巖層的實際情況選擇掏槽方式和掏槽角度,容易把石渣拋出,掏槽眼的個數(shù)較少且炸藥的消耗量低等優(yōu)點,但斜眼掏槽鉆眼的方向不易準(zhǔn)確,炮眼深度易受坑道斷面尺寸的限制,不易提高循環(huán)進(jìn)尺,也不便于多臺鉆機(jī)同時作業(yè)。直眼掏槽是以空眼作為增加的臨空面,利用炸藥爆炸的能量將槽內(nèi)巖石破碎,借助爆破產(chǎn)生氣體的余能將已破碎的巖石從槽口拋出。直眼掏槽由若干個垂直于開挖面的炮眼組成。掏槽眼的深度不受圍巖軟弱和開挖斷面尺寸的限制,可以實現(xiàn)多臺鉆機(jī)同時鉆眼,也可采用深孔爆破,實現(xiàn)鉆眼機(jī)械化,從而為加快掘進(jìn)速度提供了有利條件。由于直眼掏槽作業(yè)較方便,不需隨循環(huán)進(jìn)尺的改變而變化掏槽方式,僅需改變炮眼的深度,且石渣的拋擲距離也可縮短,但直眼掏槽的炮眼數(shù)目較多,炸藥單耗量值也要加大,炮眼位置和方向要求有較高的精度,才能保證良好的爆破效果。因地質(zhì)多變,幾種掏槽方式可以混合使用。
⑦中空眼的作用。近年來由于重型鑿巖機(jī)的投入使用,使得鉆大直徑(>100mm)孔眼并不困難。直眼掏槽中多采用大直徑空眼,其作用相當(dāng)于為裝藥掏槽眼提供了臨空面,并取得了良好的掏槽效果。一般在中硬和堅硬巖層中,對于設(shè)計循環(huán)進(jìn)尺為3.5m左右時,采用雙空孔形式最佳;對3.5~5.15m的深孔掏槽,則采用三空孔形式最好;對3m以下的淺眼掏槽,采用單空孔形式較好。為保證掏槽炮眼爆炸后巖渣有足夠的膨脹空間,一般要求空眼體積為掏槽眼體積的10%~20%為宜。當(dāng)前國內(nèi)外掘進(jìn)的坑道,大都采用直眼掏槽和深眼爆破,可以節(jié)省大量輔助作業(yè)時間如通風(fēng)排煙、檢查找頂?shù)取Ｐ毖厶筒酆蜏\眼爆破適用人工施工或機(jī)械設(shè)備不足的施工條件選擇掏槽方式時,要根據(jù)具體的施工條件,因地制宜加以選用。
2)輔助眼的布置。輔助眼的作用是進(jìn)一步擴(kuò)大槽口體積和爆破量,并逐步接近開挖斷面形狀,為周邊眼創(chuàng)造有利的爆破條件。輔助眼的布置主要是解決間距E值和最小抵抗線W問題。其布置原則可參照后述周邊眼的布置原則進(jìn)行,只是W、E值及單孔裝藥量q值較大些。一般取E/W=0.6~0.8為宜,并采用孔底連續(xù)裝藥。輔助眼應(yīng)由內(nèi)向外,逐層布置,逐層起爆,逐步接近開挖斷面輪廓形狀,如圖4-23所示。
3)周邊眼布置。周邊眼的作用是爆破后使坑道斷面達(dá)到設(shè)計的形狀和尺寸,目的是成型。周邊眼的位置一般應(yīng)沿設(shè)計輪廓線均勻布置,其炮眼的間距和最小抵抗線長度均比輔助眼小,目的是使爆破岀坑道的輪廓較為平順和控制超欠挖量。當(dāng)巖質(zhì)較軟或較破碎時,炮眼口則應(yīng)放在開挖輪廓線以內(nèi)。炮眼底則應(yīng)根據(jù)巖石的抗爆破性來確定其位置,應(yīng)將炮眼方向以3%~5%的斜率外插。一方面是為了控制超欠挖,另方面是為了便于下次鉆眼時好落鉆開眼;對于松軟巖層一般眼底應(yīng)落在設(shè)計輪廓線上;對于中硬巖及硬巖,眼底應(yīng)落在設(shè)計輪廓線以外10~15cm。底板眼的眼底一般都落在設(shè)計輪廓線以外。此外,為保證開挖面平整,輔助眼及周邊眼的深度應(yīng)使其眼底落在同一垂直面上,必要時應(yīng)根據(jù)實際情況調(diào)整炮眼深度。
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