1、第第7 7章章 隧道钻爆法施工作业隧道钻爆法施工作业（一）（一）中南大学隧道与地下工程系中南大学隧道与地下工程系隧 道 工 程1 引言：引言： 隧道施工包括两项基本作业，隧道施工包括两项基本作业，即开挖坑道与修建支即开挖坑道与修建支护衬砌。护衬砌。但由于洞内开挖的大量土石方需要运出洞外，但由于洞内开挖的大量土石方需要运出洞外，而修筑衬砌所需大量的材料又需要运进洞内，因此产生而修筑衬砌所需大量的材料又需要运进洞内，因此产生了另一项基本作业内容，那就是了另一项基本作业内容，那就是装碴运输作业装碴运输作业，即一条，即一条隧道的整个施工过程，不外乎是隧道的整个施工过程，不外乎是以下三项基本内容：以下三
2、项基本内容： 洞室洞室开挖开挖 出碴出碴与运输与运输 支护支护与与衬砌衬砌第第7 7章章 隧道钻爆法施工作业隧道钻爆法施工作业23第第7 7章章 隧道钻爆法施工作业隧道钻爆法施工作业4本节主要内容：爆破破岩作用机理及有关概念钻孔机具爆破材料隧道内常用爆破方法隧道爆破开挖中的超挖问题5 修建隧道时，首先要在修建隧道时，首先要在线线路穿越的地层内挖出一个路穿越的地层内挖出一个能够容纳能够容纳衬砌衬砌建筑的空间，这项作业的工作量占整个隧建筑的空间，这项作业的工作量占整个隧道施工工程量的比重很大，它对施工进度和工程造价都道施工工程量的比重很大，它对施工进度和工程造价都很大影响很大影响（造价约占整个隧道
3、（造价约占整个隧道工程工程的的20204040）。是。是隧道施工中较关键的基本作业。隧道施工中较关键的基本作业。 目前我国的山岭目前我国的山岭石质隧道石质隧道一般采用钻眼爆破开挖的一般采用钻眼爆破开挖的方法方法（即第即第6 6章章所述所述的矿山法），亦即先在岩石中钻成圆的矿山法），亦即先在岩石中钻成圆柱形炮眼再装填炸药起爆柱形炮眼再装填炸药起爆。 因此，采用钻爆法开挖的隧道应做到以下要求：因此，采用钻爆法开挖的隧道应做到以下要求： 隧道钻爆开挖的基本要求7.1 钻爆开挖6 1. 1.按设计要求开挖出断面；按设计要求开挖出断面； 2.2.块度适中，抛掷范围相对集中，便于装碴运输；块度适中，抛掷范
4、围相对集中，便于装碴运输； 3.3.钻眼工作量少，掘进速度快，少占作业循环时钻眼工作量少，掘进速度快，少占作业循环时间，并尽量节省爆破器材；间，并尽量节省爆破器材； 4.4.爆破在充分发挥其能力的前提下，减小对围岩的爆破在充分发挥其能力的前提下，减小对围岩的震动破坏，以保证围岩的稳定；震动破坏，以保证围岩的稳定； 5.5.减少对施工用机具设备及支护结构的破坏，减少减少对施工用机具设备及支护结构的破坏，减少对周围环境的破坏。对周围环境的破坏。 隧道钻爆开挖的基本要求7.1 钻爆开挖7本节重点 1.爆破的基本概念： 临空面、最小抵抗线、爆破漏斗、临空面、最小抵抗线、爆破漏斗、 爆破作用指数、光面爆
5、破。爆破作用指数、光面爆破。 2.爆破方法 掏槽方式、炮孔种类、爆破网络形式。掏槽方式、炮孔种类、爆破网络形式。 难点：难点：爆破作用机理爆破作用机理8 (1 (1）爆炸）爆炸 定义：定义：指物质的物理形态或化学性质发生急剧变指物质的物理形态或化学性质发生急剧变化，在变化过程中伴随有能量的快速转化，内能转化为化，在变化过程中伴随有能量的快速转化，内能转化为机械压缩能，且使原来的物质或其变化产物及周围介质机械压缩能，且使原来的物质或其变化产物及周围介质产生运动，进而产生巨大的机械破坏效应。产生运动，进而产生巨大的机械破坏效应。 爆炸时，往往伴有强烈的爆炸时，往往伴有强烈的发光、声响和破坏效应发光
6、、声响和破坏效应。 1. 爆破基本概念7.1.1 7.1.1 爆破破岩作用机理及有关概念爆破破岩作用机理及有关概念9爆炸分类爆炸分类物理爆炸：物理爆炸：物理原因造成的爆炸，物物理原因造成的爆炸，物理爆炸不发生化学变化。例如锅炉爆理爆炸不发生化学变化。例如锅炉爆炸、氧气瓶爆炸、轮胎爆胎。炸、氧气瓶爆炸、轮胎爆胎。核爆炸：核爆炸：这是由核裂变或核聚变引起这是由核裂变或核聚变引起的爆炸。的爆炸。 化学爆炸：化学爆炸：化学变化造成的爆炸。炸化学变化造成的爆炸。炸药爆炸、井下瓦斯或煤尘与空气混合药爆炸、井下瓦斯或煤尘与空气混合物的爆炸、汽油与空气混合物的爆炸物的爆炸、汽油与空气混合物的爆炸以及其他混合爆
7、鸣气体的爆炸等。以及其他混合爆鸣气体的爆炸等。7.1.1 7.1.1 爆破破岩作用机理及有关概念爆破破岩作用机理及有关概念 1. 爆破基本概念10 (2) (2)炸药炸药 是在一定的条件下，能发生急剧的化学反应，在是在一定的条件下，能发生急剧的化学反应，在有限的空间和极短的时间内迅速释放大量的热量和生成有限的空间和极短的时间内迅速释放大量的热量和生成大量气体，并显示爆炸效应的化合物或混合物。大量气体，并显示爆炸效应的化合物或混合物。7.1.1 7.1.1 爆破破岩作用机理及有关概念爆破破岩作用机理及有关概念 1. 爆破基本概念1反应的放热性反应的放热性 炸药爆炸必须的能源炸药爆炸必须的能源 3
8、反应中生成大量气反应中生成大量气体产物体产物 炸药爆炸对外做功炸药爆炸对外做功的媒介的媒介 2 反应过程的高速度反应过程的高速度爆炸反应区别一般化爆炸反应区别一般化学反应的重要标志学反应的重要标志 炸药产生化学爆炸三要素炸药产生化学爆炸三要素11 (3)(3)临空面：临空面：又叫自由面，又叫自由面，是指暴露在大气中的开挖面。是指暴露在大气中的开挖面。 (4) (4)爆破漏斗：爆破漏斗：在有临空面在有临空面的情况下，炸药爆破的情况下，炸药爆破形成的一形成的一个圆锥形的爆破凹坑个圆锥形的爆破凹坑就叫爆破就叫爆破漏斗。漏斗。 (5) (5)最小抵抗线最小抵抗线W W：药包中药包中心到自由面的最小距离
9、。心到自由面的最小距离。7.1.1 7.1.1 爆破破岩作用机理及有关概念爆破破岩作用机理及有关概念 1. 爆破基本概念12 (6) (6)爆破作用指数爆破作用指数 爆破漏斗半径爆破漏斗半径r r与最小抵抗线与最小抵抗线w w的比值的比值n n称为爆破称为爆破作用指数，即：作用指数，即： n=r/wn=r/w7.1.1 7.1.1 爆破破岩作用机理及有关概念爆破破岩作用机理及有关概念 1. 爆破基本概念13dcba标准抛掷爆破漏斗标准抛掷爆破漏斗 加强抛掷爆破漏斗加强抛掷爆破漏斗 减弱抛掷爆破漏斗减弱抛掷爆破漏斗（也称加强松动爆破漏斗（也称加强松动爆破漏斗） 松动爆破漏斗松动爆破漏斗 n 1.
10、00.75 n 1.0n = 1.0n 0.75爆破漏斗的基本形式 142 2. 无限介质中的爆破作用 (1)(1)压缩粉碎区压缩粉碎区 是指半径为是指半径为R1R1范围的范围的区域。区域。 (2)(2)抛掷区抛掷区 R1R1与与R2R2之间的范围叫之间的范围叫抛掷区。介质的结构仍然抛掷区。介质的结构仍然被破坏成碎块。被破坏成碎块。7.1.1 7.1.1 爆破破岩作用机理及有关概念爆破破岩作用机理及有关概念152 2. 无限介质中的爆破作用 (3)(3)破坏区破坏区 又叫松动区，是指又叫松动区，是指R2R2与与R3R3之间之间的区域。的区域。 (4)(4)震动区震动区 R3R3与与R4R4之间
11、的范围之间的范围叫爆破叫爆破震动区。在此范围内，爆破能震动区。在此范围内，爆破能量只能使介质发生弹性变形，量只能使介质发生弹性变形，不能产生破坏作用。不能产生破坏作用。 7.1.1 7.1.1 爆破破岩作用机理及有关概念爆破破岩作用机理及有关概念16爆炸生成气体产物的膨胀作用爆炸生成气体产物的膨胀作用 爆生气体膨胀爆生气体膨胀作用理论作用理论 爆炸应力波反射爆炸应力波反射拉抻作用理论拉抻作用理论 爆生气体和应力爆生气体和应力波综合作用理论波综合作用理论 3. 岩石爆破破坏基本理论7.1.1 7.1.1 爆破破岩作用机理及有关概念爆破破岩作用机理及有关概念17反射拉应力波破坏作用 爆生气体膨胀作
12、爆生气体膨胀作用理论用理论 爆炸应力波反射爆炸应力波反射拉抻作用理论拉抻作用理论 爆生气体和应力爆生气体和应力波综合作用理论波综合作用理论 (a)入射压力波波前；(b)反射拉应力波波前7.1.1 7.1.1 爆破破岩作用机理及有关概念爆破破岩作用机理及有关概念 3. 岩石爆破破坏基本理论18 爆生气体膨胀爆生气体膨胀作用理论作用理论 爆炸应力波反射爆炸应力波反射拉抻作用理论拉抻作用理论 爆生气体和应力波爆生气体和应力波综合作用理论综合作用理论 爆生气体和应力波综合爆生气体和应力波综合作用理论的作用理论的实质实质： 岩体内最初裂隙的形成是由冲岩体内最初裂隙的形成是由冲击波或应力波造成的，随后爆生
13、气击波或应力波造成的，随后爆生气体渗入裂隙并在准静态压力作用下，体渗入裂隙并在准静态压力作用下，使应力波形成的裂隙进一步扩展。使应力波形成的裂隙进一步扩展。爆生气体膨胀的准静态能量，是破爆生气体膨胀的准静态能量，是破碎岩石的主要能源。碎岩石的主要能源。 7.1.1 7.1.1 爆破破岩作用机理及有关概念爆破破岩作用机理及有关概念 3. 岩石爆破破坏基本理论19最小抵抗线方向最小抵抗线方向破碎和抛掷、堆积的主导方向。破碎和抛掷、堆积的主导方向。 最小抵抗线原理最小抵抗线原理抛掷、堆积同最小抵抗线的关系。抛掷、堆积同最小抵抗线的关系。 各种爆破方法的最小各种爆破方法的最小 抵抗线抵抗线 4. 最小
14、抵抗线原理7.1.1 7.1.1 爆破破岩作用机理及有关概念爆破破岩作用机理及有关概念20适于集中抛掷堆积的凹形地形适于集中抛掷堆积的凹形地形 改变最小抵抗线的辅助药包改变最小抵抗线的辅助药包7.1.1 7.1.1 爆破破岩作用机理及有关概念爆破破岩作用机理及有关概念 4. 最小抵抗线原理21药包位置与起爆顺序对最小抵抗线药包位置与起爆顺序对最小抵抗线方向的影响方向的影响 最小抵抗线的指向是岩最小抵抗线的指向是岩石破碎、抛掷和产生飞石的石破碎、抛掷和产生飞石的主导方向。主导方向。 应特别注意该方向的选应特别注意该方向的选择和安全防护。施工时应认择和安全防护。施工时应认真测量核实最小抵抗线真测量
15、核实最小抵抗线W W的的大小和指向。大小和指向。 由于装药量由于装药量Q Q与与W W的的3 3次次幂有关，幂有关，W W值的错误测算往值的错误测算往往会导致严重的爆破事故。往会导致严重的爆破事故。 7.1.1 7.1.1 爆破破岩作用机理及有关概念爆破破岩作用机理及有关概念 4. 最小抵抗线原理22 (1)(1)定向抛掷爆破：定向抛掷爆破： 通过爆破手段使爆破体抛掷到指定地点。通过爆破手段使爆破体抛掷到指定地点。 如某水电站定向爆破筑坝、药量如某水电站定向爆破筑坝、药量13941394吨，上坝方量吨，上坝方量105105万方，堆积坝高万方，堆积坝高62.3m62.3m，设计高，设计高65m6
16、5m，准确度达，准确度达96%96%。 (2)(2)其他：其他： 如如微差爆破、挤压爆破、预裂爆破、光面爆破、水微差爆破、挤压爆破、预裂爆破、光面爆破、水压爆破以及城市拆除爆破。压爆破以及城市拆除爆破。5 5. 爆破技术的运用7.1.1 7.1.1 爆破破岩作用机理及有关概念爆破破岩作用机理及有关概念23房屋控制爆破7.1.1 7.1.1 爆破破岩作用机理及有关概念爆破破岩作用机理及有关概念5 5. 爆破技术的运用24烟窗定向爆破7.1.1 7.1.1 爆破破岩作用机理及有关概念爆破破岩作用机理及有关概念5 5. 爆破技术的运用25桥梁控制爆破7.1.1 7.1.1 爆破破岩作用机理及有关概念
17、爆破破岩作用机理及有关概念5 5. 爆破技术的运用267.1 钻爆开挖 钻孔机具分类钻孔机具分类风动凿岩机风动凿岩机内燃凿岩机内燃凿岩机电动凿岩机电动凿岩机液压凿岩机液压凿岩机按使用动力按使用动力 冲击转动式冲击转动式旋转式旋转式旋转冲击式旋转冲击式按钻进工作原理按钻进工作原理 27 1. 凿岩机（1 1）风动凿岩机）风动凿岩机 俗称风钻。以压缩空俗称风钻。以压缩空气为动力，气为动力，具有操作方便，具有操作方便，不怕超负荷和反复起动。不怕超负荷和反复起动。 缺点：缺点：在于压缩空在于压缩空气供应设备复杂，能量利气供应设备复杂，能量利用率低，成本高，噪音大用率低，成本高，噪音大等。等。28风风动
18、动凿凿岩岩机机29 1. 凿岩机（1 1）风动凿岩机）风动凿岩机 凿孔过程凿孔过程：是：是冲击转动冲击转动凿岩。凿岩。它工作时，利用在汽缸内作往复运它工作时，利用在汽缸内作往复运动的活塞，频繁的锤击钻杆末端，动的活塞，频繁的锤击钻杆末端，将钻头打入岩石；活塞后退时，能将钻头打入岩石；活塞后退时，能旋转并同时带动钻杆旋转一个角度，旋转并同时带动钻杆旋转一个角度，使炮眼凿成圆形。使炮眼凿成圆形。 一般风动凿岩机都是中低频的一般风动凿岩机都是中低频的(2500(2500次次/min/min以下以下) )，欲提高凿岩速度，则要选用较高频率的凿岩机械。欲提高凿岩速度，则要选用较高频率的凿岩机械。30 1
19、. 凿岩机（1 1）风动凿岩机）风动凿岩机 在实际隧道施工中，在实际隧道施工中，是由多名工人站在根据是由多名工人站在根据开挖断面大小制做的作开挖断面大小制做的作业排架上，同时操作进业排架上，同时操作进行钻孔作业（如右图）。行钻孔作业（如右图）。31（2 2）液压凿岩机）液压凿岩机 由液压马达驱动凿岩元件作冲击、回转运动，通过压由液压马达驱动凿岩元件作冲击、回转运动，通过压力补偿泵，根据岩石坚硬程度调节油量、压力和冲击频率进力补偿泵，根据岩石坚硬程度调节油量、压力和冲击频率进行凿岩，具有广泛的适应性行凿岩，具有广泛的适应性。 1. 凿岩机优缺点：优缺点：动力消耗少，能量利用率高。动力消耗少，能量
20、利用率高。凿岩速度快。凿岩速度快。系统设计配套合理，使用寿命较长。系统设计配套合理，使用寿命较长。环境保护较好。环境保护较好。液压凿岩机构造复杂，造价较高，重量大，附属装置较液压凿岩机构造复杂，造价较高，重量大，附属装置较多，多安装在台车上使用。多，多安装在台车上使用。32 将将多台凿岩机安装在一个专门的移动设备上多台凿岩机安装在一个专门的移动设备上，实现多机同时作业，集中控制，称为凿岩台车。实现多机同时作业，集中控制，称为凿岩台车。 凿岩台车按其走行方式可分为凿岩台车按其走行方式可分为轨道走行、轮轨道走行、轮胎走行式及履带走行式。胎走行式及履带走行式。 2 2. 凿岩台车33凿岩台车34凿岩
21、台车35 3. 机具性能应掌握指标 (1)(1)动力：动力：指保证机具正常运转的电力，高压风，高压水。指保证机具正常运转的电力，高压风，高压水。 电力电力考虑电压、功率。考虑电压、功率。 供风供风考虑风压、耗风量。考虑风压、耗风量。 水水考虑水压、水耗。考虑水压、水耗。 (2)(2)机具的功率：机具的功率：指凿岩机的频率、冲击力、扭转力矩、指凿岩机的频率、冲击力、扭转力矩、炮眼直径、钻眼深度、作业范围（对台车而言）。炮眼直径、钻眼深度、作业范围（对台车而言）。 (3)(3)设备重量设备重量：为考虑牵引动力或路面的承受能力。为考虑牵引动力或路面的承受能力。 (4)(4)机具外形尺寸或内部净空机具
22、外形尺寸或内部净空：为考虑穿行其它机具。为考虑穿行其它机具。 (5)(5)走行设备：走行设备：考虑考虑走行方式与走行方式与最大爬坡能力。最大爬坡能力。367.1 钻爆开挖7.1.3 7.1.3 爆破材料爆破材料37爆破材料起爆传爆材料炸 药雷 管导爆管导火索 敏感度：敏感度：炸药在外界起爆能作用下发生爆炸反应的难易炸药在外界起爆能作用下发生爆炸反应的难易程度。也就是炸药爆炸对外能的需要程度。根据外能形式的不程度。也就是炸药爆炸对外能的需要程度。根据外能形式的不同，炸药感度主要有同，炸药感度主要有热敏感度、火焰感度、机械感度、爆轰感热敏感度、火焰感度、机械感度、爆轰感度，度，分别表示炸药对温度、
23、火焰、机械能和爆炸能的敏感程度。分别表示炸药对温度、火焰、机械能和爆炸能的敏感程度。 爆速：爆速：炸药爆炸时爆轰在炸药内部的传播速度。炸药爆炸时爆轰在炸药内部的传播速度。 爆力（威力）：爆力（威力）：炸药爆炸时对周围介质做功的能力。炸炸药爆炸时对周围介质做功的能力。炸药的爆力越大，其破坏能力越强，破坏的范围及体积也越大药的爆力越大，其破坏能力越强，破坏的范围及体积也越大。 猛度：猛度：炸药爆炸后对与之接触的固体介质的局部破坏能炸药爆炸后对与之接触的固体介质的局部破坏能力。力。 （1 1）炸药的性能）炸药的性能 1. 炸药7.1.3 7.1.3 爆破材料爆破材料38 殉爆距离殉爆距离：一个药包（
24、主动药包）爆炸后，能引起与它一个药包（主动药包）爆炸后，能引起与它不相接触的邻近药包（被动药包）爆炸，这种现象称为被动药不相接触的邻近药包（被动药包）爆炸，这种现象称为被动药包的包的“殉爆殉爆”。 爆炸稳定性：爆炸稳定性：爆炸稳定性是指炸药经起爆后，能否连续、爆炸稳定性是指炸药经起爆后，能否连续、 完全爆炸的能力。完全爆炸的能力。 临界直径：临界直径：是在柱状装药时被动药卷能发生殉爆的最是在柱状装药时被动药卷能发生殉爆的最 小直径。小直径。 最佳密度：最佳密度：炸药爆炸稳定，且爆速最大时的装药密度。炸药爆炸稳定，且爆速最大时的装药密度。 管道效应管道效应 安定性：安定性：物理化学性质的安定性。
25、物理化学性质的安定性。 （1 1）炸药的性能）炸药的性能7.1.3 7.1.3 爆破材料爆破材料 1. 炸药39雷汞雷汞 叠氮化铅叠氮化铅 二硝基重氮酚二硝基重氮酚 单质起爆药单质起爆药2()Hg ONC分子式分子式 分子式分子式32()Pb N简称简称DDNPDDNP分子式分子式6245C H N O （2 2）炸药的种类）炸药的种类单质起爆药与猛炸药单质起爆药与猛炸药ABC简称简称氮化铅氮化铅7.1.3 7.1.3 爆破材料爆破材料 1. 炸药40单质猛炸药单质猛炸药A A 梯恩梯梯恩梯B B 黑索金黑索金D 太太 安安 C C 特屈儿特屈儿简称简称TNTTNT 即：即：三硝基甲苯三硝基甲
26、苯简称简称RDX RDX 即：即：环三次甲基三硝胺环三次甲基三硝胺 362 3()C HNO简称简称CECE 即：即：三硝基苯甲硝胺三硝基苯甲硝胺 622332()C HNONCH NO简称简称PETNPETN 即：即：季戊四醇四硝酸酯季戊四醇四硝酸酯 224()C CH ONO7.1.3 7.1.3 爆破材料爆破材料 1. 炸药 （2 2）炸药的种类）炸药的种类单质起爆药与猛炸药单质起爆药与猛炸药41 （2 2）炸药的种类）炸药的种类硝铵类炸药硝铵类炸药 硝酸铵硝酸铵 分子式：分子式： NHNH4 4NONO3 3 氧平衡：氧平衡：19.98%19.98% 爆速：爆速： 1001002700
27、m/s2700m/s 临界直径：临界直径：100mm 100mm 硝酸铵硝酸铵不能用雷管或导爆索起爆不能用雷管或导爆索起爆，主要缺点是具有较强的，主要缺点是具有较强的吸湿性和结块性。为了提高硝酸铵的抗水性，可加入防潮剂吸湿性和结块性。为了提高硝酸铵的抗水性，可加入防潮剂：7.1.3 7.1.3 爆破材料爆破材料 1. 炸药42组成组成: :由以下三种成分构成由以下三种成分构成硝酸铵：硝酸铵：是主要成分兼起氧化剂作用；是主要成分兼起氧化剂作用；梯恩梯：梯恩梯：为敏化剂兼起还原剂作用；为敏化剂兼起还原剂作用；木木 粉：粉：为疏松剂。为疏松剂。隧道常用炸药隧道常用炸药铵梯炸药铵梯炸药 （2 2）炸药
28、的种类）炸药的种类硝铵类炸药硝铵类炸药 7.1.3 7.1.3 爆破材料爆破材料 1. 炸药43D/ms-1 3200成分成分 性能性能2号岩石铵梯炸药号岩石铵梯炸药 硝酸铵硝酸铵 851.5 梯恩梯梯恩梯 111.0 木粉木粉 40.5 猛猛 度度 12 作功能力作功能力 29 殉爆距离殉爆距离 5 密密 度度 0.951.10gcm-3mm ml cmD/ms-1 （2 2）炸药的种类）炸药的种类硝铵类炸药硝铵类炸药 7.1.3 7.1.3 爆破材料爆破材料 1. 炸药隧道常用炸药铵梯炸药 44特点特点: :良好的爆炸性能；良好的爆炸性能；适当的敏感度和安全性；适当的敏感度和安全性；起爆方
29、便可靠；起爆方便可靠；爆破效果良好；爆破效果良好；理化性能比较稳定，在规定的保证期内，爆炸性能的理化性能比较稳定，在规定的保证期内，爆炸性能的 变化范围符合使用要求；变化范围符合使用要求；原材料的来源广，成本低，生产操作安全。原材料的来源广，成本低，生产操作安全。隧道常用炸药铵梯炸药 （2 2）炸药的种类）炸药的种类硝铵类炸药硝铵类炸药 7.1.3 7.1.3 爆破材料爆破材料 1. 炸药45 （1 1）导火索和火雷管）导火索和火雷管a a）导火索：导火索是用来传递火焰给火雷管）导火索：导火索是用来传递火焰给火雷管b b）火雷管：用导火索喷出的火焰引爆的雷管）火雷管：用导火索喷出的火焰引爆的雷
30、管7.1.3 7.1.3 爆破材料爆破材料 2.起爆传爆材料（系统）46 （2 2）电雷管）电雷管主要由电发火装置和一个火雷管组成7.1.3 7.1.3 爆破材料爆破材料 2.起爆传爆材料（系统）47 2.起爆传爆材料（系统） （3 3）塑料导爆管与非电雷管）塑料导爆管与非电雷管 a a）塑料导爆管：）塑料导爆管： 塑料导爆管是用来塑料导爆管是用来传递微弱爆轰波给非电传递微弱爆轰波给非电雷管，使之爆炸的传爆雷管，使之爆炸的传爆材料之一。材料之一。 b b）非电雷管）非电雷管 7.1.3 7.1.3 爆破材料爆破材料48 （4 4）导爆索和继爆管）导爆索和继爆管 a a）导爆索，）导爆索，又称传
31、爆又称传爆线，结构上与导火索相似。线，结构上与导火索相似。索芯用高烈性炸药（黑索金索芯用高烈性炸药（黑索金或太安）制成。它经雷管起或太安）制成。它经雷管起爆后，可以直接引爆炸药。爆后，可以直接引爆炸药。传爆速度一般为传爆速度一般为680068007200m/s7200m/s，外表涂成红色或，外表涂成红色或红黄相间颜色。红黄相间颜色。7.1.3 7.1.3 爆破材料爆破材料 2.起爆传爆材料（系统）49 （4 4）导爆索和继爆管）导爆索和继爆管 b b）继爆管，）继爆管，是一种专门与导爆索配合使用的，具有是一种专门与导爆索配合使用的，具有毫秒延期作用的起爆器材。毫秒延期作用的起爆器材。7.1.3
32、 7.1.3 爆破材料爆破材料 2.起爆传爆材料（系统）507.1 钻爆开挖7.1.4 7.1.4 隧道内常用的爆破方法隧道内常用的爆破方法 1. 炮眼的种类和作用 (1)(1)掏槽眼掏槽眼 针对隧道开挖爆破只有一个临空面的针对隧道开挖爆破只有一个临空面的特点，为提高爆破效果，先在开挖断面的特点，为提高爆破效果，先在开挖断面的适当位置适当位置( (一般位于中央偏下部一般位于中央偏下部) )布置的几布置的几个炮眼。个炮眼。 (2)(2)辅助眼辅助眼 位于掏槽炮眼与周边炮眼之间的炮眼。位于掏槽炮眼与周边炮眼之间的炮眼。 (3)(3)周边眼周边眼 沿隧道周边布置的炮眼。沿隧道周边布置的炮眼。 51上
33、台阶：1段：4个，每孔装药5巻3段：5个，每孔装药4巻5段：9个，每孔装药4巻7段：2个，每孔装药4巻9段：12个，每孔装药4巻10段：31个，每孔装药1巻11段：13个，每孔装药4巻共76个孔，215巻炸药。下台阶：1段：8个，每孔装药4巻3段：8个，每孔装药4巻5段：4个，每孔装药4巻7段：10个，每孔装药4巻7段：13个，每孔装药1巻共43个孔，共142巻炸药。7.1.4 7.1.4 隧道内常用的爆破方法隧道内常用的爆破方法 1. 炮眼的种类和作用掏槽眼辅助眼周边眼52平行空眼平行空眼直线掏槽直线掏槽 混合式掏槽混合式掏槽 倾斜眼掏槽倾斜眼掏槽楔形掏槽楔形掏槽 锥形掏槽锥形掏槽 单向掏槽
34、单向掏槽 桶形掏槽桶形掏槽 龟裂掏槽龟裂掏槽 螺旋形掏槽螺旋形掏槽 渐近式螺旋渐近式螺旋 掏槽掏槽7.1.4 7.1.4 隧道内常用的爆破方法隧道内常用的爆破方法 2 2. 掏槽眼的形式可归纳为：斜眼掏槽和直眼掏槽两种53 (1)(1)斜眼掏槽斜眼掏槽 垂直楔形掏槽垂直楔形掏槽：掏槽炮眼呈水掏槽炮眼呈水平对称布置（平对称布置（右上图右上图），爆破后将炸），爆破后将炸出楔形槽口。出楔形槽口。 锥形掏槽锥形掏槽：炮眼呈角锥形布置。炮眼呈角锥形布置。根据掏槽炮眼数目的不同分为三角锥、根据掏槽炮眼数目的不同分为三角锥、四角锥四角锥( (右下图右下图) )及五角锥等。它常用及五角锥等。它常用于受岩层层理
35、、节理、裂隙等影响较于受岩层层理、节理、裂隙等影响较大的围岩及竖井的开挖爆破。大的围岩及竖井的开挖爆破。7.1.4 7.1.4 隧道内常用的爆破方法隧道内常用的爆破方法 2 2. 掏槽眼的形式54 (2)(2)直眼掏槽直眼掏槽 柱状掏槽柱状掏槽：它是充分利用它是充分利用大直径空眼作为临空孔和岩石破大直径空眼作为临空孔和岩石破碎后的膨胀空间，使爆破后能形碎后的膨胀空间，使爆破后能形成柱状槽口的掏槽爆破。成柱状槽口的掏槽爆破。 螺旋形掏槽：螺旋形掏槽：中心眼为空中心眼为空眼，邻近空眼的装药眼与空眼之眼，邻近空眼的装药眼与空眼之间距离逐渐加大，其联线呈螺旋间距离逐渐加大，其联线呈螺旋形状。形状。 7
36、.1.4 7.1.4 隧道内常用的爆破方法隧道内常用的爆破方法 2 2. 掏槽眼的形式55 3.炸药的用量 炮孔装药数量的多少，是影响爆破效果的重要因素。炮孔装药数量的多少，是影响爆破效果的重要因素。多采取先用体积法计算出一个循环的用药总量，然后按各多采取先用体积法计算出一个循环的用药总量，然后按各种类型炮眼的爆破特性进行分配，再在爆破实践中加以检种类型炮眼的爆破特性进行分配，再在爆破实践中加以检验和修正。验和修正。用体积法计算用药总量的公式为：用体积法计算用药总量的公式为： Q = kLS Q一个爆破循环的总药量，一个爆破循环的总药量，kg； k爆破单位体积岩石的炸药平均消耗量，爆破单位体积
37、岩石的炸药平均消耗量，kg/m3； L一个爆破循环的掘进进尺，一个爆破循环的掘进进尺，m； S开挖断面的面积，开挖断面的面积，m m2 2。7.1.4 7.1.4 隧道内常用的爆破方法隧道内常用的爆破方法56 4.炮眼深度L (1) (1)方法方法一一：采用斜眼掏槽时，炮眼长度受开挖面大采用斜眼掏槽时，炮眼长度受开挖面大小的影响，炮眼深度不易过大。故最大炮眼深度小的影响，炮眼深度不易过大。故最大炮眼深度L L 一般一般取断面宽度（或高度）的取断面宽度（或高度）的0.50.70.50.7倍。倍。 (2)(2)方法二：方法二：利用每一掘进循环所要求的进尺数及实利用每一掘进循环所要求的进尺数及实际的
38、炮眼利用率来确定，即：际的炮眼利用率来确定，即： L= l/ l每掘进循环的计划进尺数，每掘进循环的计划进尺数，m m； 炮眼利用率。一般要求不低于炮眼利用率。一般要求不低于8585。 目前较多采用的炮眼深度为目前较多采用的炮眼深度为1.23.5m1.23.5m。7.1.4 7.1.4 隧道内常用的爆破方法隧道内常用的爆破方法57 5.炮眼直径 工程爆破中，常用工程爆破中，常用不偶不偶合系数合系数 来控制药卷直径来控制药卷直径。7.1.4 7.1.4 隧道内常用的爆破方法隧道内常用的爆破方法58 不偶合系数不偶合系数 反映了炮眼孔壁与药卷之间的反映了炮眼孔壁与药卷之间的空隙程度，一般应将空隙程
39、度，一般应将值控制在值控制在1.11.41.11.4之间，且要求之间，且要求药卷直径不小于该炸药的临界直径。药卷直径不小于该炸药的临界直径。 = D/? 6.炮眼数量N 计算公式为 q q单孔平均装药量，单孔平均装药量， q= q= L L； 装药系数，即装药长度与炮眼全长的比值，装药系数，即装药长度与炮眼全长的比值， 一般取一般取0.50.80.50.8； 每延米药卷的炸药重量每延米药卷的炸药重量。7.1.4 7.1.4 隧道内常用的爆破方法隧道内常用的爆破方法59kSqQN 7.炮眼布置 （1 1）直线形布眼。）直线形布眼。将炮眼按垂直方向或水平方向，围将炮眼按垂直方向或水平方向，围绕掏槽
40、开口成直线形逐层排列，简称直线图式布孔。这种绕掏槽开口成直线形逐层排列，简称直线图式布孔。这种布孔图式，形式简单并且容易掌握，同排炮眼的最小抵抗布孔图式，形式简单并且容易掌握，同排炮眼的最小抵抗线一致，间距一致，前排眼为后排眼创造临空面，爆破效线一致，间距一致，前排眼为后排眼创造临空面，爆破效果较好。果较好。 7.1.4 7.1.4 隧道内常用的爆破方法隧道内常用的爆破方法60 7.炮眼布置 （2 2）多边形布孔。）多边形布孔。这种布孔形式是围这种布孔形式是围绕着掏槽开口，由里向外将炮孔逐层布置绕着掏槽开口，由里向外将炮孔逐层布置成正方形，长方形或多边形等基本规则的成正方形，长方形或多边形等基
41、本规则的图式。图式。 （3 3）弧形布孔。）弧形布孔。顺着拱部弧形轮廓线，顺着拱部弧形轮廓线，把炮孔布置成逐层的弧形图式。此外，还把炮孔布置成逐层的弧形图式。此外，还可将开挖面上部炮孔布置成弧形，下部炮可将开挖面上部炮孔布置成弧形，下部炮孔布置成直线形，以构成混合形布孔图式孔布置成直线形，以构成混合形布孔图式。7.1.4 7.1.4 隧道内常用的爆破方法隧道内常用的爆破方法61 7.炮眼布置 （4 4）圆形布孔。）圆形布孔。当开挖断面为圆形时，可将炮孔围绕当开挖断面为圆形时，可将炮孔围绕断面中心逐层布置成圆形图式。这种布孔图式，多用在圆断面中心逐层布置成圆形图式。这种布孔图式，多用在圆形隧道、
42、泄水洞以及圆柱形竖井的开挖中。在一般情况下，形隧道、泄水洞以及圆柱形竖井的开挖中。在一般情况下，应按下述原则布置炮眼；应按下述原则布置炮眼； （5 5）此外应注意：此外应注意： 炮眼炮眼应应大致均匀地分布于开挖面上。大致均匀地分布于开挖面上。 辅助眼应由内向外，逐层布置，逐层起爆，逐步接辅助眼应由内向外，逐层布置，逐层起爆，逐步接近开挖断面轮廓形状。近开挖断面轮廓形状。 当岩层层理明显时，炮眼方向应尽量垂直于层理面当岩层层理明显时，炮眼方向应尽量垂直于层理面。7.1.4 7.1.4 隧道内常用的爆破方法隧道内常用的爆破方法62 8.装药结构和堵塞 （1 1）正向装药）正向装药： 将起爆药卷放在
43、眼口第二个药卷位置上，雷管聚能穴将起爆药卷放在眼口第二个药卷位置上，雷管聚能穴朝向眼底，并用炮泥堵塞眼口。这种装药结构过去使用得朝向眼底，并用炮泥堵塞眼口。这种装药结构过去使用得较多。较多。 （2 2）反向装药）反向装药： 将起爆药卷放在眼底第二个药卷位置上，雷管聚能穴将起爆药卷放在眼底第二个药卷位置上，雷管聚能穴朝向眼口。实践证明，反向装药结构能提高炮眼利用率；朝向眼口。实践证明，反向装药结构能提高炮眼利用率；减少瞎炮率；减小石碴块度；增大抛掷能力和降低炸药消减少瞎炮率；减小石碴块度；增大抛掷能力和降低炸药消耗量。炮眼越深，反向装药的效果越好。耗量。炮眼越深，反向装药的效果越好。 7.1.4
44、 7.1.4 隧道内常用的爆破方法隧道内常用的爆破方法63 9.周边眼的控制爆破 （1 1）光面爆破）光面爆破 1 1）概念：）概念：光面爆破是通过正确确定周边眼的各爆破光面爆破是通过正确确定周边眼的各爆破参数，使爆破后的隧道断面轮廓整齐，最大限度地减轻参数，使爆破后的隧道断面轮廓整齐，最大限度地减轻爆破对围岩的震动和破坏，尽可能维持围岩原有完整性爆破对围岩的震动和破坏，尽可能维持围岩原有完整性和稳定性的爆破技术。和稳定性的爆破技术。 2 2）爆破效果的）爆破效果的主要标准：主要标准：开挖轮廓成型，无明显的开挖轮廓成型，无明显的爆破裂缝；围岩壁上均匀留下爆破裂缝；围岩壁上均匀留下5050以上的
45、半面炮眼痕迹；以上的半面炮眼痕迹；岩面平整，超挖和欠挖符合规定要求，无危石等。岩面平整，超挖和欠挖符合规定要求，无危石等。7.1.4 7.1.4 隧道内常用的爆破方法隧道内常用的爆破方法64 9.周边眼的控制爆破 （1 1）光面爆破）光面爆破 3 3）优点：）优点： 光面爆破对围岩扰动小，又尽可能保存了围岩自身原光面爆破对围岩扰动小，又尽可能保存了围岩自身原有的承载能力，从而改善了衬砌结构的受力状况；有的承载能力，从而改善了衬砌结构的受力状况； 爆破后的爆破后的于围岩壁面平整，减小了应力集中和局部落石于围岩壁面平整，减小了应力集中和局部落石现象，增加了施工安全度；现象，增加了施工安全度； 减小
46、了超挖和回填量，能节省大量混凝土数量，降低工减小了超挖和回填量，能节省大量混凝土数量，降低工程造价，加快施工进度；程造价，加快施工进度； 因光面爆破可减轻震动和保护岩体，是在松软及不均质因光面爆破可减轻震动和保护岩体，是在松软及不均质的地质岩体中较为有效的开挖爆破方法。的地质岩体中较为有效的开挖爆破方法。7.1.4 7.1.4 隧道内常用的爆破方法隧道内常用的爆破方法65 9.周边眼的控制爆破 （1 1）光面爆破）光面爆破 光面爆破光面爆破成功的成功的主要主要爆破爆破控制控制参数：参数： 周边炮眼间距周边炮眼间距 光爆破层厚度光爆破层厚度 周边眼密集系数周边眼密集系数 装药装药量量等。等。7.
47、1.4 7.1.4 隧道内常用的爆破方法隧道内常用的爆破方法66 9.周边眼的控制爆破 （1 1）光面爆破）光面爆破分区起爆顺序：分区起爆顺序：掏槽眼掏槽眼辅助眼辅助眼周边眼周边眼底板眼底板眼 7.1.4 7.1.4 隧道内常用的爆破方法隧道内常用的爆破方法67光面爆破效果图7.1.4 7.1.4 隧道内常用的爆破方法隧道内常用的爆破方法 9.周边眼的控制爆破光面眼光面眼68（2 2）预裂爆破）预裂爆破 原理原理：实质上也是光面爆破的一种型式，其爆破原实质上也是光面爆破的一种型式，其爆破原理与光面爆破原理相同理与光面爆破原理相同，差异，差异在炮眼的爆破顺序上。在炮眼的爆破顺序上。 分区起爆顺序
48、：分区起爆顺序： 周边眼周边眼掏槽眼掏槽眼辅助眼辅助眼底板眼底板眼 作用：作用：因因首先引爆周边眼，使沿周边眼的连心线炸首先引爆周边眼，使沿周边眼的连心线炸出平顺的预裂面。由于这个预裂面的存在，对后爆的掏槽出平顺的预裂面。由于这个预裂面的存在，对后爆的掏槽眼和辅助眼的爆炸波能起反射和缓冲作用，眼和辅助眼的爆炸波能起反射和缓冲作用，可以减轻爆炸可以减轻爆炸波对围岩的破坏影响波对围岩的破坏影响，爆破后的开挖面整齐规则，爆破后的开挖面整齐规则。7.1.4 7.1.4 隧道内常用的爆破方法隧道内常用的爆破方法 9.周边眼的控制爆破69（2）预裂爆破7.1.4 7.1.4 隧道内常用的爆破方法隧道内常用
49、的爆破方法 9.周边眼的控制爆破70（2 2）预裂爆破）预裂爆破 特点和适用性：特点和适用性：由于成洞过程和破岩条件不同，在由于成洞过程和破岩条件不同，在减轻对围岩的扰动程度上，预裂爆破较光面爆破的效果更减轻对围岩的扰动程度上，预裂爆破较光面爆破的效果更好一些。好一些。因此，因此，很适用于稳定性差而又要求控制开挖轮廓很适用于稳定性差而又要求控制开挖轮廓的软弱岩层。的软弱岩层。7.1.4 7.1.4 隧道内常用的爆破方法隧道内常用的爆破方法 9.周边眼的控制爆破71 导爆管起爆网路有串联、导爆管起爆网路有串联、并联和混合联等多种联接方并联和混合联等多种联接方式。在隧道爆破中，多采用式。在隧道爆破
50、中，多采用以集束联接为主的混合联接以集束联接为主的混合联接方式方式( (见图见图) )。即。即把若干根导把若干根导爆管捆绑在一个非电雷管上，爆管捆绑在一个非电雷管上，利用雷管爆炸的冲击波来实利用雷管爆炸的冲击波来实现分流传爆。现分流传爆。7.1.4 7.1.4 隧道内常用的爆破方法隧道内常用的爆破方法 10 10. 起爆方法1引爆雷管；3导爆管；4炮孔；2导爆雷管与导爆管束联接结。431222223（1）导爆管起爆系统 目前的隧道开挖爆破中多采用导爆管系统起爆法。目前的隧道开挖爆破中多采用导爆管系统起爆法。72（2 2）导爆索起爆系统）导爆索起爆系统导爆索的连接导爆索的连接7.1.4 7.1.
