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内容摘要 大断面隧道开挖是铁路、公路主要关键工程。本文通过大断面隧道的分部开挖爆破方法，达到达到安全、高效、质量优目的，为有类似地质和环境条件的隧道开挖提供参考。
关键词大断面隧道 分部开挖下导坑 爆破
中图分类号： U45 文献标识码： A
前言
隧道是铁路、公路等建设的重点和关键工程。随着交通建设的发展和科学技术的进步，隧道开挖方法也得到迅猛发展。比较常用的开挖方法有全断面开挖法、分部开挖法。其中全断面法工作面空间大，工序集中、高效，但安全要求相对较高；分部法又分导坑法和台阶法，这种方法可以先小断面快速掘进，起到提早探明地质、提早处理特殊地质、提早贯通以利于通风排水的作用，但工序多些，机械化程度低。本文以导坑法开挖
一、工程概况
某矿山技术改造工程——尾渣库初期坝上部运渣道路工程。尾渣库址位于大洲镇小丘源村雷公殿山区，根据设计尾渣库坝上部运输道路中有一段为隧洞，须进行开挖爆破。隧道设计规格宽*高=4.5*4.5m2，全长250米，三心拱，断面积20.25m2，该隧洞周边环境： 300m范围内无任何建（构）筑物和其他公共设施。工程工期3个月。
二、地质概况
该工程区内以江山――绍兴深大断裂为界，北部为扬子准低台，南部为华南褶皱系。构造不发育，节理发育一般较弱，岩石完整性好，进洞后洞脸及进、出口段围岩稳固，工程地质条件良好。硬度系数f=7-11左右。
三、爆破设计
（一）爆破总体方案
根据设计要求和隧洞的工程地质条件，和原隧道的开挖经验采用先开挖下导洞，再进行扩帮的方法施工。使用28型风钻凿眼。根据隧洞走向、地形和地理位置兼顾工程施工工期，开挖下导洞、扩帮，每个工作面配备凿岩机2-3台，鼓风机5.5kw、11kw各壹台。
（二）下导洞爆破参数选择和掏槽方式
1、下导洞爆破设计：
下导坑与普通的小断面掘进相似，本案的下导洞断面为2.4*2.6（宽*高）=5.83m2(三心拱)，采用直线掏槽方案，根据设计的隧洞规格计算每个断面所布的眼数N=3.3(fs2)1/3,其中f为硬度系数取10，s为断面积为5.83m2，求得：N=23.03，结合工程实际情况，炮眼数取28个。装药炮孔数24个：掏槽孔5个，周边孔为7个、辅助孔8个，底孔４个，4个空孔作为掏槽孔的自由面。本工程一次爆破规模：一次循环装药量28.659kg, 最大一次起爆药量为底孔取4.5kg.。炮孔利用率0.91，一次爆破循环进尺2.0米。
2、爆破参数
（1） 孔径取38～40mm。
（2） 炮眼间距：掏槽孔a=10～15cm；周边孔a=50～60cm；辅助孔a=50～60cm
（3） 炮孔深度： 掏槽孔l=2.4 m；周边和辅助孔l=2.2m
（4） 单位炸药消耗量q为2.46kg/m3
（5） 每孔装药量：
掏槽孔Q=alg/h=0.9×2.4×0.15/0.2=1.62kg；
周边孔Q= alg/h=0.5×2.2×0.15/0.2=0.825kg；
辅助孔Q= alg/h=0.70×2.2×0.15/0.2=1.155kg；
为便于翻渣，底孔可在辅助孔基础上适当增加药量15～20％
其中a为平均装药系数；
h为药卷长度，h=0.2m；g为药卷重量，g=0.15kg，掏槽孔a=0.9，周边孔a=0.5，辅助孔a=0.70；
（6）装药炮孔数24个：掏槽孔5个，周边孔为7个、辅助孔8个，底孔４个。
（7） 布孔位置及起爆顺序示意图（图1）：
7
77
5
44
727
43 4
1 3
7 2 2 7
6 66
8 888
图1 炮孔位置布置图（1、2、3…为起爆顺序也为炮眼编号）
爆破起爆先起爆掏槽眼1，与1眼较近的空眼作为1眼的自由面，1眼起爆后在掏槽中央形成一个空洞，为2、3眼创造新的自由面，2、3眼也属掏槽眼，起爆顺序为先2后3。掏槽起爆后为辅助创造了自由面，辅助眼起爆顺序为先4、5后6。辅助眼起爆后起爆周边眼，周边眼结束为翻渣及控制飞石最后起爆底板眼。利用孔内半秒延期非电雷管控制爆序。
参数表（表1）
（8） 起爆网路示意图
导爆管
起爆器
图2起爆网路图 起爆雷管
引爆雷管
说明：孔内根据起爆顺序装不同段别的非电半秒导爆管雷管，孔外采用簇联把所有起爆雷管导爆管引线并一起，采用KG—300型电力起爆器用双发雷管激发，从而实现多段别爆破，达到高效开挖的目的。
（9） 掏槽孔装药结构示意图：
导爆管
24cm 填塞物
炸药
216cm
雷管
图4掏槽孔装药结构图
（10）辅助孔、底孔装药结构示意图：
导爆管
60cm 填塞物
炸藥
160cm
雷管
图5辅助孔、底孔装药结构图
（11）周边孔装药结构示意图：
导爆管
110cm 填塞物
110cm炸药
雷管
图6周边孔装药结构图
（二）扩帮爆破
扩帮爆破是在下导洞巷掘进完后，对导坑巷进行刷帮坑修至设计规格，其爆破方法可参照下导洞掘进周边孔参数进行爆破，考虑自由面良好，单耗外圈比下导洞掘进周边孔的单耗降5%，内圈与下导洞周边孔一致。为提高扩帮效率本案设计孔深3.2，预计爆破效率0.95，即毎循环进尺3.0米
1、炮孔布置图 图7
3 33
23
3 212 3
1 1
3 3
2 2
33
22
3 3
3 2 23
1、2、3为炮孔起爆顺序
2、扩帮爆破参数
参数表（表3）
3、眼距
炮孔内圈眼距取70cm，为使隧道轮廓规整外圈眼距适当加密取60 cm；
4、单孔装药量
内圈1.2kg/孔、外圈Q为1.14kg/孔
5、装药结构
内圈采用连续装药结构，外圈采用不耦合装药结构
外圈装药结构图 图8
·
为炸药
（三）爆破安全计算：
1 、 Q=[R*(V/K)1/a]3
因为周边无任何构筑物，对最大一段藥量限制要求相对较低，但需严格按设计控制最大一次起爆药量为10.26kg。
2、空气冲击波安全距离：
RK= Kk×，Kk取2，Q取33.84，求得RK＝11.63m。
3、爆破飞石安全距离：
Rf=（15～16）D，D取4.0㎝，求得Rf=60~64m。
由于是在洞内进行爆破只要作业人员避开炮孔方向远离爆破点加强安全防护可以做到安全的需要。进洞前按露天爆破要求防护警戒范围为300m。
（四）掘进工作面的通风
1、每个工作面采用混合式通风一台5.5kw的局扇压风，一台11kw的局扇抽风。
2、洞内空气的卫生标准须符合国家有关规定。
（1）CO浓度不超过0.0024％，爆破后局扇连续运转送风的情况下CO降到0.002％情况下可进入工作面作业。
（2） NO、NO2浓度不得超过0.00025％。
（3） 每人每分钟供应新鲜风流4m3。
（五）爆破作业方式和爆破器材的使用
1、爆破掘进采用两头同时掘进的方式。测量放样人员及时跟班，掌握工程进度并监督施工质量。特别在剩15m贯通时，加强警戒安全防护（具体要求见安全技术措施）。
2、 作业顺序：首先布置掏槽眼后布置周边眼，最后布置辅助眼，其中掏槽眼深要大于周边和辅助眼20cm左右。
3、每打一个眼后应用木塞把孔堵上便于检查，眼打完后用高压风进行扫眼吹尽孔底水，避免产生哑炮。
4、 建立保管好完整的爆破器材使用台帐，严格执行领退库制度做到帐物一致。
（六）安全技术措施
1、 严格按《爆破安全规程》和《民用爆炸物品安全管理条例》操作。
2、 不使用变质失效的爆破器材，不得用金属棒装药。
3、 扫眼时尽量把眼内水吹干。
4、 严禁打干眼、残眼。
5、爆破后应开启局扇通风30分钟后同时炮烟散去后才能进入工作面进行安全检查，确认安全无盲炮后方可解除警戒，出渣，出渣时须洒水降尘。只要工作面有人作业就须开启通风机。
6 、盲炮处理：发现盲炮后严禁解除警戒，处理盲炮时，无关人员不准进入警戒区。盲炮处理方法：
（1） 线路完好时，重新起爆。
（2）用平行孔装药爆破，平行孔距盲炮不应小于30㎝。
（3） 用木制材料制成工具，轻轻将孔内填塞物掏出，用药爆诱爆。
（4） 盲炮处理结束确认安全后，解除警戒，再进行后续工序。
7、 在开挖进洞前和即将贯通时需加强安全防护。在洞口4—5米的适当位置用沙石袋筑成沙袋墙，沙石袋墙高度1.8米左右，阻挡飞石，警戒范围按300m设置
8、 在剩15m即将贯通时，测量人员应事先下达通知;此后，只能从一个方向掘进，两个方向均应做好警戒，待两方向人员全部撤至安全地点后，方准起爆。
9 、起爆前必须设立岗哨，禁止一切人员进入爆破区，在路口须有人把岗。
四、爆破效果
爆破后炸药单耗与设计比有所降低，实际综合单耗1.65㎏/m3。工期提前10天，综合成本得到降低。爆破后隧道成型较好，只有一段3.0米局部由于岩石较破碎成型不好进行了混凝土支护，其他地段均采用锚喷网支护；超欠挖均在有关验收规定；爆堆集中，且有一定的松散度，能满足铲装设备高效率要求。经实际现场检查应做到爆破地震、冲击波、飞石和噪声的危害均达到爆破设计评估的安全要求。
六、结论
采用分部下导坑爆破开挖大断面隧道是隧道开挖的主要方法之一，他可以起到早探明工程地质，处理特殊地质，提早贯通并利于通风排水的作用；由于分两次爆破，可以达到降低振动影响，创造临空面，减少正洞钻孔数量，改善爆破效果，提高掘进速度等作用。。
参考文献
（1）《爆破设计与施工》 汪旭光主编
（2）《井巷掘进与支护》 唐成民主编
（3）《采矿设计手册》（井巷工程卷）
作者李忠水：（1969.12——）男，江西余江人，高级工程师
关键词大断面隧道 分部开挖下导坑 爆破
中图分类号： U45 文献标识码： A
前言
隧道是铁路、公路等建设的重点和关键工程。随着交通建设的发展和科学技术的进步，隧道开挖方法也得到迅猛发展。比较常用的开挖方法有全断面开挖法、分部开挖法。其中全断面法工作面空间大，工序集中、高效，但安全要求相对较高；分部法又分导坑法和台阶法，这种方法可以先小断面快速掘进，起到提早探明地质、提早处理特殊地质、提早贯通以利于通风排水的作用，但工序多些，机械化程度低。本文以导坑法开挖
一、工程概况
某矿山技术改造工程——尾渣库初期坝上部运渣道路工程。尾渣库址位于大洲镇小丘源村雷公殿山区，根据设计尾渣库坝上部运输道路中有一段为隧洞，须进行开挖爆破。隧道设计规格宽*高=4.5*4.5m2，全长250米，三心拱，断面积20.25m2，该隧洞周边环境： 300m范围内无任何建（构）筑物和其他公共设施。工程工期3个月。
二、地质概况
该工程区内以江山――绍兴深大断裂为界，北部为扬子准低台，南部为华南褶皱系。构造不发育，节理发育一般较弱，岩石完整性好，进洞后洞脸及进、出口段围岩稳固，工程地质条件良好。硬度系数f=7-11左右。
三、爆破设计
（一）爆破总体方案
根据设计要求和隧洞的工程地质条件，和原隧道的开挖经验采用先开挖下导洞，再进行扩帮的方法施工。使用28型风钻凿眼。根据隧洞走向、地形和地理位置兼顾工程施工工期，开挖下导洞、扩帮，每个工作面配备凿岩机2-3台，鼓风机5.5kw、11kw各壹台。
（二）下导洞爆破参数选择和掏槽方式
1、下导洞爆破设计：
下导坑与普通的小断面掘进相似，本案的下导洞断面为2.4*2.6（宽*高）=5.83m2(三心拱)，采用直线掏槽方案，根据设计的隧洞规格计算每个断面所布的眼数N=3.3(fs2)1/3,其中f为硬度系数取10，s为断面积为5.83m2，求得：N=23.03，结合工程实际情况，炮眼数取28个。装药炮孔数24个：掏槽孔5个，周边孔为7个、辅助孔8个，底孔４个，4个空孔作为掏槽孔的自由面。本工程一次爆破规模：一次循环装药量28.659kg, 最大一次起爆药量为底孔取4.5kg.。炮孔利用率0.91，一次爆破循环进尺2.0米。
2、爆破参数
（1） 孔径取38～40mm。
（2） 炮眼间距：掏槽孔a=10～15cm；周边孔a=50～60cm；辅助孔a=50～60cm
（3） 炮孔深度： 掏槽孔l=2.4 m；周边和辅助孔l=2.2m
（4） 单位炸药消耗量q为2.46kg/m3
（5） 每孔装药量：
掏槽孔Q=alg/h=0.9×2.4×0.15/0.2=1.62kg；
周边孔Q= alg/h=0.5×2.2×0.15/0.2=0.825kg；
辅助孔Q= alg/h=0.70×2.2×0.15/0.2=1.155kg；
为便于翻渣，底孔可在辅助孔基础上适当增加药量15～20％
其中a为平均装药系数；
h为药卷长度，h=0.2m；g为药卷重量，g=0.15kg，掏槽孔a=0.9，周边孔a=0.5，辅助孔a=0.70；
（6）装药炮孔数24个：掏槽孔5个，周边孔为7个、辅助孔8个，底孔４个。
（7） 布孔位置及起爆顺序示意图（图1）：
7
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7 2 2 7
6 66
8 888
图1 炮孔位置布置图（1、2、3…为起爆顺序也为炮眼编号）
爆破起爆先起爆掏槽眼1，与1眼较近的空眼作为1眼的自由面，1眼起爆后在掏槽中央形成一个空洞，为2、3眼创造新的自由面，2、3眼也属掏槽眼，起爆顺序为先2后3。掏槽起爆后为辅助创造了自由面，辅助眼起爆顺序为先4、5后6。辅助眼起爆后起爆周边眼，周边眼结束为翻渣及控制飞石最后起爆底板眼。利用孔内半秒延期非电雷管控制爆序。
参数表（表1）
（8） 起爆网路示意图
导爆管
起爆器
图2起爆网路图 起爆雷管
引爆雷管
说明：孔内根据起爆顺序装不同段别的非电半秒导爆管雷管，孔外采用簇联把所有起爆雷管导爆管引线并一起，采用KG—300型电力起爆器用双发雷管激发，从而实现多段别爆破，达到高效开挖的目的。
（9） 掏槽孔装药结构示意图：
导爆管
24cm 填塞物
炸药
216cm
雷管
图4掏槽孔装药结构图
（10）辅助孔、底孔装药结构示意图：
导爆管
60cm 填塞物
炸藥
160cm
雷管
图5辅助孔、底孔装药结构图
（11）周边孔装药结构示意图：
导爆管
110cm 填塞物
110cm炸药
雷管
图6周边孔装药结构图
（二）扩帮爆破
扩帮爆破是在下导洞巷掘进完后，对导坑巷进行刷帮坑修至设计规格，其爆破方法可参照下导洞掘进周边孔参数进行爆破，考虑自由面良好，单耗外圈比下导洞掘进周边孔的单耗降5%，内圈与下导洞周边孔一致。为提高扩帮效率本案设计孔深3.2，预计爆破效率0.95，即毎循环进尺3.0米
1、炮孔布置图 图7
3 33
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2 2
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3 3
3 2 23
1、2、3为炮孔起爆顺序
2、扩帮爆破参数
参数表（表3）
3、眼距
炮孔内圈眼距取70cm，为使隧道轮廓规整外圈眼距适当加密取60 cm；
4、单孔装药量
内圈1.2kg/孔、外圈Q为1.14kg/孔
5、装药结构
内圈采用连续装药结构，外圈采用不耦合装药结构
外圈装药结构图 图8
·
为炸药
（三）爆破安全计算：
1 、 Q=[R*(V/K)1/a]3
因为周边无任何构筑物，对最大一段藥量限制要求相对较低，但需严格按设计控制最大一次起爆药量为10.26kg。
2、空气冲击波安全距离：
RK= Kk×，Kk取2，Q取33.84，求得RK＝11.63m。
3、爆破飞石安全距离：
Rf=（15～16）D，D取4.0㎝，求得Rf=60~64m。
由于是在洞内进行爆破只要作业人员避开炮孔方向远离爆破点加强安全防护可以做到安全的需要。进洞前按露天爆破要求防护警戒范围为300m。
（四）掘进工作面的通风
1、每个工作面采用混合式通风一台5.5kw的局扇压风，一台11kw的局扇抽风。
2、洞内空气的卫生标准须符合国家有关规定。
（1）CO浓度不超过0.0024％，爆破后局扇连续运转送风的情况下CO降到0.002％情况下可进入工作面作业。
（2） NO、NO2浓度不得超过0.00025％。
（3） 每人每分钟供应新鲜风流4m3。
（五）爆破作业方式和爆破器材的使用
1、爆破掘进采用两头同时掘进的方式。测量放样人员及时跟班，掌握工程进度并监督施工质量。特别在剩15m贯通时，加强警戒安全防护（具体要求见安全技术措施）。
2、 作业顺序：首先布置掏槽眼后布置周边眼，最后布置辅助眼，其中掏槽眼深要大于周边和辅助眼20cm左右。
3、每打一个眼后应用木塞把孔堵上便于检查，眼打完后用高压风进行扫眼吹尽孔底水，避免产生哑炮。
4、 建立保管好完整的爆破器材使用台帐，严格执行领退库制度做到帐物一致。
（六）安全技术措施
1、 严格按《爆破安全规程》和《民用爆炸物品安全管理条例》操作。
2、 不使用变质失效的爆破器材，不得用金属棒装药。
3、 扫眼时尽量把眼内水吹干。
4、 严禁打干眼、残眼。
5、爆破后应开启局扇通风30分钟后同时炮烟散去后才能进入工作面进行安全检查，确认安全无盲炮后方可解除警戒，出渣，出渣时须洒水降尘。只要工作面有人作业就须开启通风机。
6 、盲炮处理：发现盲炮后严禁解除警戒，处理盲炮时，无关人员不准进入警戒区。盲炮处理方法：
（1） 线路完好时，重新起爆。
（2）用平行孔装药爆破，平行孔距盲炮不应小于30㎝。
（3） 用木制材料制成工具，轻轻将孔内填塞物掏出，用药爆诱爆。
（4） 盲炮处理结束确认安全后，解除警戒，再进行后续工序。
7、 在开挖进洞前和即将贯通时需加强安全防护。在洞口4—5米的适当位置用沙石袋筑成沙袋墙，沙石袋墙高度1.8米左右，阻挡飞石，警戒范围按300m设置
8、 在剩15m即将贯通时，测量人员应事先下达通知;此后，只能从一个方向掘进，两个方向均应做好警戒，待两方向人员全部撤至安全地点后，方准起爆。
9 、起爆前必须设立岗哨，禁止一切人员进入爆破区，在路口须有人把岗。
四、爆破效果
爆破后炸药单耗与设计比有所降低，实际综合单耗1.65㎏/m3。工期提前10天，综合成本得到降低。爆破后隧道成型较好，只有一段3.0米局部由于岩石较破碎成型不好进行了混凝土支护，其他地段均采用锚喷网支护；超欠挖均在有关验收规定；爆堆集中，且有一定的松散度，能满足铲装设备高效率要求。经实际现场检查应做到爆破地震、冲击波、飞石和噪声的危害均达到爆破设计评估的安全要求。
六、结论
采用分部下导坑爆破开挖大断面隧道是隧道开挖的主要方法之一，他可以起到早探明工程地质，处理特殊地质，提早贯通并利于通风排水的作用；由于分两次爆破，可以达到降低振动影响，创造临空面，减少正洞钻孔数量，改善爆破效果，提高掘进速度等作用。。
参考文献
（1）《爆破设计与施工》 汪旭光主编
（2）《井巷掘进与支护》 唐成民主编
（3）《采矿设计手册》（井巷工程卷）
作者李忠水：（1969.12——）男，江西余江人，高级工程师