隧道工程爆破技术

隧道工程爆破技术爆破专篇第一节爆炸与炸药一爆炸化学爆炸物理爆炸核爆炸爆破工程爆炸的应用：工业炸药的化学爆炸。爆破工程爆炸的实质：炸药极速、剧烈的化学反应。二炸药爆炸的特征1.生成大量的气体2.放出大量的热量3.反应速度极快炸药爆炸的三要素对外做功的介质对外做功的能量来源区别于一般化学反应1爆破基本理论二炸药一般定义：凡进行化学反应能满足爆炸三要素的物质。炸药的基本特征：1高能量密度2强自行活化3亚稳定4自供氧工业炸药：（民用炸药）指广泛用于矿山、公路、水利等工程爆破作业的民用炸药。例如：铵油炸药、乳化炸药工业炸药的特点：1.有足够的威力2.有较低的机械感度和适当的起爆感度3.热安定性、物理化学相容性好4.有适当稳定的储存期5.原料来源广泛、价格便宜第二节起爆与感度一起爆工业炸药处于亚稳定状态，在外界能量作用下起爆。热能外界能量的形式有：机械能爆炸冲能二感度工业炸药处于亚稳定状态，在外界能量作用下发生爆炸的难易程度。注：民用工业炸药的机械感度、热感度几乎为零，爆轰感度适中，使用中需雷管起爆。第三节雷管与起爆系统一火雷管结构：1.管壳：纸质、铁质、铜质2.加强帽：增加安全性、提高起爆能力、防潮作用4.副装药（起爆药）：二硝基重氮酚（良好的火焰感度，机械感度较低）5.主装药（加强药）：黑索今，特屈儿，泰安6.聚能穴：增加起爆能力二电雷管1.瞬发电雷管结构：2.秒延期电雷管有7个段，段间延期时间间隔1S3.毫秒延期电雷管系列不同，间隔时间不同。三非电导爆管雷管有瞬发、秒延期、毫秒延期；起爆原理：外界爆炸冲能沿塑料导爆管内部传播，传入雷管内部，起爆雷管。特点：具有抗杂散电流、静电、射频电，便于操作，安全可靠等优点。注：塑料导爆管内部均匀分布一层黑索金或奥克托金。四数码电子雷管电子雷管可实现段间1ms延迟时间控制，精度误差为0.2ms。实现工程任何延迟控制的需要。特点：1.可以根据指令实现任意延时作用2.精度高3.实现复杂爆破工程的延时控制需要4.安全、可靠5.目前价格较贵五起爆方法与网路1.电力起爆法：利用电能引爆雷管进而起爆工业炸药。特点：敷设网络前后可以用仪表检查电雷管和对网路进行测试、检查网络的施工质量，保证网路的正确性和可靠性。2.基本连接方法：3.起爆电源（1）电池，包括干电池和蓄电池（2）动力交流电（3）电容式起爆器4.导爆管起爆法:利用导爆管传递冲击波起爆雷管，进而起爆药包。特点：可以在有电场干扰的环境进行操作，联网时可以用电灯照明，不会因电网、高压电网、静电等杂电的干扰引起早爆、误爆事故，安全性较高。药包数量不受限制、连接灵活、形式多样。可以实现多段延时起爆。2掘进爆破作业钻眼方法和钻眼机具（设备）爆破作业爆破参数炮眼布置装药结构与起爆技术爆破说明书和爆破图表采用的专用的凿岩机具破岩钻凿炮孔。钻眼方法可分为：冲击式:旋转式:旋转冲击式：滚压式：各钻眼法和相应钻机类型可归纳如下：钻眼方法和钻眼机具一钎杆和钎头是冲击式凿岩的工具，其作用是传递冲击功和破碎岩，修磨困难。柱齿形是一种新发展起来的钎头，石。钎头和钎杆连成一体的称为整体钎子，分开组合的称活动钎子。工程中多用活动钎子。冲击式凿岩用的钎杆为中空六边形或中空圆形。钎头根据钎刃的分布有一字形、十字形、Ｙ字形、柱齿形等。一字形结构简单，凿岩速度较高，应用最广，适用于整体性较好的岩石。十字形较适用于层节理发育、较破碎的岩石，但结构复杂其特点是重复破碎少、耐磨，适用于磨蚀性高的岩层。炮眼深度（l）：指炮眼眼底至临空面的垂直距离。眼深小于2m时为浅眼，2～3.5m时为中深眼，大于3.5m时为深眼。式中L——月或日计划进尺，m；N——每月用于掘进作业的天数。按日进度计算时，N=1；n——每日完成的掘进循环数；——炮眼利用率，0.85～0.9;1——正规循环率，0.85～0.9；按日进度计算时，1=1。注：实际掘进爆破炮孔深度在：2.5m左右。1NnLl爆破参数炮孔直径：采用标准直径φ32～35mm药卷时，炮眼直径常为38～42mm。单位炸药消耗量：爆破每m3原岩所需的炸药量叫单位炸药消耗量。它与许多因素有关，如炸药性质、岩石性质、断面大小、临空面多少、炮眼直径与深度等。式中：f——岩石坚固性系数；S——巷首掘进断面积，m2；K——考虑炸药爆力的修正系数，K=525/P，P为所选用炸药的爆力，mL。单耗的确定方法：1现场试验确定2经验、资料查询SfKq/1.1装药系数：K=Lc/Lb式中：Lc－装药长度；Lb－炮孔长度。装药不偶合系数：Kd=db/dc式中：db－炮孔直径；dc－装药直径。炮眼利用率：＝L/LbLb－炮眼平均深度。装药邻近系数：m＝a/w式中：a－孔间距；w－抵抗线（排距）装药集中度：Pl＝ql/Lbql－炮孔装药的重量。按用途的不同，将炮眼分为四种：掏槽眼：用于爆出新的自由面，为其后爆的炮眼创造有利的爆破条件。辅助眼：用以进一步扩大掏槽眼形成的槽腔。崩落眼：用以破碎岩石。周边眼：控制断面形状、大小和轮廓，使之符合设计要求。按位置分为顶眼，邦眼和底眼。炮眼布置掏槽方式：斜眼和直眼斜眼掏槽（掏槽眼与自由面斜交）的特点是：适用各种岩层，爆破效果较好，所需炮眼少。但炮眼方向不易掌握，孔眼受巷道断面大小的限制，碎石抛掷距离大。直眼掏槽（炮眼都垂直于工作面且相互平行，距离较近）的特点是：所有炮眼都垂直于工作面且相互平行，技术易于掌握，可实现多台钻机同时作业；其中不装药的炮眼作为装药眼爆破时的临空面和补偿空间，有较高的炮眼利用率；矸石抛掷距离小，岩堆集中；不受断面大小限制。但总炮眼数目多，炸药消耗量大。a,b－锥形掏槽（三眼和四眼锥形）；c－垂直楔形掏槽；d－复式楔形；e,f－单向掏槽；g－平行龟裂掏槽（隔眼装药，同时起爆）；h－单空孔三角柱形；i－中空孔四角柱形；j－双空孔菱形；k－六角柱形；l－螺旋式掏槽装药结构：偶合装药：装药直径与炮眼直径相等。不偶合装药：装药直径小于炮眼直径。连续装药：装药在炮眼内连续装填，没有间隔。间隔装药：装药在炮眼内分段装填，装药之间有炮泥或空气使之隔开。正向起爆装药：起爆雷管在炮眼眼口处，炮轰向眼底传播。反向起爆装药：起爆雷管在炮眼底部，炮轰向眼口传播。装药结构图a－偶合装药；b－不偶合装药；c－连续装药；d－间隔装药；e－无炮泥反向起爆装药；f－正向起爆装药起爆器材和起爆系统：爆破说明书和爆破图表：爆破说明书是施工组织设计中的一个重要组成部分，是指导、检查和总结爆破工作的技术文件。主要内容有：爆破工程的原始资料：包括工程名称、用途、位置、断面形状和尺寸，穿过岩层的性质，地质条件以及瓦斯情况。选用的钻眼爆破器材：包括炸药，雷管的品种，凿岩机的型号，性能。爆破参数的计算选择：包括掏槽方法，炮眼直径，深度，数目，单位耗药量。爆破网络的计算和设计安全措施爆破图表：二图（炮眼布置图、装药结构图）三表（炮眼布置参数表、装药参数表、预期的爆破效果和经济指标表。）炮眼布置图序号炮眼名称眼号眼数/个眼深/m眼距/mm倾角/°装药量/kg起爆顺序联线方式水平垂直单孔小计1中心眼012.79090串联2掏槽眼1～331.550090901.354.05Ⅰ3掏槽眼4～632.725090901.203.60Ⅱ4辅助掏槽眼7～1042.785090902.409.60Ⅲ5辅助眼11～20102.580090901.6516.50Ⅳ6辅助眼21～31112.580090901.6518.15Ⅴ7边眼32～50192.560087870.815.2Ⅵ8底眼51～5882.580090871.6513.2Ⅶ9合计5980.30爆破参数表爆破技术经济指标表指标名称单位数量指标名称单位数量掘进断面积岩石性质工作面瓦斯情况炸药名称雷管名称循环炸药用量循环雷管用量m2kg发20.71中硬岩（f=4～6）无2号岩石硝铵段发（延时100ms）80.358炮眼利用率循环进尺循环实体岩石量炸药单位消耗量雷管单位消耗量每m进尺炸药消耗量每m进尺雷管消耗量%mm3kg/m3发/m3kg发852.1344.111.821.3137.7027.23