CN110953944A - 一种特长隧道平导直眼掏槽逐孔起爆快速掘进的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种特长隧道平导直眼掏槽逐孔起爆快速掘进的方法，采用梅花大直径中空直眼掏槽，并采用高精度雷管进行螺旋逐孔起爆，最后采用复式光爆。炮眼布置为混合型，梅花大直径中空直眼掏槽的1～7号掏槽炮眼外的扩槽眼和掘进眼采取折线形及折线环形布置；掘进眼上方的崩落眼采用平行于底板的直线形布置，隧道底部的底板眼中间采用平行于底板的直线形布置、两侧采用向上内凹的折线形布置；隧道拱部的周边眼及隧道边墙的周边眼按照隧道轮廓线进行布置，隧道拱部的内圈眼顺着拱部轮廓线按照弧形布置，并位于隧道拱部的周边眼以及用平行于底板的直线形布置的崩落眼之间。解决了平导开挖掘进速度慢、深孔爆破提高单循环进尺爆破困难的问题。

Description

一种特长隧道平导直眼掏槽逐孔起爆快速掘进的方法

技术领域

本发明属于工程爆破领域，特别是涉及一种特长隧道平导直眼掏槽逐孔起爆快速掘进的方法。

背景技术

伴随着我国经济的高速发展，特长隧道日益增多。在特长隧道的施工中，辅助坑道能增加工作面，加快施工进度，特别是在复杂地质条件和紧张的工期压力下，实现辅助坑道的快速施工是特长隧道快速施工的关键。提高平导开挖掘进速度已成为一个迫在眉睫的问题，采用深孔爆破提高单循环进尺，减少辅助作业时间已是解决此问题的有效方法之一，但是由于隧道只有一个自由面，且平导工作面狭小，四周围岩挟制作用很大，爆破条件困难。掏槽爆破技术是深孔爆破的关键，采用合理的掏槽方式和掏槽参数，使岩石完全破碎并抛出，可获得较高的炮孔利用率，并便于后续出渣作业。目前采取的雷管，较短的段间延迟间隔时间25ms亦已显短，不足以保证岩石破碎后充分移动，并形成新自由面。另外，施工中常存在着为了保证爆破成功，而过量使用炸药，造成超挖严重，周边光爆效果不高，围岩松动破坏严重，不仅增加了出砟量和支护材料消耗，也降低了平导围岩的稳定性。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种特长隧道平导直眼掏槽逐孔起爆快速掘进的方法，以解决平导开挖掘进速度慢、采用深孔爆破提高单循环进尺爆破条件困难的问题以及为保证爆破成功而过量使用炸药，造成超挖严重、周边光爆效果不高、平导围岩稳定性降低的问题。

本发明实施例所采用的技术方案是，一种特长隧道平导直眼掏槽逐孔起爆快速掘进的方法，采用直眼掏槽，并进行逐孔起爆，最后采用复式光爆。

进一步的，采用三臂凿岩台车进行钻孔，采用梅花大直径中空直眼掏槽，采用高精度雷管进行螺旋逐孔起爆。

进一步的，所述三臂凿岩台车采用Boomer XL3D三臂凿岩台车，所述高精度雷管采用澳瑞凯DLP系列高精度雷管。

进一步的，所述梅花大直径中空直眼掏槽，是以1号掏槽炮眼为中心，在1号掏槽炮眼的周围均匀设置4个直径为110mm的大直径空眼，4个大直径空眼组成边长为20cm的正方形，作为1号掏槽炮眼的自由面；同时距离1号掏槽眼30cm处按照菱形布置四个掏槽炮眼，分别编号为2、3、4、5号掏槽炮眼，且2号掏槽炮眼位于1号掏槽炮眼的正左方，3号掏槽炮眼位于1号掏槽炮眼的正上方，4号掏槽炮眼位于1号掏槽炮眼的正右方，5号掏槽炮眼位于1号掏槽炮眼的正下方；为进一步扩大掏腔，以1号掏槽炮眼为中心，按照边长为80cm的正方形布置四个掏槽炮眼，对角对称编号为6、7号掏槽炮眼，6号掏槽炮眼分别位于1号掏槽炮眼的右上方和左下方，7号掏槽炮眼分别位于1号掏槽炮眼的左上方和右下方，1～7号掏槽炮眼逐孔起爆。

进一步的，所述1～7号掏槽炮眼的高精度雷管段位从1依次增加到7，即1号掏槽炮眼的高精度雷管段位为1，7号掏槽炮眼的高精度雷管段位为7；

所述1号掏槽炮眼的装药量为6.67kg/孔、药卷数为10卷/孔，所述2～7号掏槽炮眼的装药量为6.003kg/孔、药卷数为9卷/孔，所述1～7号掏槽炮眼的炸药规格为

进一步的，炮眼布置为混合型布置，梅花大直径中空直眼掏槽的1～7号掏槽炮眼外的扩槽眼和掘进眼采取折线形及折线环形布置；掘进眼上方的崩落眼采用平行于底板的直线形布置，隧道底部的底板眼中间采用平行于底板的直线形布置、两侧采用向上内凹的折线形布置；隧道拱部的周边眼及隧道边墙的周边眼按照隧道轮廓线进行布置，隧道拱部的内圈眼顺着拱部轮廓线按照弧形布置，并位于隧道拱部的周边眼以及用平行于底板的直线形布置的崩落眼之间，且隧道拱部的周边眼炮眼间距小于隧道拱部内圈眼的炮眼间距。

进一步的，所述复式光爆，是隧道边墙的周边眼与隧道拱部的周边眼间隔相同，且隧道边墙的周边眼与隧道拱部的内圈眼的雷管段位相同。

进一步的，所述呈正方形分布的掏槽炮眼6和掏槽炮眼7外设有呈菱形分布的4个采用8段高精度雷管的扩槽眼，4个采用8段高精度雷管的扩槽眼的方位与2～5号掏槽炮眼的方位一一对应；采用8段高精度雷管的扩槽眼菱形左右两侧分别设有3个采用9段高精度雷管的呈向1号掏槽炮孔凹陷的折线分布的扩槽眼；每3个采用9段高精度雷管的扩槽眼中，位于中间的采用9段高精度雷管的扩槽眼与1号掏槽炮眼处于同一水平线上，其与距离其最近的采用8段高精度雷管的扩槽眼相距50cm；

所述采用9段高精度雷管的扩槽眼外设有一圈掘进眼，1～7号掏槽炮眼的上下方各设有4个位于同一水平线上的掘进眼，且其相邻两掘进眼相距70cm；1～7号掏槽炮眼的左右方各设有3个位于同一竖直线上的掘进眼，其位于中间的掘进眼与1号掏槽炮眼处于同一水平线上，且其相邻两掘进眼相距90cm，掘进眼采用10段高精度雷管；位于1～7号掏槽炮眼上方的掘进眼与距离其最近的采用8段高精度雷管的扩槽眼垂直相距80cm，位于1～7号掏槽炮眼下方的掘进眼与距离其最近的采用8段高精度雷管的扩槽眼垂直相距60cm，位于1～7号掏槽炮眼左右的掘进眼与距离其最近的采用9段高精度雷管的扩槽眼相距45cm；

所述位于1～7号掏槽炮眼上方的掘进眼的上方设有3个处于同一水平线上的崩落眼，且崩落眼与距离其最近的掘进眼的垂直距离为80cm，相邻两崩落眼相距90cm，每个崩落眼采用11段高精度雷管；

所述位于1～7号掏槽炮眼下方的掘进眼的下方设有7个底板眼，中间的五个依次相距80cm的底板眼处于同一水平线上，剩余的两个底板眼分别处于中间五个底板眼的两侧斜上方，底板眼同样采用11段高精度雷管；

隧道拱部设有顺着拱部轮廓线按照弧形布置的采用13段高精度雷管的周边眼，相邻两采用13段高精度雷管的周边眼相距45cm；隧道拱部采用13段高精度雷管的周边眼和崩落眼之间设有顺着拱部轮廓线按照弧形布置的采用12段高精度雷管的内圈眼，相邻两内圈眼相距55cm，隧道边墙处设有顺着边墙轮廓线按照竖直线布置的采用12段高精度雷管的周边眼，相邻两采用12段高精度雷管的周边眼相距45cm；隧道底部左右两角落设有位于采用12段高精度雷管的周边眼的下方的底眼抬炮，底眼抬炮采用14段高精度雷管；

所述采用8段高精度雷管的扩槽眼，采用9段高精度雷管的扩槽眼，掘进眼，崩落眼、底板眼，内圈眼、采用12段高精度雷管的周边眼，采用13段高精度雷管的周边眼以及底眼抬炮依次逐孔起爆，其起爆顺序即为其高精度雷管的段数。

进一步的，所述采用8段高精度雷管的扩槽眼的装药量为3.6kg/孔，药卷数为18卷/孔；所述采用9段高精度雷管的扩槽眼的装药量为3.4kg/孔，药卷数为17卷/孔；所述掘进眼的装药量为3kg/孔，药卷数为15卷/孔；所述崩落眼和底板眼的装药量为2.6kg/孔，药卷数为13卷/孔；所述采用13段高精度雷管的周边眼、内圈眼和采用12段高精度雷管的周边眼的装药量均为0.8kg/孔，药卷数均为4卷/孔；所述底眼抬炮的装药量为3.6kg/孔，药卷数为18卷/孔；

所述扩槽眼、掘进眼、底板眼、崩落眼、内圈眼、周边眼及底眼抬炮均采用

的炸药。

进一步的，所述炮眼深度≥4.5m，所述1号掏槽炮眼的最小抵抗线为15cm；第一段起爆炮眼即1号掏槽眼比周边直径为110mm的大直径空眼超深10cm～20cm；

所述直径为110mm的大直径空眼采用

钻头开孔后采用

钻头扩孔至110mm；

所述掏槽炮眼钻孔时，先通过油漆标出掏槽炮眼位置进行钻孔，然后将炮棍插入已钻成的炮孔内定向，保证钻孔精度。

本发明实施例的有益效果是，提供一种特长隧道平导直眼掏槽逐孔起爆快速掘进方法，利用三臂凿岩台车钻孔，采用梅花大直径中空直眼掏槽，并利用高精度雷管进行螺旋逐孔起爆，最后采用复式光爆，平导爆破掘进平均单循环进尺达到4.4m，中硬岩段炮孔眼痕迹保留率达到80％～95％，月爆破开挖进尺大于300m，增加单循环进尺、提高爆破效率、改善爆破效果，实现了真正意义上的平导超前快速掘进，解决了平导开挖掘进速度慢、采用深孔爆破提高单循环进尺爆破条件困难的问题。该方法光爆质量高、节省成本，爆破安全性高，爆破后围岩稳定性好。有效解决了为保证爆破成功，过量使用炸药，造成超挖严重、周边光爆效果不高、平导围岩稳定性降低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是安民隧道施工区段示意图；

图2是二级复式楔形掏槽炮眼分布及雷管段位图(单位/cm)；

图3是二级复式楔形掏槽的掏槽眼布置示意图(单位/cm)；

图4是梅花大直径中空孔直眼掏槽示意图(单位/cm)；

图5是平导小断面直眼掏槽逐孔起爆炮眼布置图(单位/cm)；

图6是平导小断面直眼掏槽逐孔起爆光爆效果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

衢宁铁路安民隧道位于浙江省龙泉市和松阳县境内，起讫里程为DK111+696～DK125+605，隧道全长13909m，其中进口DK111+696～DK125+215段为单洞单线，长13519m；DK125+215～DK125+556段为单洞双线，长341m；DK125+556～DK125+605段为单洞三线，长49m。

隧址区出露地层岩性主要为第四系粉质粘土、碎石土层，围岩主要为凝灰岩、熔结凝灰岩、流纹岩等，主要以Ⅱ、Ⅲ级围岩为主，进出口和断层破碎带段为Ⅳ、Ⅴ级围岩，围岩条件整体较好，区域内共有12条断层、9条节理密集带。隧道区地下水类型包括第四系孔隙潜水、基岩裂隙水和构造裂隙水，受大气降水补给，向低洼处排泄。隧址区浅埋段、断层破碎带及节理密集带处均属强富水，预测最大涌水量为79120m³/d。

安民隧道设2座斜井和1座平导辅助施工，其中平导(3110m)—7#横通道(179m)—7#横通道正洞小里程(1645m)+乌弄斜井正洞大里程(2480m)—乌弄斜井(1446m)为安民隧道控制性关键线路，关键线路长8860m。施工区段见图1所示。

安民隧道平导全长3110m，设计为无轨运输单车道加错车道。II级围岩开挖断面宽5.1m，高6.25m，断面积29.47m²。平导施工与单线正洞施工相比存在以下难度：

(1)平导II级围岩开挖断面29m²，不到正洞开挖断面的50％。由于开挖断面较小，司钻空间受到限制，横向宽度小导致岩石爆破夹制作用明显增大，爆破效果较差，单循环进尺短；

(2)断层、节理密集带、涌水等不良地质较多，掌子面施工环境恶劣，人工钻爆受不良地质影响大，工效低。

根据安民隧道的总体工期计划安排，平导计划工期14个月，平均月进尺要求不低于220m。只有达到这样的进度指标，才能为正洞多开工作面，实施长隧短打，加快正洞施工速度创造条件。

前期平导采用人工钻爆开挖，用汽车改装的简易钻孔台车配备YT-28气腿式风枪作为钻眼设备。直眼掏槽形式人工操作难度较大，不利于施工，最初钻爆设计掏槽形式为一级楔形掏槽，炮眼深度2.5m时单循环平均开挖进尺为2.3m，单循环进尺短。若加大炮眼深度，则残眼长、炮眼利用率低。为提高单循环进尺，克服围岩夹制力对爆破进尺的影响，优化掏槽形式采用二级复式楔形掏槽。

结合安民隧道平导的开挖断面、地质情况及钻爆技术水平，人工钻爆采用的二级复式楔形掏槽炮眼布置见图2、图3。

经过现场实施，辅助眼深度3m时平均单循环进尺由2.3m提高到2.8m，按照每月平均完成75个循环计算，月平均开挖进度只能达到210m，仍难保证总体工期。

安民隧道平导自施工以来已出现较大涌水13次，最大涌水量1370m³/h，掌子面作业环境恶劣，受涌水影响人工钻爆施工效率低下，导致钻爆作业工序时间延长。综合考虑采用阿特拉斯Boomer XL3D三臂凿岩台车代替人工进行钻爆，为发挥三臂凿岩台车钻孔优势，将复式楔形掏槽改为直眼掏槽，并利用高精度雷管进行逐孔起爆，以提高平导爆破掘进单循环进尺、爆破效率及光爆质量。

常用的隧道小断面直眼掏槽有螺旋形掏槽、菱形掏槽和五梅花中空直眼掏槽等几种掏槽形式。其中五梅花中空直眼掏槽具有孔位对称布置，易定位，便于现场钻孔操作，另外四个空孔布置均匀，可提供较多的临空面，有利于岩体破碎成大小均匀的岩块，便于岩石的抛掷。结合隧道围岩地质条件和断面尺寸，安民隧道小断面平导采用梅花大直径中空直眼掏槽，并利用高精度雷管进行逐孔起爆。为提高掏槽质量，确保起爆爆破效果稳定，减少围岩地质因素干扰影响，各炮眼起爆顺序依螺旋起爆进行。

逐孔起爆的原理是在爆破过程中，利用高精度雷管的准确延时，通过合理的时间组合，使炮孔由起爆点按顺序依次起爆，每个炮孔的起爆都是相对独立的,前一个炮孔为后一个炮孔创造了一个自由面，当相邻炮孔的延期间隔选取合理时,相邻炮孔间的矿岩在移动过程中发生相互碰撞挤压，使岩石进一步破碎，从而保证了较好的爆破进尺和爆破块度。

逐孔起爆与常规普通爆破相比，具有以下优点：

(1)每次爆破炮眼数量仅为一个，使得补偿空间的利用率高，可以达到更好的爆破效果；

(2)每次先爆的炮眼又为下一次爆破炮眼创造了新的自由面，炸药能量叠加使炸药能量利用率更高，故炸药单耗更加经济合理；

(3)每次爆破炮眼数量少于常规普通爆破，爆破振动更小。

采用多段位，逐孔起爆，以掏槽为中心逐层剥离岩石，先起爆的部分可为后起爆的部分提供充裕的临空面，便于后期隧道成型，同时减少对围岩的扰动。

另外，受产品材料、生产工艺等影响，普通国产非电导爆管雷管由于延期时间上下限范围较大，在实际起爆过程中极有可能出现跳段或串段爆破，使得逐孔起爆的起爆顺序完全被破坏，乃至影响掏槽效果甚至造成拒爆。表1为国产非电导爆管雷管段别及延期时间，表2为澳瑞凯DLP系列高精度雷管段别及延期时间，由表1及表2可得，进口高精度雷管上下限最大误差小，低段位的上下限最大误差在几毫秒内，高段位的上下限最大误差也控制在几十毫秒内，其精度保障可使雷管按顺序起爆，避免发生跳段起爆，且相邻两段位雷管延期间隔时间在100ms以上，有利于逐孔起爆技术实施，因此，平导爆破掘进起爆器材选择澳瑞凯DLP系列高精度雷管。

表1国产非电导爆管雷管段别及延期时间(ms)

段别	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											标准延期	0	25	50	75	110	150	200	250	310	380
上限	12.5	37.5	62.5	92.5	130	175	225	280	345	425
											下限	0	12.5	37.5	62.5	92.5	130	175	225	280	345
段别	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
											标准延期	460	550	650	760	880	1020	1200	1400	1700	2000
上限	505	600	705	820	950	1100	1300	1550	1850	2150
											下限	425	505	600	705	820	950	1100	1300	1550	1850

表2澳瑞凯DLP系列高精度雷管段别及延期时间(ms)

段别	1	2	3	4	5	6	7
								时间/ms	25	200	400	600	900	1200	1500
段别	8	9	10	11	12	13	14
								时间/ms	1900	2400	2900	3400	3900	4500	5100

具体掏槽形式如图4所示，梅花大直径中空直眼掏槽，是以1号掏槽炮眼为中心，在1号掏槽炮眼的周围均匀设置4个直径为110mm的大直径空眼，4个大直径空眼组成边长为20cm的正方形，作为1号掏槽炮眼的自由面；同时距离1号掏槽眼30cm处按照菱形布置四个掏槽炮眼，分别编号为2、3、4、5号掏槽炮眼，2号掏槽炮眼位于1号掏槽炮眼的正左方，3号掏槽炮眼位于1号掏槽炮眼的正上方，4号掏槽炮眼位于1号掏槽炮眼的正右方，5号掏槽炮眼位于1号掏槽炮眼的正下方；为进一步扩大掏腔，以1号掏槽炮眼为中心，按照边长为80cm的正方形布置四个掏槽炮眼，对角对称编号为6、7号掏槽炮眼，6号掏槽炮眼分别位于1号掏槽炮眼的右上方和左下方，7号掏槽炮眼分别位于1号掏槽炮眼的左上方和右下方，1～7号掏槽炮眼中的高精度雷管段数从1依次增加，1号掏槽炮眼的装药量为6.67kg、药卷数为10卷/孔，2～7号掏槽炮眼的装药量为6.003kg/孔、药卷数为9卷/孔，1～7号掏槽炮眼的炸药规格为

1～7号掏槽炮眼逐孔起爆。1号掏槽炮眼起爆后，在中央形成一个孔洞，作其他掏槽炮眼的自由面，并利用高精度雷管延期间隔时间长、精度高的优点。按照1-2-3-4-5-6-7的掏槽炮眼顺序进行逐孔起爆，逐步扩大形成槽腔。

安民隧道平导采用阿特拉斯Boomer XL3D三臂凿岩台车，有助于精准钻孔，

大直径空眼采用

钻头开孔后采用

钻头扩孔至110mm，相比人工钻孔更快速更精准。

炮眼布置为混合型布置，炮眼布置为混合型布置，梅花大直径中空直眼掏槽的炮眼外的扩槽眼和掘进眼采取折线形及折线环形布置；隧道拱部的内圈眼顺着拱部轮廓线按照弧形布置；掘进眼上的崩落眼采用平行于底板的直线形布置，隧道底部的底板眼中间采用平行于底板的直线形布置、两侧采用折线形布置，利于获取与隧道断面形状一致的槽腔；隧道拱部及边墙的周边眼按照隧道轮廓线进行布置，其炮眼间距小于隧道拱部内圈眼的炮眼间距。

炮眼布置图如图5所示，呈正方形分布的掏槽炮眼6和掏槽炮眼7外设有呈菱形分布的4个采用8段高精度雷管的扩槽眼，4个采用8段高精度雷管的扩槽眼的方位与2～5号掏槽炮眼的方位一一对应，其装药量为3.6kg/孔，药卷数为18卷/孔，每个采用8段高精度雷管的扩槽眼与距离其最近的掏槽炮眼相距60cm。采用8段高精度雷管的扩槽眼菱形左右两侧分别设有3个采用9段高精度雷管的呈向1号掏槽炮孔凹陷的折线分布的扩槽眼。每3个采用9段高精度雷管的扩槽眼中，位于中间的采用9段高精度雷管的扩槽眼与1号掏槽炮眼处于同一水平线上，其与距离其最近的采用8段高精度雷管的扩槽眼相距50cm。采用9段高精度雷管的扩槽眼的装药量为3.4kg/孔，药卷数为17卷/孔。采用9段高精度雷管的扩槽眼外设有一圈掘进眼，1～7号掏槽炮眼的上下方各设有4个位于同一水平线上的掘进眼，且其相邻两掘进眼相距70cm；1～7号掏槽炮眼的左右方各设有3个位于同一竖直线上的掘进眼，其位于中间的掘进眼与1号掏槽炮眼处于同一水平线上，且其相邻两掘进眼相距90cm。掘进眼采用10段高精度雷管，其装药量为3kg/孔，药卷数为15卷/孔，位于1～7号掏槽炮眼上方的掘进眼与距离其最近的采用8段高精度雷管的扩槽眼垂直相距80cm，位于1～7号掏槽炮眼下方的掘进眼与距离其最近的采用8段高精度雷管的扩槽眼垂直相距60cm，位于1～7号掏槽炮眼左右的掘进眼与距离其最近的采用9段高精度雷管的扩槽眼相距45cm。位于1～7号掏槽炮眼上方的掘进眼的上方设有3个处于同一水平线上的崩落眼，且崩落眼与距离其最近的掘进眼的垂直距离为80cm，相邻两崩落眼相距90cm，每个崩落眼采用11段高精度雷管，其装药量为2.6kg/孔，药卷数为13卷/孔。位于1～7号掏槽炮眼下方的掘进眼的下方设有7个底板眼，中间的五个依次相距80cm的底板眼处于同一水平线上，剩余的两个底板眼分别处于中间五个底板眼的两侧斜上方，底板眼同样采用11段高精度雷管，其装药量为2.6kg/孔，药卷数为13卷/孔。隧道拱部设有顺着拱部轮廓线按照弧形布置的采用13段高精度雷管的周边眼，相邻两采用13段高精度雷管的周边眼相距45cm，其装药量为0.8kg/孔，药卷数为4卷/孔。隧道拱部采用13段高精度雷管的周边眼和崩落眼之间设有顺着拱部轮廓线按照弧形布置的采用12段高精度雷管的内圈眼，相邻两内圈眼相距55cm，隧道边墙处设有顺着边墙轮廓线按照竖直线布置的采用12段高精度雷管的周边眼，相邻两采用12段高精度雷管的周边眼相距45cm，内圈眼和采用12段高精度雷管的周边眼的装药量均为0.8kg/孔，药卷数为4卷/孔。隧道底部左右两角落设有位于采用12段高精度雷管的周边眼的下方的底眼抬炮，底眼抬炮采用14段高精度雷管，其装药量为3.6kg/孔，药卷数为18卷/孔。1～7号掏槽炮眼，采用8段高精度雷管的扩槽眼，采用9段高精度雷管的扩槽眼，掘进眼，崩落眼、底板眼，内圈眼、采用12段高精度雷管的周边眼，采用13段高精度雷管的周边眼以及底眼抬炮依次逐孔起爆，其起爆顺序即为其高精度雷管的段数。扩槽眼、掘进眼、底板眼、崩落眼、内圈眼、周边眼及底眼抬炮均采用

的炸药。

周边眼的炮眼设置原则是：为了保证周边眼的爆破质量，采用的是多打炮眼，单孔炮眼放药量小，提高炮眼残留半孔率，减少对围岩的扰动，因为隧道拱部采用13段高精度雷管的炮眼和隧道边墙处采用12段高精度雷管的炮眼均为周边眼，所以两者炮眼间隔相同。隧道边墙处采用12段高精度雷管的周边眼与隧道拱部采用12段高精度雷管的内圈眼的雷管段位相同，是因为边墙处周边眼较拱部周边眼距离中间掏槽孔距离较近，因此先爆破边墙周边眼和拱部第一圈辅助眼即隧道拱部采用12段高精度雷管的内圈眼，为隧道拱部采用13段高精度雷管的周边眼的爆破提供临空面，便于其爆破成型。

各炮眼间距需符合规范光面爆破规定要求。与常规隧道爆破的不同在于掏槽形式不同，爆破参数见表3，光爆效果见图6。现场爆破效果可以看出，爆破后的开挖轮廓成形规则，岩面平整。通过现场实测，保存有50％以上的半面炮眼痕迹，无明显的爆破裂缝，超挖符合规定要求，岩壁上无危石，光爆效果良好。

表3平导小断面直眼掏槽逐孔起爆爆破参数表

深度一样是为了此次整个工作面进尺一致，段位不一样是起爆顺序不同，利用前面起爆为后面的起爆形成新的自由面，保证起爆效果。

直眼掏槽逐孔起爆要点：

(1)炮眼深度≥4.5m，中心起爆眼最小抵抗线约15cm，中心炮眼第一段起爆炮眼装药尽量装满整个炮眼，以使围岩能得到充分破碎并被强力抛出，单循环进尺可达到4.3m～4.5m；

(2)第一段起爆炮眼比周边

空孔超深10cm～20cm，超深装药使槽腔内的破碎岩体被快速抛出，并且为下一段起爆炮眼创造更好的临空面；

(3)严格控制掏槽眼的钻孔精度，保证单循环进尺，实践发现当掏槽眼偏斜过大或者打穿，单循环进尺明显减小；精度越高，效果越好，但是由于现场工作环境的复杂性和不确定性，精度会有差别，精度不够，只会造成爆破效果不好。本文可通过油漆标出掏槽眼位置、将炮棍插入已钻成的炮孔定向等措施保证钻眼精度；

(4)采用复式光爆，即隧道拱部第一圈辅助眼采用与边墙光爆眼同段位雷管及间隔装药结构，可以提高光爆质量，同时减小爆破振动对周边围岩的破坏扰动，进一步提升施工安全。

工效分析：

凿岩台车钻孔至响炮单循环时间为4h，其中钻孔时间2.5h，装药、排险及撤场时间1.5h。人工钻爆钻孔至响炮单循环时间为4.5h，其中钻孔时间3h，装药、排险及撤场时间1.5h。单循环凿岩台车钻孔响炮比人工钻爆节省30分钟。

采用三臂凿岩台车钻爆实施直眼掏槽逐孔起爆技术后，安民隧道平导爆破掘进平均单循环进尺达到4.4m，较之前复式楔形掏槽单循环平均进尺2.8m提高了1.6m，理论月平均进度可达到75×4.4＝330m，其中2017年9月、10月完成II级围岩爆破开挖进尺287m、302m，实现了真正意义上的平导超前快速掘进。

开挖成本：

(1)炸药

直眼掏槽炸药单耗198.3÷(29.47×4.4)＝1.53kg/m³，炸药每方费用1.53×11＝16.8元/m³；复式楔形掏槽炸药单耗112÷(29.47×2.8)＝1.36kg/m³，炸药每方费用1.36×11＝15元/m³；炸药消耗楔形掏槽爆破每方比直眼掏槽节省1.8元。

(2)雷管

单循环直眼掏槽高精度雷管87发，单价10.5元/发，雷管每方费用10.5×87÷(29.47×4.4)＝7元/m³；单循环复式楔形掏槽国产普通非电导爆管雷管107发，单价6元/发，雷管每方费用6×107÷(29.47×2.8)＝7.8元/m³；雷管消耗直眼掏槽爆破每方比楔形掏槽节省0.8元。

可见在同类型、同样地质条件下，采用楔形掏槽技术进行开挖火工品消耗的成本比采用直眼掏槽技术开挖的成本略低。然而由于掘进速度的加快，施工期间保证平导掘进的机械、设备、通风设施等使用时间、使用周期大大缩短。另外掘进时间缩短，相应管理人员及作业工人的工资成本也会减少。综合分析开挖成本凿岩台车直眼掏槽相比人工钻爆楔形掏槽节省了成本。

直眼掏槽相比楔形掏槽可以克服周边眼抵抗线不等的缺陷，且采用了复式光爆，开挖光爆质量控制较好。据平导开挖过程中实测统计，采用楔形掏槽技术开挖的中硬岩段炮眼痕迹保留率为70％～85％，而采用直眼掏槽开挖的中硬岩段炮孔眼痕迹保留率为80％～95％。

安民隧道平导采用三臂凿岩台车机械化配套施工，应用梅花大直径中空直眼掏槽逐孔起爆技术与复式楔形掏槽技术相比，具有单循环开挖进尺大、爆破效果好、爆破安全性高、抛渣距离近、渣堆集中、爆渣块度小便于出砟等优点，钻爆指标在经济高效方面达到了合理水平，并且实现了真正意义上的平导超前快速掘进，可为后续类似隧道工程的施工提供借鉴。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种特长隧道平导直眼掏槽逐孔起爆快速掘进的方法，其特征在于，采用直眼掏槽，并进行逐孔起爆，最后采用复式光爆。

2.根据权利要求1所述的一种特长隧道平导直眼掏槽逐孔起爆快速掘进的方法，其特征在于，采用三臂凿岩台车进行钻孔，采用梅花大直径中空直眼掏槽，采用高精度雷管进行螺旋逐孔起爆。

3.根据权利要求2所述的一种特长隧道平导直眼掏槽逐孔起爆快速掘进的方法，其特征在于，所述三臂凿岩台车采用Boomer XL3D三臂凿岩台车，所述高精度雷管采用澳瑞凯DLP系列高精度雷管。

4.根据权利要求2所述的一种特长隧道平导直眼掏槽逐孔起爆快速掘进的方法，其特征在于，所述梅花大直径中空直眼掏槽，是以1号掏槽炮眼为中心，在1号掏槽炮眼的周围均匀设置4个直径为110mm的大直径空眼，4个大直径空眼组成边长为20cm的正方形，作为1号掏槽炮眼的自由面；同时距离1号掏槽眼30cm处按照菱形布置四个掏槽炮眼，分别编号为2、3、4、5号掏槽炮眼，且2号掏槽炮眼位于1号掏槽炮眼的正左方，3号掏槽炮眼位于1号掏槽炮眼的正上方，4号掏槽炮眼位于1号掏槽炮眼的正右方，5号掏槽炮眼位于1号掏槽炮眼的正下方；为进一步扩大掏腔，以1号掏槽炮眼为中心，按照边长为80cm的正方形布置四个掏槽炮眼，对角对称编号为6、7号掏槽炮眼，6号掏槽炮眼分别位于1号掏槽炮眼的右上方和左下方，7号掏槽炮眼分别位于1号掏槽炮眼的左上方和右下方，1～7号掏槽炮眼逐孔起爆。

5.根据权利要求4所述的一种特长隧道平导直眼掏槽逐孔起爆快速掘进的方法，其特征在于，所述1～7号掏槽炮眼的高精度雷管段位从1依次增加到7，即1号掏槽炮眼的高精度雷管段位为1，7号掏槽炮眼的高精度雷管段位为7；

所述1号掏槽炮眼的装药量为6.67kg/孔、药卷数为10卷/孔，所述2～7号掏槽炮眼的装药量为6.003kg/孔、药卷数为9卷/孔，所述1～7号掏槽炮眼的炸药规格为

6.根据权利要求2～5任一项所述的一种特长隧道平导直眼掏槽逐孔起爆快速掘进的方法，其特征在于，炮眼布置为混合型布置，梅花大直径中空直眼掏槽的1～7号掏槽炮眼外的扩槽眼和掘进眼采取折线形及折线环形布置；掘进眼上方的崩落眼采用平行于底板的直线形布置，隧道底部的底板眼中间采用平行于底板的直线形布置、两侧采用向上内凹的折线形布置；隧道拱部的周边眼及隧道边墙的周边眼按照隧道轮廓线进行布置，隧道拱部的内圈眼顺着拱部轮廓线按照弧形布置，并位于隧道拱部的周边眼以及用平行于底板的直线形布置的崩落眼之间，且隧道拱部的周边眼炮眼间距小于隧道拱部内圈眼的炮眼间距。

7.根据权利要求6所述的一种特长隧道平导直眼掏槽逐孔起爆快速掘进的方法，其特征在于，所述复式光爆，是隧道边墙的周边眼与隧道拱部的周边眼间隔相同，且隧道边墙的周边眼与隧道拱部的内圈眼的雷管段位相同。

8.根据权利要求7所述的一种特长隧道平导直眼掏槽逐孔起爆快速掘进的方法，其特征在于，所述呈正方形分布的掏槽炮眼6和掏槽炮眼7外设有呈菱形分布的4个采用8段高精度雷管的扩槽眼，4个采用8段高精度雷管的扩槽眼的方位与2～5号掏槽炮眼的方位一一对应；采用8段高精度雷管的扩槽眼菱形左右两侧分别设有3个采用9段高精度雷管的呈向1号掏槽炮孔凹陷的折线分布的扩槽眼；每3个采用9段高精度雷管的扩槽眼中，位于中间的采用9段高精度雷管的扩槽眼与1号掏槽炮眼处于同一水平线上，其与距离其最近的采用8段高精度雷管的扩槽眼相距50cm；

所述采用9段高精度雷管的扩槽眼外设有一圈掘进眼，1～7号掏槽炮眼的上下方各设有4个位于同一水平线上的掘进眼，且其相邻两掘进眼相距70cm；1～7号掏槽炮眼的左右方各设有3个位于同一竖直线上的掘进眼，其位于中间的掘进眼与1号掏槽炮眼处于同一水平线上，且其相邻两掘进眼相距90cm，掘进眼采用10段高精度雷管；位于1～7号掏槽炮眼上方的掘进眼与距离其最近的采用8段高精度雷管的扩槽眼垂直相距80cm，位于1～7号掏槽炮眼下方的掘进眼与距离其最近的采用8段高精度雷管的扩槽眼垂直相距60cm，位于1～7号掏槽炮眼左右的掘进眼与距离其最近的采用9段高精度雷管的扩槽眼相距45cm；

所述位于1～7号掏槽炮眼上方的掘进眼的上方设有3个处于同一水平线上的崩落眼，且崩落眼与距离其最近的掘进眼的垂直距离为80cm，相邻两崩落眼相距90cm，每个崩落眼采用11段高精度雷管；

所述位于1～7号掏槽炮眼下方的掘进眼的下方设有7个底板眼，中间的五个依次相距80cm的底板眼处于同一水平线上，剩余的两个底板眼分别处于中间五个底板眼的两侧斜上方，底板眼同样采用11段高精度雷管；

隧道拱部设有顺着拱部轮廓线按照弧形布置的采用13段高精度雷管的周边眼，相邻两采用13段高精度雷管的周边眼相距45cm；隧道拱部采用13段高精度雷管的周边眼和崩落眼之间设有顺着拱部轮廓线按照弧形布置的采用12段高精度雷管的内圈眼，相邻两内圈眼相距55cm，隧道边墙处设有顺着边墙轮廓线按照竖直线布置的采用12段高精度雷管的周边眼，相邻两采用12段高精度雷管的周边眼相距45cm；隧道底部左右两角落设有位于采用12段高精度雷管的周边眼的下方的底眼抬炮，底眼抬炮采用14段高精度雷管；

所述采用8段高精度雷管的扩槽眼，采用9段高精度雷管的扩槽眼，掘进眼，崩落眼、底板眼，内圈眼、采用12段高精度雷管的周边眼，采用13段高精度雷管的周边眼以及底眼抬炮依次逐孔起爆，其起爆顺序即为其高精度雷管的段数。

9.根据权利要求8所述的一种特长隧道平导直眼掏槽逐孔起爆快速掘进的方法，其特征在于，所述采用8段高精度雷管的扩槽眼的装药量为3.6kg/孔，药卷数为18卷/孔；所述采用9段高精度雷管的扩槽眼的装药量为3.4kg/孔，药卷数为17卷/孔；所述掘进眼的装药量为3kg/孔，药卷数为15卷/孔；所述崩落眼和底板眼的装药量为2.6kg/孔，药卷数为13卷/孔；所述采用13段高精度雷管的周边眼、内圈眼和采用12段高精度雷管的周边眼的装药量均为0.8kg/孔，药卷数均为4卷/孔；所述底眼抬炮的装药量为3.6kg/孔，药卷数为18卷/孔；

所述扩槽眼、掘进眼、底板眼、崩落眼、内圈眼、周边眼及底眼抬炮均采用

的炸药。

10.根据权利要求7～9任一项所述的一种特长隧道平导直眼掏槽逐孔起爆快速掘进的方法，其特征在于，所述炮眼深度≥4.5m，所述1号掏槽炮眼的最小抵抗线为15cm；第一段起爆炮眼即1号掏槽眼比周边直径为110mm的大直径空眼超深10cm～20cm；

所述直径为110mm的大直径空眼采用

钻头开孔后采用

钻头扩孔至110mm；

所述掏槽炮眼钻孔时，先通过油漆标出掏槽炮眼位置进行钻孔，然后将炮棍插入已钻成的炮孔内定向，保证钻孔精度。

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