毕业设计地下厂房钻爆参数设计.doc

瀑布沟水电站地下厂房开挖方法与钻爆参数设计摘要本文针对大型地下厂房开挖过程中广泛采用的钻爆法施工作业，阐述了地下厂房开挖的方法和钻爆施工的关键技术。并结合四川大渡河瀑布沟水电站地下厂房实际情况，选取了其中两个典型开挖层主厂房顶拱层（主厂房层）和主厂房层进行了钻爆参数和起爆网络的设计。这两个开挖层运用到了钻爆施工的各种基本方法，包括有全断面开挖爆破、轮廓控制爆破、梯段爆破及特殊部位开挖（岩锚吊车梁岩台开挖）。文中详细介绍了地下厂房的各种开挖方法，施工方式、基本的分层原则，分析了影响分层的各种因素。在地下厂房开挖时要考虑施工通道条件、厂房的结构特点、施工机械性能、相邻洞室及相关构筑物的施工需要来合理设置分层，安全经济高效的完成地下厂房施工。文中针对地下洞室的钻爆施工方法进行详细的介绍，并重点阐述了全断面开挖、轮廓控制爆破开挖、深孔梯段爆破开挖、宽孔距小抵抗线微差挤压爆破的设计原则和爆破参数的确定方法。并结合实际工程的爆破参数与爆破网路的设计，阐述地下工程爆破的施工工艺。根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具和爆破器材等进行爆破设计，合理确定炮眼布置、数目、深度、角度、装药量和装药结构、起爆方法、起爆顺序、循环作业等，以便应用工程实践。关键词：地下厂房 爆破 参数 施工 Abstract During the paper, detailed instruction is done on every kind of excavation method, the ways of construction and the basic principles of dividing the layers. Also, analysis is made on possible factors which are likely to affect the layers' arrangement. When the excavation of the underground workshop is in progress, factors such as the condition of ventilation to the outside, the characteristics of the workshop, the function of the machines used in construction, neighboring chambers and tunnels and related structures should be all taken into consideration to lead an economic and effective job which will surely guarantee the safety of the construction of the underground workshop. In this paper, with reference to diversified methods of drilling and excavation, emphasis has been laid on the part of introducing the designing principles and how to fix the parameters of the explosion on such methods as follows: all section excavation, contour-controlled excavation, explosive excavation, deep holed excavation and the bread spacing and short shore dimension blasting Relating to the actual situation of the project, elaborations are done on the skills of the construction. Afterwards, based on the geology condition, the section of the excavation, method of excavation, the circulation range of the tunnel boring advances, the design of the drilling machines and the equipment used for explosion, the design of the whole explosion arrangement has been done to rationally identify the confirm porthole depth，angle, powder charge amount, powder charge structure, detonating method, detonating order, circulation homework, etc. In order to apply to the practice of the project. Key words: underground project design of explosive parameter construction目录第一章 钻爆设计理论11.1 钻爆法隧洞开挖施工程序11.2 钻爆法开挖施工特点与要求11.3 地下工程开挖方法21.3.1 全断面开挖方法及特点21.3.2 断面分部开挖法及其特点21.4 地下厂房开挖方法31.4.1 地下厂房分层考虑因素31.4.2 地下厂房典型分层方案的确定41.5 布孔61.5.1 炮孔类别61.5.2 炮孔布置原则71.6 全断面开挖钻爆参数设计81.7轮廓边线控制爆破设计91.7.1 预裂爆破参数设计101.7.2光面爆破参数设计111.8 深孔梯段爆破参数设计111.9宽孔距小抵抗线微差挤压爆破设计131.10 爆破控制及安全措施141.10.1 爆破控制141.10.2安全措施15第二章 瀑布沟地下厂房概况162.1 工程概况172.2 施工特性182.3 主厂房基本资料分析及主要技术问题192.3.1 工程地质条件192.3.2 主要围岩参数的确定192.3.3 工程区域水文、气象条件及水文地质条件192.4 主要技术问题202.5 开挖方式202.6 施工机械222.7 爆破器材22第三章 主厂房顶拱层（主厂房层）开挖设计233.1 开挖方式233.2 中导洞开挖钻爆设计233.3 中部扩挖钻爆设计263.4 两侧扩挖钻爆设计28第四章 主厂房层开挖设计304.1 开挖方式304.2 中部拉槽钻爆设计304.3 保护层开挖钻爆设计344.4 岩锚吊车梁部位岩台开挖钻爆设计38参考文献40第一章：钻爆设计方法在进行水利水电工程施工时，通常都要进行大量的土石方开挖，爆破则是最常用的施工方法之一。传统水利水电工程爆破，大多数已破碎地质岩体为主要措施进行大坝基础、船闸边坡、引水隧道和地下厂房等的开挖，较少考虑保护岩体和生态平衡，故水工建筑物的建造带来了事关工程安全稳定的一系列后续处理的问题，增加了工程投资。现代水利水电工程爆破，则重点突出了即优质、高效、快速爆破岩体，又安全、有效、合理的保护地质岩体与生态环境的技术，使爆破全过程纳入人与自然和谐相处的状态，符合水资源可持续利用和发展的方向。在现在的水利水电工程施工中，基于“新奥法”理论的钻孔爆破施工由于对岩层地质条件适应性强，开挖成本低得到了广泛的应用。地下工程的开挖掘进质量关系着整个工程的施工进度和经济效益，而开挖掘进质量与当地的地质条件、水文条件、开挖施工方法和程序、钻爆参数设计、支护工程施工、现场施工组织、施工队伍水平等众多因素相关。其中，根据地质，水文条件选择合理的开挖施工方法程序与合理的钻爆参数是至关重要的。11钻爆法开挖施工程序钻爆法隧洞开挖施工工序包括:准备、布眼、钻孔、装药、填塞、爆破、通风、处理悬石、排碴。12钻爆法开挖施工特点与要求（1）由于涌水、空气潮湿、照明、通风、洞内气温和噪音等影响，钻孔爆作业条件差，加之它对支撑、出碴运输、喷锚等工作有较大影响，致使爆破作业面受到限制，爆破施工存在不安全因素;（2）爆破的临空面对爆破效果影响很大;（3）钻孔质量要求较高，爆破后的断面必须符合设计要求，超欠挖量不能过大;（4）由于地下工程的造价高、维修不方便，因此施工过程中，应确保工程质量，尽量减少爆破作业对围岩的破坏，以确保围岩的完整。13地下工程开挖方法地下工程开挖按开挖顺序可分为全断面开挖法和断面分部开挖法。1.3.1全断面开挖法及其特点全断面开挖适用于坚固而不需要临时支撑的地层中(f810)或允许在出碴后及时进行临时支撑的稳定岩层中。它是在整个断面上一次钻孔爆破开挖成洞，待全洞贯通以后或掘进相当距离以后再进行衬砌或支护施工，并视围岩开挖后允许暴露时间和总的施工安排而定。这种掘进方式的优点是:工作场面大，可采用大型高效机械施工，施工进度快;采用大型机械时可以加大钻孔深度，提高爆破经济指针;施工组织比较简单，便于维持正常的工作循环;通风条件好，运输布置方便，准备工作量和辅助工序少。其缺点为:预先必须做好地质勘探工作，有准确的地质资料;需采用大型钻孔机械和装碴运输设备;爆破后拱顶和边墙的清理比较困难。从目前凿岩台车工作范围（主要指高度、宽度）等性能考虑，一般、类围岩条件下，高度小于912m、宽度小于1315m的引水隧洞、导流洞、交通隧洞等水利水电工程地下工程均可采用全断面施工。1.3.2断面分部开挖法及其特点断面分部开挖适用于不太坚固的岩层(f7)，对开挖断面较大的平洞开挖，是一种常用的施工方法。这种掘进方法是将整个断面分成若干层或块，分层分块开挖，先掘进平洞断面的一部分，然后再扩大至设计断面。它有以下几个特点:一是由于分层分块开挖，进行扩挖断面扩大时爆破自由面增多;二是可以提高爆破效果，减少装药量;三是通过导洞的开挖，能对围岩的工程地质和水文地质条件做进一步的了解，有利于开挖作业顺利进行。断面分部开挖法从开挖形态上通常分为台阶法和导洞开挖法。导洞法开挖按照导洞在设计断面中的相对位置，导洞法开挖又可分为下导洞、上导洞、中导洞、上下导洞几种形式。下导洞开挖一般适用于洞线较长、岩层坚硬(f>46)、地下水较为严重、不需或只需简单临时支撑的情况；上导洞开挖一般适用于洞线较短、岩层较差(f<2)、地下水不太严重、顶部临时支撑拆移困难的情况；中导洞开挖适用于岩层极坚硬(f>1.5)、不设临时支撑、洞径较大(大于5 m)且有柱架式钻孔设备的情况；上下导洞开挖适用于岩层松软、破碎，地下水严重的情况，其中上导洞用来扩大，下导洞则用来出渣和排水，上下导洞用斜洞或直井连通。14地下厂房开挖程序地下厂房不仅具有跨度大、边墙高、交叉洞室多等特点，而且在施工过程中层次及工序繁多、技术要求高，这些都给地下厂房的开挖带来了很大的难度。在地下厂房施工过程中，确定合理的开挖程序和开挖方法，是保证厂房开挖工作安全、快速进行的关键；特别是厂房顶拱层的开挖，由于其跨度特别大，所以开挖方案选择的正确与否，直接关系到施工安全和厂房稳定。1.4.1地下厂房分层考虑因素在确定厂房如何分层及各分层高度的时候，需要综合考虑各方面因素，根据所开挖厂房的个体特征，拟定出合适的分层方案。在确定厂房分层方案的过程中，需要考虑的因素主要有以下几个：（1）施工通道条件。在厂房开挖的过程中，施工通道的重要性不言而喻，通往厂房的永久通道和增设的临时施工通道是有限的，如何合理充分的利用这些位于不同高程的施工通道，是在分层时首先必须考虑的问题；（2）厂房的结构特点。水电站地下厂房结构复杂，不仅有岩锚梁这类对施工质量要求甚严的特殊部位，而且在立面上厂房各个部分的底板开挖高程并不一致，特别是厂房下部一般还会有深机坑和保留岩柱（墙），这些都给施工带来了一定的困难，在开挖分层时必须注意到厂房的这些结构特点；（3）施工机械性能。厂房开挖工程量巨大，必然会配备各种现代化的大型洞室开挖支护设备，每一层面的施工一般都是很多施工机械配套在一起使用，在厂房分层及确定具体层高的时候，必须考虑到各种工程机械的性能参数，以期充分发挥施工机械的最大效能。（4）相邻洞室及相关构筑物的施工需要。地下厂房作为厂房系统洞室群中最主要的洞室，不仅本身结构复杂，相贯洞室多，而且与相邻洞室联系紧密，在某些情况下，这些相邻洞室有时要利用厂房作为施工通道，分层时必须考虑到这种可能的情况；另外，厂房分层还要便于一些重要部位（例如岩锚梁）的施工。1.4.2地下厂房典型分层方案的确定对于不同的地下厂房，分层方案可能有很大的差别，但因为其考虑的因素大体相同，所以必然有其共同点，下面主要针对一假设的地下厂房作为典型研究对象，根据上节中提出的几个考虑因素，来探讨地下厂房一般的分层方案。图1.1为一典型的地下厂房开挖断面图，厂房断面为马蹄形，假设装机四台，没有增设的施工通道，厂房开挖采用现行通用的三臂凿岩台车及液压钻、潜孔钻钻爆开挖。图1.1 水电站地下厂房典型开挖断面图注意到可供使用的施工通道有排风洞、交通洞、引水隧洞下平段及尾水支洞，根据施工通道控制范围可将厂房从上至下分为三大部分：1）上部，主要利用排风洞作为施工通道；2）中部，以交通洞为施工通道；3）下部，以引水隧洞下平段和尾水支洞作为施工通道。下面结合其他的因素对厂房细化分层。首先确定上部顶拱开挖高度，顶拱层从排风洞进入施工，其下部高程必须与排风洞持平，并且考虑凿岩台车的控制范围，高度上不能太大，分层高度不宜大于10m，并且顶拱层开挖后，在厂房上部不太高的情况下，下面一层一般就会涉及到岩锚梁岩台开挖和混凝土浇筑，这时就必须考虑到厂房中这一重要结构的施工问题（主要是岩台的开挖），在顶拱开挖时，下部要留有适当的厚度，以保证岩锚部分岩体不受扰动，但这一厚度又不能太大，因为还要便利岩台小孔径爆破开挖，参看小湾、三板溪、百色等地下厂房的开挖分层资料，一般顶拱层开挖下部轮廓线距岩锚梁顶部23m。厂房中部的开挖主要利用交通洞作为施工通道，在这一部分存在岩锚梁的施工问题，同时母线洞的一部分也可能要通过厂房进入施工，所以中部的分层主要是要便利岩锚梁和母线洞的施工，并且岩锚混凝土梁距下层开挖面应有足够的高度，防止下层开挖时对岩锚梁的破坏。岩锚梁浇筑是在岩锚梁所在层开挖后进行，锚杆安装、模板架设和混凝土浇筑都需要机械和人工在岩锚梁层开挖后的底面上完成，所以岩锚梁层底面与岩锚梁下部的高差不能太大，考虑到可以垫碴或者搭脚手架施工，一般这个高差可以在1.52.5m左右，岩锚梁层一般可以利用通风洞降坡开挖（图2.2）。下一层如果考虑母线洞的开挖，则其底面需与母线洞底部在同一水平面上，这样可能造成与交通洞存在一定高差，但可以采用升坡开挖加以解决。另外副厂房和安装间开挖也这一部分为止，开挖分层时可能要以它们的底板高程作为依据。在这一典型厂房分层方案分析中，暂不考虑母线洞的开挖需要，因为在一定情况下，为了照顾主厂房这一关键项目的开挖需要，母线洞等附属洞室完全可以通过其他途径解决通道问题，例如母线洞，就可以从主变一侧单方向掘进开挖。针对图4.1中的厂房，其交通洞的底板高程同副厂房底板基本相同，可以拟订该层（第三层）与下层界限为副厂房底板水平面，副厂房和安装间段应该预留一定厚度的保护层。下部施工通道主要是与厂房相接的引水隧洞和尾水支洞，先看以引水隧洞作为施工通道的这一层（蜗壳层），该层施工使用凿岩台车从引水隧洞向厂房内掘进，基本上是采用洞挖的方式，则可确定此层下界限与引水隧洞底面高程一致，因为厂房在这个层面上两端又有台阶，所以层面顶部与此台阶应在一个水平面上，该层与第三层之间所夹岩体可以划分为一层（第四层）。厂房最下部层面确定同样根据尾水管段的断面确定，而此层与蜗壳层（第五层）之间间隔的岩体作为第六层。第六层先打导井，然后扩挖，通过导井和尾水出碴。15 布孔1.5.1炮孔类别为了克服围岩的夹制作用、改善岩石破碎条件、控制隧洞开挖轮廓以及提高掘进效率，在爆破开挖中，按作用原理、布置方式及有关参数的不同，开挖断面上布置的炮孔往往分成三类：掏槽孔、崩落孔、周边孔。炮孔布置根据围岩种类、地质情况、预期循环进尺来确定炮孔数量、位置、深度和倾斜度及装药量。布孔方式有多种，但其基本原则是尽量增大被爆岩石的临空面(或称自由面)以提高爆破效果，所以掏槽孔就成为布孔的重点，因此有“要进尺，看掏槽”之说。（1）掏槽孔掏槽孔是开挖断面中最先起爆的炮眼，其功能是首先将开挖断面的中央部位岩石爆破掏出，为以后各排爆破的岩石提供临空面。掏槽孔的布置原则:炮孔位置应布于断面的中部或中下部；炮孔力一向应尽可能垂直于岩层的层理；炮孔的数量，应视断面的大小而定。掏槽孔由其布置形式的不同分为直孔掏槽、斜孔掏槽和混合掏槽三类。直孔掏槽：直孔掏槽是由若干个垂直于开挖没面的彼此距离很近的炮孔组成。其中一个或几个不装药的空孔，作为装药掏槽炮孔爆破时的辅助自由面，保证掏槽孔范围内的岩石被破碎、抛出槽外设定的槽腔。直孔掏槽的特点:一是适用范围较广，可以随石质变化调整孔孔的布置及孔数；二是钻孔深度不受断面尺寸的限制，当循环进尺变更时，只需增减炮孔深度；三是钻孔工作干扰少，凿岩工作容易掌握炮孔方向，能保证钻孔质量，有利于多台凿岩机作业；四是炮孔数目多，有些孔不装药；五是爆破后抛碴距离较小;六是钻孔质量较高，应力求做到炮位准确。直孔掏槽的形式很多，常用的有桶形掏槽、螺旋掏槽和双螺旋掏槽等。斜孔掏槽：斜孔掏槽是指掏槽孔方向与开挖断面斜交的掏槽方式。斜孔掏槽具有所需掏槽孔较少，掏槽体积大，易将岩石抛出，炸药耗量低等优点。其主要缺点是掏槽深度受到开挖断面宽度和岩层硬度的限制，不易提高每一循环的进尺，因为岩质越硬，炮孔倾角越小，掏槽孔有效深度受断面的限制也越大。斜孔掏槽主要有锥形掏槽、楔形掏槽等形式。锥形掏槽有数个掏槽炮孔呈角锥形布置，各炮孔以相等的角度向工作面中线轴线倾斜，孔底趋于集中，但相互不能贯通，一般的炮孔倾斜角度为60°70°，岩质越硬，倾角越小，孔底距离为0.20.4m。楔形掏槽由数对对称的相向倾斜的掏槽炮孔组成，楔形掏槽孔的倾斜角一般为55°80°，孔底距离一般为0.10.3m。混合掏槽：混合掏槽是指两种以上掏槽方式的混合使用，一般在岩石特别坚硬或隧洞开挖断面较大时使用。较常用的混合掏槽有复式楔形掏槽、锥形与直孔组合掏槽以及楔形于直孔组合掏槽等形式。（2）周边孔周边孔是沿断面设计边线布置的炮孔，一般在断面炮孔中最后起爆。其作用时爆出较为平整的洞室开挖轮廓。（3）崩落孔崩落孔布置在掏槽孔与周边孔之间。在掏槽孔起爆后，崩落孔由中心往周边逐层顺序起爆。其作用是扩大掏槽孔炸出的槽腔，崩落开挖面上的大部分岩石，同时也为周边空创造自由面。1.5.2炮孔布置原则先布置掏槽孔，其次是周边孔，最后是辅助孔。掏槽孔一般应布置在开挖面中央偏下部位，其深度应比其它孔深15cm- 20cm。为爆出平整的开挖面，除掏槽和底部炮孔外，所有掘进孔孔底应落在同一平面上。底部炮孔深度一般与掏槽孔相同。周边孔应严格按照设计位置布置。断面拐角处应布置炮孔。为满足机械钻孔需要和减少超欠挖，周边孔设计位置应考虑0.03-0.05的外插斜率。并应使前后两排炮孔的衔接台阶高度(即锯齿形的齿高)最小为佳。此高度一般要求为lOcm左右，最大也不应大于15cm。辅助孔的布置主要是解决炮孔间距和最小抵抗线的问题，这可以由施经验决定，一般抵抗线W约为炮孔间距的60%80%，并在整个断面上均匀排列，当采用2号岩石馁梯炸药时，W值一般取0.6m 0.8m.当炮孔的深度超过2. 5m时，靠近周边孔的内圈辅助孔应与周边孔有相同的倾角。当岩层层理明显时，炮孔方向应尽量垂直于层理面。如节理发育，炮孔应尽量避开节理，以防卡钻和影响爆破效果。16全断面开挖钻爆参数设计（1）炮孔直径d：炮孔直径对凿岩生产率、炮孔数目、单位体积耗药量和洞壁的平整程度均由影响。必须根据岩性、凿岩设备和工具、炸药性能等综合分析，合理选用孔径。一般隧洞掘进开挖爆破的炮孔直径在3250mm之间。（2）炮孔深度L:炮孔深度不仅决定着爆破循环进尺与掘进速度，而且影响爆破效果，是爆破地震效应的主要影响因素之一。炮孔深度一般根据下列因素确定：围岩的岩性；凿岩机的允许钻孔长度、操作技术条件和钻孔技术水平；掘进循环的作业安排。一般可根据经验和工程模拟确定钻孔深度。对于大中断面水工隧洞的开挖，类围岩，钻孔深度为34.5m；类围岩，钻孔深度为23m;对于小断面隧洞，钻孔深度一般为1.22.0m。（3）单位体积耗药量q:隧道掘进爆破的炸药单耗主要与岩性、开挖断面积、炮孔直径和炮孔深度等有关，可由下式给出： （11）式中：炸药单耗，；岩石坚固性系数；开挖断面面积，,:大于18时，按18选取（注：岩石坚固性系数f表征的是岩石抵抗破碎的相对值。因为岩石的抗压能力最强，故把岩石单轴抗压强度极限的1/10作为岩石的坚固性系数，即 （1-2）式中：-岩石的单轴抗压强度，MPa。）（4）单循环总装药量：目前多采用体积公式算出一个循环的总装药量，即 （13）式中：一个循环的总装药量，；单位体积耗药量，；炮孔深度或设计循环进尺，；开挖断面面积，；炮孔利用率，一般取0.850.95（5）单孔装药量：隧道掘进爆破的单孔装药量按下式计算 (14)式中：单孔装药量，；炮孔装药系数（装药长度与炮孔全长的比值，取值参见表1）；炮孔深度或设计循环进尺，；单位长度的药卷质量，表1-1炮孔装药系数值围别类岩孔炮别类，掏槽孔0.650.80.600.550.50崩落孔0.550.70.500.450.40周边孔0.60.750.550.450.40（6）周边空间距：它是直接控制开挖轮廓面平整程度和成型质量的主要因素。实践表明，当炮孔直径为38-45mm时，周边孔间距E取600700mm比较合适。对于跨度较小的坑道，为了减少靠近拱脚处岩石爆破的夹制作用，并比较容易地形成曲面，该处的孔距可缩小到450500mm。在节理裂隙较发育或层理明显、不易控制爆破裂隙方向的岩体中，或对于开挖轮廓质量要求较高时，周边孔间距可根据情况适当减少，装药量也必须相应减少。还可以在两个炮孔间增加导向孔(不装药炮孔)的办法。导向孔到装药孔的距离，一般控制在400mm以内。17轮廓边线控制爆破设计边线是指开挖区和保留区接口的分界线。边线控制爆破是为保护保留区岩体或围岩表面的特殊爆破法。炸药在炮孔内爆炸时，产生强大的冲击波和高压气体并猛烈击炮孔周围的岩体，使其破碎或开裂。当在有限的轮廓范围内进行开挖爆破时，一方面要求爆破开挖的边界尽量与设计的轮廓相符合，不要出现超挖和欠挖，同时也要求开挖边界上保留的岩体尽量保持完整无损。光面爆破和预裂爆破就是为了达到上述目标而采用的一种爆破技术。光面爆破多用于隧洞开挖，而预裂爆破则多用于高边坡开挖和控制设计边线的深槽基础开挖。影响预裂爆破和光面爆破的效果的因素很多，有钻孔直径、孔距、装药量、岩石的物理力学性质、地质构造、炸药种类、装药结构以及施工因素等等，这些因素又都是相互影响的。所以在设计上一般采用工程模拟法，并通过现场试验最终确定。1.7.1预裂爆破参数设计预裂孔直径D：应当根据工地的机具条件，预裂孔的深度，以及当地的地质条件等综合考虑，在确定钻孔直径时，一方面要从技术上的可靠性方面进行论证，同时也应当尽量简化施工，降低成本。大型地下厂房一般为50110m。孔距a：与岩石特性、炸药性质、装药情况、开挖面平整度要求和孔径大小有关。孔距一般可取a=(712)d,质量要求高、岩质软弱、裂隙发育者取小值。装药不偶合系数m：装药的不偶合程度用m=D/d（式中:d药卷直径）表示。根据爆破的实践经验，一般不偶合系数选用m24，坚硬岩石选小值，松软岩石选大值。线装药密度：预裂爆破主要参数的影响复杂，很难从理论上推导出严格的计算公式，针对几个最主要的影响因素，归纳了一些经验计算式，在这些计算式中，主要是考虑线装药密度与岩石的抗压强度，炮孔间距以及孔径之间的关系，基本的形式是: (1-5)式中：炮孔的线装药密度，；岩石的极限抗压强度，;a炮孔间距，；D炮孔直径，；、均为系数。常用公式有以下三个:a.长办长科院提出的计算式: b.葛洲坝工程局提出的算式: c.武汉水利电力学院提出的计算式：确定装药结构：首先要根据地质条件、钻孔直径、孔深、炸药品种、装药梁等因素确定堵塞段的长度和底部的装药增量及其范围，然后根据钻孔和炸药的供应情况，决定是采用间隔装药还是采用细药卷连续装药。.7.2光面爆破参数设计：光面爆破层厚度：即最小抵抗线的大小，一般为炮孔直径的1020倍，岩质软弱、裂隙发育取小者。孔距：一般为光面爆破层厚度的0.750.90倍，岩质软弱、裂隙发育取小者。还可根据炮孔的直径来考虑，一般取直径的1016倍，取值范围大概是500mm800mm。钻孔直径和装药不偶合系数：参照预裂爆破的设计方法。线装药密度：一般按照松动爆破药量计算公式确定 (1-6)式中：松动爆破单耗，；光面爆破孔间距，；光面爆破层厚度，。18深孔梯段爆破参数设计（1）炮孔布置时须注意下列原则炮孔方向不要与最小抵抗线方向重合，以免产生冲天炮，降低爆破效果。充分利用地形，尽量利用和创造临空面以减小爆破阻力。炮孔应尽量垂直于岩石的层面、节理和裂缝，并且不要穿过较宽的裂缝以免漏气。（2）台阶高度H：台阶高度的选取应综合考虑地质与岩性，开挖强度与进度要求，钻孔、装渣和运输设备的性能及合理配套等条件确定。我国水利水电工程中深孔爆破台阶高度一般用812m。（3）炮孔直径d：在水工建筑物基础开挖中，炮孔直径一般不超过150mm；在临近建基面、设计轮廓处，孔径一般不大于110mm。（4）底盘抵抗线：底盘抵抗线是指炮孔中心线至台阶坡脚的水平距离，可按下式确定： (1-7)式中：台阶高度，； 炮孔直径，；岩石影响系数，一般取0.460.56，硬岩区小值，软岩区大值；台阶高度影响系数，参见表1-2。表1-2 高度影响系数的确定(m)1012151720222527301.00.850.740.670.600.560.520.470.42（5）超钻深度：超钻的作用就是在于克服底盘阻力，避免残埂获得符合设计标高且较平整的底盘。超钻可按下式确定: (1-8)式中的系数在台阶高度大，岩石坚硬时取大值。（6）孔长： (1-9)式中：钻孔倾斜角，一般与台阶坡面角相同，对于垂直孔，。（7）孔距和排距：合理的孔距和排距是保证形成平整的新台阶面及爆后岩块均匀的前提。一般按下式估算： (1-10)（8）堵塞长度：深孔台阶爆破的堵塞长度可参考以下公式综合确定： (1-11)（9）装药量计算前排炮孔的单孔药量为： (1-12)后排炮孔的单孔药量为： (1-13)式中：深孔台阶单耗,;影响炸药单耗的因素很多，受岩石的爆破性、炸药威力、自由条件、起爆方式和块度等条件要求，合理的单耗往往需要通过试验长期实践确定，可以参考下表表1-3 梯段爆破炸药单位体积耗药量岩石坚固系数0.82345681012141620单耗()0.40.430.460.500.530.560.600.640.670.7019宽孔距小抵抗线微差挤压爆破设计宽孔距小抵抗线微差挤压爆破在减少抵抗线的前提下，加大孔距，增加单孔的爆破量，具有其先进性，主要表现在:充分利用界面反射波的作用，增大单孔临空面，减少应力波的扩散损失;充分利用块石抛出时的动能，使块石之间进一步碰撞挤压，岩块得到充分破碎;由于单孔药量增加，孔内连续装药，药量在空间均匀分布，爆生气体和应力波相互抑制变小，炸药能量得到充分发挥;由于抵抗线变小，药包距自由面距离变近，爆破产生的反射拉伸波作用变强，使破碎率提高。（1）炮孔深度L：孔深应根据工程要求确定，并受钻孔、爆破和运输条件所制约。（2）底盘抵抗线:底盘抵抗线是影响爆破效果的一个重要参数，底盘抵抗线的大小同炸药威力、岩石爆破性、钻孔直径和台阶高度等因素有关，很难用一个理想公式表示，在设计中多采用经验公式或根据经验资料来取: （114）（3）排距b：排距是指多排引爆时，相邻两排孔间的距离，即是第一排孔以后各排孔的底盘抵抗线。一般取：。（4）孔距:炮孔间距应使某一炮孔爆炸时不致炸伤相邻的另一炮孔，且爆后两孔间不留残石埂。一般按下式计算： （115）式中：密集系数，一般取值2.05.0。（5）装药量计算：多排孔爆破的第一排孔的单孔药量Q前和以后各排孔单孔药量Q后由下式确定: （116） （117）式中：单耗,; 孔距，；底盘抵抗线， 炮孔深度，；系数，一般取1.01.5。110爆破控制及安全措施在完成爆破开挖时，爆破作业必然会伴生爆破飞石、地震波、空气冲击波、噪音、粉尘和有毒气体等负面效应。在钻爆设计和施工中要采用有效的措施以确保保护对象（包括人员设备和临近的建（构）筑物）的安全1.10.1爆破控制水利工程中一般考虑最多的是地震波的破坏。在钻爆施工中，最重要的就是要对爆破振动进行控制，要使爆破作业产生的地震波对围岩和各种建（构）筑物的影响控制在规范要求之内。要想既取得好的爆破效果又很好的控制爆破振动，就要合理的选择间隔时差、单响药量和起爆方式。同时要对爆破作业进行振动监测，根据监测结果调整爆破参数。（1）间隔时差：确定合理的微差爆破间隔时差，是得到良好的爆破破碎和最大限度降震的关键。间隔时差过长，先爆孔爆破形成的裂隙会使后爆孔漏气，产生较远的飞石，影响爆破效果，并可能造成后爆孔起爆网络的破坏;时差过短，则可能因先爆孔不能给后爆孔提供新的自由面而影响爆破效果。在爆破网络设计中要合理利用毫秒延期起爆雷管合理分段，来控制间隔时差，减少振动的叠加。（2）最大单响药量：最大单响药量即最大一段的起爆药量，它是控制爆破震动的关键。最大单响药量的确定，主要是根据国家爆破安全规程中对各类建筑物和构筑物所允许的安全质点振动速度和被保护对象距爆区中心的距离以及该爆区地形、地质条件等因素确定的。可按萨道夫斯基公式推算: (1-18)式中：质点峰值振速，；最大单响药量，；爆心距，；药包形状系数，欧美国家通常取，我国和前苏联一般取；、与地质条件、爆破类型及爆破参数有观的系数，通过现场爆破实测的资料来确定（3）起爆方式：起爆方式是指炮孔之间、排间先后的起爆关系。它主要受地形、地质条件，施工对岩块破碎度的要求和允许的最大单响量等因素制约。1.10.2安全措施（1）爆破飞石：影响爆破飞石的因素有:岩体的节理裂隙及地质构造、药包最小抵抗线装药量等。飞石产生的部位一般在爆破前排和爆破上部。计算爆破飞石的经验公式如下： (1-19)式中：飞石的距离，；炮孔的孔径，；在综合爆破安全规程规定的个别飞石对人员的最小安全距离，确定安全警戒范围。（2）空气冲击波的防护当空气冲击波达到一定的值，它可以使人致残、破坏建筑物或设备。所以，必须控制空气冲击波，使它低于人和建筑物所允许的值，以确保其安全。必须采取防护措施来降低爆破冲击波的值。从爆炸能量的角度说，空气冲击波是炸药在空气中爆炸释放出的能量形成的。所以空气冲击波的强度与所用炸药的能量有关。精确的设计、细致的方案、优化的爆破参数、一次最大起爆药量的减少、毫秒延迟起爆雷管、经良好堵塞的药柱等是降低冲击波强度的有效措施。通过在爆破区域或被保护物体周围设置围墙也可以减弱冲击波在传播过程中的强度。第二章 瀑布沟水电站地下厂房概况21工程概况瀑布沟水电站位于大渡河中游、四川省汉源县及甘洛县境内， 电站枢纽由砾石土心墙堆石坝、左岸地下厂房系统、左岸岸边开敞式溢洪道、左岸泄洪洞、右岸放空洞及尼日河引水工程等工程项目和建筑物组成。工程等别为等工程，主要水工建筑物为1级。厂房装机共6台，单机容量550MW，总装机容量3300MW。左岸地下厂房系统包括进水口、压力管道、主副厂房、主变洞、尾水闸门室、尾水管及连接洞、尾水隧洞及开关站等建筑物。地下厂房位于主变室上游侧由副厂房、主厂房及安装间组成，开挖尺寸为294.10m×30.7m×70.175m（长×宽×高），其中副厂房长25.6m，宽26.8m，主厂房及安装间长268.5m，宽30.7 m；主变室开挖尺寸为250.3m×18.3m×25.975m；尾水闸门室开挖尺寸为178.87m×17.4m×54.15m。厂房、主变室及尾水闸门室三大洞室平行布置，厂房与主变洞之间岩柱厚41.95m，主变洞与尾水闸门室之间岩柱厚32.7m。图2.1 瀑布沟电站地下厂房系统效果图2.2 施工特性地下厂房系统洞室群主要包括：主、副厂房及安装间、主变洞、母线洞、通风洞、电缆洞、排风排烟竖井、排水廊道、电梯电缆竖井等。各洞室特性及工程量见表2-1 地下厂房系统