《钻爆法开挖》PPT课件.ppt

第二节 钻孔爆破法开挖,钻爆法一直是地下建筑物岩石开挖的主要施工方法。钻爆法的优点：对岩层地质条件适应性强。开挖成本低。尤其适合岩石坚硬、长度相对短的洞室施工。,地下洞室开挖爆破施工的特点：,（1）因照明、通风、噪声及渗水等影响，钻爆作业条件差；钻爆工作与支护、出渣运输等工序交叉进行，施工场面受到限制，增加了施工难度。（2）爆破自由面少，岩石的夹制作用大，增大了破碎岩石的难度，使岩石爆破的单位耗药量提高。（3）爆破质量要求高，对洞室断面的轮廓形成一般有严格的标准，控制超挖、不允许欠挖，必须防止飞石、空气冲击波对洞室内有关设施及结构的损坏，应尽量控制爆破对围岩及附近支护结构的扰动与质量影响，确保洞室围岩的安全稳定,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分成三类：（1）掏槽孔（2）周边孔（3）崩落孔,一.炮孔种类及作用,周边孔,掏槽孔,崩落孔,三）炮孔种类及布置1）掏槽孔：位置：开挖断面中下部起爆次序：最先起爆。作用:先在开挖面上炸出一个槽腔，为后续爆破增加临空面，提高爆破效果。2）崩落孔：位置：分布于掏槽孔和周边孔之间。起爆次序：晚于掏槽孔起爆，由中心往周边逐层顺序起爆。作用：扩大掏槽孔炸出的槽腔，崩落开挖面上的岩体，同时为周边孔创造自由面。3）周边孔：位置：位于断面周边。起爆次序：最后起爆。作用：爆出平整的洞室开挖轮廓。,周边孔,崩落孔,掏槽孔,上述3类炮孔可以通过微差网路实现毫秒延迟起爆，先起爆炮孔为后起爆炮孔减小了岩石的夹制作用，并增大了自由面。为了降低爆破对围岩的损伤，工程中常常在周边孔和崩落孔间布置一排缓冲孔。,二.掏槽爆破的三种形式,楔形掏槽锥形掏槽直孔掏槽,1.楔形掏槽,钻孔与开挖面斜交。由2-4对对称的相向倾斜的掏槽孔组成，爆破后能形成楔形槽。楔形掏槽孔与孔底的夹角在60度左右。对于层理大至垂直或倾斜的岩层，往往采用垂直楔形掏槽。水平楔形掏槽比较适用于岩层层理接近于水平的围岩或整体均匀的围岩。,2.锥形掏槽,由数个掏槽孔呈角锥形布置。各孔以大体相同角度向中心轴线倾斜，孔底趋于集中，但不贯通，爆破后形成锥形槽。炮孔倾斜角度一般为60-70度，岩质越硬，倾角越小。按炮孔数目的不同，分三角锥、四角锥、五角锥。,3.直角掏槽,由若干个垂直于开挖面的彼此距离很近的炮孔组成，有时其中一个或几个不装药的空孔。优点：由于直孔掏槽的炮孔深度不受开挖断面尺寸的限制，较斜孔掏槽可以获得更深的槽腔，可提高单循环的开挖进尺。在钻孔时多台凿岩机可同时作业而相互干扰小，有利于提高钻机效率。适用于各种岩层的隧洞爆破开挖。缺点：直孔掏槽法所需的炮孔数量及装药消耗量更大，而且对钻孔的位置与方向要求更精确。,直孔掏槽分桶形掏槽和螺旋形掏槽,三.周边孔光面爆破1.光面爆破的原理,原理：在断面设计开挖线上布置间距较小的周边孔。采用特定的减弱装药结构（不耦合装药与间隔装药）。于崩落孔爆破后起爆周边孔内的装药，炸除沿洞周留下的厚度为周边孔最小抵抗线的岩体（光爆层）从而获得较为平整的开挖轮廓。,优点：,实现洞室断面轮廓成型规整。减小围岩应力集中和局部落石现象。减少超挖和混凝土回填量。能最大限度地减轻爆破对围岩的扰动和破坏。尽可能保存围岩自身原有的承载能力，改善支护结构的受力状况。光面爆破与喷锚支护相结合，能大量节省混凝土，降低工程造价，加快施工进度。光面爆破已成为新奥法三大支柱之一,评价光面爆破的主要标准,开挖轮廓成型规则，岩面平整。围岩壁上的半孔壁保存率不低于50%，且孔壁上无明显的爆破裂隙。超欠挖符合规定要求，围岩上无危石。,2.光面爆破的主要参数,主要爆破参数包括：周边孔的间距a：一般为8-12倍钻孔直径D光爆层厚度W。周边孔密集系数：m=a/W，一般为炮孔线装药密度：Qx，按照松动爆破计算炮孔装药不耦合系数：k=D/d，一般为,光面爆破设计参数确定,工程类比初选参数通过施工生产性试验加以调整,3.光面爆破技术措施,钻孔精度具有关键作用。确保周边孔达到准、正、平、直、齐。采用不耦合装药结构。光面爆破的不耦合系数k一般在，水工隧洞光面不耦合系数在2.0左右。严格控制装药集中度。优先考虑选用光爆专用炸药卷进行连续装药。全孔并联导爆索，以免由于管道效应引起熄爆现象。周边孔尽量同时起爆。,1.炮孔直径2.炮孔深度3.单位体积耗药量4.总装药量分配,四.钻爆参数设计,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有影响。应根据岩性、凿岩设备和工具、炸药性能等进行综合分析确定，多采用3250mm的钻孔。,1.炮孔直径,2.炮孔深度,指炮孔底至开挖面的垂直距离。合适的炮孔深度有助于提高掘进速度和炮孔利用率。由下列因素确定：1）围岩的岩性。2）凿岩机的允许钻孔长度、操作技术和钻孔技术水平。3）掘进循环的作业安排。一般可根据经验和工程类比确定孔深。对于大中断面水工隧洞的开挖，类围岩，钻孔深度为2 3m；类围岩，钻孔深度2 3m；对于小断面隧洞，钻孔深度一般为1.2 2.0m。,3.单位体积耗药量q,单位体积耗药量与岩性、断面大小、炮孔直径和深度等因素有关，一般按工程类比初步估算，再根据爆破效果适当调整。,4.总装药量Q分配,Q=qLS式中：Q为一个循环的总装药量，kg；q为单位体积耗药量，kg/m3；L为炮孔的设计循环进尺，m；S为开挖断面面积，m2.根据工程经验和类比法初步确定各炮孔数目。根据用药平衡的原则，将上述每一循环总装药量Q分配到各个炮孔中。在开挖过程中加以检验和修正。采用直孔掏槽时，掏槽孔可适当增加10%-20%。,五.隧洞开挖爆破施工,循环作业工序：测量放线钻孔装药堵塞起爆通风散烟安全检查与处理初期支护出渣洞室施工一个循环接一个循环，周而复始，直至掘进开挖完成。,五.隧洞开挖爆破施工,1.钻孔2.装药3.堵塞4.起爆5.通风散烟6.安全检查7.初期支护8.出渣运输,1.钻孔,钻孔是隧洞开挖中的主要工序，工作强度大，所花时间约占循环时间的1/41/2，。广泛采用的钻孔设备为凿岩机和钻孔台车。施钻前应标出掏槽孔、崩落孔和周边孔的位置，严格按照标定的炮孔位置及设计钻孔深度、角度和孔径进行钻孔。,2.装药,装药前应对炮孔参数进行检查验收，测量炮孔位置、炮孔深度是否符合设计要求。对钻好的炮孔进行清孔，可用风管通入孔底，利用风压将孔内的岩渣和水分吹出确认炮孔合格，进行装药及起爆网络联线工作严格按照预先设计好的每孔装药量和装药结构进行装药。,3.堵塞,炮孔装药后孔口未装药部分必须用堵塞物进行堵塞良好的堵塞能阻止爆轰气体产物过早地从孔口冲出提高爆破能量的利用率。小直径炮孔常用炮泥，它是砂子和粘土混合配制而成。堵塞时将炮泥送入炮孔，用炮棍适当挤压捣实。堵塞长度不能小于最小抵抗线。堵塞应是连续的中间不要间断。,4.起爆,爆破指挥人员要确认周围安全警戒工作完成，在发布放炮信号后，方可发出起爆命令。警戒人员应按规定警戒点警戒，在未确认撤除警戒前不得擅离职守。要有专人核对装药、起爆炮孔数，并检查起爆网络、起爆电源开关及起爆主线。起爆后，确认炮孔全部起爆，经检查后方可解除警戒信号，撤除警戒人员。如发现盲炮，要采取安全措施，才能解除警戒信号。,5.通风散烟6.安全检查与处理,通风散烟后，应检查隧洞周围特别是拱顶是否黏连在围岩母体上的危石。对这些危石采用长撬棍处理，条件许可可以采用轻型的长臂挖机进行危石的安全处理,7.初期支护,当围岩质量或自稳性较差时，为预防塌方或松动掉块，发生安全事故，必须对暴露围岩进行临时的支撑或支护临时支撑形式有，木支撑，钢支撑，预制混凝土或钢筋混凝土支撑，喷混凝土和锚杆支撑喷混凝土和锚杆是一种临时性和永久性结合起来的支护形式，在有条件时应优先采用。,8.出渣运输,出渣运输是隧洞开挖中费力费时的工作，所花时间约占循环时间的1/3-1/2出渣是控制掘进速度的关键，在大断面洞室中尤其突出。必须制定切实可行的施工组织措施，规划好洞内外运输路线和弃渣场地，通过计算选择配套的运输设备，拟定装渣运输设备的调度运行方式和安全运行措施。,一、钻孔爆破设计,4、炮孔的布置计算步骤 1）确定单位耗药量和炮孔直径 2）由经验初选炮孔深和药卷直径 3）初步确定炮孔孔数 4）布孔 5）药量分配 6）校核装药量是否合理 7）校核孔深是否合理,