隧道钻爆法时施工作业.doc
《隧道钻爆法时施工作业.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《隧道钻爆法时施工作业.doc(31页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、隧道钻爆法施工作业钻爆作业过程简述 开挖作业基本要求: 1按设计要求开挖出断面(包括形状、尺寸、表面平整、超欠挖等要求); 2石碴块度适中,便于装碴运输; 3钻眼工作量少,少占作业循环时间; 4尽量减小对围岩的震动破坏。一、爆破破岩作用机理及有关概念 (一)无限介质中的爆破作用(图71) 1压缩粉碎区半径为的区域。 2抛掷区与之间的范围。 3松动区与之间的区域。 4震动区与之间的范围。(二)爆破基本概念 1临空面:指暴露在大气中的开挖面。 在爆破中的作用:临空面越多,爆破威力越大。2爆破漏斗(图72) 爆破漏斗:在只有一个临空面的情况下,爆破形成圆锥形的爆破凹坑。爆破漏斗由以下几何要素组成:最
2、小抵抗线:药包中心到临空面的最短距离爆破漏斗半径破裂半径:药包中心到爆破漏斗边沿的距离漏斗深度压缩圈半径其中,最关键的是。3爆破作用指数 爆破作用指数:爆破漏斗半径与最小抵抗线的比值。 对于爆破效果有重要影响,注意到取决于,可见最小抵抗线是关键因素。(三)柱状药包爆破特点 适用于隧道爆破的是柱状药包。 特点:柱状药包爆炸应力波的传播方向,是以药包轴线为轴线,沿着垂直于药包表面的方向往四周传播。 所以,这对于仅在孔口有一个临空面的爆破,是十分不利的。 动脑筋,多设置临空面二、钻孔机具 (一)凿岩机(钻机) 按使用动力可分为风动凿岩机、内燃凿岩机、电动凿岩机和液压凿岩机四种。 目前在隧道开挖中,广
3、泛使用的是风动凿岩机和液压凿岩机。1风动凿岩机(见图73)俗称风钻。以压缩空气为动力。既可单人操纵,也可装在台车上使用,但以前者为主。优点:结构简单,操作方便;不怕超负荷和反复起动,在多水、多尘等不良环境中仍能正常工作。缺点:压缩空气供应设备复杂;能量利用率低;噪音大。2液压凿岩机由液压马达提供动力。只能用于台车。优点: 动力消耗少,能量利用率高,其动力消耗仅为风动凿岩机的1/31/2; 凿岩速度高。液压凿岩机凿岩速度比风动凿岩机高50150。 能针对不同硬度岩石,自动调节在高频低能或低频高能状态下工作,以提高凿岩功效。 润滑条件好,使用寿命长; 噪音小,液压钻的噪音比风钻降低1015dB。
4、缺点: 重量大,附属装置多,仅能在台车上使用; 造价高。(二)凿岩台车 凿岩台车:将多台凿岩机安装在一个专门的移动设备上,实现多机同时作业。图74所示。 适宜于:大断面全断面隧道。 有风动、液压,主要是后者,14臂。三、爆破材料 爆破材料:炸药、起爆、传爆材料。(一)炸药 1炸药的性能 主要性能: (1)敏感度:简称感度,是指炸药在外界起爆能作用下发生爆炸反应的难易程度。 因此要根据炸药的感度:、选择合理的引爆能; 、安全使用(运输、保管等) 根据对起爆能的反应程度,有: a热敏感度。也称爆发点,即使炸药爆炸的最低温度。见表7-1。表71 几种炸药的爆发点炸药名称 EL系列 乳化炸药 2号煤矿
5、 硝铵炸药 梯恩梯 黑索金 2号岩石 硝铵炸药 黑火药 硝化甘油 特屈儿 爆发点()330180188290295230186230290310200195200 b火焰感度:炸药对火焰的敏感度。 c机械感度:炸药对机械能(撞击、摩擦)作用的敏感程度。 d爆轰感度:炸药对爆轰波的敏感程度。 (2)爆速:爆轰波在炸药内部的传播速度。见表72。 表72 几种炸药的爆速 炸药名称 铵梯炸药 硝化甘油 梯恩梯 黑索金 特屈儿 太安 密度(g/cm3)1.401.601.601.761.591.72爆速(m/s)520074506850866073348083 (3)爆力:爆炸时对周围介质做功的能力称为
6、爆力。 (4)猛度:炸药爆炸后对与之接触的固体介质的局部破坏能力称为猛度。 (5)殉爆距离:一个药包爆炸后,能引起与它不相接触的邻近药包爆炸,该邻近药包即为“殉爆”。二者之间的距离称为“殉爆距离”。 (6)其它性能(略) 2隧道工程中常用的炸药 隧道爆破中使用的炸药,应该是爆炸威力大、使用安全、产生有毒气体少的炸药。隧道中常使用的是2岩石硝铵炸药。在有瓦斯的隧道中则使用煤矿硝铵炸药。它们属于铵梯炸药。 优点:化学安定性好,有毒气体少,机械感度低,制造简单,价格便宜,使用安全。 缺点:抗水性能差,容易吸潮结块而影响爆炸性能。 它是在2岩石硝铵炸药的基础上外加一定比例的食盐作为消焰剂制成的。铵梯炸
7、药的缺点是 隧道爆破标准药卷规格:外径32mm,装药净重150g,长度200mm。 此外,还有22mm,25mm,35mm,40mm等,长度为165500mm,供选用。(二)起爆传爆材料(系统) 1导火索和火雷管 (1)导火索:药芯为黑火药,燃烧速度0.010.07m/s。 作用:传递火焰给火雷管,使火雷管爆炸。 (2)火雷管:由导火索喷出的火焰引爆的雷管。见图75。 优点:成本低,使用灵活,不受杂散电流的影响。 缺点:其火焰感度与机械感度均高,不安全,只有即发雷管。 火雷管分成十个等级,号数越大,起爆能力越强。工程上常用的是6号和8号雷管。 2电雷管:由导电线传输电流使装在雷管中的电阻发热而
8、爆炸。见图76。 分为即发电雷管和迟发电雷管两种。 迟发电雷管又称延期电雷管,有秒延期和毫秒延期之分。 秒延期电雷管:引爆通电后能延长一段以秒计的时间间隔,然后才爆炸。为七段,段数越大,延期时间越长。 毫秒延期电雷管:引爆通电后能延长一段以毫秒计的时间间隔,然后才爆炸。共有五个系列,其中第二系列在工程中最常用。 优点:火焰感度与机械感度低,安全性增加。 缺点:测电阻复杂,易受杂散电流的影响,爆破牵线麻烦。 3塑料导爆管与非电雷管 (1)塑料导爆管:传递爆轰波给非电雷管,使之爆炸。 爆轰波在管内的传播速度为。 塑料导爆管常用火雷管起爆。 特点: a.起爆敏感度好一个火雷管足以激发管内爆轰波; b
9、.传播速度快爆轰波波速约16002000m/s; c.耐火性能好将其烧完也不能引爆它; d.抗水性能好水下80m,放置48h仍能正常起爆; e.抗电击性能好可抗30KV的直流电; f.抗冲击性能好一般的机械撞击不能引爆它; g.强度好5至7公斤的拉力不会使管径变细; h.对外界影响小爆轰过后,管子依旧,只是由白色变为灰黑色。 i.安装简单,使用方便; k.价格便宜。 (2)非电雷管:配合塑料导爆管将炸药引爆。 有即发、秒延期和毫秒延期之分。隧道主要用毫秒延期,称为“非电毫秒雷管”。毫秒延期国产共计20段,段位越高,延迟时间越长。 其结构见图77。与电雷管的主要区别在于不用电点火装置,而是由塑料
10、导爆管传递的爆轰波引爆。 4导爆索 作用:置于爆破孔眼之中,使孔眼中所有的柱状药卷同时起爆。 红色或红黄相间颜色,实心,爆速68007200m/s,本身需要雷管才能引爆。 分为普通导爆索和安全导爆索两种。 a.普通导爆索:普通导爆索在爆轰过程中火焰强烈,只能用于没有瓦斯的隧道中。 b.安全导爆索:加了消焰剂,用于有瓦斯的隧道中。四、隧道内常用的爆破方法 (一)炮眼种类和作用炮眼类型可分为如下三种。1掏槽眼:先行起爆,为后续爆破的炮眼创造临空面的炮眼。如图78中的1号炮眼2辅助眼:位于掏槽炮眼与周边炮眼之间的炮眼称为辅助。作用:扩大爆破,并为周边炮眼的爆破创造临空面。如图78中的2号炮眼。3周边
11、眼:沿隧道周边布置的炮眼称为周边眼。作用:炸出设计轮廓。按其所在位置不同,又可分为帮眼(3号眼)、顶眼(4号眼)和底眼(5号眼)。如图78中的3、4、5号炮眼。 (二)掏槽眼的形式掏槽爆破质量的好坏,直接影响整个隧道爆破的成败。根据施工方法、开挖断面大小、围岩状况和凿岩机具的不同,可将掏槽方式分为斜眼掏槽和直眼掏槽。 1斜眼掏槽 特征:炮眼与开挖面斜交。 它的种类很多,如锥形掏槽、爬眼掏槽、各种楔形掏槽、单斜式掏槽等等。 隧道中常用的是垂直楔形掏槽和锥形掏槽。 (1)垂直楔形掏槽(图78)。掏槽炮眼呈水平对称布置,爆破后将炸出楔形槽口。 (2)锥形掏槽(图79)。掏槽炮眼呈角锥形布置。根据掏槽
12、炮眼数目的不同分为三角锥、四角锥及五角锥等。图79所示为四角锥掏槽。 优点: 由于能炸出漏斗,故碴石抛掷角度好,可以根据岩石的实际情况来决定掏槽眼数和角度,节省炸药,爆破效果好。 缺点: 打斜眼时,炮眼深度受到洞室尺寸的限制,不便深眼爆破,只能采用多层楔形掏槽,增加了钻眼难度。若多机作业,弄不好就打在了一起,因此也不便多机同时作业。 2直眼掏槽 特征:炮眼与开挖面垂直。 优点:便于深眼爆破,可多机凿眼,进度快。 缺点:抛掷角度不佳,需增加炮眼的数量和炸药用量。 对掏槽眼本身来说,也有一个提高爆破效果的问题,特别是直眼,常采用中空眼,即钻直径为102mm的空眼,不装药,成为“临空孔”。其它炮眼直
13、径约为35mm左右。 比较: 同样深的炮眼,斜眼的最小抵抗线比直眼的要小。 常用的直眼掏槽形式有: (1)柱状掏槽(图710)。使爆破后能形成柱状槽口的掏槽爆破。 临空孔的空眼数目,视炮眼深度而定: a.孔眼深度小于3.0m时取一个; b.孔眼深度为3.03.5m时,采用双临空孔; c.孔眼深度为3.55.0m时采用三个孔。 (2)螺旋形掏槽(图711)。中心眼为空眼,邻近空眼的装药眼与空眼之间距离逐渐加大,其联线呈螺旋形状。 爆破按1、2、3、4顺序起爆。 (三)炸药品种的选择、用量及其分配 1炸药品种的选择 前已述,2岩石硝铵炸药。 2炸药的用量 药量不足,会出现炸不开、块度偏大、炮眼利用
14、率低、轮廓线不整齐等现象; 药量过多,则会破坏围岩的稳定,抛碴分散影响装运,而且很不安全。 用药总量的计算公式为: (71)式中: 一个爆破循环的总药量,kg; 爆破单位体积岩石的炸药平均消耗量,简称炸药的单耗量,kg/m3; 一个爆破循环的掘进进尺,m; 开挖断面的面积,m2。 3炸药单耗量值的确定 值主要受岩石的抗爆破性、断面进尺比、临空面的数目、炮眼布置形式,掏槽效果等因素的影响。 一般而言,岩石的完整性系数值越大,值越大,断面进尺比越大,则值越小;临空面越多,值越小,炮眼布置不当或掏槽效果不佳,值会增大。隧道爆破中实际采用的值通常在0.72.5kg/m3之间。 4炸药量的分配 总的炸药
15、量应分配到各个炮孔中去。由于各种炮眼的作用及受到的岩石夹制情况不同,装药数量亦不相同。通常按装药系数进行分配,值可参考表76。 表76 装药系数值 围岩级别 炮眼名称 、 掏槽眼、底眼 0.50.550.60.650.80辅助眼 0.40.450.50.550.70周边眼 0.40.450.550.600.75 (四)炮眼深度 确定炮眼深度的方法有两种: 采用斜眼掏槽时,炮眼长度受开挖面大小的影响,炮眼深度不易过大。故最大炮眼深度: 式中,断面宽度(或高度)。 根据进尺数来确定,即: (72) 式中:每掘进循环的计划进尺数,m; 炮眼利用率。一般要求不低于0.85。 (五)炮眼直径 隧道爆破中
16、,常用不偶合系数来控制药卷直径和炮眼直径,二者是有关联的。掏槽眼及辅助眼应采用较小的值,以提高炸药的爆破效率; 周边眼应采用较大的值,以减小对围岩的破坏。 (六)炮眼数量和比钻眼数 1炮眼数量 炮眼数量计算公式: (73) 式中:单孔平均装药量,; 装药系数,即装药长度与炮眼全长的比值,随围岩、炮眼类别不同而不同,一般取0.50.8,具体取值见表76; 每延米药卷的炸药重量,kg/m,2号岩石硝铵炸药每米重量见表77; 、的意义同前。表77 2号岩石硝铵炸药每米重量 药卷直径(mm) 323538404550(kg/m)0.780.961.101.251.591.90 2比钻眼数 指单位开挖断
17、面的平均钻眼数。 它是评价在同等条件下钻眼工作量的一个指标。通常单位开挖断面的平均钻眼数为26个。其中掏槽眼的值较大,周边眼次之,辅助眼较小,即不同部位的炮眼布置密度不同。 可按下式计算: (74) 式中,炮眼数目;开挖断面积。 (七)炮眼布置 炮眼布置原则; 1将计算出的炮眼数目大致均匀地分布于开挖面上。 2掏槽眼应位于开挖面中央偏下部位,其深度应比掘进眼深1520cm。 3辅助眼应由内向外,逐层布置,逐层起爆,逐步接近开挖断面轮廓形状。 4周边炮眼严格按照相关要求布置。在后边“(九)周边眼的控制爆破”中详细介绍。 几种布置方法(图7-12、7-13): (八)装药结构 1.根据雷管的位置(
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 隧道 钻爆法时 施工 作业
链接地址:https://www.31doc.com/p-2543070.html