1、4.3 級圍巖爆破設計4.3.1.1 工程概況大瑤山隧道位于廣東省樂昌市的慶云鎮至兩江鎮的九峰河，隧道全長10331m，隧道以碳酸鹽巖和碎屑巖為主，隧道內考慮到斷裂帶、部分淺埋段巖體風化、破碎等，隧道圍巖多為級。隧道穿越地區有斷裂構造，圍巖較為破碎，裂縫較發育，斷裂帶附近易富水，巖溶水賦水性為中等，碎屑巖及淺變質巖屬含水豐富的基巖裂隙水含水層2，所以地下水較發育。隧道斷面設計為馬蹄型，跨度 B=14.22m，高為 H=11.93m。4.3.1.2 爆破方案選擇為了保證隧道的開挖質量，又能加快施工速度，縮短工期，故 IV 級圍巖實施爆破區段采用上、中、下三臺階開挖的光面爆破方案，由于圍巖較為破碎

2、，所以采用段臺階法，實現及早支護封閉。由于采用三臺階的開挖方法，所以每循壞進尺的爆破工作都要分成三部分完成的。對于一個開挖斷面，先對上臺階進行爆破開挖、出渣，當上臺階向前開挖推進一定距離后，再對中、下進行爆破作業，應盡量減少相鄰兩個工作面之間施工相互干擾。每月施工 28 天，采用 2 班循環掘進平行作業，月掘進計劃進尺為120m。4.3.1.3 爆破參數選擇(一)上臺階參數計算 (1)炮眼數 N 斷面炮眼數是受多個因素限制，它和爆破作業面積、圍巖等級等因素有關。炮眼數目 N 可根據式（4-1）計算得出 ： N=qS (4-1) 式中，q炸藥消耗量，一般取 1.22.4 kgm3實際根據表 4-

3、1 選取: q1= 1.0, q2=0.74, q3=0.74, q4=0.74。S爆破作業的面積，由開挖斷面圖可知，IV 級圍巖開挖斷面S=137.2m2，上臺階 斷面積為S1=36.6m2， 中臺階 斷面積 S2=46.5m2， 下臺階斷面積S3=42.5m2；仰拱斷面積S4=11.2m2。系數，根據表 4-3 取值，選取時要綜合考慮各類炮眼,上臺階取0.43 ； 藥卷的炸藥質量，2 號巖石銨梯炸藥的每米質量見表 4-2；本工程中取 0.78 ；根據上式計算得出，上臺階炮眼數為 N1 109 個，中臺階炮眼數為 N2 102 個，下臺階炮眼數為 N3 94個 ，仰拱炮眼數為 N4 25個。

4、表4-1 隧道爆破單位耗藥量（kgm3）開挖部位和掘進斷面積/m2圍巖類別I單自由面467910121315162040431.51.31.21.21.21.81.61.51.41.32.32.01.81.71.61.12.92.52.252.12.01.4多自由面擴大挖底0.60.520.740.620.950.791.21.0表42 2號巖石銨梯炸藥每米質量值藥卷直徑32353840444550 (kg/m)0.780.961.101.251.521.591.90表43裝藥系數值炮眼名稱圍巖類別I掏槽眼輔助眼周邊眼0.50.40.40.550.450.450.600.500.550.650

5、.800.550.700.600.75(2)每循環炮眼深度本 隧 道 工 程 初 步 擬 定 月 掘 進 循 壞 進 尺 為85m，每掘進循環的計劃進尺數l 120 28 2 2.1 m，工程中炮眼利用率實取0.91 ，由式（4-2）計算炮眼深度得炮眼深度為 2.35m。 L=l (4-2)實際取炮眼深度為 2.4m，每循環進尺為 l 2.4 0.91 2.18 m。一般深掏槽眼較炮眼加深 0.15-0.25m。(3)炮孔直徑 由于地下水量較發育，因此選用2號巖石乳化炸藥，其 藥卷 直 徑為32mm，藥 卷長 度為200mm，每卷裝藥質量為 0.15kg。炮孔直徑的選擇要考慮對填裝炸藥，鉆眼速

6、度和爆破效果的影響，還有兼顧施工單位的現有設備，故本工程中炮孔直徑確定為42mm。(4)炮眼間距和排距 掏槽眼 本隧道開 挖斷面較大，所 以選用復式 楔形掏槽 ，上臺階 共布置10 個掏槽眼，其中深掏槽眼 6 個，孔深在原設計孔深的基礎上加深 0.2m，故深掏槽眼深度為 2.6m；淺掏槽眼 4 個孔深為 1.2m。 周邊眼 本隧道采用光面爆破，周邊眼間距取 500mm，最小抵抗線為 600mm，光爆孔密集系數為 0.83，周邊眼向外傾斜，距開挖輪廓線為 100m。上臺階輪廓線總長為 28.68m，故周邊眼數目為 N2=28.680.5=57.36 個，實際取58個。 輔助眼 為減少鉆眼量，加快

7、施工進度，輔助眼間距適當的加大，所以工程中輔助眼間距實取 770mm，共布置 N3=109-10-58=41 個輔助眼。(5)裝藥量計算 總裝藥量 總裝藥量可以由下式（4-3）進行計算Q qV式中： q 2 號巖石銨梯炸藥的單位耗藥量，工程中 q 取 1.0； V 每循壞進尺爆破的巖石量； 計算得總裝藥量 Q = = 79.9kg。本隧道用2號巖石乳化炸藥，根據2號巖石乳化炸藥的換算系數e=1.1則一個循環2號巖石乳化炸藥總裝藥量為kg。單孔裝藥量 根據表 4-1 可知，掏槽眼裝藥系數為 0.5 ，輔助眼裝藥系數為 0.4 ，周邊眼裝藥系數為0.4 ，為保證光爆效果，周邊眼裝藥系數實取 0.3

8、5。單孔裝藥量，裝藥卷數與裝藥系數、炮孔深度和藥卷長度及質量有關。具體計算如下： 4 個淺掏槽眼： 單孔裝藥卷數=0.51.20.2=3卷 單孔裝藥量=30.15=0.45kg換算為2號巖石乳化炸藥：單孔裝藥量=0.451.1=0.495kg 單孔裝藥卷數=0.4950.15=3.3卷實際取3.5卷，則單孔裝藥量為3.50.15=0.525kg6 個深掏槽眼： 單孔裝藥卷數=0.52.60.2=6.5 卷 單孔裝藥量=6.50.15=0.975kg換算為2號巖石乳化炸藥：單孔裝藥量=0.9751.1=1.0725kg 單孔裝藥卷數=1.07250.15=7.15卷實際取7.5卷，則單孔裝藥量為

9、7.50.15=1.125kg41個輔助眼： 單孔裝藥卷數=0.42.40.2=4.8 卷 單孔裝藥量=4.80.15=0.72kg換算為2號巖石乳化炸藥：單孔裝藥量=0.721.1=0.792kg 單孔裝藥卷數=0.7920.15=5.28卷實際取5.5卷，則單孔裝藥量為5.50.15=0.825kg58個周邊眼： 單孔裝藥卷數=0.352.40.2=4.2 卷 單孔裝藥量=4.20.15=0.63kg換算為2號巖石乳化炸藥：單孔裝藥量=0.631.1=0.693kg 單孔裝藥卷數=0.6930.15=4.62卷實際取5卷，則單孔裝藥量為50.15=0.75kg按此計算，上臺階每循壞進尺所需

10、總裝藥量為：Q 40.52561.125410.825580.75=86.175kg實際裝藥量略小于計算的總裝藥量，但基本上一致，故可以按此值進行裝藥。(二)中臺階參數計算(1)參數選擇中臺階的工程概況與上臺階相同，故炮眼深度按照上臺階的參數選取即可。其中由于上臺階已經開挖，則中臺階有兩個臨空自由面，所以中臺階就不再布置掏槽眼，只布置輔助眼和周邊眼孔深依據上臺階選取，輔助眼 2.4 m，周邊眼 2.4 m。(2)炮孔直徑 炮孔直徑確定為42mm。 (3)炮眼間距和排距 周邊眼 本隧道采用光面爆破，周邊眼間距取 500mm，最小抵抗線為 600mm，光爆孔密集系數為 0.83，周邊眼向外傾斜，距

11、開挖輪廓線為 100m。周邊眼數目為39個。輔助眼 本隧道中輔助眼間距實取 770mm，共布置 N=10239=63個輔助眼。(4)裝藥量 總裝藥量 當上臺階爆破、出渣完成后，再對中臺階進行施工，所以落底便會有兩個臨空面，即掌子面和上臺階底面，此時單位炸藥消耗量 q 根據表 4-3 取為 0.74。計算得總裝藥量Q= = 75.15kg。本隧道用2號巖石乳化炸藥，根據2號巖石乳化炸藥的換算系數e=1.1則一個循環2號巖石乳化炸藥總裝藥量為kg。單孔裝藥量 根據表 4-1 可知，輔助眼裝藥系數為 0.4 ，周邊眼裝藥系數為 0.4 ，為保證光爆效果，周邊眼裝藥系數實取 0.35。具體計算如下：

12、63 個輔助眼： 單孔裝藥卷數=0.42.40.2=4.8 卷 單孔裝藥量=4.80.15=0.72kg換算為2號巖石乳化炸藥：單孔裝藥量=0.721.1=0.792kg 單孔裝藥卷數=0.7920.15=5.28卷實際取5.5卷，則單孔裝藥量為5.50.15=0.825kg39個周邊眼： 單孔裝藥卷數=0.352.40.2=4.2 卷 單孔裝藥量=4.20.15=0.63kg換算為2號巖石乳化炸藥：單孔裝藥量=0.631.1=0.693kg 單孔裝藥卷數=0.6930.15=4.62卷實際取5卷，則單孔裝藥量為50.15=0.75kg綜上所述，每循壞進尺上臺階所需炸藥的總裝藥量為： Q 63

13、0.825390.7581.23kg 實際裝藥量略小計算的總裝藥量，但基本上一致，故可以按此值進行裝藥。(三)下臺階參數計算 (1)參數選擇下臺階的工程概況與中臺階相同，故炮眼深度按照中臺階的參數選取即可。其中由于中臺階已經開挖，則下臺階有兩個臨空自由面，所以下臺階就不再布置掏槽眼，只布置輔助眼和周邊眼孔深依據上臺階選取，輔助眼 2.4 m，周邊眼 2.4 m。(2)炮孔直徑 炮孔直徑確定為42mm。 (3)炮眼間距和排距 周邊眼 本隧道采用光面爆破，周邊眼間距取 500mm，最小抵抗線為 600mm，光爆孔密集系數為 0.83，周邊眼向外傾斜，距開挖輪廓線為 100m。周邊眼數目為32個。輔

14、助眼 本隧道中輔助眼間距實取 770mm，共布置 N3=9432=62個輔助眼。(4)裝藥量 總裝藥量 當上臺階爆破、出渣完成后，再對中臺階進行施工，所以落底便會有兩個臨空面，即掌子面和上臺階底面，此時單位炸藥消耗量 q 根據表 4-3 取為 0.74。計算得總裝藥量Q= = 69.3kg。本隧道用2號巖石乳化炸藥，根據2號巖石乳化炸藥的換算系數e=1.1則一個循環2號巖石乳化炸藥總裝藥量為kg。單孔裝藥量 根據表 4-1 可知，輔助眼裝藥系數為 0.4 ，周邊眼裝藥系數為 0.4 ，為保證光爆效果，周邊眼裝藥系數實取 0.35。具體計算如下： 62個輔助眼： 單孔裝藥卷數=0.42.40.2

15、=4.8 卷 單孔裝藥量=4.80.15=0.72kg換算為2號巖石乳化炸藥：單孔裝藥量=0.721.1=0.792kg 單孔裝藥卷數=0.7920.15=5.28卷實際取5.5卷，則單孔裝藥量為5.50.15=0.825kg32個周邊眼： 單孔裝藥卷數=0.352.40.2=4.2 卷 單孔裝藥量=4.20.15=0.63kg換算為2號巖石乳化炸藥：單孔裝藥量=0.631.1=0.693kg 單孔裝藥卷數=0.6930.15=4.62卷實際取5卷，則單孔裝藥量為50.15=0.75kg綜上所述，每循壞進尺上臺階所需炸藥的總裝藥量為： Q 620.8250.75kg 實際裝藥量略小于計算的總裝

16、藥量，但基本上一致，故可以按此值進行裝藥。(三)仰拱參數計算 (1)參數選擇仰拱的工程概況與中臺階相同，故炮眼深度按照中臺階的參數選取即可。其中由于下臺階已經開挖，則仰拱有兩個臨空自由面，所以仰拱就不再布置掏槽眼，只布置輔助眼和周邊眼孔深依據上臺階選取，輔助眼 2.4 m，周邊眼 2.4 m。(2)炮孔直徑 炮孔直徑確定為42mm。 (3)炮眼間距和排距 周邊眼 本隧道采用光面爆破，周邊眼間距取 500mm，最小抵抗線為 600mm，光爆孔密集系數為 0.83，周邊眼向外傾斜，距開挖輪廓線為 100m。周邊眼數目為19個。輔助眼 本隧道中輔助眼間距實取 770mm，共布置 N3=2519=6個

17、輔助眼。(4)裝藥量 總裝藥量 當下臺階爆破、出渣完成后，再對仰拱進行施工，所以落底便會有兩個臨空面，即掌子面和下臺階底面，此時單位炸藥消耗量 q 根據表 4-3 取為 0.74。計算得總裝藥量Q= = 18.07kg。本隧道用2號巖石乳化炸藥，根據2號巖石乳化炸藥的換算系數e=1.1則一個循環2號巖石乳化炸藥總裝藥量為kg。單孔裝藥量 根據表 4-1 可知，輔助眼裝藥系數為 0.4 ，周邊眼裝藥系數為 0.4 ，為保證光爆效果，周邊眼裝藥系數實取 0.35。具體計算如下： 6個輔助眼： 單孔裝藥卷數=0.42.40.2=4.8 卷 單孔裝藥量=4.80.15=0.72kg換算為2號巖石乳化炸

18、藥：單孔裝藥量=0.721.1=0.792kg 單孔裝藥卷數=0.7920.15=5.28卷實際取5.5卷，則單孔裝藥量為5.50.15=0.825kg19個周邊眼： 單孔裝藥卷數=0.352.40.2=4.2 卷 單孔裝藥量=4.20.15=0.63kg換算為2號巖石乳化炸藥：單孔裝藥量=0.631.1=0.693kg 單孔裝藥卷數=0.6930.15=4.62卷實際取5卷，則單孔裝藥量為50.15=0.75kg綜上所述，每循壞進尺上臺階所需炸藥的總裝藥量為： Q 60.8250.75kg 實際裝藥量略小于計算的總裝藥量，但基本上一致，故可以按此值進行裝藥。上臺階爆破參數表炮孔名稱孔深/m孔數單孔裝藥量/kg總裝藥量/kg雷管段別起爆順序掏槽眼1.240.5252.11I2.661.1