李本平，劉軍，劉洪海

（第二炮兵指揮學(xué)院工程系，湖北武漢430012）

某高窄型坑道中深孔光面爆破

李本平*，劉軍，劉洪海

（第二炮兵指揮學(xué)院工程系，湖北武漢430012）

為了提高高窄型坑道掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺和掘進(jìn)進(jìn)度，結(jié)合某坑道工程實(shí)例，對(duì)高窄型坑道中深孔光面爆破的掏槽形式、炮孔布置等爆破參數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。對(duì)于幅員屬于高窄型的坑道，采用垂直掏槽與豎向楔形掏槽相組合的復(fù)式掏槽，便于石渣拋出，為后續(xù)擴(kuò)大孔的起爆提供良好的臨空面，可以最大限度地提高炮孔利用率。按上下2個(gè)區(qū)域分區(qū)布置擴(kuò)大孔，并由下向上逐層爆破，可以獲得理想的爆破效果。對(duì)于Ⅲ級(jí)以上中硬圍巖中深孔光面爆破，經(jīng)過科學(xué)合理的爆破設(shè)計(jì)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)多次試爆，動(dòng)態(tài)調(diào)整爆破參數(shù)，并嚴(yán)格規(guī)范施工工藝，可以達(dá)到近4m的循環(huán)進(jìn)尺。

高窄型坑道；中深孔光面爆破；掏槽

1　概述

爆破是坑道掘進(jìn)施工的關(guān)鍵工序，為了提供較為光滑完整的巖石壁面，減少超欠挖的工程量，大多采用光面爆破形式［1］。為了加快工程掘進(jìn)速度，滿足工期要求，爆破工程技術(shù)人員一般試圖通過調(diào)整爆破設(shè)計(jì)方案以增大循環(huán)進(jìn)尺，因此，中深孔光面爆破一直是掘進(jìn)爆破施工中的熱點(diǎn)問題［2-4］。尤其對(duì)于高窄型坑道，由于側(cè)向水平高地應(yīng)力的夾制作用，使得增大循環(huán)進(jìn)尺變得更為困難［5］。本文結(jié)合某坑道工程掘進(jìn)施工實(shí)際，綜合考慮施工單位的施工裝備與施工能力，通過多次爆破試驗(yàn)，確定爆破設(shè)計(jì)方案，為類似高窄型坑道掘進(jìn)開挖方案設(shè)計(jì)與施工提供參考。

2　工程概況

某坑道工程位于××山區(qū)，該坑道斷面寬5.5m，起拱高5.1m，半圓拱，總高度7.85m，屬典型的高窄型斷面。巖性主要為粗粒結(jié)構(gòu)花崗巖，巖體中巖石包體常見且局部很豐富，成分多為石英、長(zhǎng)石、角閃石，屬于Ⅲ級(jí)圍巖。按照初始掘進(jìn)施工方案，采用斜型掏槽掘進(jìn)爆破。按照傳統(tǒng)做法，斜型掏槽每循環(huán)進(jìn)尺約為斷面跨度的0.4～0.6倍，也就是2.2～3.3m。實(shí)際施工過程中，每循環(huán)進(jìn)尺3.5m，已經(jīng)達(dá)到極限值。為加快工程掘進(jìn)速度，進(jìn)一步提高掘進(jìn)爆破技術(shù)，工區(qū)相關(guān)技術(shù)人員打破傳統(tǒng)思路，進(jìn)行了多次深孔爆破試驗(yàn)，并制定了相應(yīng)的爆破方案。

3　爆破方案

3.1掏槽形式

掏槽是掘進(jìn)爆破中的關(guān)鍵技術(shù)，掏槽效果的好壞對(duì)炮孔利用率的高低起著決定性作用。通常，根據(jù)斷面大小和形狀，工作面巖石情況，合理地選擇掏槽方法和布置掏槽炮孔［6-7］。根據(jù)斷面尺寸、巖性和地質(zhì)構(gòu)造條件，掏槽孔布置和鉆鑿形式多種多樣，但歸結(jié)起來可分為垂直掏槽、傾斜掏槽以及由這兩類組合形成的復(fù)式掏槽［8］。對(duì)于此類高窄型坑道，為了追求較高的循環(huán)進(jìn)尺，采用復(fù)式掏槽成為首選。本工程采用臺(tái)車鉆孔，孔徑50mm。經(jīng)過多次試驗(yàn)調(diào)整，采用如圖1所示的復(fù)式掏槽形式，即布置4個(gè)直孔，孔深4m，先行起爆；布置18個(gè)傾斜孔，孔深4.6m，孔角76°，形成楔形掏槽，便于石渣拋出，為后續(xù)擴(kuò)大孔的起爆提供良好的臨空面。

3.2炮孔布置

由于是高窄型坑道，在布置擴(kuò)大孔時(shí)，將斷面分為上下2個(gè)區(qū)域。先布置斷面中部偏下區(qū)域（圖2中孔號(hào)為4、6、8、9炮孔），然后再分4層布置斷面中部以上區(qū)域（圖2中孔號(hào)為10、11、12、13炮孔）。周邊孔（圖2中孔號(hào)為16炮孔）按光爆孔布設(shè)要求布置，底孔采用下斜形式。全斷面共布置炮孔182個(gè)，其參數(shù)見表1。

3.3裝藥量與裝藥結(jié)構(gòu)

綜合考慮工程的圍巖特性、地質(zhì)條件、循環(huán)進(jìn)尺等因素，結(jié)合多次現(xiàn)場(chǎng)試爆效果，經(jīng)理論計(jì)算、反復(fù)調(diào)整，最終確定各類炮孔裝藥量，見表2。

圖1　掏槽孔布置（單位：mm）

表1　炮孔參數(shù)表

根據(jù)炮孔作用的不同，炮孔裝藥結(jié)構(gòu)采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)和間隔裝藥結(jié)構(gòu)2種形式。對(duì)于掏槽孔、擴(kuò)大孔、輔助孔、底孔采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，將計(jì)算好的?35mm藥卷逐節(jié)裝入炮孔內(nèi)，密實(shí)填塞，用非電毫秒雷管引爆。對(duì)于周邊孔（光爆孔），采用間隔裝藥結(jié)構(gòu)，實(shí)際施工時(shí)，用膠帶將藥串捆綁在竹片上，用導(dǎo)爆索引爆。

4　爆破效果

按設(shè)計(jì)調(diào)整后的掘進(jìn)爆破方案和爆破參數(shù)進(jìn)行施工，經(jīng)過50個(gè)作業(yè)循環(huán)，總進(jìn)尺197m，單循環(huán)進(jìn)尺達(dá)3.95m，基本上達(dá)到進(jìn)尺預(yù)期設(shè)計(jì)值。爆破后的效果見現(xiàn)場(chǎng)照片（圖3），可以看出：圍巖中無危石、無浮石。開挖輪廓成形規(guī)則，巖面平整，符合設(shè)計(jì)要求，超欠挖量沒有突破規(guī)定的指標(biāo)，一般小于20mm。巖面上的半孔率達(dá)到90%以上，在周邊炮孔（光爆孔）的裝藥部位，肉眼觀察不到明顯的爆破裂隙。

圖2　炮孔布置圖（單位：mm）

表2　炮孔裝藥量

5　結(jié)論

（1）對(duì)于Ⅲ級(jí)以上中硬圍巖中深孔光面爆破，經(jīng)過科學(xué)合理的爆破設(shè)計(jì)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)多次試爆，動(dòng)態(tài)調(diào)整爆破參數(shù)，并嚴(yán)格規(guī)范施工工藝，是完全可以達(dá)到近4m的循環(huán)進(jìn)尺預(yù)期的。

圖3　爆破效果照片

（2）對(duì)于幅員屬于高窄型的坑道，由于巖石側(cè)向較大的夾制作用，為了追求較高的循環(huán)進(jìn)尺，宜優(yōu)先采用復(fù)式掏槽。實(shí)踐表明，采用垂直掏槽與豎向楔形掏槽相組合的復(fù)式掏槽，便于石渣拋出，為后續(xù)擴(kuò)大孔的起爆提供良好的臨空面，可以最大限度地提高炮孔利用率。

（3）對(duì)于高窄型坑道，在布置擴(kuò)大孔時(shí)，宜將斷面分為上下2個(gè)區(qū)域。先布置斷面中部偏下區(qū)域，然后再布置斷面中部以上區(qū)域，由下向上逐層爆破，可以獲得理想的爆破效果。

［1］房澤法，賈永勝，趙根，李本平.爆破作業(yè)人員讀本［M］.北京：中國水利水電出版社，2013.

［2］楊玉銀.提高隧洞開挖爆破鉆孔利用率的方法［J］.爆破，2014，31（2）：72-74.

［3］王孝榮.戴峪嶺隧道Ⅱ級(jí)圍巖光面爆破技術(shù)探討［J］.爆破，2011，28（2）：60-62.

［4］楊玉銀，段建軍，賴世驤.小斷面隧洞開挖單循環(huán)進(jìn)尺試驗(yàn)研究［J］.四川水力發(fā)電，2001，20（S1）：57-62.

［5］宗琦，任慶峰.煤礦硬巖下山巷道掘進(jìn)中深孔爆破技術(shù)試驗(yàn)研究［J］.爆破，2011，28（2）：49-52.

［6］宗琦，劉箐華.煤礦巖石巷道中深孔爆破掏槽技術(shù)應(yīng)用研究［J］.爆破，2010，27（4）：35-39.

［7］單仁亮，黃寶龍，高文蛟，等.巖巷掘進(jìn)準(zhǔn)直眼掏槽爆破新技術(shù)應(yīng)用實(shí)例分析［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2011，30（2）：224-231.

［8］王玉杰.爆破工程［M］.武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2007.

TD263

A

1004-5716（2016）10-0182-03

2015-12-06

2015-12-09

李本平（1967-），男（漢族），湖北公安人，副教授、博士，現(xiàn)從事防護(hù)工程研究與教學(xué)工作。