胡小剛 周遠(yuǎn)毅

（中交二航局第二工程有限公司）

1 工程概況

南充某園區(qū)鐵路項(xiàng)目位于西南地區(qū)南充境內(nèi)，從蘭渝鐵路廣安支線接軌，橫穿凌云山區(qū)，全線長(zhǎng)28km。該項(xiàng)目隧道為共8座，全部為單洞單線隧道，圍巖級(jí)別為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)，其中粟家灣隧道、單碑石隧道長(zhǎng)度別為2.5km和2.7km，均為高瓦斯隧道。Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)圍巖段最大開挖寬度為6.4m，高度為9.4m，斷面面積為52m3。隧道最大埋深約200m。

兩座隧區(qū)周邊均無(wú)較大的地表水系，水流主要為進(jìn)出口的自然降水。隧道內(nèi)含有毒有害氣體。根據(jù)《淺層天然氣分布特征咨詢研究》報(bào)告（由西南石油大學(xué)提供），該項(xiàng)目隧道位于川東北油氣田區(qū)范圍內(nèi)，油氣層埋深約為2000～2800m。由于該地區(qū)地質(zhì)特征，瓦斯等有害氣體會(huì)順著巖層構(gòu)造裂隙上溢，并在基巖裂隙中游散富集，局部形成天然氣囊。該地區(qū)有害氣體具有隨機(jī)性和不均勻性的特點(diǎn)，瓦斯突出是該項(xiàng)目隧道施工主要的安全隱患。

兩座高瓦斯隧道隧區(qū)位于西北山脈的單斜構(gòu)造中，巖層較為穩(wěn)定。地層為水平狀，未見斷層構(gòu)造，巖層傾角一般3～8°，局部4～10°。隧道施工臺(tái)階法施工，分上下臺(tái)階，淺埋地段開挖時(shí)采用機(jī)械開挖，其它地段采用鉆爆開挖。其余施工技術(shù)采用錨噴支護(hù)初襯、自卸汽車出渣、軸流風(fēng)機(jī)通風(fēng)等。

2 高瓦斯隧道爆破要求

（1）《煤規(guī)》第295條規(guī)定：在有瓦斯或有煤塵爆炸危險(xiǎn)的區(qū)域，必須采用煤礦許用炸藥及煤礦許用電雷管，嚴(yán)禁使用導(dǎo)爆雷管或普通導(dǎo)爆索，并且要求煤礦許用電雷管時(shí)最后1段的延期時(shí)間應(yīng)≤130ms。該項(xiàng)目?jī)勺咄咚顾淼朗┕ぶ校瑖?yán)格執(zhí)行上述規(guī)定，確保施工安全。

（2）施工規(guī)定按要求凡是在高瓦斯隧道中采用鉆爆開挖時(shí)，應(yīng)一律采用正向裝藥，正向起爆。目的是使發(fā)爆時(shí)震波傳導(dǎo)方向朝內(nèi)，對(duì)阻擋、封堵瓦斯泄漏或防止溢出較為有利，而且還可以保持開挖掌子面上的圍巖穩(wěn)定。

（3）在堵塞炮眼時(shí)，一般炮眼堵塞長(zhǎng)度大于炮眼裝藥長(zhǎng)度，直至堵塞滿為止。其目的為了防止爆破瞬間火焰外噴，同時(shí)還可提高爆破威力與效果等。

（4）按要求嚴(yán)格執(zhí)行《煤規(guī)》、《安規(guī)》、《鐵規(guī)》安全監(jiān)督制度，堅(jiān)決執(zhí)行相關(guān)安全制度即：“一炮三檢制”、“三專兩閉鎖“制、“三人連鎖放炮制”。

一炮三檢制：在每一次爆破過(guò)程中的三個(gè)時(shí)間段進(jìn)行瓦斯監(jiān)測(cè)，即裝藥前、緊接放炮前、爆破后。

三人連鎖放炮制：放炮前，起爆器鑰匙由瓦斯監(jiān)測(cè)人員遞交給班組長(zhǎng)，在由班組長(zhǎng)遞交給爆破員，有爆破員準(zhǔn)備起爆，以做到萬(wàn)無(wú)一失，確保安全。

三專兩閉鎖：三專是指采用專用的變壓器、開關(guān)、電氣線路；兩閉鎖分別為通風(fēng)與電氣閉鎖和瓦斯與電氣閉鎖。通風(fēng)與電氣閉鎖簡(jiǎn)稱風(fēng)電閉鎖，是指在特殊原因造成臨時(shí)停電的情況下，風(fēng)機(jī)停止工作時(shí)，其他設(shè)備停止工作；風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，其他動(dòng)力設(shè)備不會(huì)隨風(fēng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，在確保安全后由人工啟動(dòng)其他設(shè)備。瓦斯與電氣閉鎖簡(jiǎn)稱瓦電閉鎖，是指當(dāng)瓦斯超過(guò)濃度限值時(shí)，斷電儀啟動(dòng)迅速切斷電源，停止供電，確保隧道內(nèi)施工安全。

3 鉆爆開挖施工技術(shù)

3.1 鉆眼機(jī)械與爆破器材

上臺(tái)階開挖中，鉆眼采用自制兩層式開挖臺(tái)車，采用12臺(tái)YT-28鑿巖鉆機(jī)同時(shí)開鉆，鉆頭采用φ40mm六角鉆桿和合金鉆頭，炸藥選用3#煤礦許用炸藥，雷管選用 1、3、5、7、9、11 段煤礦許用毫秒電雷管。

3.2 鉆眼

在Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖中，按經(jīng)驗(yàn)公式，周邊炮眼間距為炮眼直徑的15倍，周邊眼距按60cm控制布置。周邊眼的布置平行于隧道開挖軸線，由測(cè)量人員精確放樣，并作明顯標(biāo)識(shí)。影響開挖及爆破效果的關(guān)鍵為周邊眼外插角的大小，在實(shí)際施工中，外插角大小的控制有一定的難度，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，由眼底向外傾斜控制在10cm內(nèi)時(shí)，爆破效果較好。

合理布置掏槽眼。掏槽眼的作用為為其余炮孔爆破創(chuàng)造臨空面，掏槽眼的布置對(duì)光面爆破效果和爆破進(jìn)尺有決定性作用。合理布置掏槽眼有利于提高爆破效率和光面爆破效果。隧道開挖掘進(jìn)中根據(jù)斷面及圍巖情況，采用直眼掏槽，掏槽眼布置成矩形以充分?jǐn)U大爆破臨空面。在掏槽眼鉆眼時(shí)，必須保證同·組的掏槽眼之間深度和夾角一致且水平對(duì)稱布置，眼底最小抵抗線控制在30～55cm之間。

輔助眼的作用主要是起爆時(shí)崩落大量巖石和擴(kuò)大掏槽范圍。輔助眼的布置要求為：在周邊眼和掏槽眼之間均勻布置，在周邊眼的內(nèi)側(cè)形成臨空光面層。輔助眼間距離控制在70cm左右，平行于隧道軸線，眼深一致。

底部炮眼布置要求為：在底板以上10cm處，均勻整齊。底眼采用俯角鉆孔。底眼的俯角會(huì)影響爆破后底板的平整度和超欠挖工作量。根據(jù)實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，眼底在底板下10cm左右爆破效果最好。鉆爆開挖炮眼布置圖詳見圖1。

圖1 炮眼布置圖

爆破參數(shù)表如表1。

表1 爆破參數(shù)表

3.3 裝藥

高瓦斯隧道開挖鉆爆施工時(shí)，不同于非電爆破的裝藥結(jié)構(gòu)，采用正向裝藥，其裝藥結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。藥量的控制因嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及經(jīng)驗(yàn)計(jì)算，一般情況下，掏槽眼由于掏槽區(qū)域較大，按眼深的70%左右裝藥；輔助眼的裝藥深度為眼深的50%；周邊眼根據(jù)圍巖的硬度、整體性情況而定。不同圍巖的裝藥量不相同，裝藥量要根據(jù)圍巖等級(jí)的變化及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

圖2 反向裝藥示意圖

3.4 爆破

高瓦斯隧道爆破施工時(shí)，應(yīng)控制好爆破順序，掏槽眼使用段位較低的電雷段，周邊眼使用電雷管段位采用相對(duì)較高的段位。所有雷管必須滿足《煤規(guī)》中延期時(shí)間不超過(guò)130ms的規(guī)定。

放炮母線與其相連接的雷管腳線組成的網(wǎng)絡(luò)叫做電爆網(wǎng)絡(luò)。為取得較好爆破效果，電爆網(wǎng)絡(luò)采用串并聯(lián)敷設(shè)，即將若干個(gè)電雷管串聯(lián)起來(lái)，再將若干個(gè)串聯(lián)成組的電雷管并聯(lián)起來(lái)，再與母線進(jìn)行連接。

3.5 鉆爆技術(shù)控制

（1）爆破設(shè)計(jì)為一個(gè)動(dòng)態(tài)工程，相關(guān)參數(shù)需進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整和優(yōu)化。鉆爆參數(shù)和單炸藥耗量要根據(jù)圍巖地質(zhì)狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，合理選取，并根據(jù)實(shí)際效果不斷修正優(yōu)化。

（2）周邊眼采用不耦合間隔裝藥，炸藥均勻分布于炮眼全長(zhǎng)，采用毫秒微差起爆。周邊眼均勻布置于斷面輪廓邊線上，相對(duì)位置可適度調(diào)整，調(diào)整幅度需≤5cm，眼底超出開挖面輪廓邊線需＜9cm；嚴(yán)格控制起爆順序，減少爆破振動(dòng)造成的超挖量；若掌子面凸凹較大時(shí)，為保證所有炮眼（掏槽眼除外）眼底在同一垂直面上，可適當(dāng)調(diào)整炮眼深度。

（3）爆破施工嚴(yán)格按施工方案執(zhí)行，鉆孔、裝藥、聯(lián)線、填塞等過(guò)程應(yīng)嚴(yán)格按現(xiàn)場(chǎng)爆破員的技術(shù)交底進(jìn)行。鉆孔前先由專業(yè)測(cè)量人員定出開挖面的中線、水平線和斷面輪廓線，標(biāo)出炮眼位置，檢驗(yàn)合格后方可開始鉆眼；實(shí)際施工中通常采用水平尺和自制光學(xué)輔助尺進(jìn)行鉆孔精度控制。鉆孔人員分配根據(jù)炮眼類型進(jìn)行區(qū)分，定人定崗定位并嚴(yán)格執(zhí)行“三檢”制度。

（4）做好施工量測(cè)工作。在鉆爆循環(huán)過(guò)程中，需對(duì)以下項(xiàng)目進(jìn)行觀測(cè)和量測(cè)：

①爆破震動(dòng)速度；

②炮痕保留率；

③超欠挖；

④炮眼利用率；

⑤裝藥量；

⑥殘眼深度及數(shù)量；

⑦拋碴距離；

⑧碴塊大小等。

將以上項(xiàng)目量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，不斷修正相關(guān)參數(shù)和爆破方案設(shè)計(jì)，以達(dá)到最優(yōu)的爆破效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

該鐵路項(xiàng)目中的高瓦斯隧道施工工期短，作業(yè)面小，難度大，安全風(fēng)險(xiǎn)高，加上使用的煤礦炸藥感度低、爆力低、爆速低等特點(diǎn)，爆破效果的控制對(duì)施工進(jìn)度、質(zhì)量安全起著關(guān)鍵性的作用。本文通過(guò)對(duì)高瓦斯隧道鉆爆開挖技術(shù)進(jìn)行總結(jié)分析，提煉相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)以對(duì)以后類似項(xiàng)目提供幫助。

[1]瓦斯隧道施工技術(shù)與管理.

[2]鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范.

[3]鐵路瓦斯隧道安全技術(shù)規(guī)范.

[4]鐵路隧道施工技術(shù)指南.

[5]煤礦安全規(guī)程.