高勇

（成都華川公路建設(shè)集團(tuán)有限公司，四川 成都 610000）

1 工程概況

某隧道工程總長(zhǎng)1160m，為低瓦斯隧道，包含明挖段、暗挖段、明挖暗埋段3部分。該隧道工程施工遵循因地制宜的原則，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件選擇合適的施工技術(shù)，其中暗挖段采用鉆爆法，輔以噴錨構(gòu)筑法和濕噴混凝土施工技術(shù)，集多種方法于一體保證隧道施工安全。

2 鉆爆法施工技術(shù)優(yōu)勢(shì)

相較于傳統(tǒng)的人工鉆爆法，采用鑿巖臺(tái)車機(jī)械化鉆爆施工定位精準(zhǔn)、鉆進(jìn)速度快、耗能低，同時(shí)能夠達(dá)到較高的機(jī)械化水平，減少超欠挖等不利情況的出現(xiàn)率。在實(shí)施鑿巖臺(tái)車進(jìn)行機(jī)械化鉆爆施工的過程中，操作人員可在固定的操作臺(tái)上操作臺(tái)車，精準(zhǔn)開展鉆孔作業(yè)，并且裝藥完畢后操作人員和臺(tái)車均能快速退出洞外，距離掌子面距離較遠(yuǎn)，受到爆破施工的影響較小。

2.1 鉆爆機(jī)械設(shè)備

人工鉆爆法施工采用的鉆爆設(shè)備為手持風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)，雖然這種鑿巖設(shè)備具有操作簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，但鑿巖速度較慢，精度不夠，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲，不夠環(huán)保。特別是在面對(duì)長(zhǎng)隧道鉆爆工程時(shí)，需要通過配置多臺(tái)大功率空壓為風(fēng)鉆提供壓力，施工造價(jià)較高。相比而言，鑿巖臺(tái)車采用機(jī)械化液壓鑿巖系統(tǒng)，能夠較好地適應(yīng)大斷面、長(zhǎng)隧道和高類圍巖的施工情況，鉆進(jìn)速度快，精度高，能夠達(dá)到較高的機(jī)械化水平，預(yù)防超欠挖情況，同時(shí)采用電力進(jìn)行控制，污染小，無(wú)明顯粉塵，產(chǎn)生的噪聲也相對(duì)較小，具有低耗能和環(huán)保性好的優(yōu)勢(shì)。川陜高速某隧道鉆爆施工的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在相同硬度的花崗巖（硬度系數(shù)≥18）中，人工鉆爆法對(duì)于?42mm的炮孔，每10min鉆爆進(jìn)尺的深度為1.0m；鑿巖臺(tái)車機(jī)械化鉆爆打?50mm的炮孔，每1min鉆爆進(jìn)尺的深度可達(dá)2.0m,大大提升了施工效率。

2.2 鉆爆施工質(zhì)量

人工鉆爆法施工主要通過施工人員手持風(fēng)鉆完成鉆孔作業(yè)，以人工的方式操作鉆桿很難控制鉆桿的鉆進(jìn)角度與速度，無(wú)法確保鉆孔質(zhì)量，一旦出現(xiàn)操作不當(dāng)極易影響后續(xù)鉆爆施工的效果，導(dǎo)致超欠挖情況的出現(xiàn)。鑿巖臺(tái)車采用液壓鑿巖系統(tǒng)，電腦控制推進(jìn)角度與速度，機(jī)械化水平較高，鉆臂反應(yīng)靈敏，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)定位，可提升鉆孔效果，降低鉆孔和開挖誤差，將超欠挖誤差控制在11～15cm范圍內(nèi)。

2.3 施工人員配備

人工鉆爆法需要配備大量施工人員，以保證鉆孔、裝藥等工序的順利開展，同時(shí)人工操作的工序較多，安全隱患較大。而鑿巖臺(tái)車施工機(jī)械化水平較高，鉆孔和開挖作業(yè)主要由臺(tái)車完成，只需要少量的操作人員操作臺(tái)車和調(diào)整參數(shù)設(shè)置，操作人員只需要在臺(tái)車上就能夠完成操作作業(yè)，節(jié)省了勞動(dòng)力。加上操作人員距離施工掌子面的距離較遠(yuǎn)，臺(tái)車也設(shè)置了安全頂棚，大大降低了落石傷人事故率，同時(shí)臺(tái)車施工產(chǎn)生的粉塵污染和噪聲污染較少，施工人員佩戴防噪聲耳塞和做好其他安全防護(hù)即可有效保證人身安全。

3 鉆爆法施工準(zhǔn)備工作

隧道施工期間的安全隱患較多，尤其是低瓦斯隧道施工時(shí)，開挖難度較大，容易由于方法不合理或控制不當(dāng)而誘發(fā)安全事故[1]。超前加深鉆孔前校核瓦斯檢測(cè)設(shè)備，判斷其運(yùn)行情況，若有故障則及時(shí)處理。加強(qiáng)對(duì)作業(yè)面20m范圍內(nèi)及超前鉆孔進(jìn)行瓦斯?jié)舛葯z測(cè)，要求瓦斯?jié)舛取?.5%；為提高安全防控水平，要適配防護(hù)救援設(shè)施；全面清理掌子面松散圍巖；安排作業(yè)臺(tái)車等設(shè)備就位，檢查瓦斯抽排設(shè)備等各類裝置是否可正常運(yùn)行。

4 鉆爆法的應(yīng)用

鉆爆法施工工藝流程為：施工準(zhǔn)備→超前加深鉆孔→瓦斯檢測(cè)→測(cè)設(shè)開挖輪廓及炮孔位置→鉆炮孔、清理、質(zhì)量檢查→瓦斯檢測(cè)→裝藥、連線、檢查→瓦斯檢測(cè)→起爆、通風(fēng)、清斷面→瓦斯檢測(cè)→出碴。需注意的是，每一次瓦斯檢測(cè)時(shí)必須保證其濃度未超限，否則必須采取處理措施使?jié)舛冉抵涟踩秶鷥?nèi)，方可繼續(xù)施工。

4.1 超前加深鉆孔

4.1.1 作業(yè)要求

鉆頭直徑≥60mm，用ZDY-1250潛孔鉆機(jī)以濕式鉆孔的方法施鉆。鉆孔外插角3～5°，每個(gè)鉆孔深度為80m，前后兩循環(huán)超前鉆孔搭接長(zhǎng)度＞5m。上半斷面鉆孔數(shù)≥4個(gè)、下半斷面鉆孔數(shù)≥3個(gè)，對(duì)于下臺(tái)階分區(qū)鉆進(jìn)的情況（包含左、右兩個(gè)部分），要求每邊鉆孔數(shù)至少為2個(gè)。

4.1.2 鉆孔孔位布置

孔位布置在隧道輪廓線1m以內(nèi)，孔位數(shù)量為底板兩側(cè)各1個(gè)、拱腰處左右各1個(gè)、拱頂中線1個(gè)，必要時(shí)從底板中線開始向兩側(cè)適量增加。

4.1.3 鉆孔流程

鉆探時(shí)密切關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)是否有動(dòng)力現(xiàn)象，例如，廢液變化、氣體噴孔，若有則及時(shí)處理，全程完整記錄[2]。瓦斯壓力超過0.6MPa時(shí)潛在安全隱患，需要加強(qiáng)通風(fēng)；瓦斯壓力超過1.0MPa時(shí)暫停鉆孔施工，并根據(jù)實(shí)測(cè)濃度在周邊施作適量的排放孔，在該處理方式下，若24h內(nèi)的瓦斯壓力仍無(wú)法降低至1.0MPa以內(nèi)，則采取封閉措施，另行處理。實(shí)際鉆進(jìn)速度明顯偏快且漿液變?yōu)楹谏?、夾雜一定量煤屑時(shí)，意味著已經(jīng)鉆進(jìn)至煤層，此時(shí)需著重檢測(cè)是否有氣體噴孔、有毒氣體涌出等問題。實(shí)測(cè)結(jié)果顯示鉆孔內(nèi)瓦斯?jié)舛瘸?.5%、瓦斯壓力小于0.6MPa時(shí)要加強(qiáng)局部通風(fēng)，同時(shí)增加瓦斯檢測(cè)頻率。著重關(guān)注作業(yè)空間20m內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。瓦斯?jié)舛瘸^1.5%時(shí)不具備繼續(xù)施工的條件，須立即暫停，要查明原因并采取針對(duì)性的處理措施。

4.2 鉆炮孔

實(shí)測(cè)結(jié)果顯示瓦斯?jié)舛缺豢刂圃谠S可范圍后，及時(shí)清理掌子面的松散巖體，根據(jù)設(shè)計(jì)要求測(cè)放孔位。對(duì)于工作面20m范圍內(nèi)，在瓦斯?jié)舛鹊玫接行Э刂频那疤嵯虏捎脻袷姐@孔的作業(yè)方法。該方法的優(yōu)勢(shì)在于可在一定程度上溶解瓦斯氣體，降低瓦斯?jié)舛龋瑫r(shí)有利于提高現(xiàn)場(chǎng)濕度，以免在爆破后出現(xiàn)明顯的粉塵污染。

鉆孔施工全過程中，密切觀察廢液變化及氣體噴孔等情況，若有異常則進(jìn)行處理，同時(shí)記錄各項(xiàng)信息。根據(jù)不同的瓦斯?jié)舛炔扇♂槍?duì)性的應(yīng)對(duì)措施，如前文所述，瓦斯?jié)舛瘸?.6MPa時(shí)要加強(qiáng)通風(fēng)，超1.0MPa時(shí)暫停鉆進(jìn)，并在周邊施作排放孔。當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸^1.5%時(shí)，表明現(xiàn)場(chǎng)潛在大量的安全隱患，可能有瓦斯爆炸的可能，應(yīng)立即停工，在有效的調(diào)度下安排施工人員撤離現(xiàn)場(chǎng)，并切斷電源、加強(qiáng)通風(fēng)，在此期間查明原因，采取有效的方法加以處理。鉆孔后，炮孔內(nèi)存在一定量的廢渣，可用高壓風(fēng)吹出，使炮孔保持潔凈；檢測(cè)炮孔內(nèi)瓦斯的實(shí)際情況，若實(shí)測(cè)結(jié)果顯示釋放壓力為0.6～1MPa，瓦斯?jié)舛瘸^1%，則需設(shè)置準(zhǔn)確、醒目的標(biāo)記，后續(xù)裝藥時(shí)結(jié)合實(shí)際情況處理。

4.3 裝藥

4.3.1 爆破材料及炸藥用量

（1）爆破材料。專用電橋起爆，以保證爆破效果。根據(jù)鉆孔及作業(yè)面20m以內(nèi)的瓦斯情況選擇相適應(yīng)的爆破材料，若瓦斯?jié)舛染?.5%以內(nèi)同時(shí)瓦斯壓力≤6MPa，較為合適的是乳膠炸藥、電雷管、毫秒導(dǎo)爆管雷管；瓦斯?jié)舛葹?.5%～1%時(shí)，低瓦斯隧道優(yōu)先考慮煤礦許用炸藥，同時(shí)安全等級(jí)至少達(dá)到二級(jí)，高瓦斯隧道的炸藥安全等級(jí)則必須達(dá)到S級(jí)，且不允許使用秒或半秒級(jí)電雷管。在應(yīng)用煤礦許用電雷管時(shí)，必須保證該裝置的末段延期時(shí)間≤130ms。之所以考慮煤礦許用炸藥，是因?yàn)槠湎啾葷{狀炸藥、水膠炸藥等而言，爆炸時(shí)釋放的爆熱、爆壓較小，爆溫相對(duì)較低，在取得良好爆破效果的同時(shí)可減小對(duì)周邊環(huán)境的影響，也能有效控制爆炸時(shí)排放的有毒氣體量，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，有利于營(yíng)造安全的隧道施工環(huán)境。

（2）炸藥用量。在選擇合適的炸藥類型后，計(jì)算炸藥爆破用量，根據(jù)結(jié)果選取適量的炸藥。

4.3.2 注意事項(xiàng)

裝藥時(shí)用木質(zhì)炮棍輔助操作，用串聯(lián)法連接雷管。炸藥要保持一致性，即同一工作面的炸藥品種必須保持一致，且禁止同一串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中毫秒電雷管與瞬發(fā)電雷管共同使用的情況；在同一串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，還需保證各電雷管“同廠、同批、同牌號(hào)”。在炸藥的填塞過程中要加強(qiáng)防護(hù)，不可損傷起爆線路；裝藥后，用炮泥封堵，不允許用石塊封堵，否則會(huì)影響炸藥的正常爆破；對(duì)設(shè)置在起爆藥包中的導(dǎo)爆管采取防護(hù)措施，禁止拔出或強(qiáng)行拉出。

4.4 起爆前的安全防護(hù)及正式起爆

裝藥結(jié)束后要加強(qiáng)對(duì)作業(yè)面及20m范圍內(nèi)瓦斯?jié)舛鹊臋z查，超過1%時(shí)不允許爆破。正式爆破前，放炮員將警戒牌交給爆破指揮員，由其在現(xiàn)場(chǎng)加強(qiáng)管控，采取有效的警戒措施；在經(jīng)過警戒操作后將放炮命令牌交給瓦斯檢查員，經(jīng)檢測(cè)合格后將放炮命令牌交給放炮員，由其發(fā)出爆破口哨，開始爆破，即整個(gè)過程實(shí)施的是“三人連鎖爆破制”。

4.5 通風(fēng)

（1）起爆前，仔細(xì)檢查送風(fēng)機(jī)和抽風(fēng)機(jī)電路，確保無(wú)異常狀況；日常施工中定期檢查風(fēng)帶，若有受損則修補(bǔ)，有扭曲則理順，以便在爆破后稀釋瓦斯，減少安全隱患。

（2）從隧道施工情況出發(fā)制定具有可行性的通風(fēng)管理制度，規(guī)范日常工作；組建專業(yè)的管理班組，做好通風(fēng)機(jī)的日常維護(hù)工作，同時(shí)完整記錄信息，形成養(yǎng)護(hù)記錄；注重對(duì)備用風(fēng)機(jī)的檢維修，以備不時(shí)之需，例如，主風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障后及時(shí)啟用備用風(fēng)機(jī)，經(jīng)過維修后，待主風(fēng)機(jī)恢復(fù)正常時(shí)再撤下備用風(fēng)機(jī)，使施工全程現(xiàn)場(chǎng)均保持良好的通風(fēng)條件。爆破前，將風(fēng)帶撤離至距掌子面至少20m的后方區(qū)域，以免因爆破作業(yè)而損傷風(fēng)帶；待爆破作業(yè)結(jié)束后，將風(fēng)帶接至距離掌子面5m左右的位置。

（3）建立通風(fēng)監(jiān)控檢測(cè)系統(tǒng)，將隧道施工安全管理落到實(shí)處。在隧道施工過程中，應(yīng)保持隧道通風(fēng)并加強(qiáng)隧道環(huán)境檢測(cè)，掌握隧道的氣象參數(shù)、瓦斯?jié)舛?、風(fēng)速等一些參數(shù)，確保隧道內(nèi)任一位置的瓦斯?jié)舛取?.3%，評(píng)估隧道施工環(huán)境的安全性。無(wú)異常情況不得停風(fēng)，如遭遇檢修或停電等特殊情況，應(yīng)及時(shí)中止隧道施工，并要求施工人員快速撤出隧道，以保證施工人員的安全。此外，通風(fēng)管道應(yīng)選擇抗靜電、阻燃性能良好的風(fēng)管，并對(duì)風(fēng)管進(jìn)行漏風(fēng)率檢測(cè)，確保風(fēng)管百米漏風(fēng)率≤1%。

（4）針對(duì)一些容易積聚瓦斯的特殊部位，如坍腔、防水板背后、模板臺(tái)車處、斷面變化處，應(yīng)根據(jù)不同部位和具體情況靈活選擇消除瓦斯的方法。在處理完特殊情況恢復(fù)通風(fēng)前，工作人員應(yīng)檢測(cè)瓦斯?jié)舛?，確定停風(fēng)區(qū)的瓦斯?jié)舛取?%、壓入式局部通風(fēng)機(jī)及其開關(guān)地點(diǎn)附近10m以內(nèi)風(fēng)流中瓦斯?jié)舛取?.5%后即可判斷工作的安全系數(shù)，開啟局部通風(fēng)機(jī)，恢復(fù)通風(fēng)。反之，若發(fā)現(xiàn)停風(fēng)區(qū)的瓦斯?jié)舛龋?%，則先采取排除瓦斯的安全措施，并撤離回風(fēng)系統(tǒng)中的工作人員，保證施工人員的人身安全。

4.6 瓦斯檢測(cè)

定期校正瓦斯檢測(cè)儀器，保證此裝置可正常運(yùn)行，以便獲得準(zhǔn)確的瓦斯檢測(cè)數(shù)據(jù)[3]。瓦斯檢測(cè)時(shí)，著重考慮各炮孔作業(yè)面20m以內(nèi)的空氣，尤為關(guān)鍵的是各類聚積瓦斯的死角以及通風(fēng)不良等區(qū)域。每班進(jìn)洞前全方位檢查各通風(fēng)死角，識(shí)別瓦斯?jié)舛龋?.3%的施工區(qū)段，加大檢測(cè)力度（出于安全考慮，每15min檢測(cè)一次）；若瓦斯?jié)舛仍?.5%以上則每5min檢測(cè)一次?？紤]到檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性要求，宜在隧道風(fēng)流的上部檢測(cè)，掌握具體的瓦斯?jié)舛?，利用相關(guān)數(shù)據(jù)指導(dǎo)工作開展。

4.7 瓦斯控制措施

瓦斯超限時(shí)檢查現(xiàn)場(chǎng)是否存在瓦斯泄漏點(diǎn)，若有則加強(qiáng)通風(fēng)即可，直至現(xiàn)場(chǎng)的瓦斯情況得到控制為止。炮孔瓦斯?jié)舛瘸?.0%、釋放壓力在1MPa以內(nèi)時(shí)禁止裝藥，用水袋和炮泥封堵。經(jīng)過爆破施工后檢查是否有泄漏情況。若炮孔瓦斯?jié)舛瘸^1.0%但不存在釋放壓力的現(xiàn)象，可以向炮孔內(nèi)吹入高壓風(fēng)，吹散孔內(nèi)瓦斯，經(jīng)處理后再將預(yù)先準(zhǔn)備好的礦用許可炸藥和毫秒雷管裝在炮孔內(nèi)，及時(shí)用炮泥封堵，然后引爆。對(duì)于鉆孔內(nèi)瓦斯?jié)舛瘸?%、釋放壓力超1MPa的情況，不允許對(duì)該斷面的各炮孔進(jìn)行裝藥，此時(shí)應(yīng)由專員加強(qiáng)瓦斯觀測(cè)，待24h后若無(wú)減弱情況，及時(shí)抽排瓦斯，具體可以利用專用瓦斯抽排設(shè)備完成，也可以在周邊打設(shè)輔助眼，加速瓦斯釋放?？傊?，控制瓦斯的方法較多，具體應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理應(yīng)用。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，低瓦斯隧道施工期間可能會(huì)由于瓦斯?jié)舛?、瓦斯壓力異常而誘發(fā)安全事故，因此必須加強(qiáng)安全管控，盡可能減小瓦斯對(duì)隧道施工的影響。本文以低瓦斯隧道工程為例，重點(diǎn)對(duì)鉆爆法施工技術(shù)進(jìn)行了探討，提出相關(guān)鉆爆方法以及控制措施，為類似施工提供參考。