李艷玲 盧文武

摘要：本文主要研究了頁巖氣地段高瓦斯隧道控制爆破技術(shù)，針對隧道爆破方案、爆破參數(shù)、爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和爆破效果等內(nèi)容進(jìn)行淺析，為頁巖氣隧道施工提供一些參考。

關(guān)鍵詞：頁巖氣隧道爆破 爆破網(wǎng)絡(luò) 爆破效果

1 頁巖氣地段隧道爆破方案

1.1 頁巖氣地段隧道爆破施工方案

根據(jù)隧道地質(zhì)條件，頁巖氣地段隧道爆破方案總體如下：①Ⅲ級圍巖段采用中深孔光面爆破，Ⅳ、Ⅴ級圍巖段采用淺孔微振動控制爆破。②根據(jù)圍巖條件選用不同的炸藥，瓦斯隧道爆破作業(yè)可采用煤礦許用炸藥。

1.2 頁巖氣地段隧道爆破參數(shù)選取

1.2.1 鉆孔深度

鉆孔深度，即孔底至掌子面的垂直距離。以鉆孔機(jī)具、掏槽形式、炸藥性能、月進(jìn)度要求作為確定鉆孔深度蛀牙時的參考依據(jù)。炮孔深度則參考月計劃進(jìn)行計算：

式中：l——按月進(jìn)度要求的炮孔深度，m；L——計劃月進(jìn)尺，根據(jù)圍巖級別，III級120m，IV級70m，V級40m；n1——月施工有效天數(shù)，按28d計算；n——每循環(huán)小時數(shù)，加初期支護(hù)時間；η1——炮眼利用系數(shù)，取0.9；η——循環(huán)率。

根據(jù)公式的計算，并充分發(fā)揮鉆孔機(jī)具的生成力，在保質(zhì)保量的前提下縮短了工期。結(jié)合臨空面大小，V級圍巖掏槽眼孔深為1.2m，其余眼為1m；IV級圍巖掏槽眼孔深為1.7m，其余眼為1.5m；III級圍巖掏槽眼和輔助眼孔深為3.2m，其余眼為3m。

1.2.2 鉆孔數(shù)目

一般情況下，施工不主要以單位炸藥耗量為依據(jù)估算鉆孔數(shù)目，然后在實際施工中有計劃的增減數(shù)目。根據(jù)本隧道的地質(zhì)情況，單位炸藥耗量根據(jù)類比法選取。計算公式為：

式中：q——單位炸藥耗量；S——開挖斷面面積，隧道按照上下臺階法開挖，分別進(jìn)行計算；η2——炮孔利用系數(shù)；m——每個藥包長度；G——每個藥包質(zhì)量；α——炮孔平均裝藥系數(shù)。

1.2.3 炮孔布置

建議通過掏槽爆破的方式處理頁巖氣地段隧道。在爆破過程中，應(yīng)該基于分區(qū)功能布置掏槽眼、輔助眼和周邊眼。

掏槽眼：運(yùn)用中空直眼掏槽方式對隧道施爆。爆破時，為了追求精確度，建議在隧道中線偏下的部位掏槽。

周邊眼：基于光面爆破理論設(shè)定周邊眼間距，重點(diǎn)控制外插角，以免超挖。

輔助眼：它有內(nèi)圈眼與擴(kuò)大眼之分。一般在周邊眼抵抗線的邊緣設(shè)置內(nèi)圈眼，其孔距比周邊眼抵抗線（w）略大。擴(kuò)大眼系掘進(jìn)炮眼，爆破中，主要根據(jù)巖石堅硬程度、裝運(yùn)方式及巖石破碎程度的要求確定擴(kuò)大眼的炮孔間距。越堅硬的巖石，擴(kuò)大眼炮孔間距越小，反之越大。

1.2.4 裝藥結(jié)構(gòu)及裝藥量

根據(jù)頁巖氣地段隧道的特點(diǎn)，洞內(nèi)所有炸藥可根據(jù)不同的地段炮眼深度及個數(shù)，雷管數(shù)，裝藥集中度，單孔裝藥量等參數(shù)進(jìn)行控制，可為硝銨乳化炸藥，電雷管接導(dǎo)爆管起爆，要求每個裝藥炮孔必須進(jìn)行堵塞。

2 頁巖氣地段隧道爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計規(guī)定

①起爆網(wǎng)路分串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)，電路的總電組要滿足起爆能力的要求。②根據(jù)專用防爆起爆器的說明對網(wǎng)路設(shè)計，購買時有針對性的選擇起爆器械。要求選用一次起爆串聯(lián)電路為數(shù)百發(fā)的起爆器，這樣方便現(xiàn)場連接。③起爆嚴(yán)禁使用洞內(nèi)高低壓電源點(diǎn)，只能使用專用起爆器。④雷管裝入孔前要使用爆破專用歐母表對電雷管進(jìn)行檢測，連接網(wǎng)路后要作網(wǎng)路導(dǎo)通檢測，如果不能導(dǎo)通要分區(qū)檢測并排除，否則整個網(wǎng)路不能起爆。⑤使用電爆網(wǎng)路必須使用專用儀器檢測掌子面附近的雜散電流，當(dāng)超過規(guī)定時嚴(yán)禁爆破作業(yè)，必須經(jīng)過處理才能作業(yè)。

3 頁巖氣地段隧道爆破效果分析

爆破效果的好壞，一般采用爆破質(zhì)量進(jìn)行評判。

3.1 爆破質(zhì)量的要求

①按設(shè)計要求控制隧道開挖斷面的中線和高程；②隧道開挖兩茬炮的臺階形差依照施工標(biāo)準(zhǔn)均勻分布；③隧道開挖輪廓圓順，邊墻順直；④周邊眼半孔平行且殘留率較高。

3.2 爆破效果影響因素

①地質(zhì)條件；②測量施工放樣準(zhǔn)確程度；③風(fēng)鉆工技術(shù)素質(zhì)。

3.3 爆破效果控制措施

①測量放樣。按設(shè)計精度測量放樣，嚴(yán)格自檢，確保偏差始終可控。兩茬炮的臺階形差按設(shè)計要求均勻分布。②周邊眼間距?；诘刭|(zhì)狀況，以25～50cm為基準(zhǔn)，按照密打眼的原則合理調(diào)整周邊眼間距。一般來講，地質(zhì)狀況越差，周邊眼間距應(yīng)該越小，反之越大。③周邊眼外插角。周邊眼鉆眼以2～5%或2～5cm/m的斜率外插。拱部取值大，邊墻取值小。地質(zhì)狀況與取值呈正相關(guān)。另外，要嚴(yán)格管理周邊眼外插斜率，確保兩茬炮的臺階形差可控，一來節(jié)省成本，二來確保周邊眼開孔平面布局合理。④光面層厚度。即周邊眼抵抗線控制范圍50～70cm。好的地質(zhì)狀況下取值要小，反之則取大值。⑤裝藥結(jié)構(gòu)。間隔不耦合裝藥結(jié)構(gòu)：藥卷直徑25cm，空氣間隔，導(dǎo)爆索起爆。⑥裝藥集中度。線性裝藥量0.05～0.25kg/m。周邊眼裝藥不宜過量。地質(zhì)狀況差取值偏小，反之取大值。⑦非電毫秒雷管段數(shù)。使用雷管時，為了避免過度振動擾動圍巖，盡量保證圍巖穩(wěn)定，避免其受到嚴(yán)重的破壞，周邊眼和外圈輔助眼應(yīng)該跳段使用雷管。⑧炮孔堵塞。用炮泥堵塞炮孔。堵塞后保證炮孔不漏將。堵塞長度最短20cm。⑨組織措施。每茬炮掌子面穿中畫弧點(diǎn)炮眼，應(yīng)該由經(jīng)驗豐富的人完成。挑技術(shù)嫻熟的鉆工施作拱部。在光爆環(huán)節(jié)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)成本控制，既保質(zhì)保量，又要節(jié)省成本。⑩技術(shù)措施。邊墻處順幫打眼。外插炮眼時，炮眼坡度應(yīng)該順應(yīng)隧道縱坡。另外，不宜在同一作業(yè)平臺內(nèi)施作扇形組合炮眼，兩作業(yè)平臺之間不宜施作“V”型組合炮眼。 減震爆破措施。減震爆破首先考慮地質(zhì)狀況，其次要分析隧道洞口或淺埋地段，合理設(shè)計光爆參數(shù)，確保隧道重要結(jié)構(gòu)部位之圍巖的完整性與穩(wěn)定性，并使圍巖的自承拱能力得到充分發(fā)揮。 隧底開挖控制。重視底板眼外插角、間距及裝藥量的控制，減小爆破效應(yīng)對底板圍巖的擾動，嚴(yán)格控制底板的超挖。隧底開挖要納入控制爆破中。

3.4 爆破效果檢驗

根據(jù)對爆破質(zhì)量控制因素的分析，采取了適當(dāng)?shù)膶Σ?，?jīng)檢驗，頁巖氣地段隧道爆破的效果良好，主要可體現(xiàn)在如下幾個方面。

①開挖輪廓圓順，開挖面整齊。②爆破進(jìn)尺達(dá)到設(shè)計要求。③放炮出碴后，查看爆破效果，圍巖上留下周邊眼炮眼痕跡達(dá)80%以上。并在開挖輪廓面上均勻分布。④兩次爆破銜接臺階不大于15cm，未超過設(shè)計允許超欠挖范圍。⑤洞碴大小適中，直徑5～70cm，有利于裝碴機(jī)出碴。

4 小結(jié)

本文以頁巖氣地段隧道控制爆破技術(shù)為主要研究內(nèi)容，針對隧道爆破方案、爆破參數(shù)、爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和爆破效果等內(nèi)容進(jìn)行了研究，淺析得到如下的結(jié)論：

①頁巖氣地段隧道Ⅲ級圍巖段可采用中深孔光面爆破，Ⅳ、Ⅴ級圍巖段采用淺孔微振動控制爆破，保證安全施工和施工質(zhì)量要求。②通過可采用測量、爆破設(shè)計、施工組織、開挖控制等多重控制手段，隧道爆破效果良好。

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