韓曉慶

（中鐵十六局集團(tuán)第一工程有限公司， 北京 101300）

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，國家對基礎(chǔ)建設(shè)尤其交通建設(shè)方面越來越側(cè)重，一些隧道會穿越不良地質(zhì)地段，而瓦斯隧道就是其中一種。本文針對在項(xiàng)目施工中遇到的穿越煤層的瓦斯隧道爆破技術(shù)進(jìn)行探討，方便以后類似項(xiàng)目參考。

1 瓦斯隧道工程概況

根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪及物探解譯資料，有一條北東-南西向的逆斷層。根據(jù)瓦斯評價(jià)結(jié)果顯示：從單項(xiàng)指標(biāo)判斷瓦斯含量較高，屬高瓦斯隧道，煤層頂?shù)装鍑鷰r較破碎，有逸散突出危險(xiǎn)。

2 爆破總體方案的選擇

該隧道開挖凈寬13.56m，開挖凈高度10.59m，斷面開挖總面積約為117m2，圍巖級別為IV、V 級圍巖，屬于軟巖，當(dāng)開挖進(jìn)度達(dá)到一定深度可以進(jìn)行全斷面開挖，但是該隧道為高瓦斯隧道，煤礦許用電雷管（1～5 段）延期時(shí)間不能超過130ms，故該隧道掘進(jìn)選用分部開挖，通過控制開挖面積，降低開挖過程中一次用雷管的量，從而達(dá)到控制雷管段別的目的，據(jù)此斷面開挖采用上下臺階法，有效進(jìn)尺1.6～1.8m，超深0.2m，周邊孔采用煤礦許用毫秒雷管連接，煤礦許用電雷管依次串聯(lián)。掌子面通過三臺階作業(yè)達(dá)到整個斷面的爆破開挖任務(wù)。

3 具體爆破設(shè)計(jì)

3.1 炮眼布置

（1）臺階法炮眼布置

臺階開挖采用大面積深孔楔形掏槽，由于此隧道屬于高瓦斯隧道采用煤礦許用電雷管起爆，周邊孔采用煤礦許用導(dǎo)爆索連接，串聯(lián)形成閉合網(wǎng)路。上下臺階法爆破參數(shù)設(shè)計(jì)見表1，因篇幅限制上臺階1#掏槽及2#掏槽段爆破參數(shù)。

（2）布置說明

①炮眼數(shù)量N 的確定，根據(jù)斷面積、巖石強(qiáng)度、炮眼直徑、循環(huán)進(jìn)尺、炸藥品種、炮眼裝填系數(shù)等因素確定，266 個。

②掏槽眼設(shè)計(jì)采用大面積深孔楔形掏槽，設(shè)計(jì)循環(huán)進(jìn)尺1.8m。

③周邊眼參數(shù)設(shè)計(jì)。周邊眼間距E=（9-12）d=37.8-50cm，為取得良好的爆坡效果取E=40cm；光爆層厚度W 取80cm；周邊眼線裝藥密度q=0.18～0.25kg/m；不耦合系數(shù)r=D/d=42/25=1.68。

表1 上下臺階法爆破參數(shù)設(shè)計(jì)表

在具體實(shí)施中可先在現(xiàn)場試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)和量測資料所反饋的信息及時(shí)總結(jié)分析，反復(fù)調(diào)整參數(shù)使爆破效果達(dá)到最佳狀態(tài)。

3.2 鉆孔及裝藥

熟悉布孔圖并設(shè)專人指揮，確保角度準(zhǔn)確，誤差≤5cm，炮孔深度≥0.6m。

嚴(yán)格執(zhí)行“一炮三檢”制，裝藥前瓦檢員在斷面20m 范圍內(nèi)進(jìn)行瓦斯檢測，當(dāng)瓦斯?jié)舛龋?%時(shí)嚴(yán)禁裝藥。

裝藥過程參照圖1，分組按炮孔設(shè)計(jì)圖確定的裝藥量自上而下進(jìn)行，雷管要“對號入座”，裝藥前爆破員要對炮孔位、深度進(jìn)行檢查，對不合格的應(yīng)補(bǔ)鉆。

圖1 裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 爆破檢查

爆破后待掌子面的炮煙被吹散，瓦斯員再次檢查瓦斯，只有回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛冉档?.0%以下，由瓦檢員、班組長、安全員、爆破員依次進(jìn)入驗(yàn)炮。瓦檢員在進(jìn)入時(shí)邊走邊檢查瓦斯，只有驗(yàn)完炮且處理完隱患后方可恢復(fù)工作。

3.4 爆破震動速度和最大單段藥量核定

由于本設(shè)計(jì)采用毫秒微差分段控制爆破，充分考慮了爆破震動效應(yīng)。設(shè)計(jì)中IV、V 級圍巖一次最大段藥量39.6kg。

根據(jù)薩道夫斯基公式：

式（1）中：V-為被保護(hù)建（構(gòu)）筑物允許的震動速度，選取頻率時(shí)參照：洞室爆破＜20Hz；深孔爆破10Hz～60Hz；淺孔爆破40Hz～100Hz；K、α -與爆破點(diǎn)至被保護(hù)對象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，按《爆破安全規(guī)程》（GB 6722-2014）[1]分別取150、1.5；Q-爆區(qū)允許一次齊爆的最大藥量，齊發(fā)爆破為總藥量，延時(shí)爆破為最大一段藥量，kg；R-爆點(diǎn)距被保護(hù)建（構(gòu)）筑物的最近距離，m。

根據(jù)該工程實(shí)際情況，K 取150，α 取1.5，R 取100m，計(jì)算IV、V 級圍巖爆破震動速度為0.88cm/s，小于《爆破安全規(guī)程》[2]規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，所以爆破震動對周邊建（構(gòu)）筑物影響不大。但在整個爆破過程中需要對爆破震動進(jìn)行不間斷監(jiān)測，以便根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)，減小震動。

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》規(guī)定，建筑物地面質(zhì)點(diǎn)安全振動速度和主振頻率規(guī)定見表2。

表2 爆破振動安全允許標(biāo)準(zhǔn)

爆區(qū)允許一次齊爆的最大單段藥量，按式（2）確定：

根據(jù)爆點(diǎn)距不同被保護(hù)建筑物的不同距離計(jì)算最大單段藥量，一般土坯房v取1.1cm/s，磚混結(jié)構(gòu)一般房屋v 取2.0cm/s，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋v 取4.0cm/s，計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 不同建筑物、不同距離最大單段藥量計(jì)算表

實(shí)際爆破施工中，爆點(diǎn)距離周邊民房500m 以上，單段最大藥量不超過35.2kg，遠(yuǎn)＜計(jì)算的核定藥量。爆破施工中采用毫秒延期微差爆破，根據(jù)不同距離控制好爆破最大單段藥量，爆破引起的振動不會對房屋產(chǎn)生破壞及影響其穩(wěn)定。

3.5 爆破飛石安全距離

爆破時(shí)可能產(chǎn)生的最遠(yuǎn)飛石距離由下式求之：R=20×k×n2×W

式中：R-爆破時(shí)可能產(chǎn)生的最遠(yuǎn)飛石距離，m；k-安全系數(shù)，取k=2.0；n-爆破作用指數(shù)，取n=1.2；W-最小抵抗線，取0.8m。

則：R=20×2.0×1.22×0.8=46.08m。

由此可見爆破時(shí)可能產(chǎn)生的最遠(yuǎn)飛石距離為34.56m，意外情況需加倍考慮，可達(dá)69.12m。因此在爆破時(shí)必須做好炮口堵塞和加強(qiáng)覆蓋防護(hù)，以保證施工安全。

4 結(jié)束語

綜上所述，受限于瓦斯隧道的特性，在施工中嚴(yán)格檢測瓦斯等有害氣體濃度，爆破作業(yè)過程中根據(jù)實(shí)際條件及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)，在保證施工安全的前提下加快施工進(jìn)度，保證過程質(zhì)量。