[發明專利]一種隧道爆破和開挖的實施方法

有效

• 申請號: 201810093058.3
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108286920B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 鄧國慶;劉繼鵬;湯貴海;劉小東;龐前鳳;倪振利;徐小燕;楊學鵬;張軍;支文龍;支雪松;許青松;郭恒
• 申請（專利權）人: 中鐵二十二局集團第一工程有限公司;中鐵二十二局集團有限公司
• 主分類號: F42D1/00
• 分類號: F42D1/00;F42D3/04
• 代理公司: 北京彭麗芳知識產權代理有限公司 11407
• 代理人: 彭麗芳

1.一種隧道爆破和開挖的實施方法，其特征在于，包括以下步驟：

對暗挖隧道采用全斷面開挖或臺階法開挖；

根據地質圍巖情況、施工工序和投入鉆孔設備的類型，對Ⅲ級圍巖采用臺階法開挖或者全斷面開挖法；對Ⅳ級圍巖采用上下兩臺階分部開挖，上部臺階先開挖，達到一定安全距離后，下部臺階跟進爆破開挖；對Ⅴ級圍巖分為上、中、下三臺階臨時仰拱開挖；所述V級圍巖上臺階開挖每循環進尺1榀鋼架間距，邊墻每循環開挖支護進尺為2榀鋼架間距；

所述爆破包括以下步驟：

鉆孔設備選用YT-28鑿巖機，炮眼直徑40～42mm，上臺階采用楔形掏槽法，周邊輪廓采用光面爆破，孔內采用2～15段毫秒導爆管雷管，孔外用毫秒導爆管雷管簇聯后用擊發針起爆；

爆破采用楔形掏槽法，炮孔采用中心掏槽眼、擴槽眼、輔助眼、周邊眼相結合的布孔方式，利用多段別毫秒雷管來實現微差光面爆破；施工中結合圍巖的穩固程度和斷面大小，采取全斷面或者臺階爆破法分別進行爆破，具體鉆爆參數根據試爆效果，并結合現場的實際情況進行適當調整；

爆破參數的確定：

Ⅲ級圍巖上下臺階法開挖：

⑴上臺階光面爆破采用復合楔形掏槽，周邊眼采用不耦合裝藥；上臺階斷面面積：59.32㎡，進尺按3m設計；

估算炮眼數量(個)：N＝ks/(ηγ)＝1.3×59.32/(0.75×0.78)＝131個；

N—炮眼數量(個)；k—單位炸藥消耗量，取值1.3；(kg/m3)；

γ—炸藥的線裝藥密度，取值0.78；(kg/m)；s—開挖斷面面積(m2)；

η—炮眼裝藥系數，取值0.75；

光爆參數表

圍巖級別	抵抗線W(cm)	孔距E(cm)	E/W	裝藥集中度(kg/m)	堵塞長度(cm)
Ⅲ	60	55	0.91	0.3	30

⑵下臺階光面爆破

進尺按照3米設計，周邊眼和輔助眼裝藥結構同上臺階；下臺階斷面面積：29.27m²；

估算炮眼數量(個)：設計為N＝ks/(ηγ)＝(1.3×29.27)/(0.75×0.78)＝65個；

光爆參數表

圍巖級別	抵抗線W(cm)	孔距E(cm)	E/W	裝藥集中度(kg/m)	堵塞長度(cm)
Ⅲ	60	55	0.91	0.3	30

⑶隧底爆破

進尺按照3米設計，周邊眼和輔助眼裝藥結構同上臺階；隧底斷面面積：15.09m²；

估算炮眼數量(個)：N＝ks/(ηγ)＝(1.3×15.09)/(0.75×0.78)＝33個；

布置炮眼時，Ⅲ級圍巖炮眼數量及藥量參數見下表：

Ⅲ級圍巖全斷面法開挖：

⑴采用光面爆破，掏槽眼形式為復合楔形掏槽，周邊眼采用不耦合裝藥；Ⅲ級圍巖斷面面積：88.59m²；進尺按3m設計；

炮眼數量(個)：設計為N＝ks/(ηγ)＝1.3×88.59/(0.75×0.78)＝196個，實際為187個；N—炮眼數量(個)；k—單位炸藥消耗量，取值1.3；(kg/m³)；γ—炸藥的線裝藥密度，取值0.78；(kg/m)；s—開挖斷面面積(m²)；η—炮眼裝藥系數，取值0.75；

光爆參數表

圍巖級別	抵抗線W(cm)	孔距E(cm)	E/W	裝藥集中度(kg/m)	堵塞長度(cm)
Ⅲ	65	55	0.85	0.3	100

⑵隧底爆破

進尺按照3米設計，周邊眼和輔助眼裝藥結構同上臺階；隧底斷面面積：9.53m²；

炮眼數量(個)：設計為N＝ks/(ηγ)＝(1.3×9.53)/(0.75×0.78)＝21個，實際為24個；

Ⅲ級圍巖炮眼數量及藥量參數見下表：

Ⅳ級圍巖臺階法開挖：

⑴上臺階光面爆破

上臺階光面爆破，采用楔形掏槽，周邊眼采用不耦合裝藥，裝藥結構包括周邊眼采用裝藥結構和輔助眼裝藥結構；上臺階斷面面積：62.5m²,開挖進尺設計2.4m；

估算炮眼數量(個)：N＝ks/(ηγ)＝(1.25×62.5)/(0.75×0.78)＝133；公式內符號表示含義同上；

光爆參數表

圍巖級別	抵抗線W(cm)	孔距E(cm)	E/W	裝藥集中度(kg/m)	堵塞長度(cm)
Ⅳ	60	50	0.83	0.25	30

⑵下臺階光面爆破

下臺階斷面面積：30.55m²，開挖進尺2.4m；

炮眼數量(個)：設計為N＝ks/(ηγ)＝(1.25×30.55)/(0.75×0.78)＝65個；公式內符號表示含義同上；

⑶隧底爆破

隧底斷面面積：15.94m²，開挖進尺3m；炮眼數量(個)：設計為N＝ks/(ηγ)＝(1.25×15.94)/(0.75×0.78)＝34個；公式內符號表示含義同上；

Ⅳ級圍巖炮眼數量及藥量參數見下表：

仰拱開挖前必須完成鋼架鎖腳錨桿，仰拱開挖每循環進尺不得大于3m；隧道開挖后初期支護應及時施作并封閉成環Ⅳ級、Ⅴ級圍巖封閉位置距掌子面不得大于35m；

所述裝藥結構與堵塞，包括以下結構和步驟：

所述周邊眼和輔助眼裝藥結構包括：

選用Φ32mm乳化炸藥，孔底連續柱狀裝藥，起爆藥包置于裝藥段中下部，周邊眼光面爆破或預裂爆破選用Φ25mm小藥卷乳化炸藥，采用不耦合裝藥，將小藥卷用竹片綁扎以保證藥包間距，提高不耦合系數，以期達到最佳光爆效果，藥包間用導爆索串聯；裝藥結構包括連續裝藥結構和間隔裝藥結構；

所述堵塞包括：

炮孔裝藥后剩余孔段全部用炮泥堵塞，堵塞長度見爆破參數表，堵塞材料為粘性土，用木制炮棍壓實；

爆破網路及起爆方法：

所述爆破網路包括：

隧道掘進爆破網路孔內采用毫秒導爆管雷管；孔外同段毫秒導爆管雷管雙發簇聯，每簇10～18根；導爆管雷管起爆；隧道爆破網路采用孔內毫秒導爆管雷管，周邊孔加導爆索并聯；孔外同段毫秒導爆管雷管雙發簇聯，每簇10～18根；導爆管雷管起爆；

所述起爆方法：

警戒完畢后，在距爆破面300m以外的避炮點進行起爆；爆后要有至少不得小于15分鐘的等待時間，確認炮煙充分稀釋，工作面具備安全條件后才能進入工作面檢查。