隧道掘進(jìn)水壓爆破施工技術(shù)爭(zhēng)論報(bào)告技術(shù)總結(jié)20236隧道掘進(jìn)水壓爆破施工技術(shù)爭(zhēng)論報(bào)告第一章工程總體狀況介紹一、工程概述XX14646m，XXXX733.38m，“S90°；1848.39m，與正線交角60°。隧道內(nèi)不良地質(zhì)狀況簡(jiǎn)潔，有2670m應(yīng)力區(qū)，有1315m屬于高地應(yīng)力區(qū)；有4055m屬于高地溫危害區(qū)域，最高溫度達(dá)50.3℃。嵐谷斜井正線主攻方向施工任務(wù)2150m，該方向作業(yè)面的洞內(nèi)施工環(huán)境直接影響該工作面施工問題始終是施工單位需要解決的技術(shù)難題，通過理論爭(zhēng)論及實(shí)際應(yīng)用，解決了工程爆破存在多年已久的未能充分利用炸藥能量和嚴(yán)峻污染環(huán)境等兩大難題。二、工程地質(zhì)特征〔1〕地層巖性結(jié)凝灰?guī)r為主夾凝灰質(zhì)粉砂巖、頁巖，偶夾石英粗面巖。偶夾石英粗面巖為晚期侏羅世火山活動(dòng)猛烈爆發(fā)的產(chǎn)物，以巨厚層狀的熔結(jié)較強(qiáng)，含大量晶屑或巖屑的火山碎屑巖為特征，巖石堅(jiān)硬，受區(qū)域構(gòu)造影響，巖石垂直裂隙較發(fā)育，巖石呈塊狀鑲嵌構(gòu)造。巖石堅(jiān)硬，受區(qū)域構(gòu)造影響，巖石垂直裂隙發(fā)育，巖石呈塊狀鑲嵌構(gòu)造。三、水文地質(zhì)特征地下水在地貌上多順沖溝分布，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體裂開，導(dǎo)水性較好，地下水較豐富。隧道洞身涌水量及圍巖富水程度隧道涌水量及圍巖富水程度分區(qū)見下表。Qs：隧道通過含水體地段的正常涌水量Qo：隧道通過含水體地段的最大涌水量序號(hào)名稱序號(hào)名稱Qs〔m3/d〕Qs〔m3/d〕Qs〔m3/d〕圍巖富水程度分區(qū)1F12107.8330006.46強(qiáng)富水區(qū)2DK521+400337.25500.524.73中等富水區(qū)3DK521+8002806.045488.0710.26強(qiáng)富水區(qū)4DK522+5002463.524029.8411.54強(qiáng)富水區(qū)5F21976.09280013.39強(qiáng)富水區(qū)6F33161.74450016.5強(qiáng)富水區(qū)7F41261.533503.519.49強(qiáng)富水區(qū)8F5703.4910008.07強(qiáng)富水區(qū)四、不良地質(zhì)條件高地應(yīng)力和巖爆614～1100m，2670m，開挖過程中極有可能發(fā)生巖爆。DK524+465～DK525+780366～614m，屬于高應(yīng)力區(qū)，長(zhǎng)度為1315m，開挖過程中有巖爆可能。高地溫≥356.7m的地段〔DK524+395～DK528+4504055m〕的地溫溫度≥28℃，50.3℃，屬存在地溫危害區(qū)域。高涌水隧道洞身及斜井大局部區(qū)段穿越強(qiáng)富水區(qū)，強(qiáng)富水區(qū)最大涌水量在 2800～5488.07m3/d。五、工程特點(diǎn)與難點(diǎn)及立項(xiàng)的必要性以Ⅱ級(jí)圍巖為主。隧道圍巖主要為凝灰?guī)r，較硬。設(shè)2670m應(yīng)力區(qū)，有1315m屬于高地應(yīng)力區(qū)；有4055m屬于高地溫危害區(qū)域，最高溫度達(dá)50.3℃。嵐谷斜井正線主攻方向施工任務(wù)2150m，該方向作業(yè)面的洞內(nèi)施工環(huán)境直接影響該工作面施工進(jìn)度。量和嚴(yán)峻污染環(huán)境等兩大難題。立工程的是確保安全、優(yōu)質(zhì)、按期完成不良地質(zhì)段隧道施工，并形成一套完整的施工工2023A立攻關(guān)小組，聘請(qǐng)專家，集思廣益，經(jīng)技術(shù)創(chuàng)，最終形成了一套行之有效的施工方法，并取得良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。六、工程進(jìn)度安排1、工期目標(biāo)及開竣工日期XX〔進(jìn)口段〕202341820231015852天。2、總體進(jìn)度安排527.4〔20236120231015〕，貫穿里程：DK528+450。其次章關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀目前，修建大路、鐵路、興建水利電力工程，礦山開采國(guó)防建設(shè)等，無論是隧道還是隧洞開挖，無論是巷道還是坑道開挖，目前根本是承受鉆爆方法，所以提高鉆爆技術(shù)對(duì)加快施我國(guó)已進(jìn)展了嘗試，但就目前狀況分析，不會(huì)有很大的進(jìn)展，其緣由是運(yùn)輸困難、費(fèi)用高，并不比鉆爆法施工優(yōu)越；在國(guó)外，到底實(shí)行掘進(jìn)機(jī)開挖好還是鉆爆方法好，看法意見也不全都。就目前國(guó)內(nèi)實(shí)際狀況，承受鉆爆法是隧道掘進(jìn)施工的主導(dǎo)，長(zhǎng)大隧道掘進(jìn)施工是工程的關(guān)鍵，洞內(nèi)施工環(huán)境、掘進(jìn)進(jìn)尺及充分利用炸藥的性能等諸多技術(shù)難題有待解決，否則直接影響到施工安全、施工質(zhì)量、施工進(jìn)度、施工本錢等諸多方面問題。本課題就是在這樣一個(gè)背景下提出的，旨在對(duì)隧道掘進(jìn)水壓爆破施工技術(shù)作些探討和研究。第三章 爭(zhēng)論課題業(yè)環(huán)境，提高施工作業(yè)效率，保證隧道施工安全，降低施工本錢。二、爭(zhēng)論過程1、隧道掘進(jìn)水壓爆破代替炮眼無回填堵塞爆破進(jìn)鉆爆技術(shù)的進(jìn)展上了又一個(gè)大臺(tái)階。利用炸藥能量這一難題，經(jīng)專家鑒定，該項(xiàng)技術(shù)為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，國(guó)際先進(jìn)。戰(zhàn)略方針，有寬闊驚異的應(yīng)用前景。隧道掘進(jìn)常規(guī)爆破〔周邊眼常用紙殼塞入炮孔口。鉆爆設(shè)計(jì)主要在高壓富水的凝灰?guī)r地段，以典型的b129.5m2。Ⅲ級(jí)圍巖b斷面的常規(guī)鉆爆設(shè)計(jì)如下：197〔含光爆周邊眼4.0m，全斷面289.6kg。各種炮眼的深度、裝藥量、裝填系數(shù)見表2-1，炮眼分布、起爆挨次2-1。炮眼分類炮眼個(gè)數(shù)炮眼深度(cm)水平垂直單孔裝藥量(kg)裝填系數(shù)炮眼分類炮眼個(gè)數(shù)炮眼深度(cm)水平垂直單孔裝藥量(kg)裝填系數(shù)小計(jì)裝藥量(kg)掏11821557901.60.8528.8槽21835857902.60.8546.8眼31843960903.20.8257.6197289.6kg。關(guān)心眼4238090901.60.7467.2底板眼2238590971.90.8841.8周 拱部6538090900.60.63(承受39邊 邊墻1438090900.6間隔裝藥)8.411開挖線911開挖線97 7997 5 3 1 1 3 5 791171199 7557 93 1 12-1炮孔分布及起爆挨次圖3.8m2.2.爆破效果3.8m，3.1～3.5m，3.3m，平75.4％2-2。2-2常規(guī)爆破效果表爆破類型爆破類型常規(guī)爆破單位巖石炸藥實(shí)際消耗量(kg/m3)0.678平均炮眼利用率75.4%爆渣塊度(cm)/拋距(m)95/37.4爆破后粉塵濃度(mg/m3)15.3循環(huán)時(shí)間(min)570注：本表中的拋距是碴堆得拋距，個(gè)別飛石可能較遠(yuǎn)；循環(huán)時(shí)間是指鉆孔到出碴完畢的作業(yè)時(shí)間，不包括初期支護(hù)耗時(shí)；粉塵濃度的測(cè)點(diǎn)為掌子面601min隧道掘進(jìn)水壓爆破鉆爆設(shè)計(jì)2-3。炮眼分類炮眼個(gè)數(shù)炮眼深度(cm)炮眼角度(0)水平垂直單孔裝藥量(kg)裝填系數(shù)炮眼分類炮眼個(gè)數(shù)炮眼深度(cm)炮眼角度(0)水平垂直單孔裝藥量(kg)裝填系數(shù)小計(jì)裝藥量(kg)197272kg。掏11821557901.30.7523.4槽21835857902.30.7841.4眼31843960902.90.7752.2關(guān)心眼424290901.651.669.3底板眼222290972.11.946.2周 拱部6538090900.50.53(承受32.5邊 邊墻1438090900.5間隔裝藥)7炮孔裝藥構(gòu)造炮孔的裝藥構(gòu)造從炮孔底部至炮孔口依次為藥卷、水袋和炮泥，見圖3-2。裝藥前，先用尺量出炮孔深度，依據(jù)實(shí)測(cè)的炮孔深度計(jì)算出裝藥量及水袋、炮泥的長(zhǎng)度后，將炸藥、水袋和炮泥按挨次裝填入炮孔中。需要說明的是，僅需在試驗(yàn)階段準(zhǔn)確測(cè)量每個(gè)炮孔的深度，在實(shí)際施工時(shí)，裝填構(gòu)造參數(shù)確定后，就不需要重復(fù)此項(xiàng)工作了。水袋、炮泥在炮孔中的長(zhǎng)3:4。雷管雷管炸藥水袋炮泥導(dǎo)爆索爆破根本狀況

3-2炮孔裝藥構(gòu)造202363001140m，在4.0m，3.6～4.0m，平均每循環(huán)進(jìn)3.8m93.4％2-4。爆破類型單位巖石炸藥實(shí)際消耗量(kg/m爆破類型單位巖石炸藥實(shí)際消耗量(kg/m3)0.553平均炮眼利用率93.4%爆渣塊度(cm)/拋距(m)65/27.6爆破后粉塵濃度(mg/m3)循環(huán)時(shí)間(min)水壓爆破9.6570注：本表中的拋距是碴堆的長(zhǎng)度，個(gè)別飛石較遠(yuǎn)；循環(huán)時(shí)間是指鉆孔到出碴渣完畢的作業(yè)時(shí)間，不包括初期支護(hù)耗時(shí)；粉塵濃度的測(cè)點(diǎn)為掌子面601min技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析比照技術(shù)指標(biāo)XX〔進(jìn)口段〕實(shí)行常規(guī)爆破掘進(jìn)時(shí)，在正常狀況下，從開頭鉆眼到出碴完畢，平炮眼利用率僅為75.4％。每一循環(huán)實(shí)際用藥量為289.6kg，實(shí)際單位用藥量為0.678kg/m3。95cm，37.4m15.3mg/m32-5。XX〔進(jìn)口段〕承受水壓爆破300570min平行作業(yè)的結(jié)果。93.4％，3001140m345.518d。272kg，0.553kg/m3，單位耗藥量比18.4％。水壓爆破后，巖石塊度最大僅為65cm，裂開度提高了；爆堆長(zhǎng)僅為27.6m，與常規(guī)爆破相比縮短了26.2％。由爆碴裂開和爆堆短了，致使裝碴速度比常規(guī)爆破快了不少。9.6mg/m337.3％2-5。工種采樣時(shí)間樣品(濾膜)采樣工種采樣時(shí)間樣品(濾膜)采樣流量采樣前 采樣后濾膜重 濾膜重濃度常規(guī)爆破水壓爆破監(jiān)測(cè)日期測(cè)定地監(jiān)測(cè)日期測(cè)定地點(diǎn)2023.5.13距掌子2023.5.14面602023.5.15處2023.6.27距掌子2023.6.28面602023.6.29處(min)編號(hào)(L/mg)量(mg)量(mg)1013081.0486.2417.331023082.3486.6014.201033082.1886.4914.371093082.8585.629.2310103083.5486.519.9010113083.5586.459.67監(jiān)測(cè)者：XX 儀器型號(hào)與名稱：TH-40E型恒流粉塵采樣器經(jīng)濟(jì)指標(biāo)0.5m，17.6kg，14421379.5慮進(jìn)去，每延米節(jié)約的費(fèi)用比379.5元更多。XX〔進(jìn)口段〕379.51140m45.58170m326129d。三、課題爭(zhēng)論取得的主要成果〔周邊眼常用紙殼塞入炮孔口。增大的結(jié)果。3／44、水壓爆破后掌子面粉塵濃度比常規(guī)爆破明顯降低。第四章施工方法1XX該隧道掘進(jìn)實(shí)際光爆炮眼常規(guī)裝藥構(gòu)造與水壓爆破裝藥構(gòu)造如圖4-1至圖4-3。2+0.5節(jié)Φ322+0.5節(jié)Φ32導(dǎo)爆索0.5節(jié)Φ32藥卷0.5節(jié)Φ32藥卷4-1〔單位：cm〕1節(jié)水袋1節(jié)水袋雷管7節(jié)Φ25藥卷7節(jié)水袋炮泥導(dǎo)爆管4-2水壓光面爆破拱部周邊眼裝藥構(gòu)造〔單位：cm〕1節(jié)水袋雷管1節(jié)Φ32藥卷+7節(jié)Φ25藥卷 6節(jié)水袋 炮泥

導(dǎo)爆管4-3水壓光面爆破邊墻周邊眼裝藥構(gòu)造〔單位：cm〕6.2cm，邊墻為5.4cm，91％〔78.％。光面炮眼水壓爆破最大的優(yōu)111381526.8％。除此之外，還能起到進(jìn)一步降低粉塵濃度和防止巖爆的作用。光面水壓爆破與常規(guī)光面爆破的爆破材料用量比照見表4-1。4-1爆破方法每循環(huán)炸藥量每循環(huán)毫秒雷管每循環(huán)導(dǎo)爆索每循環(huán)爆破材料費(fèi)(kg)(個(gè))(m)(元)常規(guī)光面爆破47.4121501113水壓光面爆破39.56508157.58.34.2破材料費(fèi)用。從表中可看出，光面水壓爆破與常規(guī)光面爆破相比每循環(huán)可節(jié)約爆破材料費(fèi)26.8％。現(xiàn)場(chǎng)承受水壓爆破施工工藝，圍巖光面爆破效果如以以以下圖進(jìn)口段〕多個(gè)循環(huán)所總結(jié)的閱歷，爆破炮眼裝藥構(gòu)造濃縮為三種不同裝藥構(gòu)造：①炮眼無回填堵塞；②炮眼用水袋炮泥回填堵塞；③炮眼底水袋與水袋炮泥回填堵塞。這三種不同裝藥構(gòu)造見圖4-4：炸藥 導(dǎo)爆管(a)無回填堵塞〔常規(guī)爆破〕炸藥 水袋 炮泥 導(dǎo)爆管(b)水袋炮泥回填堵塞水袋 炸藥 水袋 炮泥 導(dǎo)爆管(c)炮眼底水袋與水袋炮泥回填堵塞4-4炮眼三種不同裝藥構(gòu)造需要進(jìn)一步比較，所以以后施工內(nèi)容中還保存了炮眼水袋炮泥回填堵塞，其目的是為了與實(shí)際爆破效果比照。4-5,3.8米，炮眼數(shù)量、炮眼深度、起爆挨次及間隔時(shí)間等不變。上述炮眼三種不同裝藥構(gòu)造實(shí)際爆破效果見表4-2。炮眼裝藥構(gòu)造炮眼無回填堵塞〔常規(guī)爆破〕炮眼水袋與炮泥復(fù)合回填堵塞炮眼裝藥構(gòu)造炮眼無回填堵塞〔常規(guī)爆破〕炮眼水袋與炮泥復(fù)合回填堵塞炮眼底水袋及水袋炮泥復(fù)合回填堵塞裝藥量〔Kg〕實(shí)際單位用節(jié)約炸藥〔%〕實(shí)際進(jìn)尺〔m〕炮眼利用率〔%〕提高進(jìn)尺〔%〕289.60.6783.375.42720.553183.893.4152670.543203.893.415776543211238圖4-5 常規(guī)爆破炮眼分布〔單位：cm〕2、爆破效果分析從表4-2可以看出，炮眼底水袋與水袋炮泥回填堵塞，其爆破效果略好于炮眼水袋炮泥回填堵塞，其實(shí)前者最大的優(yōu)點(diǎn)還表現(xiàn)在降塵和防巖爆方面：由于炮眼最底部有水袋，可以作用不但更進(jìn)一步裂開巖石，而且水滲入到掌子面的巖石中，對(duì)防止巖爆起了很好的作用。從表4-2可以進(jìn)一步看出，水壓爆破與常規(guī)爆破相比，更具有顯著的“三提高一改善”20%；0.513298此外還有防巖爆作用。二、隧道掘進(jìn)水壓爆破施工工藝1、工藝原理隧道爆破法與目前全國(guó)普遍承受的隧道爆破掘進(jìn)無回填堵塞相比顯著提高了炸藥能量利用率，即炸藥爆破產(chǎn)生的應(yīng)力波和爆炸高壓氣體利用率提高，格外有利于圍巖裂開。2-1布滿，一旦炸藥爆炸，壓縮空氣大大損失了擊波的能量，這就相應(yīng)的減弱了在圍巖中傳播的應(yīng)力波能量，降低了應(yīng)用波的強(qiáng)度，不利于巖石的裂開；同時(shí)，由于炮眼無回填堵塞，爆炸氣體膨脹從炮眼口沖出，因而損失了膨脹氣體大局部的能量，從而減弱了膨脹氣體進(jìn)一步裂開巖石的作用。4-6隧道掘進(jìn)爆破眼無回填堵塞示意圖4-7中傳播的擊波對(duì)水不行壓縮，爆破能量沒有損失的經(jīng)過水傳遞到炮眼圍巖中，格外有利于圍巖裂開，由于用特地設(shè)備制成的炮泥回填堵塞炮眼，抑制膨脹氣體沖出炮眼口，提高了爆炸能量使用效率。4-7炮眼堵塞水袋炮眼裝藥構(gòu)造示意圖2、工藝流程炮孔填塞水袋爆破與隧道掘進(jìn)常規(guī)爆破相比主要區(qū)分在于增加了以下兩道工序：炮眼注水工藝往炮眼中注水的工藝是先把水灌入到塑料袋中密封，然后把水帶填入炮眼底部和中部。PSP-1100×600×40〔mm0.85KW，電源AC220V50HZ，0.8mm200mm~300mm，35mm~40mm炮泥制作工藝炮泥是由近幾年研制成功的PNJ-11712×590×129〔mm200~400作炮泥材料為一般粘土。制好的炮泥以外表光滑。用手略微一捏可以變形為宜。為了保證制15%左右。拌合均勻，待混合均勻以后，200mm~300mm施工工藝流程圖炮孔填塞水袋隧道爆破炮眼裝藥構(gòu)造如圖4-8所示4-8炮眼裝藥構(gòu)造示意圖L1—眼底水袋長(zhǎng)；L2—炸藥長(zhǎng)；L3—炮眼中間水袋；L4—炮泥回填堵塞長(zhǎng)其關(guān)系為L(zhǎng)=L1+L2+L3+L4L1L2L3L4則水的作用不大，假設(shè)L3L4水袋、炸藥、炮泥填裝回填堵塞的炮泥要用炮棍搗固堅(jiān)實(shí)。材料材 料 表序號(hào) 名 稱雷管炸藥

備 注非電毫秒雷管33水袋聚乙烯塑料制成4炮泥粘土制成施工留意事項(xiàng)導(dǎo)致炸藥受潮。水袋要盛滿水，封口密實(shí)，不漏水，合格的水袋堅(jiān)實(shí)直立，便利裝填炮眼中。在使用前2h~3h制作炮泥，以避開時(shí)間過長(zhǎng)，炮泥失水變硬。第五章投入的人力和機(jī)械設(shè)備一、勞力組織〔見表1〕序工種人數(shù)職責(zé)序工種人數(shù)職責(zé)號(hào)1現(xiàn)場(chǎng)指揮1現(xiàn)場(chǎng)指揮、