小断面特硬岩隧道爆破技术1 工程简介XX水利水电枢纽工程位于XXXX镇XX镇地处鄂西南地区，该地区地形复杂，地质情况复杂多变地层主要以石灰岩为主，岩石硬度情况变化较大右岸灌浆平洞工程位于清江右岸，沿大坝坝址垂直分布，共有五层灌浆平洞，分布在405 m，350 m，300 m，250 m，200 m的高程面上灌浆平洞及施工支洞开挖断面仅为3m*3.3m，属于小断面隧道开挖在实际施工过程中，由于高程面及洞室位置的不同，开挖中所遇到的围岩性质也极为悬殊在405m高程灌浆平洞及支洞施工中，岩质极为软弱围岩；但在200m，250m高程平洞施工中，遇到岩石坚固系数f在12~16之间的特硬岩，特硬岩和小断面隧道集中到了一起，给隧道正常掘进造成了较大的困难因此，选择合理的钻眼爆破参数，找出适合硬岩和小断面隧道施工的方法，成为保证洞室开挖质量、施工进度和经济效益的重点2 掘进爆破方案设计2.1 特硬岩爆破的基本原理特硬岩爆破的基本原理为充分利用掏槽眼，加大掏槽眼的空间，增加装药量，使岩石充分破碎，为下一步辅助眼的爆破提供足够的临界面，是整个洞室爆破有良好结果的前提条件2.2影响掏槽爆破效果的因素影响爆破质量的主要因素是掏槽眼和周边眼的爆破效果，周边眼主要影响最终的光面爆破效果，掏槽眼的爆破效果决定每排炮进尺的大小。
而影响直眼掏槽爆破效果的因素有以下几个方面：1）空眼空眼起着自由面和破碎岩石的导向作用，空眼的多少将为掏槽爆破提供首次临空面，是特硬岩爆破的基础临空面因此，适量的增加空眼数量能有效的增加临空面，使掏槽爆破取得良药的效果 2) ）空眼与装药眼之间的距离空眼与装药眼之间的间距将决定掏槽后为为辅助眼爆破提供的临空面的大小，将直接影响道最终的爆破质量在一般情况下，采用等直径空眼时，眼间距为眼直径的2~4倍3）辅助眼辅助抛掷的作用是将槽内以破碎的岩石抛出槽腔，为周边眼爆破提供一个良好的爆破条件，使周边眼爆破起道预计的作用，达到光面爆破效果4）钻眼质量钻孔质量的好坏将直接影响到最终爆破质量，在掏槽眼的钻孔过程中，掏槽眼的钻孔质量将直接影响到掏槽眼的爆破效果，影响每个循环的进尺因此，直眼掏槽施工各炮眼之间保持等距、平行是确保爆破质量的一个重要因素2.3小断面硬度围岩爆破掏槽眼布置方案由于灌浆平洞施工断面小，大型机械设备无法进入施工场地，只能采用人工钻眼的方式进行钻眼爆破，人工钻眼的直径一般为42mm根据工程施工的实际情况，经过理论分析之后，决定采用增加空眼的掏槽方式来增加临空面，通过加深空眼及增加辅助掏槽眼来加强碎石抛掷，通过提高钻眼质量来保证爆破效果，通过以上方式来提高爆破质量。
1）空眼布置：在掌子面中部按正六边形布置六个空眼，空眼的直径为42mm，六边形的边长为100mm，即六个空眼布置在一个直径为200mm的圆上2）掏槽眼布置：在掏槽眼根据现场实际情况共布置五个，其中一个布置在六个空眼所在的圆心上，其它四个辅助掏槽孔布置在中心孔的上下左右方向，并形成一个正四边形，距中心孔的距离为300mm3）爆破顺序：在爆破时首先爆破中心孔，并采用正向爆破，即爆破时毫秒雷管装在最外面的药卷中，由外向内爆破其余四个孔在中心孔爆破后同时爆破，采用方向爆破在掏槽眼爆破后形成一个直径为600mm的中央临空面具体直眼掏槽的布置形式如图（见图1） 3 爆破参数设计计算3.1炮孔深度炮孔深度不仅决定着爆破循环的进尺与掘进速度，而且最终影响爆破效果由于洞室围岩为硬度围岩，且具有较大的韧性，若选取的炮孔深度过大，岩体爆破的夹制性也大，炮孔利用率低，并且还可能形成爆破的内部作用，产生强烈的爆破地震效应，甚至破坏岩石的完整性，达不到光面爆破的效果通过掘进爆破试验发现，崩落炮孔的深度取2.8m较为合理，每循环的实际进尺可达2.6m左右3.2炸药单耗隧道掘进的爆破的炸药单耗主要与岩性和开挖断面有关，由（1）式给出：q＝1.4（f/s）－1 （1）式中，q为炸药单耗，kg/m3，f为岩石坚固系数；s为开挖断面面积。
根据（1）式计算可得q＝1.59～1.85 kg/m3，取q＝1.8 kg/m34 实际爆破施工4.1炮眼布置（见钻爆设计图2） 1）掏槽方式掏槽选用直眼掏槽由于灌浆平洞开挖断面小，采用人工钻眼，空眼直径与装药眼直径相同，空眼与装药眼之间的间距应为炮眼直径的2~4倍，在这里我们选取中间装药眼与空眼之间的间距为10cm在中间掏槽眼爆破后，由于钻孔质量及装药等各方面因素的影响，不一定能达到理想的掏槽空间，为增大掏槽空间，在中间眼的四周布设个辅助掏槽眼，辅助掏槽眼与中间掏槽眼的间距为30cm这样则可以形成更大的掏槽空间，确保掏槽成功及爆破质量由于掏槽眼和辅助掏槽眼的目的在于形成较大的空腔，产生后续爆破所需临界面2）周边眼对于特硬岩爆破，必须严格执行光面爆破作业根据光面爆破的技术要求及多年来爆破积累的经验，当炮眼直径在38mm~42mm之间时，光面爆破时周边眼的间距应控制在40cm~55cm之间特特硬岩周边眼的装药量要比普通岩石周边眼的装药量要稍大，但应控制在0.25~0.35Kg/m之间这样，才能产生良好的爆破效果3）辅助眼在洞室爆破中，辅助眼的间距大小是决定爆破后岩石大小的决定性因素。
由于灌浆平洞开挖断面小，大型装碴设备无法进入施工场地，为减小岩石的大块率，要选择合适的辅助眼间距及装药量经过多次的试验，最终确定辅助眼的间距为60cm，辅助眼的装药量控制在0.40~0.55Kg/m，这样爆破后岩石的最大尺寸为60cm~80cm之间有利于小型机械设备进行施工，确保爆破后施工的正常进行4）底眼由于灌浆平洞的开挖断面宽度只有3m，为起到良好的爆破效果，底板孔的间距a实际取值为75cm，装药线密度ρ取为0.45~0.50kg/m4.2药量分配（见表1）表1 药量分配表炮眼名称眼深（cm）眼数（个）每孔装药量（Kg）段别药量（Kg）备注中空眼2806在装药过程中根据岩石的硬度适当调整装药量掏槽眼28011.95ms11.95掏槽眼28021.80ms33.60掏槽眼28021.65ms53.30辅助眼28081.35ms710.80辅助眼26581.20ms99.60边墙周边眼26580.90ms117.20拱部周边眼26590.75ms136.75底板眼26551.35Ms156.75合计4949.954.3、起爆顺序与起爆方法灌浆平洞的起爆顺序为：中心掏槽孔、辅助掏槽孔、辅助孔、周边孔、底板孔。
爆破采用非电导爆管一次点火，孔内毫秒雷管延迟起爆系统5 结束爆破作业的效果取决于钻爆设计的合理性及严格的施工操作和管理，要掌握好钻孔、装药和起爆三个环节在XX灌浆200m、250m高程灌浆平洞施工中，利用此爆破方案，严格控制钻孔质量和装药量，并严格按照爆破设计施工在整个特硬岩开挖过程中，每个开挖循环的实际进尺都在2.4m以上，最大的达到2.65m，平均月进尺达到了140m，最大月进尺达到了206m炮眼的利用率达由刚开始的78%提高到后来的94%，爆破炸药用量由原来的3.2Kg/m3降低到了2.1Kg/m3经过实践可知，此爆破施工方法不仅加快了施工进度，并且降低了炸药的用量即加快了工程进度，缩短了施工工期，同时取得了良好的经济效益。