隧道爆破施工安全控制措施分析

CoalMineBlasting

Vol郾37No郾3Jun郾2019

经验介绍

隧道爆破施工安全控制措施分析

张成俊

(中煤科工集团淮北爆破技术研究院有限公司,安徽淮北235000)

摘要:S456绩溪至谭家桥公路,沿线经过4座隧道,分别为茶源隧道、上庄隧道、余川隧道和上金山隧道,均为单洞、双向。隧道采用“新奥法冶爆破施工,总工程量约为34万方。爆区地质结构复杂,难度系数大,隧道爆破施工时,产生的振动、飞石和冲击波,对爆区周边民房、通信设施、电力线路等构成安全隐患。通过调查分析,结合现场实际情况,确定合理的装药结构、微差爆破间隔时间、排间起爆时间、最大单响起爆装药量等技术参数,以及增加一级通风设备、隧道口采用“棚洞冶防护、搭设防护排架等安全措施,确保了隧道爆破施工安全。

关键词:隧道;爆破;安全控制措施;爆破振动;爆破飞石;爆破冲击破

中图分类号U455.6:摇摇摇文献标志码:A摇摇摇文章编号:1674-3970(2019)03-0027-05

AnalysisofSafetyControlMeasuresforTunnelBlastingConstruction

(HuaibeiBlastingTechnologyResearchInstituteCo.,Ltd.,CCTEG,Huaibei235000,China)

ZhangChengjun

tunnel,YuchuantunnelandShangjinshantunnel,allofwhicharesingleholeandtwo-way.“NewAustrianmethod冶

Abstract:S456JixitoTanjiaqiaohighwaypassesthroughfourtunnels,namelyChayuantunnel,Shangzhuang

blastingisusedintheconstructionofthetunnel,withatotalengineeringquantityofabout340,000squaremeters.The

geologicalstructureoftheblastingareaiscomplexandthedifficultycoefficientislarge.Thevibration,flyingstoneandshockwavegeneratedduringtheblastingconstructionofthetunnelposehiddendangertothehouses,communicationsituation,determinethereasonableloadingstructure,thedifferentialblastingintervals,initiatingtime,maximumsingleringbetweentheexplosivechargeandsoontechnicalparameters,andincreasethelevelofventilationandtunneladoptsconstruction.

\"shedhole\"securitymeasures,suchasprotective,erectionofprotectivebenttoensurethesafetyoftunnelblasting

Keywords:tunnel;blasting;safetycontrolmeasures;blastvibration;blastflyingstone;blastshockwavefacilitiesandpowerlinesaroundtheblastingarea.Throughtheinvestigationandanalysis,combiningwiththeactual

4座隧道,为野外施工项目,地质结构复杂,难度爆破过程中,爆破引起的振动、飞石,是隧道安

摇摇新建的S456绩溪至谭家桥公路,沿线经过系数大。隧道按照“新奥法冶原理设计与施工,全施工的主要隐患。因此,在严格控制爆破施工

收稿日期:2019-04-23

质量的前提下,必须做好安全控制措施,保障施工安全。

1摇工程概况

S456绩溪至谭家桥公路是绩溪县旅游公

作者简介:张成俊(1984—),男,山东济宁人,工程师,主要从事工业炸药生产技术研究及民用爆炸物品储存库工程设计

等工作。E-mail:296182310@qq.com。

引用格式:张成俊.隧道爆破施工安全控制措施分析[J].煤矿爆破,2019,37(3):27-31.

37(3):27-31.

ZhangChengjun.Analysisofsafetycontrolmeasuresfortunnelblastingconstruction[J].CoalMineBlasting,2019,

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路,全长约12郾08km。抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度值为0郾05g。公路沿线设计

单洞隧道4座,总工程量为3郾366伊105m3。隧道具体位置及参数如表1所示。

表1摇隧道具体位置及参数

隧道名称茶源隧道上庄隧道余川隧道上金山隧道(绩溪段)

长度/m26012616501386

进洞口桩号K1+384K4+017K8+958K10+702

出洞口桩号K1+644K5+278K9+608K12+088

隧道型式单洞、双向单洞、双向单洞、双向单洞、双向

各级别围岩长度/m芋/351/530

郁160360430620

吁100550220236

2摇隧道爆破设计方案

隧道按照“新奥法冶原理设计与施工。隧道洞口明洞开挖施工,逐级开挖逐级防护,进洞施工前完成洞口排水系统,施工时尽量避开雨季。隧道洞身开挖,芋级围岩采用全断面法施工,采用微3郾0m;郁、吁级围岩隧道采用台阶法爆破开挖,循环进尺不大于2郾0m。爆破法开挖施工工艺流程如图1所示。

差松动控制爆破技术开挖,循环进尺不大于

格控制爆破飞石、振动和爆破冲击波的影响。

4摇爆破施工安全保证措施

为了有效地控制爆破飞石和爆破振动对周边民房、通信设施、电力线路等建(构)筑物的影响,结合现场实际情况,根据短进尺、弱爆破、强支护、早衬砌的施工原则,在爆破施工中采取如下安全控制措施,保障施工场地的安全。4郾1摇严格控制起爆网络

确定合理的微差爆破间隔时间,对改善爆破效果与降低地震效应具有重要作用。在确定间隔时间时主要考虑岩石性质、孔网参数、岩体破碎和运动的特征等因素。微差间隔时间不宜过长或过短,过长可能造成先爆孔破坏后爆孔的起爆网路,过短的话后爆孔可能因先爆孔未形成新的自由面影响爆破质量[1-3]。本工程采用非电毫秒雷管,段差延时为25~110ms。

爆破采用孔内延期或孔外延期爆破。孔内延期爆破时,孔外四通连接的大V型中间开口毫秒延时起爆网路。孔外延期爆破时,孔内全部装MS-10段雷管,开口处一侧用MS-2段雷管接力,剩余孔间用MS-3段雷管接力,排间用MS-5段雷管接力的中间开口、V型起爆网以及严格控制区采用逐孔起爆方式,为确保爆破安全可靠,孔内装两发非电毫秒雷管。

图1摇爆破法开挖施工工艺流程图

爆破网路根据爆破区域与保护体的距离调整一次起爆药量及一次起爆总药量,并对起爆网络进行适当调整,如图2所示。起爆网路采用交叉簇联接力联结方式联接,每簇不多于15根导爆管,每个簇联节点由2发雷管引爆,接力雷管采用交叉复式联接,最后由电雷管引爆,电雷管的起爆能源为高能起爆器。

3摇隧道爆破施工工程难点

本工程爆破区所处地域四面环山,地势起伏,明塘、明沟较为发育,地貌复杂多样。爆区岩层产状变化较大,钻孔难度大,爆区周边民房抗震性能较差,通信设施、电力线路跨越爆破区,所以需要严28

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图2摇起爆网络示意图

4郾2摇隧道爆破施工超前地质预报措施

由于爆破区域地貌复杂多样,明塘、明沟较为发育,1)岩层产状变化较大,需要超前地质预报。

在下一循环开始施工之前超前钻孔探测

,在掌子面中心打一

超前钻孔,深度为进尺的2~3倍,孔径可用40mm或更大一点的孔径。以探测掌子面里面的地质情况,包括岩石性质、是否有弱面和断层、是否有地下涌水洞穴等。以便下一循环施工采取必要的安全预防措施2)施工时尽量避开雨季地质和支护状况观察

。

,对洞口软弱围岩段采用

喷射混凝土、钢筋网、钢架、管棚和锚杆联合支护,并辅以小导管等超前支护。在隧道爆破开挖后,由于围岩内力通过爆破破坏后,会重新形成新的应力分布,将引起开挖及支护面的不断变形。每次爆破后,应及时检查开挖面的变化状况,并观察岩石的节理走向、围岩硬度、是否有水及岩溶孔洞等一系列可能影响施工的因素,从而确定下一步的支护方法。喷锚支护后,由于受到上部围岩的压力,支护拱架和喷射砼表面可能会出现裂隙、局部剥落、产生变形等现象,应适时地对喷射面进行观察,保证隧道的安全施工。4郾3摇1)爆破振动控制措施

根据安全控制标准

GB6722—2014《爆破安全规程》相关规

2郾定0,安全cm/s(允许质点振动速度村民住房、厂房取

2)安全震速和最大单响药量计算公式安全校核

按照一般砖混结构取值)。

[4]Q=/K)1:[([v]琢

R]

13

式中:Q(1)

cm爆源的距离/s;[为最大单响药量v]为安全允许震速,kg;v为计算地震波速度,,m;K、琢为与爆区地形地质有关的系

,cm/s;R为控制点至数和衰减系数3)通过控制爆破规模安全控制措施

。本工程中K取150,琢取1郾5。

、炸药单耗、起爆网路分段

及爆破方向,控制单响起爆装药量减少爆破振动,主要采取以下安全控制措施爆区与保护体的距离严格控制单响起爆药量淤控制最大单响起爆药量及爆破规模:

。,根据并控

制爆破规模于创造良好临空面,降低爆破振动的危害。爆破前清理临空面的堆。

碴,有利于爆破时爆渣移动及爆破能量的释放,从而削弱爆破振动的影响[5]75盂爆破振动实时监测,寻求合理的K、琢。。

振动监测值爆破过程中进行爆破

,根据测试结果对爆破参数及爆破规模进行及时调整,确保周边保护设施的安全榆采用微差爆破。影响。

,降低爆破振动对周边环境的

4郾4摇1)爆破振动控制措施

本工程需严格控制爆破飞石对周边的影响隧道明挖爆破飞石控制措施

。

露天深孔台阶爆破,个别爆破飞石采用瑞典经验公式进行校核:

RF式中:Rmax=K渍·D

(2)

F,取15max为爆破飞石安全距离,m;K渍为安全系数~16;D为深孔直径,cm,取40cm。

经过计算得:RF表明,本工程在此范围内的建maxx=60~64(构m。)筑物距离均需上述计算结果

采取改变爆破方向、加强堵塞、炮口覆盖等防护措施,确保被保护对象的安全。保护对象避开飞石主方向淤控制爆破方向。合理选定抵抗线方向具体措施如下:

,根据被保护物距爆破点,使被

距离及方位,小山包爆破施工推进方向遵循由北向南。

间。于前排孔采用不耦合装药合理选择装药结构、爆破参数和排间起爆时

,可有效降低飞石的初始抛掷速度。合理控制排间起爆时间,优化爆破网络设计,控制每次爆破在2~3排,都可以减小爆破飞石的危害[6]线或底盘抵抗线三维立体图盂爆破前测量坡顶线与坡底线。

。如果最小抵抗线过,绘制最小抵抗

小,则采用改变爆破倾角的方法;如果底盘抵抗线过大,则采用打岩根或台阶底部补孔的方法,提前处理根底[5]76。

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加堵塞长度榆严格控制炮孔填塞质量,装药完毕后,每个炮孔装药量都要经,防止卡孔。适当增

过技术人员验收合格后选择合理单耗值虞根据试爆。,遵循本工程中“,才允许填塞多钻孔芋类围岩平均炸药单耗,少装药。

冶的原则,

3吁为级围岩平均炸药单耗为1郾2kg/m;郁级围岩平均炸药单耗为1郾1kg/m3;

2)隧道爆破作业过程中产生飞石危害主要是在

隧道洞身爆破飞石防护措施

0郾85kg/m3。

隧道掘进爆破中的掏槽爆破飞石,沿着隧道轴线呈一定角度扇形飞出,方向性很强。按照安全防护要点和兼顾诸多因素,对本工程所有需爆破隧道口均采用“棚洞冶进行防护(即对隧道洞口进行全覆盖防护),结构安全,施工期间不影响交通行车。在隧道口上方搭设钢管脚手架防护,采用A48伊3郾0钢管扣件式脚手架,立杆间距1郾5m,钢管脚手架搭设位置及方法见图3所示。

图3摇隧道口全覆盖防护示意图

4郾5摇爆破冲击波控制措施

本项目爆破施工采用的是炮孔法爆破施工,无裸露爆破,因此爆波冲击破危害较弱。为降低爆破冲击波危害,在施工过程中,可从以下几个方面采取措施:适当调整爆破方向,合理确定爆破参数,避免采用过大的最小抵抗线,防止产生冲天炮;选择合理的微差起爆方案和微差间隔时间,保证岩石能充分松动,消除限制爆破条件;保证炮孔堵塞质量和采用反向起爆,防止高压气体从孔口冲出等手段,减少爆破冲击波对周边环境的影响[7-9]4郾6摇重点保护物防护和滚石控制措施。

根据安全验算及爆破区现场情况,将警戒范围拟定为隧道爆破采取防护后两侧不小于100m(洞口明挖段警戒范围200m、洞口方向不小于200m)。

爆区周边重点保护物如通信设施、电力线路、重要公路、需重点保护的民房等其他设施,在做好一般防护措施的基础上,还需要增设安全防护30

排架。

滚石对底部建筑物的危害较大,如果控制不当,会直接滚入坡底,导致建筑物破坏。本次爆破工程中,滚石控制采取以下措施:设置挡土墙;增加边坡危石的巡查,及时处理掉边坡上可能滚落的石块;在坡底搭设防护屏障,在爆区与被保护对象之间搭设由脚手架钢管、竹笆和柔性垫层组成的防护排架,详见图4防护排架示意图。

图4摇防护排架示意图

4郾7摇边坡关键部位施工技术措施

在岩石、土体重力、风力、振动力等其它力的作用下,不稳定的边坡常发生滑动或崩塌,造成安全事故。为保证边坡的稳定,不产生或少产生新的裂缝,边坡削坡采用预裂爆破方案施工。预裂爆破孔径d选用60~100mm,孔距为10d,预裂炮孔深度比底板高程深1郾0~1郾5m,且大于主炮孔深度。

起爆方法采用微差起爆,预裂孔超前主炮孔起爆时间不少于75ms。边坡开挖爆破振动控制在微风化岩体15~20cm/s,中风化岩体10~15cm/s,强风化岩体10cm/s。爆破后坡面超欠挖不超过依50cm,马道超欠挖不超过20cm,保留岩体上不出现爆破裂纹。边坡爆破、开挖施工,自上而下进行,开挖工作与装运作业面相互错开,削坡完成后,彻底清除坡面上松动的土、石块。

4郾8摇隧道通风、排烟、降尘控制措施

隧道通风以压入式为主,综合利用自然通风,随着爆破工作面不断加深,排烟效果会逐渐减弱,解决方案一是适当增加通风时间,二是中间增加一级通风设备。通风方式是由通风机吸入新鲜空气通过风筒压到工作面,吹走工作面爆破所产生的有害气体和粉尘,使其从巷道中排出,为了快速有效地排除工作面的炮烟,风机口距离工作面的距离一般不小于15~20m。

使用质量合格的爆破器材,加强炸药的防水防潮管理,保证堵塞长度和质量,避免炸药的不完全

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反应。爆破作业点,凿工钻孔时坚持戴口罩,并实施湿式凿岩,避免吸入粉尘,所有爆破采用填塞装药,在条件允许的地方爆前洒水。

参考文献:

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5摇结语

安全是爆破工程控制的重中之重,也是确保工程总进度目标实现的关键所在。爆破区施工中严格按照设计要求,坚持短进尺、弱爆破、强支护、早衬砌的施工原则,主要采用复杂地层中深孔松动爆破和浅孔爆破进行开挖,总体爆破施工按照从上至下,从左至右的原则台阶式爆破开挖,并辅以机械破碎。本次隧道爆破工程项目,工期紧张,工程量大,施工强度较高,综合运用爆破地质超前预报、调整爆破临空面的方向、采用松动爆破、设置加强防护排架等安全防护措施做好爆破近体防护,有效地控制了爆破危害效应,确保了整个工程按时完工,为以后的隧道爆破工程施工项目积累了一定的经验。

蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛蕛(上接第26页)

火冲能。比如普通电雷管引火桥丝一般采用覫0郾035~0郾045mm的镍铬合金丝,而对于数码电子雷管,可考虑采用覫0郾020~0郾035mm镍铬合金丝,以减小电引火药头的激发时间,降低其发火冲能。若有必要时,引火药剂也可选择含有DDNP、LTNR等一些热感度较高的组分来调整控制电引火药头的发火冲能。同时,为保证数码电子雷管可靠发火以及延时的精准性,生产过程中必须严格控制电引火药头的发火冲能上下限公差,确保其发火性能的一致性[4-5]。

组网起爆时,起爆系统应能满足所有数码电子雷管同时充电的负荷要求。

3)配接电引火元件时可采用短桥丝结构,适当4)在芯片储能电容对外输出冲能一定或难以

降低桥丝电阻值能显著增大储能电容对外输出的发火冲能,有利于数码电子雷管的可靠发火。

增大输出冲能时,也可适当减小桥丝直径和提高电引火药剂的电热敏感度,降低其发火冲能上限值使其与输出冲能更好地匹配,提高数码电子雷管的发火可靠性。

3摇结束语

参考文献:

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版社,2003.2018,36(1):19-24.

通过以上简要分析,笔者认为,在数码电子雷管研制和生产过程中,为确保其发火可靠性,宜从以下几方面加以充分考虑:

1)数码电子雷管内部储能电容容量确定必须

合理,且在生产过程中其电容量指标值应严格控制,同时宜选择高精度、高稳定性的电容作为点火储能元件。

2)数码电子雷管起爆系统设计时,应确保储能

电容充电电压在给定的时间内达到设计值,特别是

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