小断面长陡斜坡隧道短导洞光面爆破技术研究

罗勇

柳州威宇爆破工程有限责任公司 广西柳州 545000

摘要:当前在我国矿产企业发展的过程中，开采的矿山隧道经常会呈现非标准化的断面，影响矿产的开挖效率和机械作业施工程度。并且在针对长陡斜坡隧道进行爆破施工的过程中，可能会出现坍塌问题，进而增加整体的施工成本。针对这些问题，需要采取合理的措施，制定有效的爆破方案。基于此，本文通过分析某实际工程案例，探究采取的爆破设计方案及优化后的施工技术措施。

关键词:小断面长陡斜坡隧道；短导洞；光面爆破技术

引言:当前在我国矿产企业施工过程中，一般会使用钻孔爆破的开挖手段，同时要在其围岩结构上设置支护措施。爆破技术对复杂地质结构具有较强的适用性，只需要对其爆破位置进行精准控制，即可以利用爆破点产生的高温高压动力，对周围岩石结构进行破坏。在本次实验探究过程中，从光面的爆破理论、爆破机制以及爆破参数等各方面进行综合分析，进而制定完善的爆破方案。

一、工程实际案例分析

为了针对小断面长陡斜坡隧道的短导洞光面爆破技术进行深入分析，在本次实验探究过程中选择了某皮带机输送系统矿山隧道工程作为实际案例。此隧道工程的平均海拔较高，隧道的全长为2016米，贯穿了三座不同的山体，贯穿地段的结构大部分为风化岩和含水破碎带以及断层破碎带等，因为其贯穿的地质结构相对复杂，地质条件变化频繁，所以在实际爆破过程中，可能会出现瓦斯爆炸以及突水突泥等问题。为了降低地质结构变化，给光面爆破施工过程造成的难度，需要采取小断面长陡斜坡隧道短导洞光面爆破技术。在此隧道工程的开挖过程中，最小断面尺寸为3.3米×3.5米，其主要形式表现为直墙曲拱形，尺寸非标准化。因为最小断面尺寸不规则，所以对隧道的机械施工环节会造成严重影响，进而降低了其施工效率。同时隧道底板的斜坡度较大，在12度左右。如果使用钻爆法，在施工过程中可能会导致最小抵抗线位置出现较大差异，进而降低爆破效果。为了解决本次工程实际案例爆破过程中存在的问题，通过对其爆破难题进行分析，并且制定了完善的爆破方案和施工技术措施。

二、爆破设计方案及施工技术分析

1.爆破参数设计环节分析

在爆破设计方案制定的过程中，包含了爆破参数计算环节、爆破机制制定环节以及爆破理论分析环节等，针对这些环节进行综合分析，能够提高爆破方案的实用性和可靠性。在这过程中，应对爆破参数进行相关计算和分析。目前在矿山隧道工程施工过程中，其面临的岩石层结构相对复杂，所以在使用钻爆法进行施工的过程中，需要事先对其爆破参数进行合理的设计。其主要包含的参数有炮眼的直径、间距、形式、深度及角度，同时要明确在本次爆破过程中所需要的炸药数量，并且事先做好充足的准备。

首先对炮眼直径进行分析，隧道工程在建设的过程中，一般会选择的炮眼直径在40毫米左右，而针对不同岩石结构，需要对其炮眼直径进行调节，最低控制在32毫米，最高控制在50毫米即可。在确定炮眼直径时，要通过掏槽炮眼的方式，明确在爆破过程中可能受到的夹制作用。针对本次探究案例，则选择了直径为42毫米的炮眼。同时为了降低对周围岩石结构的破坏及扰动，使用直径相对较小的药卷进行装药操作，其直径控制在25毫米左右。

其次对炮眼的深度进行计算和分析，炮眼的深度能够决定在第1次爆破过程中钻孔的时间以及岩石渣的出渣工作量和作业时间等，所以应该合理设置炮眼深度，要在保证周围岩石结构稳定的前提下，使用钻孔机设备增加钻孔效率。为了提高爆破效果，应该将炮眼深度设置为断面高度的0.6倍左右。在本次实例中，隧道不同区段的净断面宽度为3.9米到4.6米，所以通过计算得出炮眼深度应该在1.95米到3.22米之间。为了降低岩石残渣的堵塞长度，将本次炮眼深度设定为3.0米。

再次对炮眼数量进行相应的计算分析，炮眼数量和炸药使用性能、岩石结构以及炮眼直径等具有密切的关系，并且炮眼数量还直接影响了在岩石开凿过程中的工作量大小，因此需要设置合理的炮眼数量参数。在计算过程中选择的单位炸药消耗量为2千克每立方米，并且明确其开挖断面的面积为13.77平方米到18.03平方米之间。通过公式计算可得本次实验案例中需要设置的炮眼数量为40个。

然后对爆破过程中所使用的炸药量进行计算，所使用的计算公式为Q=qV=qS，其中q取值为1.2千克每立方米，并且根据不同断面，计算单个炮眼需要装入的弹药量。计算结果为0.9千克左右。

最后对炮眼间距、光爆层厚度以及炮眼形式等进行设计，本次在实验探究过程中，根据不同地理位置设置炮眼间距。其中掌子面外轮廓线的间距设定为0.2米，周边炮眼的间距设定为50厘米，掏槽眼的间距设定为25厘米，底板眼间距设定为75厘米。光爆层厚度对爆炸效果会产生较大的影响，如果其厚度过大可能会导致有效爆炸叠加层过大，进而导致岩石层结构无法整体脱落，出现局部欠挖的问题，而如果光爆层厚度过小，又会导致岩石层的出渣率减小，进而影响其爆炸效果。在本次实验探究过程中选择的光爆层厚度为0.7米。为了保证断面能够更加平顺光滑，需要选择合理的炮眼形式，并且对外插角进行设计。本次实验案例设计选择了水平炮眼的爆破形式，外插角为4度左右。

2.隧道短导洞设计方案分析

针对小断面陡斜坡隧道，如果想要一次性完成相应的爆破成孔操作，则必须要使用短导洞中心掏槽爆破技术。通过实验探究结果发现在断面相对较大的隧道进行爆破时，一般会使用小导洞先行的爆破方式，根据小导洞掏槽爆破开挖坑道，然后在导洞内部岩石碎渣清理完成以后，可以进行再次爆破操作。由于整个操作流程较为复杂，并且需要使新形成的空洞长期暴露于空气中，形成松散破碎的岩石，所以必须要采取临时支护措施。而在本次实验设计过程中，选择了短导洞掏槽爆破技术和毫秒微差爆破技术相结合的爆破形式，构建起爆系统的网络结构，然后利用引爆传爆的方式完成爆破操作。这种技术方法可以实现一次爆破，并且能够提高光面爆破效果。由于在实际爆破过程中可能会产生较大的振动作用，进而对其掌子面的洞径产生影响，所以必须要在爆破过程中对其振动问题进行全面监测，可以通过设置中空直眼，降低夹制作用，进而减小爆破振动造成的破坏。

3.起爆方法设计分析

结合电力起爆的方式可以对起爆系统网络进行优化设计，并且能够充分利用毫秒微差起爆技术的优势，建立起科学全面的起爆系统网络。起爆系统主要原理是首先要经过起爆器引燃起爆线与电雷管，然后利用导爆管和非电毫秒延时雷管等引起炸药作用。这种起爆方法在实际应用过程中具有点火效率高，并且操作便捷的优势。而针对洞内进行起爆的过程中使用的电力起爆措施，利用电容式发爆器引燃传爆导线，然后将传爆导线和电雷管进行连接即可以完成爆破过程。利用非电毫秒延时雷管产生的延时效应，可以依次将各个不同炮眼位置的炸药引爆，进而实现一次性爆破成孔操作。本次实验案例选择的爆破方法成功率相对较高，并且传爆效果好，能够有效节约爆破施工成本。

结束语

综上所述，针对小断面长陡斜坡隧道短导洞采取光面爆破技术的过程中，需要对其设置合理的参数，并且不断优化起爆方法和短导洞爆破设计方案。

参考文献：

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