隧道工程：爆破参数设计成果

1．炮眼直径d

炮眼直径对凿岩生产率、炮眼数目、单位耗药量和洞壁的平整程度均有影响。加大炮眼直径以及相应装药量可使炸药能量相对集中，爆炸效果得以改善。但炮眼直径过大将导致凿岩速度显著下降，并影响岩石破碎质量、洞壁平整程度和围岩稳定性。因此，必须根据岩性、凿岩设备和工具、炸药性能等综合分析，合理选用孔径。一般隧道的炮眼直径在φ32～50 mm之间，药卷与眼壁之间的间隙一般为炮眼直径的10%～15%。

2．炮眼数量N与比钻眼数n

炮眼数量主要与开挖断面、炮眼直径、岩石性质和炸药性能有关，炮眼的多少直接影响凿岩工作量。炮眼数量应能装入设计的炸药量，通常可根据各炮眼平均分配炸药量的原则来计算。其公式为

式中　N——单循环爆破所需的炮眼总个数（个），不包括未装药的空眼数；

q——单位炸药消耗量（kg/m3），一般取q=1.1～2.9 kg/m3，见表8-3-9；

S——开挖断面积（m2）；

α——装药系数，指装药长度与炮眼全长的比值，可参考表8-3-10；

γ——每米药卷的炸药质量（kg/m），2号岩石铵梯炸药的每米质量见表8-3-11。

炮眼数量常用的经验数值可参考表8-3-12。

按以上方法计算出各部位的炮眼个数后，应根据各部位炮眼的作用不同加以适当调整，然后将各部位的炮眼个数汇总，并与单循环爆破所需的炮眼总个数N进行比较调整。实际的炮眼个数应按各部位炮眼布置情况而定，可以与此计算值有一定差异。

表8-3-9　爆破1 m3岩石用药量　单位：kg/m3

表8-3-10　装药系数α值

表8-3-11　2号岩石铵梯炸药每米质量γ值

表8-3-12　炮眼数量参考值

比钻眼数n是指单位开挖断面的平均钻眼数，按下式计算

它是评价在同等条件下钻眼工作的一个指标。通常单位开挖面的平均钻眼数为2～6个。其中掏槽眼的n值较大，周边眼次之，辅助眼较小，即不同部位的炮眼布置密度不同。

3．炮眼深度L

炮眼深度是指炮眼底至开挖面的垂直距离。合适的炮眼深度有助于提高掘进速度和炮眼利用率。随着凿岩、装渣运输设备的改进，目前普遍存在加长炮眼深度以减少作业循环次数的趋势。(www.xing528.com)

炮眼深度一般根据下列因素确定：① 围岩的稳定性，避免过大的超欠挖；② 凿岩机的允许钻眼长度、操作技术条件和钻眼技术水平；③ 掘进循环安排，保证充分利用作业时间。

确定炮眼深度的常用方法有三种：

第一种是采用斜眼掏槽时，炮眼深度受开挖面大小的影响，炮眼过深，周边岩石的挟制作用较大，故炮眼深度不宜过大。一般最大炮眼深度取断面宽度（或高度）的0.5～0.7倍，即L=(0.5～0.7)B 。当围岩条件好时，采用较小值。

第二种方法是利用每一掘进循环的进尺数及实际的炮眼利用率来确定，即

式中　L——炮眼深度（m）；

l——每掘进循环的计划进尺数（m）；

η——炮眼利用率，一般要求不低于0.9。

第三种方法是按每一掘进循环中所占时间确定，即

式中　m——钻机数量；

v——钻眼速度（m/h）；

t——每一掘进循环中钻眼所占的时间（h）；

N——炮眼数目。

所确定的炮眼深度还应与装渣运输能力相适应，使每个作业班能完成整数个循环，而且使掘进每米坑道消耗的时间最少，炮眼利用率最高。目前较多采用的炮眼深度为浅孔1.2～1.8 m，中深孔2.5～3.5 m，深孔3.5～5.15 m。

4．炸药用量Q的计算与分配

每循环爆破一定体积的岩体所需炸药用量，理论上应按达到预定爆破效果的条件下，爆炸功与岩体阻抗匹配的原则来计算确定。但炸药的爆炸功和岩体的阻抗测定均比较复杂，故实际爆破设计很少应用。隧道工程中的爆破设计，常采用以下经验公式计算单循环爆破所需的装药总量Q值

式中　Q——一个爆破循环的总用药量（kg）；

q——爆破每立方米岩石所需炸药的消耗量（kg/m3），见表8-3-10；

V——一个循环进尺所爆落的岩石总体积（m3），其值为

其中　l——计划循环进尺（m）；

S——开挖面积（m2）。

总的炸药量应分配到各个炮孔中去。由于各炮眼的作用及受到岩石挟制情况不同，装药数量亦不同，通常按装药系数α进行分配，α值可参考表8-3-11取值。