一种隧道掘进过程中的高效分段起爆方法与流程

本发明涉及隧道炮孔爆破振动技术领域，特指一种隧道掘进过程中的高效分段起爆方法。

背景技术：

随着交通行业的不断发展，公路和铁路隧道开挖过程中不可避免会穿过城镇，而钻爆法在隧道开挖中运用的最为广泛，但大跨度浅埋隧道在爆破开挖时可能会产生较大的爆破振动、飞石以及噪音，对周围构筑物以及高压线等造成不良影响，因此在城镇中进行开挖要求较高的施工工艺，即保证隧道的开挖进度，又符合国家相关安全标准规范。

降低爆破振动的方法有很多，常见的有减少单次爆破药量、缩短循环进尺、采用毫秒微差时间爆破等，但在复杂的环境下仍然不能达到预期的降震效果，目前数码电子雷管广泛应用于复杂环境下掏槽孔爆破工艺中，研究表明，相比普通导爆管，数码电子雷管有更精确的毫秒延期时间、更好的降震效果以及更好的爆破效果。

由于数码电子雷管的成本较高，通过改进爆破工艺，得到一种合理的掏槽孔爆破减震技术是很有必要的，本发明运用数码电子雷管，通过分段微差爆破工艺，即加大了循环进尺，又达到了良好的降低震效果，保证了施工成本。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明提供了一种隧道掘进过程中的高效分段起爆方法，根据隧道开挖断面、地质条件、循环进尺等布设炮孔，运用数码电子雷管实行孔内分段毫秒微差爆破，微差时间精确度提高，实现炮孔上部炸药先爆破，为下部炸药爆破提供自由面，从而保证爆破效果，本发明采用的炮孔内分段毫秒微差爆破，不仅降低了爆破振动速度，且加大了循环进尺，有效达到降低隧道开挖时爆破振动对周围环境的影响。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种隧道掘进过程中的高效分段起爆方法，包括以下步骤：

步骤一，以隧道断面的中线为分界线，在分界线上及其两侧分别设置多个炮孔，且多个炮孔以平行方式设置；

步骤二，炮孔内采用间隔装药，将炸药分成两段装填，每段装药长度相等，水平面上相邻的多个炮孔孔内上部装药段和下部装药段均相互错开，呈扇形结构设置；

步骤三，采用数码电子雷管分段延时起爆，孔内分段微差间隔时间为25～30ms左右，上部装药段先起爆且水平面上相邻的炮孔之间微差间隔时间为10～15ms，下部装药段后起爆且水平面上相邻的炮孔之间微差间隔时间为10ms；

步骤四，炮孔内起爆顺序采用从上而下，分界线上的炮孔先起爆，然后左右两侧的炮孔先后起爆。

进一步而言，在分界线上及其两侧分别设置五个炮孔，炮孔长度为5m，装药段长度为0.8m。

进一步而言，炮孔采用水平结构设置，与隧道断面垂直设置。

进一步而言，每次隧道爆破循环进尺为4m，炮孔的孔间距为3m，排间距为4m。

本发明有益效果：

本发明采用数码电子雷管精确控制孔内分段爆破的微差时间，先起爆炮孔上部装药段，再起爆下部装药段，且中间炮孔最先起爆，为周边岩石提供临空面，这样能得到直接的利益，爆破振动大大降低，单次循环进尺可以增加，爆破效果得到改善，从而降低掘进成本。

附图说明

图1是本发明隧道断面炮孔结构图；

图2是图1中A-A剖视图。

1.隧道断面；2.炮孔；3.装药段；4.微差间隔时间。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。

黄石月亮山隧道为分离隧道设计，隧道净高5.0m，净宽9.75m，左线隧道起讫桩号ZK3+585～ZK6+700，全长3115m；右线隧道起讫桩号ZK3+585～ZK6+701，全长3116m。爆破段地质为三叠系下统大冶组灰岩、及泥灰岩，岩体较破碎，岩层产状为330°∠85°。隧道北端洞口周边环境复杂，右线隧道西侧约40m有一座正在使用的陈家湾变电所(110KV变电站，隶属黄石供电公司)及进出变电站简易混凝土道路(宽4.2m)；隧道进洞90m后洞顶上方有范围约105m的民居，一共22栋。左线ZK+709～ZK+785段以及右线YK3+717～YK3+775段采用控制爆破，地表震动速度不能超过1.5cm/s。

1)钻爆设计

a.采用天水T28凿岩机钻孔(钻杆直径40mm)，如图1所示，在隧道轴线及其两侧分别钻炮孔5个，炮孔深度为5m，炮孔之间排距为4m,孔距为3m，具体的炮孔参数可根据现场实际情况调节。

b.炮孔爆破采用的2号岩石乳化炸药以及卫东数码电子雷管进行，并且孔内分两段装药，如图2所示。同一水平面上的三个炮孔中炸药段错开呈扇形布置，为下部炸药段爆破提供更大的自由面，提高爆破效率。

c.在炮孔内的两个炸药段中各装填一发数码电子雷管，每个数码电子雷管按照如图2所示设定好微差时间，然后按照设定的顺序引爆数码电子雷管，实现毫秒微差爆破。

2)起爆顺序

炮孔爆破顺序按照数码电子雷管设定的时间进行，如图2所示，中间轴线上的炮孔先起爆，其上部炸药段中间电子雷管微差时间设为0ms,与水平面上相邻的两个孔上部炸药段的爆破时间间隔10～15ms,当上部炸药段均按照设定的微差时间爆破之后，下部炸药段按照设定的微差时间起爆。

3)药量

炮孔采用的是间隔不耦合装药结构，分两段进行爆破，炸药段之间用粘土、细砂等隔开，为了保证分段爆破的效果，单孔两段装药长度约为0.8m，单孔装药量为1.6kg。

4)支护

隧道围岩主要为中风化灰岩，少量中风化泥灰岩，岩体较破碎，自稳能力较差，无支护时拱部可能产生小型坍塌，因此在施工时采用工字钢架、锚杆、钢筋网、喷射混凝土等临时支护及超前注浆小导管辅助施工，对中岩墙采用小导管注浆进行加固。

将本发明应用于黄石月亮山隧道实例中，相比之前采用的导爆管毫秒爆破，单次掘进进尺提高到3～4m，爆破振动速度降低70％，炮孔间微差间隔时间精确度提高，岩石破碎效果好，大块度低，实践表明，本发明能最大限度降低爆破振动对周围环境的影响，提高爆破效果。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。