孫鵬飛

三空孔矩形直眼掏槽爆破試驗研究

孫鵬飛

（遼寧潤中供水有限責任公司，遼寧 沈陽 110166）

大伙房輸水工程引水隧洞采用TBM（全斷面硬巖掘進機）掘進為主，鉆爆法為輔的聯(lián)合施工方案。文中結合大伙房水庫輸水工程引水隧洞鉆爆法開挖施工，簡要介紹三空孔矩形直眼掏槽爆破設計相關試驗研究，概述其優(yōu)缺點，旨在提高單循環(huán)開挖進尺，保證開挖進度，同時為類似工程施工提供借鑒經(jīng)驗。

引水隧洞；三空孔；爆破；單循環(huán)；直眼掏槽

1 爆破實驗的目的

大伙房水庫輸水工程主體建筑物為長85.32 km的引水隧洞，采用TBM（全斷面硬巖掘進機）掘進為主，鉆爆法為輔的聯(lián)合施工方案。針對鉆爆法施工洞段，其設置多條施工支洞。受地質(zhì)條件、場地條件及外界因素干擾等，個別洞段間施工進度難以保證合同工期，為確保階段性工期目標，結合現(xiàn)場資源投入情況，擬采用三空孔矩形直眼掏槽的爆破措施，提高單循環(huán)進尺，保證開挖進度。為此，決定在6號洞下游利用三臂鑿巖臺車，采用三空孔矩形直眼掏槽方法進行一次爆破試驗，從而確定該方法相關爆破技術參數(shù)。

2 實驗方法

圖1所示空心孔為裝藥孔，直徑50 mm，孔深5 m，實心孔為不裝藥空孔，直徑為110 mm，孔深5.2 m。裝藥結構：周邊眼采用不偶合間隔裝藥，其余采用不偶合連續(xù)裝藥。爆破器材選用2號巖石乳化炸藥、非電毫秒雷管（7 m腳線）、導爆管（爆速3 000 m/s）、導爆索（周邊眼全周布設）。根據(jù)圖示由1-17段依次起爆。

3 試驗過程

試驗從2005年7月28日12點10分開始，采用三臂鑿巖臺車施工，臺車到掌子面的時間為12：10，測量時間為12：10—12：55，同時臺車作業(yè)打完第一排底板眼；12：55開鉆，2號臂打掏槽眼，1號臂3號臂同時打周邊眼。15：06雙臂打完40個周邊眼；16：09掏槽眼（包括φ110的3個空孔擴孔）打完。2號臂開始打第二排底板眼。雙臂共打了40周邊眼，18+12+10+8個輔助眼。2號臂打了1+4+8個掏槽孔，3個φ110的空孔，7+6+3個底板眼；于17：05全部眼打完。炸藥于17：55運到掌子面，開始裝藥，裝藥時間為17：55—19：18。排煙時間為19：18—19：38，出渣時間為19：38—22：40，挖機清底渣22：40—23：03，最終全斷面爆破測量進尺為3.9 m。

圖1 Ⅲ類圍巖全斷面開挖三空孔直眼掏槽炮眼布置圖單位：cm

4 試驗結果統(tǒng)計

針對試驗，分別從單循環(huán)耗時時間、用藥量及鉆孔數(shù)進行對比分析，具體分析見表1，2，3。

表1 時間對比統(tǒng)計

表2 用藥量對比統(tǒng)計表

表3 鉆孔對比統(tǒng)計表

5 實驗結果分析

5.1 優(yōu)點

1）適合工程小斷面三臂鑿巖臺車快速掘進。由于工程主洞鉆爆法馬蹄形斷面最大寬度8.08 m，且在圓心位置，若成功采用直眼掏槽工法，將避免因斷面小造成的鑿巖臺車推進梁（7 m）受洞壁影響，解決楔形掏槽最合理角度無法實現(xiàn)的問題。

2）單循環(huán)進尺高，日工序循環(huán)減少。若此工法爆破成功，單循環(huán)進尺將從原楔形掏槽的3～3.5 m增加至4.8 m。若日進度控制在9.6 m，則日平均循環(huán)數(shù)減少1個后，仍能保證日進度要求，從而減少了因工序銜接造成的時間耽誤。

5.2 不足之處

1）達到直眼掏槽設計進尺4.5 m以上，成功機率極低。受圍巖節(jié)理裂隙發(fā)育等客觀因素影響，由于引水隧洞二段五標地質(zhì)的特殊性，經(jīng)過近一個月的直眼掏槽試驗，全斷面一次爆破最大進尺為3.9 m，平均進尺僅為3.65 m。

2）掏槽眼部分空孔間距、裝藥孔間距受圍巖條件和臺車鉆孔水平影響，精度不高。直眼掏槽空孔的間距為18 cm（邊對邊約為7 cm），考慮到?102的鉆頭打出的成孔直徑約為110 mm，如果縮小空孔的間距會造成穿孔，這對于施鉆工的施鉆水平有很高的要求。同時圍巖節(jié)理較發(fā)育也會影響到成孔質(zhì)量，故直眼掏槽工法對施工過程各方面條件要求較高。

3）作業(yè)循環(huán)時間長，對機械設備完好率要求高。由于掏槽眼3個空孔須二次擴孔，根據(jù)試驗結果時間對比顯示，2號臂鉆掏槽眼部分比楔形掏槽工法耗時多出約141 min，裝藥耗時多出20 min，鉆眼時間長對鉆機機具的磨損增大，同時輔助眼、周邊眼以及底板眼的數(shù)量增加，也會增加鉆具的磨損，機械故障的耽誤將增加工序時間。

4）火工品消耗較大，單耗已超過1.3 kg/m3。從試驗成果中裝藥量對比表可以看出，火工品消耗大于楔形掏槽，且全斷面爆破時要求毫秒雷管段別需增加至9個段別，比楔形掏槽工法多出3個段別（需增加13段、15段、17段），單次集中裝藥量較大，對安全距離的控制要求較高。

5）單循環(huán)進尺增加，洞身超欠挖成型控制難度增大。由于周邊眼鉆孔角度問題，外插角控制在1°內(nèi)非常困難，幾乎不可能，加之深度加大，平面上鉆桿外插隨深度增加而增大，底眼部分超挖嚴重。

6 結語

綜上所述，結合現(xiàn)場實際情況以及已完成洞段施工經(jīng)驗，目前在短工期、高標準壓力下，若三空孔矩形直眼掏槽技術得以成功應用，則工程項目資源投入將大大降低，同時能較為穩(wěn)定地保證隧洞開挖進度，從而實現(xiàn)工期的合同履約，但綜上分析所述，不足之處多于優(yōu)點，從各方面綜合考慮，同時嚴肅對待工期緊張的態(tài)勢，工程此時此地都不宜采用直眼掏槽爆破技術，但其他類似工程可以借鑒該試驗研究成果進行鉆爆法開挖施工。

［1］宗琦，王從平.深孔分段直眼掏槽試驗研究［J］.有色金屬，2001（3）.

［2］潘國斌.帶有空孔的直眼掏槽有合理參數(shù)［J］.陜西煤炭技術，1989（3）.

TV74 < class="emphasis_bold"> ［文獻標識碼］B

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1002—0624（2017）12—0050—02

2016-11-07