水利水电工程隧洞钻孔爆破技术分析

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【摘要】为促进国家经济发展，为人们提供更加优质的公共服务，我国广泛进行基础设施建设。水利水电工程作为国家基础设施的重要组成部分，其对于周边地区发展和人们的日常生活具有重要影响。在水利水电工程中，钻孔爆破是重要的施工环节，对此，需要对爆破材料、工序等进行严格控制，保证安全。本文首先对钻孔爆破技术进行简要分析，其次总结了水利水电工程中隧洞钻孔爆破施工技术要点，然后就施工中的注意事项进行阐述。

【关键词】水利水电；爆破用药量；钻孔

1引言

在水利水电工程中应用钻孔爆破施工，会受到外部环境中多种因素的影响，如地形地貌、地质条件等，在这一过程中，需注重钻孔爆破设计，对开挖断面爆破钻孔进行合理布设，保证最终的爆破效果，同时也需保证爆破施工安全与质量。

2钻孔爆破技术概述

所谓钻孔爆破技术，就是指在掘进过程中通过钻孔、装药、爆破、开挖岩石等完成爆破作业。在爆破作业过程中需要结合工程现场的实际情况，基于地形勘测、工程设计等对爆破设备、施工参数进行合理设置。在爆破施工前，需要明确爆破施工作业要求和任务，对开挖断面土层的炮孔进行合理布设，同时，需对炮孔种类、爆破材料等进行谨慎选择。

3水利水电工程施工中隧洞钻孔爆破技术的探讨

3.1炮孔种类及布置

平洞开挖断面上设置的炮孔作用有所不同，按照使用途径的差异可将其分为掏槽孔、周边孔、崩落孔三种。掏槽孔的应用就是扩大临空面的作业面积，可为钻孔爆破作业奠定基础。掏槽孔一般设置于开挖断面的中央位置。在施工中，可依据钻孔布设形式和方向的不同将掏槽孔划分为垂直掏槽以及斜孔掏槽两类[1]。周边孔的应用功能为控制爆破开挖的轮廓，为此，需将其均匀布设于开挖作业面的四周。崩落孔的应用功能是爆落岩体，为上述爆破作业和爆破孔功能的发挥奠定基础。崩落孔需布置于掏槽孔的周围，且需和开挖作业面保持垂直关系。炮孔布置通常如图1所示，在布设时主要工作为分区和爆破孔布设。在布设炮孔前，需要做好以下工作：①在布设炮孔过程中，需要对后期的钻孔作业进行考量，尽量减少移动次数；②需布置炮孔防线，需要和岩层层理、裂隙面保持垂直，不得出现卡钻或者是漏气问题，影响最终的爆破施工效果[2]；③对于周边孔的布设，需要依据设计轮廓图进行，但是也许对作业的可行性和安全性进行分析，为此，可将其布设于轮廓线10～20m范围内；④掏槽孔布设，掏槽孔深度应大于崩落孔10～15%，可提升爆破质量；⑤在断面的拐角位置，需要保证炮孔分布的均匀性，这样方可控制开挖的轮廓，并控制开挖范围。

3.2炮孔数量和装药量的确定

掘进工作面上炮孔数量以及装药量会受到地质条件，如岩层分布、炸药性能、炸药使用量等进行确认。在施工过程中，可以采用类比法或者是依据经验进行计算，确定具体的施工参数。一般需先确定单位耗药量和掘进深度，再根据工程设计要求进行现场作业试验，对炮孔数量、炮孔类型、炮孔间距等设计进行优化。在初步计算过程中，可基于装药量平衡原理对现场所需的炮孔量进行计算，并确定相邻炮孔的间隔距离。同时，需确定炮孔数量，而这里所指的炮孔数量是指炸药的一次性爆炸作业中所需的炸药量，这样可保证炸药可全部填充至炮孔中。在设计爆破方案时，其中最具影响力的参数是单位耗药量，但是其他参数均需基于该数值进行确认。因此，先确定单位耗药量是保证爆破施工参数设计的基础。对于每排炮进尺总装药量，其计算如下[3]：Q=qV=qLSμ式中：Q为每排炮进尺总装药量，单位为kg；q为单位耗药量，单位为kg/m3；V表示的使每进尺爆破下岩石的体积，单位为m3；L表示的是实际钻孔深度，单位为m；S表示的是开挖断面面积，单位为m2；μ表示的是炮孔利用率，μ=l′/L；l′表示的是爆破后的实际深度，单位为m。在计算出每排炮进尺总装药量之后，需对爆破材料进行合理分配。因为炮孔分区和地理位置不同，其在爆破作业过程中的作用也有所差异，所需的装药量也不同。因此，需谨慎对待。根据岩石爆破原理，爆破对岩石破坏的过程为爆轰气体压力、应力波等对岩石共同作用的结果。①在炸药爆炸之后，周边的气体急速膨胀作用在周围的岩体上，导致岩体出现剪切破坏；②由于爆炸带来的冲击波，给周边岩体带来了较强的压缩作用，导致岩体出现破碎；③爆破产生的压力波在向外传播的过程中，自由面会对压力波进行一定的反射，在共同的作用下，岩体会出现拉伸破坏。为此，需对爆破方案进行合理设计。爆破生产和工艺设计的合理性需通过爆破效果、技术经济和安全性进行评价。爆破参数指标是定性的，未进行量化，但是在实际生产中爆破参数难以控制。爆破参数随着工程爆破范围等不同，爆破参数也所有差异，可在允许范围内控制偏差，保证参数的有序构成，对爆破参数进行优化组合。爆破参数的选择和设计是工程设计与施工中的重要环节，对于最终的爆破效果有直接影响。在岩石爆破程中，主要涉及岩石炸药单耗、孔网面积、密集系数、孔径与岩石强度。水利水电工程中，因环境复杂，需对炸药单耗、孔距比、密集系数、孔径与岩石强度等进行重点研究，选择最佳爆破效果组合方案，可参考表1。

3.3掘进爆破技术

在掘进爆破之前，需对工程现场的环境进行勘察，依据实际情况编制施工计划，确定爆破参数。在实际施工中，需就施工设备、环境因素对于作业效果的影响进行考量。因为爆破施工中，支护、出渣、运输工作可能需同时进行方可保证整体工程的施工进度，同时因为爆破施工技术要求高，所以施工控制难度较高。除此之外，因为爆破的自由面有限，岩石的存在也会对爆破产生负面影响，破碎单位体积岩石耗药量的增加为爆破作业质量的提高提供了有利条件。爆破施工需保证爆破后的洞室断面符合设计要求，且不能出现超挖、欠挖的问题，还需注意支架、风管、水管、电线等设备的损坏问题。在施工中，应尽量控制爆破作业范围，弱化其对于周边岩土结构的扰动，从而保证爆破作业后周边地质结构的稳定。

3.4严格控制填孔质量

填孔质量是影响钻孔爆破效果的重要因素，若钻孔没有进行封口，则不能进行爆破。经检查若炮孔的深度不超过0.9m，那么装药深度的控制应将炮孔深度的1/2作为标准。若炮孔的深度不小于0.9m，那么装药深度的控制应将炮孔深度2/3作为标准。在进行钻孔封口时，不能使用易燃性材料或者是现场的岩石块，也不能肆意改变起爆网络的布设方案。

4施工注意事项

4.1关于爆破材料的管理

爆破材料对于最终的爆破效果有直接影响，需注重爆破材料的管理，如爆破材料运输、装卸和堆放。爆破材料运输车辆需要标识危险标识，并对爆破材料进行报装，保证运输安全。仓储时，应将爆破材料放于阴凉干燥处，不得暴晒。

4.2炸药的使用量

若炸药用量较大，则会埋下安全隐患，不利于现场的安全管控。所以，需对炸药的使用量进行控制。在确定具体数值时，需要对各类因素进行考量，如钻孔的合理布设、钻孔深度、地质条件。

4.3其他事项

在做好上述工作的同时，需注意以下内容：①出渣运输和临时支护需严格按照工程治疗要求和现行标准进行操作，并合理选择运输设备和单位运输量；②需合理选择运输线路和弃渣场的位置；③需建立专业的管理组织，就施工组织和安全运行建立相应的管理制度；④隧洞洞室开挖结束后，应做好支护工作，选择适宜的支护形式，否则易发生坍塌。当前水利水电工程施工中多综合应用临时性支护与永久性支护技术。

5结束语

综上所述，在水利水电工程隧洞施工中，钻孔爆破是最为常见的爆破施工工艺，而该工艺的应用研究有利于实际工程爆破效果的控制。在工程建设中，需谨慎选择爆破材料和支护形式，并对炸药用量、掘进爆破和出渣运输等进行合理设置，保证爆破质量，为水利水电工程隧洞施工任务的顺利进行奠定基础。

参考文献

[1]秦晋，周贺达.小断面长引水隧洞开挖爆破与供风设计[J].东北水利水电，2011，29（10）：1~4.

[2]赵根，吴新霞，周先平，等.深水条件下岩塞钻孔爆破关键技术及应用[J].工程爆破，2016，22（5）：13~17.

[3]陈蕾，袁媛.布仑口-公格尔水电站发电引水隧洞高地温洞段爆破技术研究[J].黑龙江水利科技，2012，40（9）：107~108.

作者:王立东 单位:中国水利水电第十六工程局有限公司厦门分公司