一种瓦斯隧道光面爆破施工方法与流程

1.本技术涉及隧道掘进施工技术领域，具体涉及一种瓦斯隧道光面爆破施工方法。


背景技术：

2.随着我国一大批重点基础设施项目的批准建设，高速铁路、公路等工程项目的建设趋向于向复杂地层发展，特长铁路、公路隧道工程穿越煤气田、油气田区越来越多，施工安全风险越来增大。
3.在特长铁路瓦斯隧道施工中安全是工程建设人员面临的一项巨大挑战。瓦斯隧道爆破开挖根据现有行业规范规定，现有施工方法存在以下不足；首先，为避免炮孔间隔区段形成瓦斯聚集空间，导致炸药起爆火焰引燃瓦斯，造成瓦斯事故，瓦斯隧道爆破施工需采用连续装药结构，但连续装药不利于控制爆破质量，隧道超欠挖严重；第二，瓦斯隧道爆破施工需采用煤矿许用毫秒延期电雷管引爆，雷管最后一段的延期时间不得超过130ms，即雷管延期段位不能超过5段，通常包括：1段：0ms，2段：25ms，3段：50ms，4段：75ms，5段：110ms，针对大断面隧道爆破施工，由于雷管段位不够，需采用分区爆破，多次开挖成型，影响施工进度；第三，为避免延期电雷管引燃瓦斯，瓦斯隧道爆破施工电雷管需孔内延期，雷管使用量大，且不方便检查爆破网络连接质量，并且不使用导爆索，不能实现间隔装药，不利于控制爆破质量。
4.因此，现有瓦斯隧道爆破施工方法中隧道开挖成型质量的控制、大断面瓦斯隧道一次爆破成型等均存在缺陷或不足，施工进度及爆破经济性较低，爆破网络联接过程复杂，不利于爆破网络质量的检测。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本发明目的在于提供一种瓦斯隧道光面爆破施工方法。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
7.本发明瓦斯隧道光面爆破施工方法包括钻孔、装药、起爆网络联接、爆破、出渣及排险各步骤方法；
8.钻孔；于隧道掌子面钻设炮孔，炮孔包括掏槽孔、辅助孔和周边孔；掏槽孔布置于隧道掌子面中心位置，以中心线两侧对称竖向设置各二段；周边孔沿隧道开挖轮廓线布置；辅助孔于掏槽孔与周边孔之间环向布置多段；
9.装药；掏槽孔和辅助孔装药采用第一节炸药卷与安全导爆索绑牢后装至孔底，然后连续再装入炸药并用黏土炮泥堵孔；周边孔装药采用第一节水泡泥与安全导爆索绑牢后装至孔底，再按照炸药、水炮泥多循环依次放置形成间隔装药结构并用黏土炮泥堵孔，各水炮泥与炸药长度一致；
10.起爆网络联接，起爆网络采用安全导爆索联接；掏槽孔以竖向设置的每段孔并联后，每竖向段再并联联接后与起爆装置联接，每段中心设置数码电雷管；周边孔各孔并联后
与起爆装置联接，至少每20个炮孔间隔设置一数码电雷管；辅助孔每环为一段，各段并联联接后与起爆装置联接，各段中至少每20个炮孔间隔设置一数码电雷管；
11.爆破；起爆顺序依次是：掏槽孔、辅助孔、周边孔，通过数码雷管进行延期控制爆破。
12.各炮孔凿进深度是掏槽孔与周边孔较辅助孔深30cm。
13.装药中各孔外预留安全导爆索长度不小于30cm。
14.掏槽孔是直孔掏槽或斜孔掏槽，所述直孔掏槽是垂直于隧道掌子面的炮孔，所述斜孔掏槽是与隧道掌子面成小于90度夹角的炮孔。
15.掏槽孔以中心线两侧对称竖向设置的各二段中，竖向内段各钻孔之间间距为60cm，钻孔方向与掌子面夹角为50
°
；竖向外段各钻孔之间间距为40cm，钻孔方向与掌子面夹角为60
°
。辅助孔各环向段中各钻孔间距均为60cm。周边孔各孔间距为45cm，最小抵抗线为60cm。
16.采用黏土炮泥封孔的封堵长度不小于炮孔深度的1/2且不小于30cm。
17.爆破施工全过程瓦斯体积浓度不大于0.5％。
18.本发明瓦斯隧道光面爆破施工炸药均采用煤矿许用乳化炸药；每一段位的引爆采用孔外位置设有数码电雷管，利于检查爆破网络连接质量，同时也消除了因毫秒延期电雷管爆破间隔延期时间的制约导致爆破最大段位限制的问题；周边孔所用炸药和数码电雷管通过安全导爆索形成簇并联起爆网络。
19.本发明方法通过在炮孔口处采用黏土炮泥进行封堵，抑制了炸药爆炸后产生的气体冲出炮孔口，影响爆破质量，同时也避免与开挖面中的瓦斯直接接触发生瓦斯灾害。
20.本发明方法能够有效控制围岩超欠挖，降低炸药单耗，节约生产成本；不仅提高了炸药能量利用率和炮孔利用率，达到光面爆破的效果，而且改善爆破岩体块度分布，有利于铲装运输；同时在爆破方面上规避了毫秒延期雷管起爆延期受130ms时间的限制问题，网络联接方面上较为简单，起爆更为安全。
附图说明
21.图1为本发明实施例的炮孔布置示意图；
22.图2为本发明实施例的掏槽孔和辅助孔装药结构示意图；
23.图3为本发明实施例的周边孔装药结构示意图；
24.图4是本发明瓦斯隧道光面爆破流程图。
25.附图标记说明：1.1、掏槽孔；1.2、辅助孔；1.3、周边孔；2、炸药；3、水炮泥；4、黏土炮泥；5、数码电雷管；6、安全导爆索。
具体实施方式
26.下面结合具体实施方式对本发明进一步说明，具体实施方式是对本发明原理的进一步说明，不以任何方式限制本发明，与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。
27.结合附图。
28.本发明瓦斯隧道光面爆破施工方法，包括在隧道掌子面上钻设若干个炮孔，炮孔
包括掏槽孔1.1、辅助孔1.2、周边孔1.3。
29.掏槽孔1.1布置在隧道掌子面中心位置，掏槽孔1.1最先起爆，将中心岩石抛掷出来，为辅助孔1.2爆破创造临空面，达到最佳爆破效果，掏槽孔1.1对提高破岩效率、循环进尺都起着决定性作用，掏槽孔1.1可以是直孔掏槽，也可以是斜孔掏槽。
30.辅助孔1.2布置在掏槽孔1.1和周边孔1.3之间钻凿的炮孔，环向布置，为开挖进尺的主要爆破孔。
31.周边孔1.3是指沿隧道开挖轮廓线布置的爆破炮孔，决定了隧道开挖面爆破质量。
32.各炮孔深度，掏槽孔1.1、周边孔1.3较辅助孔1.2超深30cm。
33.掏槽孔1.1和辅助孔1.2装药：第一节炸药2卷与安全导爆索6绑牢，然后用炮棍装至孔底，然后连续装入炸药2并用黏土炮泥4堵孔，孔外预留安全导爆索6长度不小于30cm。该装药结构于传统瓦斯隧道装药结构的主要特点是采用安全导爆索起爆，相较于传统瓦斯隧道每个孔都需采用雷管的引爆方式，节约了雷管使用量。
34.周边孔1.3装药：第一节水泡泥3与安全导爆索6绑牢，然后用炮棍装至孔底，再按照炸药2、水炮泥3、炸药2、水炮泥3多循环依次放置形成间隔装药结构并用黏土炮泥4堵孔，孔外预留安全导爆索6长度不小于30cm。该装药结构相较于传统瓦斯隧道周边孔采用连续装药结构、采用雷管起爆，该方法从根本上改变了周边孔装药的结构形式，实现了间隔装药，采用安全导爆索引爆，改变了引爆方式，节约了雷管用量，实现了瓦斯隧道光面爆破。
35.起爆网络的连线：采用安全导爆索6将每一段位的炮孔外预留的安全导爆索采用“t”型结并联连接；然后在每一段位的安全导爆索6上每间隔不大于20个炮孔连接数码电雷管5，形成簇并联起爆电路，并进行起爆网络的检测。
36.炸药2均采用煤矿许用乳化炸药；每一段位的引爆采用的孔外位置设有数码电雷管5，利于检查爆破网络连接质量，同时也消除了因毫秒延期电雷管爆破间隔延期时间的制约导致爆破最大段位限制的问题。
37.本发明方法通过在炮孔口处采用黏土炮泥4进行封堵，抑制了炸药2爆炸后产生的气体冲出炮孔口，影响爆破质量，同时也避免与开挖面中的瓦斯直接接触发生瓦斯灾害。
38.本发明水炮泥3是将水注入筒状聚乙烯塑料袋并封口而制成的，其长度一般在250～300mm左右，直径略小于炮眼直径。炸药爆炸时水炮泥同时爆炸，水便形成雾状分布在空气中，可起到降低爆温、缩短爆炸火焰延续时间的作用，从而减少了引爆瓦斯的可能性，有利于安全生产。
39.本发明黏土炮泥4是指由黏土、中粗砂、水三种材料按照一定比例混合制成的一种具有粘结性的一种用于封堵炮孔的材料。黏土炮泥4堵孔后可增加炮孔口的抵抗力，使炮孔口内积聚压缩能，提高爆破效果，通过黏土炮泥4还可以降低爆破气体逸出工作面的温度和压力，阻止火焰和灼热固体颗粒从炮孔喷出，减少了引燃瓦斯的可能性。
40.本发明起爆顺序掏槽孔1.1
→
辅助孔1.2
→
周边孔1.3。掏槽孔1.1为辅助孔1.2创造爆破临空面；辅助孔1.2靠近内圈的首先起爆，一次向外圈爆破，周边孔1.3最后起爆，决定了爆破质量的好坏。掏槽孔1.1、辅助孔1.2、周边孔1.3通过数码雷管进行延期控制，保证由内之外一次起爆。
41.如图1所示，图1为本实施例的炮孔布置示意图；采用凿岩机于围岩上钻设若干个炮孔，包括掏槽孔1.1、辅助孔1.2以及周边孔1.3。掏槽孔1.1布置在隧道掌子面中心位置，
掏槽孔1.1可以是直孔掏槽，也可以是斜孔掏槽。辅助孔1.2布置在掏槽孔1.1和周边孔1.3之间钻凿的炮孔，环向布置，为开挖进尺的主要爆破孔。周边孔1.3是指沿隧道开挖轮廓线布置的爆破炮孔。炮孔凿进深度是掏槽孔1.1、周边孔1.3较辅助孔1.2超深30cm。
42.如图2所示，图2为本实施例的掏槽孔1.1和辅助孔1.2装药结构示意图；使用炮棍将炸药2连续装入至掏槽孔1.1和辅助孔1.2孔内形成连续耦合装药结构，黏土炮泥4封孔。
43.如图3所示，图3为本实施例的周边孔1.3装药结构示意图；周边孔1.3孔内按照水炮泥3、炸药2、水炮泥3、炸药2交替布置，黏土炮泥4封孔。水炮泥3循环放置形成间隔耦合装药结构；采用安全导爆索6将各节炸药2和孔外的数码电雷管5采用串联连线，方便爆破网络连线质量检查；上述炮孔口处均采用黏土炮泥4进行封孔密实，封堵长度不得小于炮孔深度的1/2且不小于30cm，各周边孔1.3起爆采用数码电雷管5并联起爆，每个数码电雷管5爆轰波沿安全导爆索6双向传导，引爆炸药2，数码电雷管5形成簇并联电路。
44.本发明方法周边孔1.3按照炸药2和水炮泥3依次循环放置形成间隔耦合装药结构，不但消除了易于瓦斯积聚的空间，节约了炸药单耗成本，而且有效地达到了光面爆破效果；采用数码电雷管5取代了毫秒延期电雷管，不但消除了传统电雷管的延期药粉火焰引发瓦斯爆炸，而且更加精确控制爆破延期时间，提高了瓦斯隧道在装药过程中的安全性和可靠性。
45.周边孔1.3内的水炮泥3和炸药2之间紧密贴合，并且孔内每节水炮泥3和炸药2长度均一致。
46.针对大断面围岩掘进施工，本例中，掏槽孔1.1分两级布置，一级的孔位上下间距均为60cm，钻孔方向与掌子面夹角为50
°
；二级孔位上下间距布置为40cm，钻孔方向与掌子面夹角为60
°
，可有效的扩大掏槽效果；本例中，辅助孔1.2分三层布置，每层钻孔间距均为60cm；本例中，周边孔1.3之间的孔位间距保持在45cm，最小抵抗线为60cm。
47.下面对本发明瓦斯隧道光面爆破施工方法进行详细说明，包括以下步骤：
48.s1、测量放线，确定钻孔位置、数量、钻孔方向及孔深；
49.s2、钻孔作业台车就位，工作面瓦斯浓度检测，瓦斯浓度不大于0.5％；
50.s3、采用凿岩机按照放线点位在掌子面钻设若干个炮孔，包括掏槽孔、辅助孔及周边孔，周边孔钻孔超深30cm；炮孔均采用湿式钻孔方式，并及时进行清孔；
51.s4、装药前进行孔内、孔外瓦斯浓度检测，瓦斯浓度不大于0.5％；
52.s5、掏槽孔和辅助孔装药：第一节药卷与安全导爆索绑牢，然后用炮棍装至孔底，然后连续装入炸药并用黏土炮泥堵孔，孔外预留安全导爆索长度不小于30cm；周边孔装药：第一节水泡泥与安全导爆索绑牢，然后用炮棍装至孔底，然后按照炸药、水炮泥、炸药、水炮泥循环依次放置形成间隔装药结构并用黏土炮泥堵孔，孔外预留安全导爆索长度不小于30cm。
53.s6、采用安全导爆索将每一段位的炮孔外预留的安全导爆索采用“t”型结连接。然后在每一段位的安全导爆索上每间隔不大于20个炮孔连接数码电雷管，最后形成簇并联起爆电路，并进行起爆网络的检测；
54.s7、爆破前进行瓦斯浓度检测，瓦斯浓度不大于0.5％；
55.s8、所有人员撤至安全距离，起爆，爆破后进行通风、降尘；
56.s9、爆破后瓦斯浓度检测，瓦斯浓度不大于0.5％；
57.s10、出渣及排险；
58.下一循环。