一、 工程概况： 1、隧道总长3211m

2、隧道形状及断面要求：断面为半圆拱形，墙高15m，宽8m

3、隧道特点及环境条件：隧道围岩坚固性系数f=11～13，隧道旁55m有一座水工隧道，水工隧道的安全振动速度不能超过7～15 cm∕s；同时，隧道为浅埋隧道，最小埋深为22m，隧道上方沿隧道走向有另外一条南水北调中线工程隧道——王家岭隧道，该隧道能够承受的最大振动速度为3 cm∕s

4、地质条件：岩性以泥岩夹砂岩为主；区内构造节理不发育，地表水较发育，地下水以基岩裂隙水为主

5、工期要求：隧道掘进工期定为12个月 6、设计内容及要求

完成设计说明书，主要内容包括：

1）根据环境条件，进行最大装药量的安全验算

2）要求周边孔采用光面爆破施工，完成详细地隧道和炮孔装药参数表 3）完成隧道断面布孔图，掏槽孔形状及布孔图 4）完成所有炮孔装药结构图

5）完成炮孔起爆顺序及起爆网路图 6）主要技术经济指标

a、断面开挖面积（m2） b、单位面积炮孔数（个） c、设计炮孔利用率（%） d、预计的循环进尺（m）

``e、每循环爆破岩石量（m3`） f、比钻孔量（m/ m3`）

`g、炸药单耗（kg∕m3`）

二、掘进爆破方案及爆破安全要求 1、隧道断面结构设计：

隧道断面为半圆拱形，墙高15m，宽8m。断面面积145.13m2

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2、掘进方式：

采用分台阶掘进法，上断面掘进高度为8m，面积为57.13m2，下断面开挖面积88m2，为了减小爆破振动强度，上断面布置楔形掏槽孔，上次掘进爆破成形，单循环进尺控制在1.5～2.7m之间。下断面布置采用水平炮孔爆破开挖，单次爆破进尺为5m。周边孔采光面爆破。上断面始终超前下断面10m以上。 三、爆破参数设计：

1、凿岩机具及爆炸物品：

采用凿岩台车配备9台7655型气腿式凿岩机，孔径40mm。 2、确定最大段装药量：

根据公式：Qm=R3(V/K)3/α 确定最大一段允许用药量。 查表得：取K=100 α=1.5

则，Qm1=2013.1 kg Qm2=9.5 kg 取小值，则最大段允许用药量为9.5kg。 3、爆破参数设计：

上断面掏槽孔和崩落孔爆破参数： ① 炮孔深度。炮孔深度按下式计算

L=（0.5～0.9）B 式中B——隧道宽度，m

则， L=4.0～7.2m 但是，为了降低爆破振动，取崩落孔深度为1.8m，掏槽孔超深20cm。当工作面与王家岭隧道相距22m以上时，崩落孔的深度可加大至4.0m。 ② 炸药单耗。隧道掘进爆破的炸药单耗主要与岩性和开挖断面积有关，可由公式计算

k=1.4f 式中k——炸药单耗 s f——岩石普式系数

S——开挖断面积（S大于18m2时，取18m2）

``通过计算得， k=1.094-1.190 kg∕m3` 取k=1.1 kg∕m3`

③ 单循环装药量Q 。按照公式

Q=kslη 式中Q——每循环的总装药量，kg

` k——单位炸药消耗量，kg∕m3`

S——隧道掘进尽断面积，m2 l——工作面爆孔平均深度，m η——爆孔利用率，一般为0.85～0.95 鉴于该段岩体的可爆性较好，本例取炮孔利用率为0.9.因此1.7m和4.0m孔深的单循环装药量分别取为： 96.1kg和226.2kg。

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④ 炮孔间距。循环进尺为1.7m时，每对掏槽孔的孔口距a取2.4m，孔底距取20cm，掏槽孔排距a=30cm，掏槽孔两边布置的辅助孔孔距取80cm，拱部的崩落孔孔距取70cm。循环进尺为4.0m时，每对掏槽孔的孔口距a取3m，孔底距取20cm，掏槽孔排距a=30cm，掏槽孔两边布置的辅助孔孔距取70cm，拱部的崩落孔孔距取90～100cm。

⑤ 单孔装药量q。隧道掘进爆破的单孔装药量按下式计算 q=nLγ 式中 q——单孔装药量，kg

n——装药系数。查表并结合此例实际情况取：掏槽孔 n=0.8，崩落孔 n=0.7；

L——炮孔长度，m

γ——单位长度的药卷质量，kg∕m 则，循环进尺为1.7m时

q掏·=0.8×2.2×0.96=1.69 kg q崩=0.7×1.7×0.96=1.14kg 循环进尺为4.0m时

q掏·=0.8×4.4×0.96=3.38 kg q崩=0.7×4.0×0.96=2.67kg ⑥．炮孔数目确定.先根据单位炸药消耗量进行估算，然后再依炮孔布置情况适当加以调整。通过公式 N=

ks?nk? 式中：k——掘进爆破单位炸药消耗量，kg

∕m3``

L——炮孔平均深度，m

n——炮孔平均装药系数，查表可得 K——炸药的线装药密度，kg∕m η——炮孔利用率。 所以得到初算N=78 个。

上断面周边孔爆破参数： ① 拱部周边孔光面爆破参数。

光面层厚度：W=（10～20）D=40～80mm，一般取W=50～80cm。此设计取70cm。 炮孔间距a：按a=（10～18）D计算，考虑到拱部周边孔边界控制要求高，适当增加炮孔数目，取a=45cm 装药不耦合系数：K=1.8～2.0

线装药密度，取q=0.12～0.15 kg∕m ② 边墙周边孔爆破参数。

炮孔间距a=50～55cm，本设计取50cm。 线装药密度：q线= 0.25～0.35 kg∕m ③ 底板孔爆破参数。

底板孔距：a=70～75cm，本设计取70cm。 装药系数：n=0.75

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单孔装药量

循环进尺为1.7m时，q=nLγ=0.75×1.7×0.96=1.2kg

循环进尺为4.0m时，q=nLγ=0.75×4.0×0.96=2.88kg

下断面爆破参数：

上断面开挖后，为下断面提供了一个上向自由面，爆破条件有所改善，爆破振动速度强度降低，为增加单循环进尺，下断面采用水平深孔爆破。 ① 炮孔深度L。取炮孔深度L=5.0m

② 抵抗线W和排距b。由于台阶上表面为抵抗线，爆破岩体必须克服重力功，才能保证爆破效果，所以抵抗线不宜过大。然而抵抗线过小，则可能形成抛掷作用，造成爆破飞石砸坏隧道的初期衬砌。所以取抵抗线W=1.0～1.1m，排距b=0.9m。此设计中取W=1.0m，排距取b=0.9m ③ 炮孔间距a。边墙周边孔孔距a=65～70cm，取a=70cm。地板孔距a=0.9～1.0m，取a=1.0m。

主炮孔间距按m=1.1～1.2计算，所以a=1.0～1.1m，取a=1.0m。

④ 炸药单耗k。本设计中岩性以泥岩夹砂岩为主，炸药单耗k=0.25～0.35 kg

`∕m3`，但是考虑到水平孔爆破上表面为抵抗线的特点，取炸药单耗k=0.35～0.45 ``kg∕m3`，设计中取k=0.4 kg∕m3`。

⑤ 单循环装药量Q 。按照公式 Q=kslη 鉴于该段岩体的可爆性较好，本例取炮孔利用率为0.9.因此单循环装药量分别取为： 99kg～139kg。

⑥ 单孔装药量q。主爆孔、底板孔的单孔装药量q按照公式q=kWLa或q=kbLa来计算。所以q=0.35×1×5×1～0.45×1.1×5×1.1=1.75～2.72kg。

⑦ 考虑到底板孔的爆破条件差，装药量可加大15％～20％，而第一排主炮孔因自由面条件较好，可减少10％～15％。为此，第一排主炮孔的装药量q=1.5～2.3kg，中间主炮孔q=1.8～3.0kg，底板孔q=2.1～3.1kg。

⑧ 边墙周边孔的装药量则按照光面爆破方法确定，线装药密度q线=0.12～0.20 kg∕m，单孔装药量q=0.6～1.0 kg。 ⑨ 炮孔数目确定。通过公式 N=

ks?nk?计算

则 N= 45 个。

四、爆破施工设计：

1、上断面爆破施工设计：

① 从距离底板50～60cm处开始，沿隧道中心线两侧对称布置3对垂直楔形掏槽孔，掏槽孔与工作面呈65°～70°的夹角，孔深L=2.2m。在掏槽孔与边墙之间布置四排辅助孔，第一排辅助孔与掏槽孔相距20cm，最外排辅助孔与边墙相距50～60cm，此设计取55cm。中间辅助孔的排距为40cm。在隧道拱部呈弧形布置五排崩落孔，排距为60～70cm，此设计取70cm，其钻孔方向向外倾斜5°，两侧边墙周边孔间距50～55cm，此设计取50cm。拱部周边孔间距45cm。底板孔直接布置在底部边界上，并向下倾斜10°钻孔，孔距70～75cm，此设计取70cm。除掏槽孔外所有炮孔均为垂直，孔深L=1.7m。

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西南科技大学环境与资源学院课程设计 炮孔布置形式及其孔网参数如下图所示： 5

西南科技大学环境与资源学院课程设计 ② 装药结构与单孔装药量。除周边孔采用轴向空气间隔装药外，其余炮孔均采用连续装药结构。拱部周边孔及边墙周边孔采用直径为25mm、长20cm、质量100g的卷状乳化炸药；底板孔使用直径35mm、长20cm、质量200g的卷状乳化炸药；其余炮孔均使用直径35mm、长20cm、质量150g的卷状2号岩石铵梯炸药。 各类炮孔的装药量列于下表：

上断面掘进爆破炮孔装药参数表 炮孔装药量（孔炮炮孔深度 kg） 倾斜度 炸药（2号岩石铵梯种孔单炸药（乳化炸药） 炸药） 雷管类 个孔段别 数 深总深 垂水卷重量 总重 卷重量 总重 度 直 平 数 数 掏槽6 2.2 13.2 0 60 45 150g 6.7kg 1 孔 辅助104 1.7 176.8 0 0 520 150kg 78kg 4-18 孔 拱部周24 1.7 40.8 0-5 0-5 120 100g 12kg 20 边孔

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边墙周18 边孔 底板12 孔 1.7 30.6 0 5 90 100g 9g 18 1.7 20.4 10 0 60 200g 12kg 19 总164 281.8 270 33kg 565 84.7kg 计 ③．起爆顺序与起爆方法。采用非电导爆管雷管孔内毫秒延迟起爆顺序系统。为了控制爆破的地标振动速度强度，并获得较好的爆破效果，起爆顺序为：首先所有掏槽孔同时起爆，然后依次为辅助孔、崩落孔、边墙周边孔和拱部周边孔。其中，辅助孔、崩落孔又按先内后外的顺序逐排起爆，单段最大装药量为9.5kg。 每个炮孔内装入一发非电导起爆管毫秒雷管，雷管段别图所示。采用串并联方式起爆，主传导管用雷管引爆，并保证各段的延迟时间间隔大于50ms，以避免地震波叠加而产生过大的地表振动速度。 2.下断面施工设计。

①．爆孔布置。在下断面横截面上共布置11排主炮孔，从上往下第一排孔底抗线为1.1m，其余排距0.9m，每排8个炮孔，孔距1.0m。两侧边墙各布置四个周边孔，孔距0.7m，其钻孔方向沿开挖边界向外倾斜5°。沿底板边界布置六个底板孔，孔距0.9～1.0m,钻孔方向向下倾10°。炮孔布置形式与尺寸如图所示。

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②．装药结构与单孔装药量。装药结构与上断面相同。除底板孔使用单卷质量为200g的乳化炸药外，其余炮孔均使用单卷质量为150g的2号岩石铵梯炸药。各炮孔的单孔装药量列于下表。

下断面掘进爆破炮孔装药参数表 炮孔装药量（kg） 炮孔深度 倾斜度 炸药（2号岩石铵梯炸炸药（乳化炸药） 雷管药） 单段别 孔总深 垂水卷深重量 总重 卷数 重量 总重 直 平 数 度 5 415 0 0 1411 150g 211.6kg 1-15 炮孔孔种个类 数 主炮83 孔 中间底7 板孔 5 35 0 10 119 100g 11.9kg 16 9

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周边30 孔 5 150 5 5 510 100g 51kg 17 两侧底2 5 10 10 0 34 200g 6.8g 18 板孔 总122 610 663 69.7kg 1411 211.6kg 计 ③．起爆顺序与起爆方法。仍采用非电导爆管雷管孔内毫秒延迟起爆系统，起爆顺序为：主炮孔、中间底板孔、周边孔、两侧底板孔。各炮孔的雷管段别见图和表，单段最大装药量为9.5kg。 五、主要技术经济指标

a、断面开挖面积（m2）： 上断面开挖面积：57.13m2 下断面开挖面积：88m2 b、单位面积炮孔数（个）： 上断面炮孔数：164个 下断面炮孔数：122个 c、设计炮孔利用率（%） 90% d、预计的循环进尺（m） 1.7m

```e、每循环爆破岩石量（m3`）上断面：97.1 m3` 下断面440 m3`

```f、比钻孔量（m/ m3`） 上断面：0.018 m/ m3` 下断面：0.011 m/ m3`

`g、炸药单耗（kg∕m3`） ``上断面：1.1 kg∕m3` 下断面：0.4 kg∕m3`

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