預裂爆破技術論文

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預裂爆破技術論文范文第1篇

關鍵詞：露天礦開采預裂爆破邊坡

預裂爆破是利用相鄰炮孔內炸藥爆轟時瞬間產生的應力和爆生高壓氣體的氣楔作用，使得巖石沿相鄰炮孔的軸線形成一條裂縫，從而在以后的開挖中形成一個平整和穩定的面。多用于邊坡開挖或其它需要保護性開挖的輪廓開挖。主要用于進出口明挖和洞內臺階豎直鉆孔爆破。鉆孔直徑d為64mm和76mm，洞內主要采用64mm的孔。孔深為4m～12m，孔底用φ50mm、柱部用φ25mm或φ35mm的炸藥，其偶合系數對64mm的孔為1.8或2.6，對76mm的孔為2.2或3.0。間距a和線裝藥密度q線均是先通過經驗公式試選試爆，然后調整為合理值，且根據不同部位和地質條件隨時進行調整。

1預裂爆破要求

1.1預裂縫要貫通且在地表有一定開裂寬度。對于中等堅硬巖石，縫寬不宜小于1.0cm；堅硬巖石縫寬應達到0.5cm左右；但在松軟巖石上縫寬達到1.0cm以上時，減振作用并未顯著提高，應多做些現場試驗，以利總結經驗。

1.2預裂面開挖后的不平整度不宜大于15cm。預裂面不平整度通常是指預裂孔所形成之預裂面的凹凸程度，它是衡量鉆孔和爆破參數合理性的重要指標，可依此驗證、調整設計數據。

1.3預裂面上的炮孔痕跡保留率應不低于80%，且炮孔附近巖石不出現嚴重的爆破裂隙。

2預裂爆破技術措施

2.1炮孔直徑一般為50～200mm，對深孔宜采圍較大的孔徑。

2.2炮孔間距宜為孔徑的8～12倍，堅硬巖石取小值。

2.3不耦合系數（炮孔直徑d與藥卷直徑d0的比值）建議取2～4，堅硬巖石取小值。

2.4線裝藥密度一般取250～400g／m。

2.5藥包結構形式，目前較多的是將藥卷分散綁扎在傳爆線上。分散藥卷的相鄰間距不宜大于50cm不大于藥卷的列爆距離。考慮到孔底的夾制作用較大，底部藥包應加強，為線裝藥密度的2～5倍。

2.6裝藥時距孔口1m左右的深度內不要裝藥，可用粗砂填塞，不必搗實。填塞段過短，容易形成漏斗，過長則不能出現裂縫。

2預裂爆破的參數選取

2.1 間距a選用的經驗公式為：

a =（6～10）d，對d=64mm的孔：a=0.4m～0.65m，對d=76mm的孔：a=0.45m～0.8m；

2.2 E、H庫圖諾夫采用：a=22dβ.K3α水. KY。式中：E為藥包直徑（米）； K3α為水擠壓系數。全擠壓時（即抵抗線很大時），K3α水=0.85。在斜坡或臺階上作業，松動孔超過三排時K3α水=1.0，同樣條件下松動排數較小時， K3α水=1.1。KY為地質條件系數。沒有很明顯的層面或裂隙KY=1.0。在占優勢的裂隙組與預裂縫的夾角呈90°時，KY=0.9，角度為20°～70°時，KY=0.85，在水平巖層以及地質構造平面與裂縫相吻合時，KY=1.15。這樣計算結果a=0.4m～0.9m。 轉貼于 中國論文下載中心 studa

2.3根據蘭格弗樂斯經驗數據：d=64mm:a=0.55m～0.8m，d=76mm：a=0.6m～0.9m。通過施工調整確定為：（1）進口明挖和LDO+000～LDO+800段， a=0.5m～1.0m；（2）LDO+800～LD1+087.75和出口明挖，a=0.5m～0.7m。

2.4 根據q線選用的經驗公式為：

2.4.1武漢水利電力學院公式；q線=0.12[δ壓]0.5.[a]0.84.[d/2]0.24。對進口明挖至LDO+800段基本為正長巖或變質玄武巖：δ壓≈176.5Mpα，q線=0.43kg/m～0.77kg/m；對LDO+800至出口明挖：δ壓≈80.0Mpα，q線=0.28kg/m～0.5kg/m。3.3.2根據蘭格弗樂斯的經驗數據：對d64mm的孔q′線=0.35kg/m；對d76mm的孔q′線=0. 5kg/m。此時是納比特炸藥，對乳化炸藥需乘系數1.2，所以對d64mm孔，q線=0.35kg/m×1.2=0.42kg/m，d76mm孔q線=0.5kg/m×1.2=0.6kg/m，只不過此時的q線是指全孔的裝藥集中度。根據施工調整確定為：q線=0.25kg/m～0.8kg/m對出口取小值，進口取大值。

3應注意的事項

3.1關于預裂后在預裂面附近鉆輔助孔或爆破孔成孔率低的問題，實際施工時，在地質情況不佳的情況下，解決這一問題的措施主要是控制預裂裝藥量和堵塞段長度。

3.2關于預裂與爆破區爆破連線的問題

預裂藥包的結構形式較多地采用間隔裝藥，導爆索引爆。當預裂孔與開挖區爆破孔在一次放炮內起爆，為達到預裂效果，預裂應先響于開挖區。預裂所用的導爆索爆速為6 000～7 000 m/s，是爆破區所用傳爆管爆轟速度2 000 m/s的3倍。若預裂與爆破區相連雷管選用不當，預裂過早起爆所產生的飛石在爆破區內傳爆管傳爆之前將傳爆管砸壞，將造成爆破區啞炮。故預裂連結起爆雷管段位應早于相鄰主爆孔段位100 s左右。

3.3關于預裂孔角度變化的問題

影響預裂孔角度變化的因素除上述外，還存在一些不可避免的因素。如：鉆機沖擊器外徑大于鉆桿外徑，鉆機花架上卡瓦內徑與沖擊器外徑相符。在預裂孔角度不等于90度時，鉆機開孔沿鉆桿軸向施加壓力，分解為水平力，垂直力。在鉆頭接觸地面時，水平方向阻力小，鉆桿有向水平力方向移動的趨勢，鉆桿受卡瓦約束。因鉆桿外徑小于卡瓦內徑，在水平力作用下，鉆桿軸線偏離原來的軸線位置，使鉆桿壁向水平力方向緊靠卡瓦內壁，從而使預裂孔角度在開孔時將變緩，新卡瓦開孔角度變緩約0.5度；而磨損嚴重卡瓦的開孔角度變緩可達1.5度。由于上述原因，在調整鉆機預裂角度時，應比設計角度調陡1～2度。

4.爆破作業的主要安全規定

(1)各種爆破作業必須使用符合國家標準或行業標準的爆破器材，不準使用擅自制造的炸藥。

(2)進行爆破工作的群采礦山、礦點，必須設爆破工作負責人、爆破員和爆破器材保管員。這些職員應了解所使用的爆破器材的性能、爆破技術和有關的安全知識。

(3)凡從事爆破工作的職員，都必須經過培訓，考試合格并持有合格證。

(4)進行淺眼爆破時，應有爆破說明書。其內容包括裝藥量、裝藥結構、填塞長度、起爆方法等。

(5)爆破作業地點有以下情況之一時，禁止進行爆破作業：有冒頂或邊坡滑落危險；通路不安全或通路阻塞；進行中深孔、深孔爆破時，爆破參數或施工質量不符合設計要求；工作面有涌水危險或炮眼溫度異常；危險邊界上未設警戒；光線不足或無照明。

(6)進行爆破器材加工和爆破作業職員禁止穿化纖衣服；在大霧天、雷雨時、黃昏、夜晚，禁止進行露天爆破。

(7)裝藥時，必須遵守以下規定：

用木制炮棍；裝起爆藥包時，嚴禁投擲或沖擊；一旦起爆藥包沒裝到位，禁止拔出或硬拉起爆藥包中的導火索、導爆索、導爆管或電雷管腳線，應按處理盲炮的有關規定處理。

(8)進行填塞工作時，必須遵守以下規定：

裝藥后，必須保證填塞質量，禁止采用無填塞爆破；淺孔爆破時，一般填塞長度為孔深的1／3；禁止使用石塊和易燃材料填塞炮孔；堵塞要十分小心，不得破壞起爆線路；禁止搗固直接接觸藥包的填塞材料或用填塞材料沖擊起爆藥包。

(9)炮響完后，經過充分透風，才準進進爆破作業地點。

(10)爆破工作開始前，必須確定危險區的邊界并沒置明顯的標志。地下爆破應在有關通道上設置崗哨。回風巷應設路障，并掛上“爆破危險區，不準進內”的牌子。

(11)爆破前必須同時發出音響和視覺信號，使在危險區的職員能夠聽到、看到。爆破后，經檢查確認安全時，方可發出解除警戒信號。

(1 2)爆破員進進放炮地點后，應檢查有無冒頂、危石、支護破壞和盲炮現象。假如發現有這些現象，應及時處理。若不能處理時，應設立危險警戒或標志。常用的處理盲炮的方法有重新起爆法、誘炮法、打平行眼裝藥爆破法、用水沖洗法。

5. 爆破器材的儲運和治理

爆破器材庫的位置、結構和設施等的設置，要符合《爆破安全規程》的規定和要求，經主管部分的審定，并報當地公安局批準。爆破器材的治理存放、收發和運輸必須符合《爆破安全規程》的有關規定。

經過檢驗，確認失效的爆破器材或不符合國家標準或技術條件的，都應銷毀。銷毀爆破器材時，必須登記造冊并編制書面報告，報告中應說明被銷毀爆破器材的名稱、數目、銷毀原因、銷毀方法、銷毀地點和時間，并報有關部分。

6.爆破事故的預防

要預防爆破事故的發生，主要措施如下。

(1)保持爆破安全間隔 爆破時必然會產生爆破地震、空氣沖擊波、碎石飛散及有害氣體，因而危及爆區四周職員、設備、建筑物及井巷等的安全。因此，爆炸設計時必須確定爆破危害范圍并指定安全間隔。安全間隔主要包括爆破地震的安全間隔、爆破空氣沖擊波的安全間隔、個別碎石飛散的安全間隔、電力起爆的安全間隔、爆破有害氣體擴散安全間隔。

(2)精心設計，在設計之前必須做到情況明確；設計時要確定最大答應藥量，然后公道選取爆破參數，選擇公道的延發時間，作出切實可行的爆破方案；制定爆破事故預防措施；對設計文件要嚴厲審核把關。

(3)精心施工，各級職員持證上崗，組成嚴格的治理體制；根據工程特點，分別制定各種安全制度、崗位責任、關鍵技術操縱細則；按規程要求做好爆破器材檢驗；確保裝藥、堵塞、連線三個關鍵工序的施工質量；做好爆后安全檢查和處理。

(4)加強安全治理，按規程要求報治理部分審批、備案；建立、健全嚴格的指揮治理組織；建立質量保證體系，制定質量保證大綱和各工序質保程序。

預裂爆破技術論文范文第2篇

厚硬頂板高壓預注水弱化機理研究碩士畢業論文開題報告

學科專業： 巖土工程

1 課題來源、選題依據背景情況、課題研究目的、國內外的研究動態、水平、存在問題，并附主要參考文獻：

1.1 課題來源

淮南礦區已進入深部開采，厚硬頂板難冒問題突出，造成重大經濟損失。為此，淮南礦業集團高度重視，XX年組織集團公司工程技術人員到山西等多個礦業集團考察，并邀請相關科研單位論證分析淮南礦區綜采面壓架機理，并決定聯合有關科研單位開展“煤與瓦斯突出煤層綜采工作面頂板深孔預裂爆破技術”研究。

1.2 選題依據背景情況

煤炭是我國的基礎能源，在我國一次能源構成中煤炭約占70%左右。隨著我國經濟建設的飛速發展，國家對煤炭等能源需求量越來越大。XX年我國原煤產量為28億噸，XX年原煤產量29.6億噸，XX年原煤產量超過30.0億噸，XX年原煤產量為35.2億噸，預計XX年原煤產量將達到37.9億噸。我國煤炭淺部資或賦存條件相對簡單資源日益減少，煤礦相繼進入深部開采期，隨之而來就面臨著厚硬頂板控制問題。厚硬頂板由于整體性好、強度高，難于冒落，如不及時采取強制處理，將形成采空區大面積懸頂。大面積懸頂一旦垮落，一方面由于巖層折斷時產生的強烈動載荷會損壞或推倒大量工作面支架，從而頂板常沿煤壁切斷造成工作面垮冒事故;另一方面，采空區積存的大量高濃度瓦斯氣體，沿風巷、機巷涌出，造成瓦斯超限，并形成破壞力很風，在風暴所經過之處，其強烈的沖擊作用，摧毀結構。采工作面及其鄰近巷道中的支架、風門和磚墻密閉，甚至使礦車翻倒，軌道彎曲，對井下人員及設備造成嚴重的危害。例如，潘一礦1402(3)(壓架2套)、潘一礦1602(3)、潘三礦17110(3)(壓架2套)等多個工作面壓架和出水現象，造成重大經濟損失。為此，淮南礦業集團XX年組織集團公司工程技術人員到山西等多個礦業集團考察，并邀請相關科研單位論證分析淮南礦區綜采面壓架機理，并決定聯合有關科研單位開展“煤與瓦斯突出煤層綜采工作面頂板深孔預裂爆破技術”研究。

1.3 課題研究目的

以往煤層強制放頂爆破采用的是常規炸藥，炸藥爆破過程的重要特性是炸藥通過高速的化學反應,在裝藥孔壁上產生巨大的氣體壓力，使周圍的介質破壞和破碎。但它存在著施工量大;炸藥消耗大、污染井下空氣，存在一定的危險性，稍微不慎可能會造成瓦斯爆炸、煤層坍塌等重大問題。壓力注水弱化頂板法就是在工作面預先向頂板鉆孔注壓力水，利用水對巖體的壓裂和軟化作用，破壞頂板的完整性和降低頂板巖石強度，當工作面采過后，頂板可正常垮落，減小來壓對工作面的威脅。壓力注水法具有改變頂板力學特性，變難冒為易冒，實現長壁綜合機械化采煤，提高資源回收率;同時可降低工作面粉塵含量，改善勞動環境;注水與回采作業平行，預先釋放部分瓦斯等優點等優點。

1.4 國內外的研究動態、水平、存在問題

我國厚硬頂板控制的研究始于60年代，已有近50年歷史，處于世界領先的地位，在生產實踐中積累了豐富的經驗。

靳鐘銘、徐林生、錢鳴高等通過對厚硬頂板的研究，較全面地分析了厚硬頂板采場礦山壓力及其顯現規律、采場來壓預測預報、厚硬頂板采場支架受力分析、厚硬頂板的處理方法等;

王開，康天合等對堅硬頂板控制放頂方式及合理懸頂長度進行了研究，提出了厚硬頂板合理的冒落步距計算方法;

靳鐘銘[2]根據大同礦務局的現場試驗結果，在總結其他人的研究成果的基礎上，對頂板注水弱化的方法做了系統的闡述和分析。

陳榮華等[34][35]采用repa2d軟件對注水軟化厚硬頂板(關鍵層)做了數值模擬。模擬結果表明：隨軟化系數的減小和軟化厚度的增加，上覆巖層初始冒落步距及來壓顯著減小：若厚硬巖層巖樣本身能被注水軟化，而實際采場由于地質構造及開采工藝的影響未必適宜單獨采用注水軟化法，可選用其他弱化厚巖層的方法，或注水軟化法與其他弱化方法共同使用，從而有效控制采場礦山壓力。

寧宇[36]等采用了有限元計算和模型試驗對堅硬頂板注水工作面礦壓顯現特征進行研究。強調頂板注水后，頂板巖體發生塑化，改變了頂板巖層中的應力分布和頂板變形位移特征。頂板巖層中的拉、壓力峰值轉移到了采區上方的懸頂中，從而有利于頂板在采空區上方斷裂并分層次垮落，減小巖層折斷時對支架的沖擊載荷和傳力系數，減小頂板來壓強度，從理論上進一步說明了向頂板高壓注水是控制堅硬難冒頂板的有效技術途徑。

以上研究從模擬或實驗上對注水后巖體發生的變化進行了分析，或從宏觀上對注水軟化上的機理進行了闡述，而從微觀上對高壓水注水的機理研究分析的較少。

1.5 主要參考文獻

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[3]錢鳴高，石平五，礦山壓力與巖層控制[m]，中國礦業大學出版社，XX，11.

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drilling：a physico—chemical method of facilitating mechanical destruction

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[11]朱珍德，胡定，裂隙水壓力對巖體強度的影響，巖土力學，XX，21(1)：6l～67.

[12]閆少宏，寧宇，康立軍等，用水力壓裂處理堅硬頂板的機理及實驗研究，煤炭學報，XX，25(1)：32～35.

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[15]陳榮華，錢鳴高，繆協興，注水軟化法控制厚硬關鍵層采場來壓數值模擬，巖石力學與工程學報，XX，z4(13)：2266～2271.

[16]寧宇，陳暉，堅硬頂板注水工作面礦壓顯現特征的有限元計算和模型試驗研究，煤炭學報，1990，15(1)：83～92.

[17]劉東燕，嚴春風，陳彥峰，壓剪應力作用下巖體裂紋擴展概率模型研究，巖土工程學報，1999，21(1)：56～59.

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2 課題的主要內容，擬解決的主要技術問題，在理論和應用方面的意義，完成課題的條件(包括個人業務水平、所在系或學科組的技術、設備條件)和擬采取的技術措施和辦法：

2.1 課題的主要內容，擬解決的主要技術問題，在理論和應用方面的意義

本項目擬在大量調研的基礎上，采用理論分析、計算機數值模擬、現場試驗的綜合研究方法，開展對淮南礦區煤與瓦斯突出煤層厚硬頂板綜采面高壓預注水弱化砂巖頂板技術研究，使堅硬頂板弱化，使難冒頂板轉化為可冒落頂板，改善堅硬頂板的冒落性，減少采空區的懸頂面積，從而減輕周期來壓對工作面支架的影響，保證本工作面的安全順利回采。主要研究內容如下：

(1)水對裂隙巖體強度的影響，重點討論水對巖石的化學損傷機理和壓力水作用下巖體的斷裂強度。

(2)研究水在巖體中的滲流問題，建立流固耦合的滲流方程，并用有限元法對建立的流固耦合模型進行求解。

(3)研究定向水壓致裂的機理，為在堅硬頂板中采用高壓水定向分層提供理論依據。

2.2 主要技術路線

2.3 完成課題的條件(包括個人業務水平、所在系或學科組的技術、設備條件)和擬采取的技術措施和辦法：

本人在本科階段主修土木工程，在理論分析上對地上、地下結構，以及煤礦等具有一定的基礎知識。研究生階段，在導師的指導和帶領下，專門學習了煤礦巖巷、煤巷掘進理論知識和親自到掘進工作面松動爆破實踐，并閱讀了大量的文獻資料。

另外，國內關于堅硬頂板控制資料相對較多，基于目前國內外對高壓注水的研究成果、我國煤礦掘進爆破工程實例以及我國能源政策的大力支持，給本課題的研究工作提供了足夠的理論和實踐資料。

在課題準備階段，在導師徐穎教授的指導下，以上各項條件均為本課題的順利完成提供了有利的保障。

3 課題工作量及進展計劃(包括各階段計劃完成的內容和所需的時間等)。

(1)XX年2月～4月：資料收集、查閱文獻資料等;

(2)XX年5月～8月：厚硬頂板高壓預注水機理研究分析

(3)XX年8月～10月：對高壓注水破壞過程進行數值模擬分析，并得出結論

(4)XX年6月～XX年1月：論文編寫;

預裂爆破技術論文范文第3篇

關鍵詞：隧道施工；設備配套；鑿巖設備；裝碴運輸設備

Abstract: with the improvement of high-speed railway tunnel construction technology, mechanized construction has become the trend of the development of tunnel construction and tunnel construction mechanization matching is an important subject of scientific and reasonable configuration, can give full play to the mechanical efficiency, achieve the best investment, obtain the biggest economic benefits. Tunnel construction equipment are analyzed in this paper the general measures and management technology, and in this paper, the drilling and blasting method construction equipment selection and application of the management.

Key words: the tunnel construction; Form a complete set of equipment; Drilling equipment; Ballast transportation equipment

中圖分類號：TU71文獻標識碼：A文章編號：2095-2104(2013)

一、隧道施工設備配套

（一）配套選擇的影響因素

1、隧道斷面距離和大小:隧道斷面寬度和尺寸決定了隧道施工設備的綜合利用效率。隧道施工屬地下工程建設,因此,施工設備的選型和配套在受隧道內部空間限制的條件下不僅要考慮設備性能以及互相之間的匹配,還必須考慮設備本身的外形尺寸、工作半徑等。所有的運輸和隨時進出洞設備的外形尺寸要能滿足通過襯砌臺車和錯車安全距離的要求。如選型不當,則設備在洞內可能無法正常工作,或互相之間形成干擾,最終導致其不能最大限度的發揮效能。如裝碴設備的選擇就必須考慮洞內空間。裝碴設備的工作半徑太小則影響裝碴速度,大型設備的效能就無法得到充分發揮。

2、隧道施工量和規模:隧道自身的規模大小決定了隧道施工機械設備的規模。當隧道較長,投資較大時,可使用大型的隧道施工設備,這樣既保證了大型設備效能的發揮,同時,大型設備帶來的必然是工期、效率和人員成本的較少,也相對的降低了開支。相反,如果小型隧道使用大型設備施工,無論是在設備效能還是在成本核算上都是不合理的。所以隧道的施工需要進行成本控制,在考慮投入產出比例的前提下根據隧道的規模來選配機械設備。

3、施工方案:施工方案確定的施工方法是決定隧道施工設備的選型與配套的第一要素。根據施工現場的地質條件、環境因素綜合制定隧道施工方案,根據方案和預估的工程量確定設備的選型。如:采用鉆爆法施工,需要考慮的渣土的運輸方式、以及根據運輸量確定設備的臺套;同時需要考慮的二次襯砌的設備選型。總之,選擇的機械設備要符合施工方案的設計要求。

4、工期:工期決定了隧道施工的機械化程度,全面的機械化施工加上合理的資源調配必然會獲得較高的生產效率,因此,在隧道工程工期要求緊得情況下,應盡量多的采用機械化施工,保證設備的性能和產量,同時協調各個作業面的機械化施工程度,保證機械設備的匹配和效率的最大化。

5、環保、職業健康：洞內的空氣污染主要來自于爆破產生的粉塵、有害氣體和設備產生的廢氣。對于長大隧道,洞內通風距離長,排煙難度大,因此應盡量選用電動設備,少用或不用內燃設備,且選用大功率通風設備,以改善洞內工作環境,保證操作人員的身體健康。此外,設備的噪音污染也應適當考慮。

（二）機械化配套要點

1、設備的選型和數量要滿足機械化施工的要求。

2、機械化施工要滿足施工工法要求。

3、洞內電壓需滿足機械設備的正常運轉。

4、機械質量的可靠性是機械化快速施工的關鍵，否則將會造成其它資源的閑置和浪費，因此質量可靠、維修簡便、經濟合理是機械設備選型的重要標準。

5、選用機械設備的配件易于購買，配件和易損件能及時供應。

二、鉆爆法施工設備配套管理

（一） 鉆爆法

通過鉆孔、裝藥、爆破開挖巖石的方法，簡稱鉆爆法。這一方法從早期由人工手把釬、錘擊鑿孔，用火雷管逐個引爆單個藥包，發展到用鑿巖臺車或多臂鉆車鉆孔，應用毫秒爆破、預裂爆破及光面爆破等爆破技術。施工前，要根據地質條件、斷面大小、支護方式、工期要求以及施工設備、技術等條件，選定掘進方式。鉆爆法對地質條件適應性強、開挖成本低，特別適合于堅硬巖石隧道、破碎巖石隧道及大量短隧道的施工，所以仍是隧道掘進的主要手段。

（二）鑿巖設備

鑿巖設備是山嶺隧道鉆爆法施工的龍頭設備，配置是否合理將直接影響到工程進度和經濟效益。在鉆爆掘進中目前應用最多的有液壓臺車、手持風動鑿巖機、液壓鑿巖機。鑿巖機械選擇鑿巖設備的選用應考慮到巖石性質、斷面大小、進度要求、工程量大小和造價等影響因素。

開動鑿巖機械數量的確定,決定因素有鑿巖生產率和開挖斷面尺寸,可以按照以下公式計算:N=∑Ld/Tvd,其中Ld為每一循環鉆孔總長度,∑Ld則為開挖斷面面積,vd鑿巖機實際生產率,一般用每分鐘掘金長度(米)計算,T為開挖循環作業計劃的鑿巖時間,Tvd,為每臺鑿巖機或(鉆臂)的工作面積。(2)鑿巖機械生產率,一般根據鑿巖機廠商提供的數據進行判斷,公式為Vd=V0φβ,其中Vd為鑿巖機械的實際生產率(米/分鐘),φ為同時開動干擾系數,β為工作時間利用系數,這兩者值一般小于1,主要根據具體工作環境進行確定,一般取值0.7~0.9,則V0為純鉆速,單位同Vd。鑿巖設備根據結構形式主要分為三種類型可供選擇:開敞式硬巖掘進機,如德國Wirth生產的雙排支撐靴結構和美國Robbins公司的單排支撐靴結構。其特點是適用于地址條件比較穩定的隧道,否則掘進時,需在護盾后及時進行噴錨支護;單護盾式硬巖掘進機,它有完整的圓形護盾,在掘進時依靠推進缸支撐在安裝好的管片或整體襯砌上獲得支反力;雙護盾式硬巖掘進機,其特點就在于由于前后護盾和伸縮護盾和支撐靴作用,能保證其在不同地址條件下施工。

液壓鑿巖臺車與風動鑿巖機在不同的隧道施工中各有不同的優勢與使用條件和要求。放棄液壓鑿巖臺車是技術的后退，全采用液壓鑿巖臺車不合國情，同市場經濟相違背。在具體工程實踐中可參考表1來分析。

表1

（二）裝碴運輸設備

裝碴機械的選擇應使之能在開挖斷面內高效作業，并和運輸機械相匹配，靈活方便，污染小，維修費用低。隧道運輸有3種方式：無軌運輸、有軌運輸、皮帶運輸。無軌運輸。利用自卸車輛作為運輸工具，多應用于大斷面隧道和短隧道。其優點是機動靈活，棄碴不需二次倒運，可直接運至棄碴場。缺點是洞內受內燃廢氣和噪聲污染嚴重，在長隧中施工通風難以解決。對隧底損壞嚴重，輪胎消耗大，在小斷面隧道施工中受限制。有軌運輸。在隧道內鋪設軌道，利用電瓶車牽引出碴車和進料車運輸。其優點是無廢氣和噪聲污染，施工通風容易解決，對隧底不會造成損壞，特別適合于長大隧道和小斷面隧道。缺點是機動性差，一次投資較大，施工管理復雜，棄碴場較遠時需在洞外設二次棄碴倒運站。通過對這兩種運輸方式的比較，可得出，在獨頭掘進1000m以下的短隧道中，可采用無軌運輸方式；在獨頭掘進1000m以上的長隧道中，應首選有軌運輸方式。

（三）作業注意事項

1、機械化施工在很大程度上降低了施工人員的勞動強度，但對相關操作人員的技術要求較高，如隧道開挖的超欠挖控制、噴射砼的回彈量控制，因此培養出高水平的操作人員是機械化配套施工成敗的關鍵。

2、由于機械化施工準備工作多，要求施工組織嚴密、配合協調。如機器能否正常運轉，電纜延伸、水管路延長及機器維修保養等，更取決于現場施工管理和設備的管理。只有做到現場管理的規范化、機械維修保養的標準化，才能有效的提高設備的利用率，保證施工生產的正常進行。

3、隧道施工多為單工作面作業，解決工作面的平行作業必須保證工作面間的合理間距和通行的暢通，盡可能減少工作面間的互相干擾。

4、機械化程度高勢必造成排放尾氣和揚塵的增加，加之爆破有害氣體、噴射砼浮塵，鑿巖臺車用水量大等，對洞內通風排水要求較高。

結束語

對于高速鐵路隧道施工,機械設備的選型與配套是其成敗的最主要因素之一,它不僅關系到施工的速度,而且影響到安全、質量和效益。因此要特別重視機械設備的選型,并且互相之間要匹配。隧道作為地下工程,工作面狹窄,工作條件差,各工序施工干擾大,尤其是單線鐵路隧道、水工隧道等較小斷面的地下坑道,施工機械設備的選擇盡量考慮選用專業(用)設備。機械設備的配置與很多因素有關,選擇時要因地制宜,結合具體情況綜合考慮。

參考文獻

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[4]于書翰,杜謨遠. 隧道施工[M]. 北京:人民交通出版社,2000.

預裂爆破技術論文范文第4篇

關鍵詞： 城市地鐵 施工 新技術

引言

進入21世紀，我國地鐵建設步入了快速發展的階段，各大城市地鐵建設項目競相開工。實踐證明，地鐵具有高效、節能、環保、運量大、速度快、安全性好、占用城市道路面積少、防空好等優點，對解決城市交通堵塞，改變城市布局，實現城市環境和交通綜合治理，引導城市走可持續發展之路起到了很大的作用。隨著經濟的發展，地鐵必將有著越來越廣闊的發展空間。但是，地鐵工程的造價也是十分昂貴的，一般在5億元/千米左右，這與地鐵施工工藝和方法是密切關聯的，在一定程度上也制約了地鐵建設的進程。

近40年的發展，我國地鐵修建方法已由最初單一的明挖法，發展到現在的明挖、暗挖、淺埋暗挖、礦山法、盾構法等多種方法并存，施工技術不斷發展提高，初步形成了專門的研究課題體系。這些方法的出現和實施，極大地推動了地鐵建設事業的快速發展。下面就這些方法各自的特點及各自適合的施工條件，進行初步的探討。

1.地鐵隧道施工技術分析

通常在地面條件允許的情況下，地鐵區間隧道宜采用明挖法，但對社會環境影響很大，僅適合在無人、無交通、管線較少之地應用。現在多采用盾構法和淺埋暗挖法。淺埋暗挖法是一種適合不同斷面、造價偏低、靈活多變的施工方法；盾構法在較軟弱、富含流砂之地、斷面不變的區間應用，設備一次性投入大，但施工速度快，是今后應推廣的施工方法。

1.1淺埋暗挖法

淺埋暗挖法又稱礦山法，起源于1986年北京地鐵復興門折返線工程，是中國人自己創造的適合中國國情的一種隧道修建方法。該法是在借鑒新奧法的某些理論基礎上，針對中國的具體工程條件開發出來的一整套完善的地鐵隧道修建理論和操作方法。

與新奧法的不同之處在于，它是適合于城市地區松散土介質圍巖條件下，隧道埋深小于或等于隧道直徑，以很小的地表沉降修筑隧道的技術方法。它的突出優勢在于不影響城市交通，無污染、無噪聲，而且適合于各種尺寸與斷面形式的隧道洞室。顧名思義，淺埋暗挖法是一項邊開挖邊澆注的施工技術。其原理是：利用土層在開挖過程中短時間的自穩能力，采取適當的支護措施，使圍巖或土層表面形成密貼型薄壁支護結構的不開槽施工方法，主要適用于粘性土層、砂層、砂卵層等地質。由于淺埋暗挖法省去了許多報批、拆遷、掘路等程序，現被施工單位普遍采納。

淺埋暗挖法的核心技術被概括為18字方針：管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測。其主要的技術特點為：動態設計、動態施工的信息化施工方法，建立了一整套變位、應力監測系統；強調小導管超前支護在穩定工作面中的作用；研究、創新了劈裂注漿方法加固地層；發展了復合式襯砌技術，并開創性地設計應用了鋼筋網構拱架支護。

由于該工法在有水條件的地層中可廣泛運用，加之國內豐富的勞動力資源，在北京、廣州、深圳、南京等地的地鐵區間隧道修建中得到推廣，已成功建成許多各具特點的地鐵區間隧道，而且在大跨度車站的修筑中有相當廣泛的應用。此外，該方法也廣泛應用于地下車庫、過街人行道和城市道路隧道等工程的修筑。

1.2盾構法

我國應用盾構法修建隧道始于二十世紀五六十年代的上海。最初是用于修建城市地下排水隧道，采用的是比較老式的盾構機（如網格式、壓氣式、插板式等），八十年代末、九十年代初開始采用土壓式、泥水式等現代盾構修筑地鐵區間隧道。盾構法具有安全、可靠、快速、環保等優點，目前，該方法已經在我國的地鐵建設中得到了迅速的發展。據不完全統計，我國各城市地鐵采用的盾構機已有60多臺，其中上海30臺，廣州20臺，北京、南京、天津、深圳各4臺，大多是土壓平衡盾構機型。

隨著盾構法研究的深入、工程應用的增多，盾構法施工技術及盾構機修造配套技術也得到了發展提高：上海地鐵隧道基本全部采用盾構法修建，除區間單圓盾構外，目前正在使用雙圓盾構一次施工兩條平行的區間隧道，此外還試驗采用了方形斷面盾構修建地下通道；采用直徑11.2m的泥水盾構建成了大連路越江道路隧道，這也是目前我國最大直徑的盾構機。廣州地鐵采用具有土壓平衡、氣壓平衡和半土壓平衡模式的新型復合式盾構機成功應用于既有軟土又有堅硬巖石，以及斷裂破碎帶的復雜地層的地鐵區間隧道修筑，大大拓展了盾構法的應用范圍。深圳、南京、北京、天津等城市雖然地質、水文條件各不相同，但采用盾構法修建區間隧道均取得了成功。

除了上述幾點外，我國盾構技術的進步還表現在以下四個方面。

①掌握了盾構機的選型和配套技術，與外國合作設計生產盾構機，配套施工設備包括管片模具完全能夠自行設計制造；

②掌握了盾構隧道的設計和結構計算技術，以及防水技術；

③掌握了盾構掘進控制技術，如盾構掘進參數選擇控制、碴土和壓力管理、地表沉降控制、盾構機姿態和隧道軸線控制、管片防裂、同步注漿等，實現了信息化施工，可以確保盾構施工的安全、優質、高效和環保；

④掌握了不同地質條件和復雜環境條件下的施工及相關的施工技術。

我國盾構掘進速度最高已達到月進400m以上，平均進度一般為月進160―200m，最高平均進度可達月進240m。地表沉降可控制在＋10―－30mm以內，可以在距既有建、構筑物不足1m的距離安全掘進隧道，既有建、構筑物的變形量可控制在2―5mm以下；隧道軸線誤差可控制在30―50mm以內。

1.3新奧法

新奧法（NATM）是新奧地利隧道施工方法的簡稱，在我國常把新奧法稱為“錨噴構筑法”。采用該方法修建地下隧道時，對地面干擾小，工程投資也相對較小，已經積累了比較成熟的施工經驗，工程質量也得到了較好的保證。使用此方法進行施工時，對于巖石地層，可采用分步或全斷面一次開挖，錨噴支護和錨噴支護復合襯砌，必要時可做二次襯砌；對于土質地層，一般需對地層進行加固后再開挖支護、襯砌，在有地下水的條件下必須降水后方可施工。新奧法廣泛應用于山嶺隧道、城市地鐵、地下貯庫、地下廠房、礦山巷道等地下工程。

當前，世界范圍內應用新奧法設計與施工城市地鐵工程取得了相當大的發展。如智利的圣地亞哥新地鐵線采用新奧法施工地鐵車站，車站位于城市道路下7―9m，開挖面積230m2，相當于17m（寬）×14m（高）；我國自1987年在北京地鐵首次采用新奧法施工復興門車站及折返線工程，車站跨度達26m。針對我國城市地下工程的特點和地質條件，新奧法經過多年的完善與發展，又開發了“淺埋暗挖法”，這一新方法，與明挖法、盾構法相比較，由于它可以避免明挖法對地表的干擾性，而又較盾構法具有對地層較強的適應性和高度靈活性，因此目前廣泛應用于城市地鐵區間隧道、車站、地下過街道、地下停車場等工程，如根據新奧法的基本原理，采用“群洞”方案修建的廣州地鐵二號線越秀公園站及南京地鐵一期工程南京火車站，斷面復雜多變的折返線工程、聯絡線工程也多采用新奧法。在我國利用新奧法原理修建地鐵已成為一種主要施工方法，尤其在施工場地受限制、地層條件復雜多變、地下工程結構形式復雜等情況下用新奧法施工尤為重要。

1.4鉆爆法

我國地域廣大、地質類型多樣，重慶、青島等城市處于堅硬巖石地層中，廣州地鐵也有部分區段處于堅硬巖石地層中，這種地質條件下修建地鐵通常采用鉆爆法開挖、噴錨支護。

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鉆爆法施工的全過程可以概括為：鉆爆、裝運出碴，噴錨支護，灌注襯砌，再輔以通風、排水、供電等措施。在通過不良地質地段時，常采用注漿、鋼架、管棚等一系列初期支護手段。根據隧道工程地質水文條件和斷面尺寸，鉆爆法隧道開挖可采用各種不同的開挖方法，例如：上導坑先拱后墻法、下導坑先墻后拱法、正臺階法、反臺階法、全斷面開挖法、半斷面開挖法、側壁導坑法、CD法、CRD法等。對于爆破，有光面爆破、預裂爆破等技術。對于隧道初期支護，有錨桿、噴混凝土、掛網、鋼拱架、管棚等支護方法。及時的測量和信息反饋常用來監測施工安全并驗證巖石支護措施是否合理。防水基本采用截、堵、排等幾種方法，其中在噴射混凝土內表面張掛聚乙烯或聚氯乙烯板，再灌注二次混凝土襯砌，被認為是一種效果良好的防滲漏措施。

2.地鐵車站施工方法的選擇

車站既是地鐵工程亮點所在，更是一個難點問題。對于車站的施工方法而言，目前有明挖法、蓋挖順筑法、蓋挖逆筑法、蓋挖半逆筑法、明暗挖混合法、淺埋暗挖法。原則上優先采用明挖法，其次是蓋挖法，蓋挖法中應優選蓋挖逆筑法、蓋挖半逆筑法，最后則是淺埋暗挖法，因為該方法適用于交通要道、管線太多、不易開挖的繁華市區。采用暗挖法施工的車站當中，柱洞法、側洞法應用較多，而大斷面施工應遵守大洞變小洞的施工原則，開挖方法應按以下次序優選：正臺階開挖、CD法開挖、CRD法開挖、雙側壁導洞開挖（眼睛工法）進行，這樣可以節約投資。

近年來，我國也在研究采用盾構法修建地鐵車站的技術，主要集中在兩種方法上，一是采用多圓斷面盾構一次建成地鐵車站，另一種是采用區間盾構修建地鐵車站。它的優勢在于可以充分、有效地利用盾構設備，提高地鐵工程的建設質量、縮短建設周期，達到總體上降低工程造價的目的。

2.1明挖順筑法

明挖法是目前我國地鐵車站采用最多的一種修建方法，主要有放坡明挖和維護結構內的明挖（即基坑開挖）兩種方法。明挖順筑法技術上的進步主要反映在基坑的開挖方法和維護結構上，適應于不同的土層，基坑的維護結構主要有地下連續墻、人工挖孔樁、鉆孔灌注樁、SMW工法樁、工字鋼樁、加木背板和鋼板樁圍堰等。

在基坑開挖方面，有代表性的是時空效應理論。上海地鐵總結出在軟弱地層中開挖、支撐和結構施工的一套方法。首先采用大口井進行基坑降水，以增加基地被動土的強度，然后對基坑實施分段開挖，隨挖隨支撐，控制坑底暴露時間（或對底板地層進行預加固），適時地澆注底板結構。同時，對基坑、周邊管線和建筑進行嚴密監測，發現問題及時采取措施。

在基坑維護方面的主要施工技術有三種。

①地下連續墻。

該結構適合于飽水沙層、飽和淤泥土層等飽水軟弱地層，既可以控制土壓力，又可以有效地阻隔地下水，還可以作為車站結構的一部分。

②人工挖孔樁和鉆孔灌注樁。

這兩種施工方法均是采用排樁樁墻來擋土和防水，實現基坑的維護。其中，人工挖孔樁適合于地下水位較深或無水的地層，要求地層強度較高，其斷面形式不受施工機具的限制，可以做成圓形和方形，而且其施工質量和強度要高于普通的鉆孔灌注樁，但是，鉆孔灌注樁具有較廣的適用范圍，二者不能相互替代。

③SMW工法樁。

該方法是在水泥土攪拌樁內插入H型鋼或其它種類的勁性材料，以增強水泥土攪拌樁抗彎、抗剪能力。用這種方法做成的基坑支護結構同時具有較好的防水功能，在6―10m的基坑中具備較強的技術優勢，與地下連續墻相比，具有施工速度快、占地少、無污染、防水效果好和造價低廉等優點。

2.2蓋挖逆筑法

蓋挖逆筑法同樣適用于地鐵車站的修筑，與明挖法相比，其優勢在于減少交通封堵時間，減輕施工對于環境的干擾，其區別在于主體結構的施工順序上。

該方法的主要施工技術措施為：

①支撐樁采用以H型鋼為柱芯的鋼管或鉆孔灌注樁，滿足了沉降的控制要求；

②采用地下連續墻低注漿的方法，增強基底持力層的剛性，使地下連續墻與臨時支撐柱共同承受上部荷載，以減小差異沉降；

③逆作法開挖支撐施工工藝中，利用混凝土板對地下連續墻的變形起約束作用，在暗挖過程中采用一撐兩用的合理方法，大大減少了工程量，加快了工程進度，控制了墻移。

3.地鐵施工中的輔助工法

城市地鐵施工中，輔助工法是一項必不可少的重要技術，有時甚至涉及工程的成敗。采用輔助工法的主要目的是為工程主體順利施工創造條件，或出于工程安全考慮，或為保護建、構筑物等。目前采用的輔助工法主要有：

3.1降水（和回灌）

有井管降水、真空降水、電滲降水等，北京及北方地區多采用基坑外地面深井降水和回灌，也有采用洞內輕型井點降水；上海及南方地區則多采用基坑內井管降水，也有采用真空或電滲降水。

3.2注漿

主要用于止水或加固地層，以防坍陷沉或結構治水。注漿方式主要有軟土分層注漿、小導管注漿、TSS管注漿、帷幕注漿等，注漿材料有普通水泥、超細水泥、水泥水玻璃、改性水玻璃、化學漿等。

3.3高壓旋噴或攪拌加固

主要用于地層加固，如采用淺埋暗挖法或礦山法施工的隧道局部特別軟弱的地層或有重要建、構筑物需要特殊保護時采用，盾構法隧道的始發和到達端頭常用高壓旋噴或攪拌加固，聯絡通道也常用此法加固地層。近年來也開發了隧道內施作的水平旋噴或攪拌加固技術。

3.4鋼管棚

用于暗挖隧道的超前加固，布置于隧道的拱部周邊，常用的規格主要有：42mm直徑、4―6m長，108/159mm、20―40m，前者采用風鎬頂進，后者則用鉆機施作。近幾年來也有采用300―600mm直徑的鋼管棚，采用定向鉆或夯錘施作。管棚一般都要進行注漿，以獲得更好的地層加固效果。

3.5錨索或土釘

預應力錨索主要用于基坑維護結構的穩定，以便提供較大的基坑內作業空間。

3.6冷凍法

主要用于止水和加固地層，多用在盾構隧道出發、到達端頭、聯絡通道和區間隧道局部具流塑或流沙地層的止水與加固。

4.地鐵施工技術發展趨勢與方向研究

我國已有近40年的地鐵修建史，尤其是近十多年來的快速發展，豐富和創新了我國地鐵規劃、設計、施工、管理運用、防災救災設備維修的技術方法。由于我國地域廣大、地質情況多樣，地鐵修建技術必然極具復雜性和高難度。就目前來講，應用已有的技術手段可以完成除西部和東北地區以外的大部分區域的城市地鐵修建任務，已經鍛煉和造就了一大批有經驗的、有高度責任感的地鐵建設工作者和能吃苦耐勞、有風險精神及創新智慧的設計、施工隊伍。

展望未來，為使我國地鐵修建技術日臻完善，保證地鐵工程質量，實現地鐵的社會經濟效益最大化，我國尚需在以下幾個方面作出努力。

4.1盡快統一地鐵和輕軌修建的標準

統一設計、技術標準、施工技術規范和工程驗收技術標準，以便使我國地鐵和輕軌工程設施和設備產品規范化、系列化，對國產化也十分有利。

4.2組織力量對地鐵施工設備進行系統研制開發

國家應對研制企業單位給予政策扶持，這對地鐵的施工速度、安全、質量和成本影響重大，而我國在這方面顯得很落后。如盾構主機我們還不能自主生產，基本上依賴進口技術或產品，消耗大量外匯，成本昂貴，設備適應性差；再如淺埋暗挖法雖為地鐵施工的主要手段之一，但機械化程度太低，基本上靠手工操作，速度慢、工效差，最終核算成本也很高。

4.3加強地下工程施工輔助工法的研究開發和創新

在地鐵施工中，安全、質量事故往往是由于輔助工法不善而引起的。近些年，我國的地鐵施工工藝工法方面，雖然維護結構工程有了較大的進步，但是，改良地層實施疏水、止水的工法起色不大，有些工法由于使用條件難以掌握，風險很大，稍有不慎易釀成大禍。目前，地鐵施工隊伍普遍存在著專業不專、技術不精的問題，應該在施工資質上嚴格限制和要求，以利于專業隊伍的組建和成長。

4.4在地下工程防水施工工藝、新材料、新技術方面加大研究的力度和進程

國產防水材料品種不多，品質不高，很難滿足地鐵工程的要求。地鐵襯砌結構防排水的研究和開發，特別是防裂、防滲的課題日漸突出，應在材料上下工夫。

4.5強化環保意識

地鐵的修建較大地改變了城市區域地層的地應力和水文地質的原始狀態，尤其是水土流失會造成生態環境的改變，甚至會形成災害隱患。國家應指定有關科研單位就地鐵修建的環保問題開展工作，制定相應的工程措施，確保城市人居條件的不斷改善和地鐵設施的安全運營。

結語

隨著城市化進程的提速，我國許多大中型城市的軌道交通建設計劃，也快速地付諸實施，它極大地拓展了城市的區域范圍，縮短了物流、人流和信息流的消耗時間，提高了城市公共交通的效率。社會迫切等待著地鐵的發展，而地鐵的發展又必須有新的施工技術做支持。為此，我們在現實所有技術的基礎上加以有效的借鑒，對國內外地鐵施工新技術進行比較，探討了新技術在實際應用中的問題闡明了注意事項和未來規劃，對以后城市地鐵的飛速發展具有很強的現實指導意義。

參考文獻：

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