钻爆法施工安全措施（通用4篇）
钻爆法施工安全措施 篇1
洞隧开挖施工主要有钻爆法、全断面掘进机法、沉管法、浅埋暗挖法等方法。钻爆法涵盖传统的矿山法和新奥法，顾名思义，就是采用钻眼爆破进行开挖。全断面掘进机法包括TBM掘进机及盾构掘进机，TBM适用于硬岩地层，盾构适用于土质围岩，尤其适用于软土、流沙、淤泥等特殊地层。沉管法则用来修建水底隧道、城市市政隧道等。浅埋暗挖法主要用来修建埋深很浅的山岭隧道或城市地铁隧道。本文将围绕钻爆法和全断面掘进机法两种主要掘进工法及其成套设备应用展开探讨。
1、钻爆法掘进模式及其成套设备应用
钻爆法是传统的隧洞施工工法，通过在岩体上钻凿出一定孔径和深度的炮眼，并装上炸药进行爆破，从而达到开挖的目的。
其施工工艺过程如下：定位钻孔→装填引爆炸药→排除危石，安设拱部锚杆和喷第一层混凝土→装碴运碴→安装边墙锚杆和喷混凝土→喷射拱部第二层混凝土和隧洞底部混凝土→下一轮循环→在初次支护稳定后，进行二次衬砌。
钻爆法具有施工灵活，隧洞断面形状尺寸可变、地质适应性强、设备费用相对低廉的优点，因而目前在我国山岭隧道及大地下空间开发中占主导地位。
国外的施工经验表明，只有当山岭隧道长度与直径之比大于600,即对于一般的单线铁路隧道，长度大于5.4km的隧道，采用 TBM施工才能体现其综合经济性。因此山岭隧道中短于5.4km的隧道几乎都是钻爆法设备施工的天下。据有关资料统计，2006年仅在建客货共线、客运专线和拟建客运专线中短于3km的隧道已达1071.077km,占2006年总里程的45.62%,如果计算3～5.4km的隧道，其所占比例将超过 50%.在长大山岭交通隧道开凿中，钻爆法施工仍然大有作为，如全长14.295km的大瑶山隧道，全长18.4km的秦岭隧道2号线，长度为5.1km的左线和长度为5.2km的右线雁门关公路隧道等都是采用钻爆法设备施工完成。
尤其是水利水电隧洞，它的洞室空间大多大大超过最大TBM掘进机的直径，且洞隧断面大小形状渐变变化（如引水隧洞前大后小）、体形互不相同，众多洞隧布置紧凑、起伏错落、纵横交织，这样的地下工程也只能用钻爆法施工。如溪洛渡电站工程的导流隧洞长度为1.2～1.5km, 衬砌断面为16m×21m（宽×高）,开挖断面达17.2m×22.2m～19.6m×24.6m, 进口渐变段的最大开挖断面更达27.0m×26.0m,对于如此大断面隧洞快速施工，只能钻爆法设备施工完成。而巨大的地下厂房更是非钻爆法施工莫属。
据我们所知，已经建成或在建的广蓄、二滩、万家寨、太平驿、天荒坪、大朝山、三峡、棉花滩、洪家渡、构皮滩、锦屏一、二级、小湾、糯扎渡、龙滩、溪洛渡、向家坝以及引大入秦、南水北调引水隧道等除个别外都是由钻爆法设备施工建设。
显然，对于占50%以上交通隧道中短隧道、部分长隧道工程，大空间、大直径的水电隧洞工程，非圆形断面隧洞工程，地质与水文地质条件极差（如溶洞多、断层多、渗水、涌水、泥石流，长距离破碎带）的工程，钻爆法设备施工具有明显的应用优势。
我国钻爆法施工常用配套设备如下：
为了快速、安全掘进隧洞，国外钻爆法施工通常采用凿岩台车钻孔、锚杆台车安装锚杆、混凝土喷射台车喷锚支护，衬砌台车二次成型衬砌。这也是国内钻爆法设备的应用发展方向。下面对此类主要施工设备应用探讨如下：
1.1 凿岩台车
凿岩台车是钻孔爆破开挖的关键攻坚设备，它机械化程度高、钻进速度快，不仅用于隧洞的凿岩开挖，而且广泛用于钻孔、喷锚支护、灌浆加固中。
现在国内工地上的液压凿岩台车绝大部分从国外进口，主要制造商包括瑞典的Atlas、Sandvik,挪威的AMV公司等。由于增加了车载电脑，使凿岩台车具有很高的人机对话功能，能在凿岩过程中自动修整凿石参数和自动纪录钻孔数据，可以对岩层进行分析，从而及时调整爆破参数
1.2 锚杆台车
锚杆台车主要完成隧洞的锚杆安装，加固洞室顶拱与边壁的岩石。
锚杆台车是当今先进的锚杆施工机具，钻孔、安装锚杆、注浆，甚至摘取锚杆各工序均由自行台车上的遥控机械手（液压支臂）进行。工作高度可达10余米，装设一根锚杆耗时约2～7 min,每班可装100余根。目前国内工地上使用的有瑞典的Atlas、芬兰的Tamrock等锚杆台车产品。
1.3 喷射台车
喷射台车是隧洞喷射混凝土支护的核心设备，它将喷射混凝土技术和注浆锚杆结合起来，依靠锚杆、钢丝网和喷射混凝土共同负荷来提高隧道、基坑、边坡岩体的结构强度，增强岩体的整体稳定性。喷射台车利用压缩空气或其他动力，按一定配比拌制混凝土沿管路输送至喷头，以较高速度垂直喷射于受喷面，依赖喷射过程中水泥与骨料的连续撞击、压密而形成的一种混凝土。喷射台车是一种新型喷射支护施工设备。
现在主要生产混凝土喷射台车的厂家是：瑞典斯塔比莱托（Stabilator）、瑞士的Meyco potenza、瑞士阿利瓦（Aliva）、法国诺麦特（Normet）公司、德国普茨迈斯特（Putzmeister）公司及日本三井三池公司等。
1.4 隧道挖装机
装碴运输工序是钻爆法隧洞施工中占用工期最长的工序，对整个钻爆工程进度有直接影响，为了保证施工进度，施工单位在出碴工序都配有较多的机械化出碴设备，对于单线隧道，由于空间小，隧道挖装机的快速、高效得到充分的展示，是单线隧道快速施工的必配设备。目前国内市场以Terex旗下的Schaeff隧道挖装机运用最为广泛。
1.5 衬砌台车
衬砌台车是二次混凝土衬砌作业的成型设备，可保证隧道边开挖、边衬砌，确保提高衬砌速度、降低劳动强度。
衬砌台车整机行走采用电机-机械驱动，模板采用全液压操纵，利用液压缸支（收）模机械锁定，混凝土全部采用混凝土泵车灌注。在台车架上部和模板之间留有空间供安装隧道通风管道用。对于有瓦斯的隧道衬砌，产品电气系统按照瓦斯隧道防爆规范要求进行设计和安装，确保使用安全。
2、全断面掘进机法掘进模式及其成套设备应用
全断面掘进机法采用庞大复杂的全断面掘进机，用类似机械切削的方法一次将整个隧道断面成型。这种施工方法特点是掘进速度快、科技含量高、对围岩扰动少、施工安全，是城市地铁隧道和部分山岭隧道的主要工法。全断面掘进机法与钻爆法相比，具有优质、高效、综合经济效益高的特点，因此全断面隧道掘进机这种具有世界先进水平的，技术含量极高的设备以它独特的魅力备受隧道施工部门的青睐。
全断面隧道掘进机是一种集机、光、电、气、液、传感、信息技术于一体的隧道施工成套设备，能完成土（岩）体开挖、土（岩）碴排运、整机推进和管片安装序列作业，使隧道一次成形。它的主要应用集中体现在以下几类施工领域：
城市地铁隧洞建设：
盾构掘进机施工安全快速，对周边环境影响小，最适合城市地铁隧洞施工，因此盾构掘进机是地铁建设的主流设备。
中国已成为世界上地铁发展最快的国家。目前大陆地区共有24个城市正在进行城市轨道交通前期规划、设计、筹备和建设等工作。有数据表明，“十一五”期间，全国至少要建设地铁900～1200公里，约需盾构机200多台水利水电隧洞建设：
据我们所知，十五期间以来，我国水利水电建设全面、快速发展。今后十五年我国水电投资将超过1万亿元。长大输水隧道是水电工程的重要组成部分。一些水工隧道、引水隧道可成为TBM硬岩掘进机的施工领域。
城市共同沟建设：
城市中的给水、排水、电力、电信、燃气、热力等市政管线是维持城市功能正常运转的生命管线，随着城市化水平的不断提高，现代城市对市政管线的需求量越来越大，市政管线及综合管沟（也叫共同沟）建设已成为中小盾构的应用领域。
跨海越江隧道建设：
公路、铁路、地铁、引水工程中均有大量的跨海越江隧道要建造，上海计划在2010年采用盾构法建成20多条越江隧道，南京穿越长江双向六车道公路隧道已通过预研设计；南水北调中线工程2条3.9公里隧洞穿越黄河，拟建的浦东铁路越江段也计划采用盾构法施工，温州欧江道路隧道、哈尔滨松花江隧道全都规划采用盾构施工。
在近20～30年内，我国规划建造大连-烟台、上海-宁波、香港-澳门、广东-海南、福建-台湾5条跨海隧道，总长约368公里；为我国硬岩掘进机的应用提供了新机遇。
典型全断面隧道掘进机探讨如下：
2.1 泥水加压平衡盾构机
泥水加压平衡盾构特点是通过加压泥水或泥浆来稳定开挖面，该种盾构刀盘后面有一个密封隔板，与开挖面之间形成泥水室，里面充满了泥浆，将泥浆送入泥水仓内，在开挖面上用泥浆形成不透水的泥膜，通过该泥膜的张力保持水压力，以平衡作用于开挖面的土压力和水压力。开挖的土砂以泥浆形式输送到地面，通过泥水处理设备进行分离，分离后的泥水进行质量调整，再输送到开挖面。
泥水加压平衡盾构由盾壳、开挖机构、推进机构、送排泥浆机构、拼装机构及附属装置组成。是目前各种盾构中最复杂、价格最贵的一种。它适用范围较大，多用于含水率高的软弱土质中，是一种低沉降、较安全的施工机械，对稳定的地层优点尤为明显，其工作效率要高于土压平衡盾构机。
泥水平衡盾构机的主要生产厂商有：日本川崎重工、三菱重工、小松盾构以及德国的海瑞克公司。
2.2 土压平衡盾构机
土压平衡盾构是在泥水加压盾构基础上开发的一种新型盾构、它通过保持土压或土碴量的相对平衡与稳定来稳定开挖面。该种盾构的前部设置了一道密封隔板，把盾构开挖面与隧道截然分隔，使密封隔板与开挖面土层之间形成一密封泥土舱，刀盘在泥土舱中工作，另外通过密封隔板装有螺旋输送机。当盾构向前推进时，由刀盘切削下来的泥土充满泥土舱和螺旋输送机壳体内的全部空间，同时依靠充满的泥土来顶住开挖面土层的水土压力，另外可通过调节螺旋输送机的转速控制排土量或通过调节盾构千斤顶推进速度控制开挖量，使盾构排土量和开挖量保持或接近平衡，以此来保持开挖面地层的稳定和防止地面变形。日本川崎重工、德国的海瑞克公司、加拿大的lovat公司均生产此类产品。
2.3 复合式盾构机
复合式盾构将不同形式盾构的功能部件同时布置在一台盾构机上，掘进过程中可根据地质情况进行功能或掘进模式的切换和调整，以适用于不同地层掘进。
复合式盾构机由于开挖面稳定，施工方法可视土质情况的变化而转换，因此适应范围较广，有一定知名度的产品有川崎重工推出的直径为10.2m组合式盾构机产品；德国的海瑞克出品的直径为14.2m的盾构机，则为目前世界上该类机型直径最大的产品。
2.4 微型、小型盾构机
微型盾构为直径小于3米的盾构，小型盾构为直径3～5米的盾构。微型、小型盾构主要用于市政供排水管道，电缆管道、油气管道等的建造。
2.5 开敞式全断面硬岩掘进机
开敞式TBM一般适用于硬岩施工，在TBM上配装锚杆机、混凝土喷射机、钢拱架安装机、以及超前钻机，如遇有局部不稳定的围岩，由附带的辅助设备通过打锚杆、加钢丝网、喷混凝土、架圈梁等方法加固；当遇到局部地段特软围岩及破碎带，则TBM可由所附带的超前钻及灌浆设备，预先固结前方上部周边一圈
岩石，待围岩强度达到能自稳后，然后再进行安全掘进；掘进过程可直接观测到洞壁岩性变化，便于地质图描绘。也能适应软岩施工。
2.6 双护盾全断面硬岩掘进机
双护盾TBM可同时满足推进和管片安装要求，具有较高的推进速率。双护盾TBM 的掘进时间在每个掘进行程中只中断一会儿，以使后接触护盾周期性地前移。双护盾TBM纯掘进时间是一般护盾式掘进机的2倍。
双护盾TBM对地质具有广泛的适性，既能适应软岩，也能适应硬岩或软硬岩交互地层。常用于复杂地层的长隧道开挖，一般适应于中厚埋深、中高强度、稳定性基本良好地质的隧道，对各种不良地质和岩石强度变化有较好适应性。
2.7 单护盾全断面硬岩掘进机
单护盾TBM常用于劣质地层及地下水位较高的地层以及软岩，单护盾TBM推进时，要利用管片作为支撑，其作业原理类似于盾构，单护盾TBM与盾构的区别有两点：一是单护盾TBM采用皮带机出碴，而盾构则采用螺旋输送机出碴或采用泥浆泵通过管道出碴；二是单护盾TBM不具备平衡掌子面的功能，而盾构则采用土仓压力或泥水压力平衡开挖面的水土压力。
由于全断面隧道掘进机的设计和制造技术含量非常高，目前生产仅主要集中在日本、德国、英国、美国、加拿大等少数发达国家的30余家制造公司，其中又以德国、美国、日本技术最为先进。最具实力的是德国的Wirth公司、美国的Robbins公司、德国 HerrenknechtAG公司、加拿大的Lovat公司、日本的MitsubishiHeavyIndustries公司等。他们可以根据不同的地质条件和不同的工程对象，以及使用单位的不同要求，设计、生产出不同直径、不同类型、以及有特殊要求的全断面隧道掘进机，以满足用户的需要。
钻爆法施工安全措施 篇2
平巷钻爆法施工主要包括凿岩、爆破、通风防尘、装载与运转、供气、照明、排水等内容。
(1) 凿岩工作:一般采用凿岩机或掘进钻车凿岩, 钻水平孔。对于大断面平巷, 采用凿岩机凿岩时, 还需要凿岩平台, 为提高凿岩进度, 采取多台凿岩机上下多平台同时作业。普通钻爆法施工时, 钻孔的孔径一般为40~42mm。 (2) 爆破工作:工作面炮孔分陶槽孔、辅助孔、周边孔。陶槽孔爆破后形成一定空间的空洞, 为后面起爆的炮孔提供补偿空间。辅助孔主要为了扩挖平巷。周边孔主要是控制断面形状。爆破器材一般有非电导爆管雷管、导爆索和炸药。起爆点应选择在安全地方, 采用远距离起爆。 (3) 装载与运转工作:平巷掘进使用的装载设备类型和型号很多, 选用装岩机时, 首先应考虑巷道规格, 其次应考虑对掘进速度和机械化程度的要求。一般选用前端式装载机和挖掘机。运输设备采用侧卸式矿车或自卸汽车。 (4) 通风防尘:平巷掘进中均采用局部机械通风, 通风方式有压入式、抽出式和混合式3种, 以混合式通风效果最好。掘进中的防尘工作主要做好减尘、降尘、排尘和个体防护等环节。减尘降尘主要措施是采用湿式凿岩、爆堆洒水等;排尘措施主要是通风;个体防护主要是作业人员佩戴防尘口罩。 (5) 供气:主要是压缩空气的供应。压缩空气主要用于凿岩。压缩空气由空气压缩机提供, 管道输送至凿岩工作面。 (6) 照明:采用电气照明, 掘进工作面采用36V, 其他地方采用220V。
2 平巷钻爆法施工危害分析
平巷钻爆法施工主要危害因素有:片帮冒顶、放炮及火药爆炸、高处坠落、物体打击、车辆伤害、机械伤害、中毒窒息、触电以及职业卫生等。
2.1 片帮冒顶危害分析
冒顶片帮是指由于地质条件、生产技术和组织管理等多方面的主观和客观因素综合作用, 破坏了岩石原有的应力平衡状态, 导致顶板冒落或侧帮片帮的事故。施工中造成冒顶片帮的主要因素有两方面:
2.1.1 不良地质和水文条件
(1) 平巷穿过断层及其破碎带, 或在薄层岩体小曲褶、节理裂屑发育地段。 (2) 平巷穿过地层覆盖过薄地段。 (3) 岩石节理破碎及掌子面渗水引起拱顶坍塌。
2.1.2 施工方法与措施不当
(1) 施工方法与地质条件不适应。 (2) 初期支护不当。 (3) 喷锚支护不及时, 喷锚混凝土质量、厚度不符合要求。 (4) 爆破技术不合理、爆破药量过大;平巷围岩的平整性太差, 超欠挖太大。 (5) 对危石检查不重视、不及时, 处理危石措施不当。
2.2 物体打击危害分析
物体打击是指物体在重力或其他外力的作用下产生运动, 打击人体造成人身伤亡事故。造成物体打击事故的主要原因有:
(1) 凿岩平台上、下同一立面同时作业, 上平台设备工具掉落或因钻孔振动造成石块松动特别是钻孔开口时会产生部分松动石块等物体坠落砸伤下方人员。 (2) 安全帽等劳保用品穿戴不规范、不齐全。 (3) 车辆超载岩石滚落伤人。 (4) 采掘工作面空间狭小、照明不足、缺乏躲避空间。 (5) 操作台上设备、材料放置不合理。
2.3 放炮及炸药爆炸危害分析
2.3.1 放炮事故危害分析
放炮是指爆破作业中发生的伤亡事故。主要包括爆破飞石、爆破振动、冲击波和炮烟引发事故。放炮事故原因:
(1) 管理制度不健全, 现场管理不严, 无证人员担任放炮作业。 (2) 装药过程操作不当 (摩擦、撞击、抛掷爆破器材等) 。 (3) 爆破安全措施不落实, 如爆破时爆破信号不明或未按规定施放预警信号、起爆信号、解除警戒信号;未派出安全管理人员进行现场监督;爆破时未设爆破警戒及爆破危险区边界未设岗哨、爆破时爆破危险区内的人员未撤离至安全地点。 (4) 处理盲炮没有严格按《爆破安全规程》 (GB6722—2003) 有关规定要求操作;未爆炸或未爆炸完全的炸药在装卸矿岩的过程中遇剧烈碰撞而爆炸等。 (5) 其他违反《爆破安全规程》有关规定的违章指挥、违章作业行为等。
2.3.2 火药爆炸事故危害分析
是指火药、炸药及其制品在生产、加工、运输、贮存中发生的爆炸事故。使用民用爆炸物品时, 火药爆炸风险主要来自以下几个方面: (1) 民用爆炸物品运输、储存时未严格执行《民用爆炸物品安全管理条例》及有关法规。 (2) 采用自卸汽车、摩托车、自行车等不能保证安全的运输工具运输爆破器材。 (3) 到达现场的民用爆炸物品遇静电、雷电、明火或高温等因素引起火药爆炸。
2.4 车辆伤害分析
车辆伤害指运输车辆在行驶中引起的人体坠落和物体倒塌、坠落、挤压伤亡事故。引起车辆伤害事故的主要因素有: (1) 违章驾车, 包括酒后驾车、疲劳驾车、非驾驶员驾车等。 (2) 疏忽大意, 包括情绪急躁、精神分散、心理烦乱、身体不适等。 (3) 车况不好, 包括安全装置不齐全、工作装置工作不可靠、安全防护装置工作不可靠、车辆维护修理不及时带“病”行驶等。 (4) 道路环境, 包括道路条件差、洞内照明不足、视线不良、在恶劣的气候条件下行驶等。 (5) 管理因素, 包括车辆安全行驶制度不落实、管理规章制度或操作规程不健全等。
2.5 触电危害分析
(1) 无电气安全管理制度、电气安全作业规程不健全;无证人员担任电气作业;未按规定给电气操作人员配备符合国家或行业标准的绝缘防护用品。 (2) 违反电气安全作业规程操作, 如检修电气设备未切断电源和按规程悬挂安全标志、操作时未穿戴符合安全要求的绝缘防护用品、检修电气设备无人监护。 (3) 电气设备配备的安全防护装置 (如防雷、漏电保护、保护接地、过流保护等) 失效未及时发现和修复;电气设备可能被人触及的裸露带电部分设置的保护罩或遮栏及警示标志被拆除等。 (4) 平巷内潮湿有淋水, 电气设备绝缘因受潮使其强度降低;坍塌及炮崩等使电气设备绝缘破损;平巷空间狭窄、光线暗淡, 人又容易触及绝缘受损的电气设备及带电导体造成人身触电伤亡事故。 (5) 电压等级不符合要求, 工作面照明未采用36V安全电压。
2.6 高处坠落危害分析
高处坠落指在高度超过2 m (含2 m) 或坡度超过30° (含30°) 的高处作业中发生坠落造成的伤亡事故。产生事故的主要原因是钻孔、装药、锚喷等作业平台未设置安全网、护栏等防护设施, 在平台上作业时因疏忽大意掉落平台。
2.7 职业卫生
(1) 粉尘。凿岩、爆破、装运过程中都会产生大量粉尘, 粉尘的危害性大小与粉尘的分散度、游离二氧化硅含量和粉尘物质组成有关。一般随着游离二氧化硅含量的增加而增大, 在不同粒径的粉尘中, 呼吸性粉尘对人危害最大。粉尘对人将产生较大的危害, 长期工作在粉尘超标的作业地点将会使人患上矽肺病。 (2) 噪声。长期在噪声环境中, 可使人耳聋, 还可能引起高血压、心脏病、神经官能症等疾病, 噪声主要来自由设备产生的机械噪声和空压机运行时产生的空气动力性噪声。
3 安全技术措施
3.1 防片帮冒顶安全技术措施
冒顶、片帮事故是地压显现的结果。只要有开采, 就会有地压活动。实践证明, 地压活动是可以控制的。因此地压管理就是预防冒顶、片帮事故的措施。
(1) 采用合理的支护类型, 提高巷道对地压的抵抗能力。 (2) 为了减小爆破对巷道稳定性的影响, 采用空隙间隔装药、爆速低、威力小的炸药, 减小爆破裂隙。 (3) 做好浮石的检查和处理工作及敲帮问顶。处理人员应站在安全地点, 并选择好退路。处理时要做到“三心” (小心、耐心、专心) , 切勿用力过猛或带有急躁情绪。 (4) 经常行人的裸露巷道, 每天要有人巡回检查。对顶、帮有松动的地段, 要及时敲帮问顶并予以处理。 (5) 进行岩体力学性能试验和地压活动规律的研究, 及时掌握顶板岩体的变化情况;同时应对采场围岩经常进行检查, 及时掌握其变化情况, 根据不同情况, 采取相应的预防措施。 (6) 合理确定凿岩爆破参数。爆破参数选用得当, 可避免因爆破而引起的冒顶、片帮; (7) 工作面放炮通风以后, 作业人员进入工作面时一定要检查和清理因爆破而悬浮在巷道顶板和两帮上的松动岩石。 (8) 建立安全技术操作规程和正常的生产秩序、作业制度, 加强安全技术培训, 提高职工的技术素质。
3.2 凿岩作业安全技术措施
(1) 凿岩前应检查设备性能是否完好, 检查钎杆质量是否符合要求。 (2) 严禁骑马式打孔。 (3) 经常检查风管质量, 接头质量, 发现有问题, 及时处理。 (4) 穿孔前要检查工作面有无残炮, 严禁打残眼。 (5) 严禁在打眼中打干眼, 开钻时要先开水后开风, 停钻时先停风后停水。 (6) 在平台上部钻孔作业时上下作业面要注意配合。
3.3 爆破工作安全技术措施
(1) 从事爆破作业 (包括放炮、装药、储存保管、运输爆炸物品等) 人员必须熟悉爆破器材性能和有关安全技术, 依照《爆破安全规程》作业。不具备安全爆破基本条件的任何部门不得供给爆破器材。 (2) 必须实行定时爆破制度, 明确规定爆破时的警戒范围, 在危险区的边界和通路上设岗哨、标志和避炮棚, 爆破时所有人员应进入避炮棚, 同时用声、光信号, 信号分预备、爆破、解除3种, 爆破后必须经检查确认安全后才准发解除信号。 (3) 爆破时所有人员必须撤至个别飞石最小安全距离之外的安全地点方可起爆。 (4) 爆药包的加工只准在爆破现场的安全地点进行, 每次加工量不超过该次爆破的需要量, 雷管插入药包前, 只准用铜、铝或竹木制的锥子在药卷端部中心扎孔。操作时严禁烟火。 (5) 装药工作必须在统一指挥下进行。装药前应撤离一切与爆破无关的设备和人员。装药时严禁烟火, 禁止用钢钎或铁棍装药, 200m内禁止进行其他爆破, 必须保证填塞质量, 填塞物必须是粉状或可塑性物质 (黄泥等) , 禁止用碎石块和易燃材料填塞。 (6) 采用电力起爆时, 应用爆破专用仪表检查电雷管和电爆网路。同一电爆网路中, 电雷管电阻选配差值不超过规定值, 网路总电阻实测值与计算值应相符, 否则不准起爆。起爆器必须由专人负责保管, 其钥匙由爆破工随身携带。爆破后要立即将导线脱离电源接头, 并接成短路, 待5min后方可进入现场检查。 (7) 采用非电导爆管起爆时, 在同一爆破作业中, 必须选用同一厂家试验合格的起爆元件。在装药和联线上要防止导爆管折叠、拉伸、变形, 不用的导爆管应及时封口。传爆雷管、起爆雷管与导爆管联接要牢固可靠, 严禁用炸药药卷直接起爆导爆管。 (8) 发现盲炮时, 要在其附近设明显标志, 并及时处理。处理时, 在危险区域内禁止做其他工作。可用平行炮孔法 (浅眼爆破, 距盲炮眼不小于0.3 m处打平行炮眼) 、重新装起爆药 (掏出部分填塞物, 另装起爆药起爆) 等方法处理。因外部爆破网路破坏造成盲炮, 其爆破参数变化不大时可重新起爆。盲炮处理后, 要检查和清除未爆雷管等残余爆破器材, 以免混入矿石, 确认安全时方准作业。 (9) 爆破器材必须贮存在专用的爆破器材库内, 炸药和雷管禁止混贮一库, 严禁分发给承包户或个人保存。爆破器材应有专人看管, 并建立严格的领退和管理制度。 (10) 装御、运输爆破器材时, 应有专人指挥。严禁吸烟和携带发火物品, 严禁摩擦、撞击、拖拽、抛掷爆破器材。炸药和雷管必须分别装运。 (11) 对变质和过期失效的爆破器材, 要及时清理, 登记造册, 提出处理方案, 报上级主管部门批准, 并向所在地公安机关备案, 在公安机关指定的地点, 指派有经验的爆破工进行销毁。 (12) 爆破后, 经通风吹散炮烟、检查确认洞内空气合格后, 方准许作业人员进入爆破作业点。
3.4 装载与运转工作安全技术措施
(1) 加强对驾驶员的安全教育, 严禁违章驾驶。 (2) 上班前应检查车辆车况, 确保车况良好。 (3) 装载作业时, 爆堆边严禁站人或存放设备。 (4) 挖掘机作业时, 机臂回转半径范围内 (包括汽车驾驶室) 严禁有人。 (5) 严禁装料经过汽车头顶。 (6) 装碴前及装碴过程中, 应检查开挖面围岩的稳定情况, 发现有松动岩石或塌方征兆时, 必须先处理后装碴。 (7) 平巷地面平整度、强度等指标应满足出碴车辆运行要求, 并做好排水及路面的维修工作。 (8) 行车速度不宜大于15km/h。 (9) 车辆行驶中严禁超车, 洞内倒车与转向应由专人指挥。 (10) 应做好平巷内照明, 保证照明强度, 并加强对隧道内照明设施的维护。
3.5 防触电安全技术措施
(1) 严格执行《施工现场临时用电安全技术规范》 (JGJ46—2005) 的规定。 (2) 对电机设备和用电机具进行切实有效的安全接地和装设防触 (漏) 电保护装置, 做到三级配电二级保护, 实行“一机一闸”制;施工现场配置颜色统一且有警示标记的配电箱, 并进行编号, 做到门锁齐全。做好日常保护和定期检修工作, 防止漏电触电事故发生。 (3) 配备专职电工。 (4) 供电电压:1) 应采用400/230V三相四线系统;2) 动力设备应采用三相380V;3) 洞内照明, 成洞段和不作业地段可用220V, 工作面不宜大于36V。 (5) 供电线路布置和安装:1) 成洞地段固定的电线路, 应使用绝缘良好的胶皮线架设;施工地段的临时电线路宜采用橡套电缆;2) 照明和动力线路安装在同一侧时, 必须分层架设, 电线悬挂高度距人行地面有一定的距离;3) 对各种电气设备和输电线路应有持有电工特种作业证书的电工经常进行检查维修, 作业时应执行《电业安全工作规程》。
4 结语
通过对大断面平巷钻爆法掘进施工过程中可能存在的危害因素进行分析, 提出安全技术措施, 对平巷、交通隧道、铁路隧洞等安全施工均具有指导作用。
参考文献
[1]《采矿手册》编辑委员会.采矿手册[M].北京:冶金工业出版社, 1990.
[2]中国就业培训技术指导中心.安全评价师[M].北京:中国劳动社会保障出版社, 2010.
钻爆法施工在隧道施工中的应用 篇3
关键词 钻爆法；设计；控制
中图分类号 U453 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)051-0116-01
本文所研究某隧道数据如下，施工隧道全长22764 m，隧道类型为单洞双线隧道，所研究对象隧道的左右线之间存在10.0 m线间距，实际设计速度目标值为350 km/h，在本隧D1K852+772~807及D1K864+639~+654段中，整体施工过程中，基本上采用明挖法、，而在工程其他部分施工过程中，则普遍应用新奥法施工，以及光面爆破法对工程主体施工部分进行处理，并辅以锚喷网作为工程力学支持。其中，Ⅱ级、Ⅲ级围岩以及后期的Ⅲ级围岩、Ⅳ级围岩施工过程中，全部采用钻爆法进行处理，实际施工过程中，严格从当时、当地的实际围岩情况出发，涉及台阶长度严格控制在基本台阶施工机具要求之内，并根据每次开挖形成的基本环境情况设计下一次的开挖工作强度。开挖主要采用光面爆破掘进作业，通过最大限度的降低对围岩环境的影响来提升整体的施工质量，并结合当时的爆破实际效果，不断的对爆破的方式方法进行修正，从而提升增提的爆破效果，为工程的整体施工质量的提升提供必要的数据支持。
1 爆破特点及要求
在实际爆破工作中，对于装药结构和爆破药品使用过程中的封堵：周边眼采用孔径不偶合装药法，这一过程中，主要是利用空气的特性来实现间接装药的目的，然后通过导火索的应用，来暴政爆破过程中的力的作用能够按照预定的方向进行传播，从而保证光爆层内部围岩形成贯穿类裂缝，最终形成光爆面，达到施工目的。
爆破要求：按照本文所研究隧道施工要求，实际施工效果应达到如下标准：90%以上的炮眼利用率，保持高于八成以上的半眼，要求施工后整体形状保持较好的围岩部分超过80%，并在爆破施工之后，能够保证围岩面应圆顺平整，表面检验过程中无欠挖情况。
2 钻爆设计原则
从实际爆破过程中的隧道施工要求出发，这里以根据工程地质及现场施工条件，以Ⅲ级围岩研究对象，从全断面法的轮廓控制爆破施工要求出发进行爆破设计。实际施工过程中，应保障爆破炮眼深度始终维持在4 m的条件下，利用现场爆破法和理论数据推算法相结合，来计算实际施工过程中的钻爆参数，以这些参数为基本要求，通过合理布孔、高效布局、起爆爆炸力和爆炸时间控制等方式来提升整体的爆破效果，最终能够达到高效开挖的效果，并对围岩提供最小程度的影响，控制单循环进尺在4.0 m及以上，在保证工程整体施工进度的同时，也能够更好的提升工程施工质量，为工程的后期运营后提供必要的支持。
3 施工设计
3.1 周边眼间距E、最小抵抗线W
本文所研究的E，在实际施工中，对于爆破效果有非常明显的影响，作为控制开挖岩面平整度的基本要素，可以通过爆破常用公式E=（8～12）d（d为炮眼直径）；而抵抗线W则可以根据具体应用要求，按照W＝（1.0～1.5）E来进行设计，实际施工过程中，严格按照相关规定进行施工，形成如数据参照表1中所示爆破要求。
3.2 周边眼每米装药长度L、装药集中度q
L=4m5.6[δ]c/（V0×ρ0）2.8—L2.8
满足条件：添药精度保持在0.005 m/L则满足实际施工要求。
m—不耦合系数，m＝D/d＝140/50＝1.4；
ρ0—炸药密度，采用2＃岩石炸药，ρ0＝1.90 g/cm3；
[δ]c—岩石抗压强度，弱风化砂岩，[δ]c＝140 MPa=1?400 Kg/cm3；
V0—标准状态下，每克炸药生成气体的体积，查表取8?000 cm3/g。
q＝（πd2/4）ρ0·L＝π×3.22/4×1.90×0.0261＝0.12 kg/m
填药集中度q值由于采用本文所研究的爆破方式，所以基本上满足要求。
3.3 炮眼数量N的确定
炮眼数量计算根据下列公式计算：
N=（qS）/r=（1.5×120）÷0.6=300（个）
q—单位炸药消耗量（kg/m3）；
S—开挖断面面积（m2）；
r—每米炮眼长度装药量（kg）。
实践证明，该公式求得炮眼数量偏小，N取值应在300～320个。
3.4 每循环装药量Q
Q=q·V
q—单位岩石炸药用量，由修正的普氏公式q=1.1K0（f/S）0.5计算求得q=1.1 kg/m3，由于采用爆破，从而减少了炸药用量，通过现场实际爆破效果做对比分析结果节省炸药，q在此取0.9-1.2 kg/m3为宜。V—单循环爆破岩石体积（m3）按此公式计算，Q=500 kg。
4 各炮眼药量分配
根据具体的施工爆破用药需求，按照多次循环爆破施工用药量分析，对炮泥回填堵塞长度进行不断的调整，从而保证本次施工过程中能够达到最佳比例。之后，需要对各个受力部分进行填药比例调整，按照递减原则进行用药量的增减，从而保证整体施工效果，为工程施工质量的提升做出必要的支持。
5 炮眼堵塞
炮眼堵塞作用在于为炸药提供一个密封的环境来保证爆炸效果能够充分的对爆破施工对象提供集中的力的影响，从而提高整体的爆破效果，在实际施工过程中，应注意的是，最小堵塞长度应大于等于20 cm。要求炮眼堵塞必须严格按照相关操作标准执行。
6 爆破器材
炸药：采用2＃岩石销铵炸药，在施工过程中，对于周边爆破钻眼应采用小药卷进行，从而暴政爆破效果，而在其他施工部位，则应采用φ32 mm以上的标准药卷。
雷管：雷管用于引火爆炸，基本上目前施工普遍采用非电毫秒雷管，施工效果较为良好，形成的爆破面较为平整。
导火索：火雷管采用导火索引爆。
7 装药结构
根据实际施工条件对掏槽眼和底眼进行反向起爆操作，在这一过程中，应该采用“封口机”来对封口进行自动封填具体封口和用药情况如图1所示。
8 装药连线网路
进行炸药装填工作的时候，应该保证两人一组，按照预先设定填药要求和施工操作质量控制规范进行。分片自上而下进行装填，通过构建复试引爆网络来进行集体装药，导爆管在自由端
18 cm以上处，安装两个引爆雷管，各簇导爆管在自由端20 cm以上处安装2各引爆火雷管，在装填炸药之后，应该根据相关要求，由专门技术人员进行效果检测，符合施工要求和一般爆破规则之后才能进行下一步的操作。
9 炮眼布置原则
1）进行掏槽炮眼工作，这一过程中，应在开挖面上利用直掏技术进行施工，如果施工条件较为恶劣，或者岩层发育表现为明显的节理发育条件时，应该注意钻孔方向不得与岩层发育方向平行，并应该根据实际情况最带限度的保证两者之间的角度最大化。2）在进行周边炮眼部署的时候，应该保证爆破断面严格符合工程施工要求。3）辅助眼交错均匀布置在周边眼和掏槽眼之间，保证最终的石碴块度能够满足后续施工的要求。最后，在进行周边眼与辅助眼的设置过程中，应该保证基本的眼底控制在基本的水平面上，从而保证爆破之后的平面能够符合具体的施工要求。
10 控制要点
1）必须严格的按照相关要求并结合本工程开挖的实际施工情况进行填药量的控制，通过微爆破控制技术来最大限度的降低爆破对围岩的影响，并严格控制超欠挖情况。2）根据实际施工需求，对隧道开挖的各个循环进行严格的施工检测测量，并通过对断面的控制来保证炮眼实际位置和预计位置之间的误差小于
5 cm，必要工程施工段可以之间采用激光校准来对工程的施工精度进行控制。3）钻眼涉及必须严格的按照相关要求进行控制和位置处理，除底眼之外，实际设计中，所有炮口都必须低于眼底
5 cm，从而保证钻孔过程中所产生的岩粉能够顺利的排出。具体施工工程中，掏槽眼彼此之间如果出现打穿问题，那么对于整体的爆破计算来说是非常严重的，必须严格控制。4）填药之前应该先对孔洞进行高压风吹净处理，之后按照设计要求进行药品装填。实际装药工作中，应该严格的按照分组分片原则进行涉及，保证装药工作能够严格的按照预先设计进行，在装填药品之后，由专业技术人员对装填效果进行检测。5）起爆采用复式网络，起爆每组应控制在12根以内，通过低段别的雷管进行出来。连接之后按照相关施工要求由专门技术人员进行检测，保证连接质量，然后进行起爆。6）根据具体的爆破情况和围岩受力情况调整钻爆设计。7）根据具体的施工需求，严格的控制隧道底超欠挖，按照工程实际施工需求进行爆破面控制。
参考文献
[1]王林成.光面爆破在隧道开挖中的应用[J].山西建筑,2007,07.
钻爆法施工安全措施 篇4
今后很长一段时间内, 隧道钻爆法施工仍然是一种不可替代的施工方法。而隧道工程一般又是整个工程中的控制性工程, 尤其是长大隧道, 能否在规定的工期内完成施工决定着整个工程的成败。目前, 隧道施工时绝大部分现场进度管理还处于松散、笼统的管理状态, 对于进度缺乏主观能动性, 没有对影响进度的各个要素进行认真分析, 更没有对各个要素进行具体的量化进行管理控制, 使得进度没有达到它的较大化甚至最大化, 造成施工中所投入的人员和设备生产能力不能完全发挥出应有效率。
通过对钻爆法施工中各个工序进行分析, 建立进度模型, 进行分析, 提取出影响进度的变量参数。在施工中着重控制这些变量参数, 以便及时调整, 从而使施工中的各个环节尽可能充分发挥各自的生产能力。
隧道开挖中, 进度可定义为单位时间内的开挖进尺, 即:
进度J=循环进尺/循环时间
这里循环时间指的是一个循环开始至下一循环开始的时间, 因初期支护与钻爆施工属于两个相互独立的作业循环, 我们可以把初期支护作为一个常量, 暂不对其进行分析, 以后也可对其进行专门分析研究。那么钻爆法的循环时间即为:钻孔、装药联线、通风排险、装运渣及初期支护等时间的总和。
2 建立进度模型
根据以上的进度分析, 循环时间为:
式中:T—循环时间;
T1—钻孔时间;
T2—装药联线时间;
T3—通风排险时间;
T4—装运渣时间;
T0—初期支护时间。
2.1 钻孔时间T1
钻孔时间T1与炮孔数量m、炮孔长度l、风枪台数n、钻孔进度v以及换孔时间th有关, 即:
2.2 装药联线时间T2
装药联线时间T2与炮孔数量m, 单个炮孔装药所需的时间t和装药联线的工人数量x有关。即
2.3 通风排险时间T3
通风排险时间T3与隧道开挖长度L、隧道开挖断面积S、风带长度[以 (L-30) 计]、风带截面积s、风速V有关。因通风与排险两工序并行, 可统一用T3表示, 即
2.4 出渣时间T4
出渣时间T4与隧道开挖断面积S、出渣车出渣能力y、炮孔利用率k以及围岩松散系数f有关, 即
2.5 初期支护时间T0
初期支护时间T0为常量。
将以上各式代入式 (1) , 可得
将式 (6) 代入进度J, 得
整理如下:
式 (8) 即为钻爆法施工的进度模型。
3 进度模型的分析及应用
3.1 模型分析
对式 (8) 分析, 可知, 炮孔数量m由断面积大小和围岩特性决定, 风枪台数n可人为确定, 换孔时间th则与工人的技术水平以及围岩特性有关, 工人数量x可人为调整, 隧道开挖断面积S由图纸设计所决定, 围岩松散系数f与围岩本身有关, 风机风速以及风带截面积一旦选定, 也为定值, 以上均可视为常量。对于钻孔深度l, 由式 (8) 可知, 在不影响爆破效果的情况下, 加大钻孔深度l, 则进度J相应提高。但钻孔深度也是有限度的, 目前, 就钻爆法来说, 钻孔深度一般在1.5～4.5m的范围, 钻孔深度的选择要视围岩而定, 在围岩许可的情况下, 尽量加大钻孔深度, 因此l也基本确定。
而钻孔速度v、装药时间t、炮孔利用率k、出渣能力y则与围岩状况、施工管理有很大关系, 因此, 把它们作为模型的变量参数, 则进度模型可作为一个关于v、t、k、y的函数:
J=G (v, t, k, y)
只需在施工过程中, 及时记录下每循环钻孔时间T1、装药联线时间T2、通风时间T3、出渣时间T4。再通过确定的v、t、k、y的值计算出各工序在标准状况下所用的时间, 列表与实际所用时间进行比较, 就可找出影响进度的某些具体因素, 以便及时对其调整, 从而更大地发挥各自的生产能力, 加快施工进度。用控制因素分析原理图表示, 见图1。
3.2 施工应用
本方法在牛河梁Ⅰ号隧道的上导开挖中, 对于进度的管理起到了很好的作用。施工过程中存在停电等情况下, 上导开挖月最快进尺140m, 现场施工人员在施工现场按事先做好的表格对各工序进行详细记录, 再对数据进行分析, 依照分析结果及时反馈到各班组, 令其调整, 从而加快了施工进度。下面列举施工中记录的某段循环进尺做以分析:
3.2.1 建立模型常量表和标准状态参数表
牛河梁Ⅰ号隧道该段上导开挖断面面积为72m2, 布置风钻12台, 人员18人, 围岩松散系数约为1.6, 断面布孔120个。
根据现场所用风枪及该段围岩特性, 风枪钻孔速度可确定为35m/h;现场出渣设备为4辆自卸式无轨运输车和一台侧卸装载机, 其出渣能力可定为240m3/h;根据目前的爆破技术手段以及本隧道的围岩状况 (Ⅳ级燧石条带白云质灰岩) , 炮孔利用率应在80%以上, 上述可在表2中列表反映。
3.2.2 进度分析
现场施工管理人员记录情况如表3、表4。
根据表1、表2、表3数据可算出标准状况下各工序所用时间, 再与表4对比:
钻孔时间:
装药联线时间:
通风时间:
出渣时间:
标准状况下各工序所用时间如表5所示。
通过表4与表5比较分析可知:
(1) 实际钻孔时间与理论钻孔时间相差0.05h (3min) , 效率较高;
(2) 装药联线时间, 实际与理论相差0.2h, 究其原因, 除了与操作人员的装药熟练程度有关外, 还与清孔不彻底有关, 可安排专业人员进行现场指导管理, 来缩短该道工序时间;
(3) 通风及排险时间, 实际与理论相差0.187h, 现场观察发现风带有漏风现象, 可通过安排专人对风带及时修补, 提高通风效率, 从而缩短通风时间;
(4) 出渣时间实际与理论相差0.27h, 误时较大, 现场观察分析, 误时主要是由于出渣车误工所致, 应通过现场管理人员在出渣时对车辆进行有效控制, 出渣完成后, 再对车辆及时维修养护, 尽量减少不必要的时间浪费。
以上分析, 可用控制因素分析图直观表示, 见图2。
4 结论
通过对钻爆施工的分析, 找出影响施工进度的具体环节, 对这些具体环节制定针对性措施, 以缩短循环时间, 提高循环进度, 进而提高总体的施工进度。
参考文献
[1]朱永全, 宋玉香.隧道工程[M].北京:中国铁道出版社, 2005.
[2]赖少武.公路工程施工进度控制[M].北京:人民交通出版社, 1999.
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