利用微差爆破法在軟巖層中開挖導流洞的技術實踐

鄧如興，盧韋雨，蔣 聰

(1.貴州兩山景觀園林有限責任公司，貴陽 550081；2.貴州兩山景觀園林有限責任公司，貴陽 550081；3.貴州水利投資(集團)有限責任公司，貴陽 550081)

1 工程概述

羅家溝水庫的工程任務是向大灣鎮工業園區供水，水庫建成后，每年可向大灣鎮工業園區供水344.6萬m3，最高日供水量為10442m3。主要建筑物有：瀝青心墻壩、左岸岸邊無閘溢洪道、右岸取水兼放空兼導流隧洞、供水管線。水庫工程規模為小(1)型，屬Ⅳ等工程。

2 地質條件

導流洞位于右岸山體中，導流洞設計長度506.775m(其中，導流洞段長約481m)，開挖標準斷面尺寸3.6m×4.2m，工程地質和水文質地條件如下：

進口段(0+000.000-0+030.063)：為淺埋洞段，導流洞埋深7-29m，形坡度20-30°，覆蓋層厚約17.0-19.0m，圍巖為二疊系上統峨眉山玄武巖(P2β)，巖體裂隙強烈發育，呈碎裂結構，極不穩定，圍巖類別為V類[1-2]。

洞身段(0+030.63-0+404.47)：導流洞埋深30-68m，枯期無壓，汛期有壓。圍巖為二疊系上統峨眉山玄武巖(P2β)，呈厚層至塊狀，圍巖類別為IV-III類。由于洞身位于地下水位以下，施工開挖時局部可能有裂隙水滲出。

出口段(0+404.47-0+481.00)：為淺埋洞段，地形坡度15-30°，覆蓋層厚約14.0-17.0m，基巖為P2β玄武巖，強風化層深約17.0-20.0m，導流洞埋深7-29m，巖體主要呈強風化—弱風化狀態，裂隙強烈發育，極不穩定-不能自穩，圍巖類別為V類。

3 施工工藝

施工方式采用人工打眼+微差爆破施工法。

3.1 掘進工藝流程

交接班及安全檢查→施工炮眼→裝藥爆破→通風除塵→敲幫問頂→初噴→臨時支護→頂部錨網→出矸→架棚+噴漿→清理。

3.2 鉆爆工藝流程

鉆眼前準備→鉆眼→吹眼及裝藥前瓦斯氣體檢測→撤離非爆破作業相關人員并設警戒→裝填炸藥及連線→爆破前瓦斯氣體檢測→爆破→通風除塵、排煙→爆破后瓦斯氣體檢測及爆破效果檢查→敲幫問頂，消除危石→初噴素混凝土，封閉圍巖→臨時支護。

3.3 鉆眼爆破安全技術要求

安全技術要求有以下4點：

1)鉆眼前及起爆前，班組長應檢查工作面10m范圍內頂板及支護情況，事故風險排除后方可進行下一步作業。

2)為保證爆破效果，鉆眼前，測量人員應重新復核洞身中、腰線，施鉆人員應嚴格按照炮眼布置圖進行鉆眼。

3)裝藥前，工作面附近20m范圍內一切動力設備必須切斷電源。

4)若出現瓦斯異常現象，必須立即停止作業，查明原因，采取措施后方可進行后續施工。

4 炸材選擇及使用要求

4.1 炸材規格型號及起爆方式

1)炸藥選用水膠炸藥，型號Φ35×200mm，重250g/卷。

2)雷管選擇8號藍殼毫秒延期電雷管，段位為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、IV段，Ⅰ段延期<13ms，Ⅱ段延期25±10ms，Ⅲ段延期25±10ms，IV段延期25±10ms。連線采用串并聯方式，反向起爆。

3)發爆器型號為FD200型發爆器。

4)全斷面一次起爆，連續裝藥結構，周邊眼應保留空氣柱。

4.2 裝藥方式

裝藥時，應嚴格按照炮眼裝藥量設計參數，進行裝藥。

藥卷和水炮泥之間裝填30-40mm的黏土封泥。結合實際條件，可適當調整爆破參數，以提高爆破效果[3-4]。

5 爆破參數設計

5.1 炮眼設計

1)掏槽眼：按楔形布置，孔徑均為42mm，深度2m，橫向距離0.4m，豎向距離0.6m，為提高掏槽效果，在楔形中部布置中空擠壓孔，孔深應>掏槽眼深度。

2)輔助眼分為一圈輔助眼和二圈輔助眼，垂直作業面布置，孔深均為1.8m，孔徑42cm，間距0.6m。

3)周邊眼：孔深均為1.8m，孔徑42cm，間距應≤0.6m，沿洞身輪廓線布置，并向輪廓線外側保持一定張角，張角大小根據巖性硬度大小確定。巖性較硬時，張角應加大，防止欠挖，圍巖較軟時，張角應減小，防止超挖。

4)底眼：孔深均為1.8m，孔徑42cm，間距≤0.6m，沿洞身底部輪廓線布置，并與底板形成約10°的扎角，防止底板欠挖。

5.2 炮眼布置

炮眼布置示意圖，見圖1。

圖1 炮眼布置示意圖

5.3 炮眼參數及裝藥量

炮眼主要參數及裝藥量，見表1。

表1 炮眼參數及裝藥量

5.4 裝藥結構

1)裝藥結構示意圖，見圖2。

2)裝藥順序為先上部眼、后中部眼、再下部眼，依次進行，并保持雷管腳線末端扭結短路且懸空，避免與導電體相接觸。

3)為確保洞身成型良好，減少爆破對圍巖擾動，提高爆破效果，周邊眼裝藥采用空氣柱裝藥法，裝藥時首先將藥卷送至眼底，然后用水炮泥隔離空氣柱，具體為：先使用一根棉線繩拴住一卷充好水的水炮泥的一端，將水炮泥用炮棍送入炮眼內，棉線長度為500mm，裝完1個水炮泥后，再用黏土炮泥將眼孔封實，保證封泥長度≥300mm。

4)為減少揚塵和防止因爆破火花引發瓦斯爆炸，水泡泥在爆破高溫高壓作用下瞬間霧化，能夠起到降塵和滅焰作用，有助于安全生產。

圖2 裝藥結構示意圖

5.5 有害氣體控制

爆破后先進行通風除塵排、煙氣15min以上，經檢測符合安全生產條件后方可進入工作面進行下一步作用。

6 爆破效果

6.1 延米進尺經濟技術指標

在軟巖中采用微差爆破法爆眼利用率能夠高達97%，每月按正常生產25d計，每天2個循環，能夠實現單頭月進度87.5m，生產效率高。延米進尺經濟技術指標，見表2。

表2 延米進尺經濟技術指標

6.2 巷道成型效果及變形監測

1)微差爆破爆破后，據統計，洞身輪廓線上留下的均勻眼痕的周邊眼數達到了其總數的80%，超挖現象顯著得到控制，洞身成型好。

2)基于IV-V類圍巖穩定性較差的特性，洞身開挖后要及時進行系統錨桿+鋼筋網噴+鋼拱架支護，防止在開挖卸載作用下爆破松動圈深度發育而發生冒頂事故。同時，要在洞身環向斷面上設置變形監測點，監測內容包括頂底板近移量、兩幫近移量、頂板下沉量、底鼓量及幫位移量。

7 結 語

在軟巖中合理控制微差爆破技術參數，洞身變形小，成型效果好，循環進度高，具有安全穩定、經濟合理的特點，尤其在工期短、投資緊張的工程項目建設中具有較好的實用價值。