瓦斯隧道工程爆破施工分析

■ 陳 歡

（中鐵十八局集團建筑安裝工程有限公司，天津 300308）

瓦斯是一種無色、無味的氣體，極易燃燒，但并不具有自燃性，瓦斯和空氣混合之后，遇到明火會發(fā)生劇烈的燃燒和爆炸。如果瓦斯隧道工程中，瓦斯的濃度在5%～6%到14%～16%時，一旦遇到明火就會發(fā)生爆炸。在瓦斯隧道工程施工中，必須結(jié)合工程特性和現(xiàn)場實際情況，采取合理的施工技術(shù)和施工方法，才能最大限度上保證施工的安全性和施工質(zhì)量，爆破施工技術(shù)具有施工速度快、效果好等優(yōu)勢，是隧道工程施工中比較常用的技術(shù)。

一、工程概述

王家?guī)r隧道為特長隧道，位于四川盆地東北緣與陜南鄂西山地之間過渡地帶，進口位于張家溝右岸側(cè)斜坡，出口位于廟溝左岸。左線起止樁號GZK220+979～GZK225+937，全長4958米，右線起止樁號GK221+166～K225+914，全長4748米。隧道穿越的萬源市紅欣煤礦為低瓦斯礦井，無煤與瓦斯突出煤層，局部可出現(xiàn)一般突出。煤層自燃傾向性為不易自燃。煤塵爆炸性為有爆炸性。根據(jù)紅欣煤礦礦產(chǎn)開采許可證，準許開采K1、K2、K5煤層，分別位于須家河組第三段(T3xj)、第七段(T3xj)，厚度一般0.20～0.80m，屬碎裂～原生結(jié)構(gòu)煤。根據(jù)相鄰的糖坊梁隧道洞身鉆孔瓦斯現(xiàn)場解析，瓦斯壓力值為0.32MPa，設(shè)計綜合評價為低瓦斯隧道。王家?guī)r隧道煤巖系段落表如表1所示：

表1 王家?guī)r隧道煤巖系段落

二、瓦斯處治方案分析

在本工程施工中，為避免瓦斯?jié)B透到隧道工程中，在具體施工中，必須合理設(shè)置防水板，采用全封閉措施進行施工，通過冷粘法將防水板粘結(jié)到一起，搭接寬度不能小于10cm。在初期支護封閉過程中，仰拱二襯和初期支護之間需要設(shè)置防水層，進一步提升防水層的密閉性。如果不封閉，需要在二襯下鋪設(shè)10cm厚C20混凝土整平層，在整平層上鋪設(shè)防水層，從而使防水層全部封閉[1]。

三、瓦斯隧道工程爆破施工

（一）合理選擇爆破器材

本工程在爆破中采用了YT28氣腿式鑿巖機進行鉆孔，鉆孔孔徑為40mm。炸藥選擇了安全等級不低于二級的煤礦許用乳化炸藥,起爆器材選擇了瞬發(fā)雷管。

（二）掏槽方式和裝藥結(jié)構(gòu)

為保證爆破施工的安全性，本工程掏槽方式選擇了楔形掏槽方式，炮眼布置在開挖斷面的中央稍靠下方，促使底部的巖石能夠充分破碎，降低爆破形成的飛石傷人[2]。

裝藥結(jié)構(gòu)按照現(xiàn)場實際情況，選擇兩種不同的裝藥結(jié)構(gòu)，一種是間隔不耦合裝藥，另一種是耦合連續(xù)反向起爆裝藥結(jié)構(gòu)(具體情況如附表1所示)。

（三）炮眼深度和炮眼間距選擇

在爆破施工中，按照圍巖結(jié)構(gòu)的不同，合理選擇循環(huán)進尺、掏槽眼、輔助眼和周邊眼（具體情況如附表2所示）。

周邊眼間距50cm左右，周邊眼與內(nèi)圈眼間距70cm，輔助眼間距取70～90cm。

（四）起爆方法

在本工程施工中，采用了光面爆破法，具體的起爆順序為：先進行掏槽眼起爆，其次進行輔助眼起爆，然后進行周邊眼起爆，最后進行底板眼起爆。起爆方式都是毫秒雷管微差爆破方式，先進行內(nèi)圈眼起爆，然后進行外圈起爆，以對臨空面進行有效控制，保證光面爆破的效果[3]。

（五）爆破施工要點分析

1.測量布眼

確定鉆炮眼之前，要先確定好中線、水平線及斷面輪廓，按照光面爆破設(shè)計要求合理確定炮眼的位置，確定好之后，還要進行全面檢測，達到設(shè)計要求之后，才能進行鉆眼操作。

2.鉆孔和清孔

本工程的鉆孔由專業(yè)部門全部負責(zé)，嚴格按照設(shè)計圖紙進行鉆孔，尤其是在周邊眼和掏槽眼鉆孔時，要嚴格控制鉆孔的間距、位置及數(shù)量。每個鉆區(qū)由專人負責(zé)，在臺車操作時做到“二定三?！?，其中“二定”指的定人、定位，“三?！敝傅氖潜Ｙ|(zhì)、保量、保安全。炮眼鉆孔要做到“準、平、齊”。周邊眼需要在設(shè)計輪廓線5cm的連線上，眼底則要全部設(shè)計在輪廓線外5cm的連線上[4]。每個鉆孔的誤差不能超過10cm，保質(zhì)兩排炮之間的錯臺誤差小于10cm。在鉆孔完成之后，按照炮眼的設(shè)計布置圖進行詳細檢查，并進行記錄，達到要求之后，才能進行裝藥操作。在進行裝藥之前，用鋼筋彎制的炮鉤、高壓風(fēng)槍等方法，將炮眼中的泥漿、積水等全部清理干凈。

3.裝藥

裝藥時要分片分組安裝，按照設(shè)計圖紙進行嚴格裝藥，炮眼封泥長度要滿足如下要求：

第一，如果炮眼的深度在0.6～1.0m之間，封泥的長度不能小于炮眼總體深度的50%。

第二，當炮眼深度在1.0～2.5m之間時，封泥的長度不能小于0.5m。

第三，當炮眼深度大于2.5m時，封泥的長度不能小于1.0m。

4.聯(lián)結(jié)起爆網(wǎng)絡(luò)

為降低對圍巖造成較大的擾動，在本工程爆破施工中采用了復(fù)式起爆網(wǎng)絡(luò)，大大提升了爆破的可靠性和準確性。在具體聯(lián)結(jié)過程中，避免了導(dǎo)爆管發(fā)生打結(jié)、拉細等問題，同時保證各炮眼雷管連接次數(shù)一致。引爆雷管通過黑色膠布包扎到導(dǎo)爆管自由端約10cm以上的位置，聯(lián)結(jié)完成之后，由專人負責(zé)全面檢查，達到要求之后，才能起爆[5]。

四、爆破效果控制

超欠挖控制：當光面爆破完成之后，保證圍巖表面相對平整，超挖量要控制在10cm以內(nèi)，嚴禁存在欠挖問題。

對圍巖破壞程度的控制：保證爆破之后，圍巖沒有粉碎巖石和明顯的裂縫，更加不允許存在浮石，保證炮眼的利用率不低于90%。

光面爆破控制：殘留的爆孔痕跡，在開挖輪廓面上要盡量均勻分布，且炮孔痕跡在硬巖上的保留率不能低于90%，在中硬巖上的保留率不低于75%，在軟巖上的保留率不低于55%[6]。兩個相鄰炮孔之間的巖面必須具有足夠的平整度，且孔壁之上不存留明顯的爆破裂隙。

五、爆破振動控制

在瓦斯隧道工程爆破施工中，對地面建筑物造成震動的最大震速要控制在25mm/s以下，且最鄰近的爆破點對周圍既有建筑物造成的沖擊噪音不能超過130dB，空氣超壓不能超過0.005MPa，對瓦斯隧道工程中新澆筑混凝土的震速要滿足表2中的要求：

表2 新澆筑混凝土的震速限值

在進行爆破振動量測時，要先按照被保護結(jié)構(gòu)的特點，精確確定控制振動速度，通過INV306A型爆破振動測試儀對爆破振動情況進行全面量測[7]。將速度傳感器均勻布置在被保護目標的測試部位上，量測爆破引起的測點實際振動數(shù)據(jù)，并對各項數(shù)據(jù)進行全面分析，從而獲知爆破振動和地形、地質(zhì)條件相關(guān)的系數(shù)和相應(yīng)的衰減指數(shù)，并以此為依據(jù)，確定最大的裝藥量，避免爆破振動超過規(guī)定范圍。

本文結(jié)合工程實例分析了瓦斯隧道工程爆破施工，分析結(jié)果表明，瓦斯隧道工程施工難度較大，涉及到的影響因素也比較多，任何一個環(huán)節(jié)控制不當，都會影響施工的安全性和施工質(zhì)量。因此，對爆破施工技術(shù)就提出了更高的要求，需要結(jié)合工程特性，選擇合理的爆破方式，避免發(fā)生嚴重的爆破事故。

附表1 裝藥結(jié)構(gòu)表

附表2 炮眼深度