四川水电站引水隧洞不同围岩段的开挖方案(试读)

①掏槽孔爆破设计

Ⅱ、Ⅲ类围岩主要为白云质灰岩、泥质灰岩，岩石新鲜，强度中硬～坚硬。采用平行直孔掏槽，采用四空孔十字形掏槽方式。

四空孔十字形掏槽方式如图4-4所示，孔间距取值：a=20cm，b=30cm。装药系数（0.7～0.8）L，起爆顺序：1#孔为一段，2#～5#孔为二段。

4b312a5

A、最小抵抗线W

W=

图4-4 四空孔十字形掏槽方式 22L=×3.0=2.0m (L为孔深, L=3.0m) 33B、每个炮孔的炸药用量

1qcur1.25(d2aL)

4式中：qcur——每个掏槽炮孔的炸药用量，kg

d——为药卷直径，m，d=0.04m ⊿——装药密度，kg/m3，⊿=900kg/m3

a——充填系数，岩体坚固系数fk=4～6，a=0.6 L——炮孔平均深度，m，L=3.0m

qcur=(1.25×3.14×0.04×0.04×900×0.6×3)÷4≈2.543

C、爆破参数：2#岩石乳化炸药，掏槽孔单孔装药量为2.543kg，掏槽孔间采用导爆索连接，火花起爆。

D、掏槽孔爆破装药系数为（0.7～0.8）L

掏槽孔爆破装药结构图如图4-5所示

孔深3.0m 泥土封堵 装药

②光面爆破孔设计 A、最小抵抗线W

因围岩坚固系数fk=(2.5～5)，最小抵抗线W为0.45～0.35m ，取0.35m。 B、孔间距a

a=（15～10）d （d=40mm） 取a=13d=520mm=0.52m C、装药量

单位耗药量取q=140g/m，孔深为3.0m时，有效装药长2.2m，故单孔装药308g。 D、爆破参数：2#岩石乳化炸药，光面孔单孔装药308g，孔间距0.52m；孔间采用导爆索连接，采用导爆管（毫秒延时雷管）与扩槽孔连接，毫秒微差爆破，周边光面孔同时起爆。

E、光面爆破装药结构如图4-6所示。

底部装药200g3×36g导爆索图4-5 掏槽孔爆破装药结构图 1.0m1.2m0.8m图4-6 光面爆破装药结构图③扩槽孔（辅助孔）爆破设计 A、最小抵抗线W

W=(20～40)d (d为钻孔孔径, d=40mm)

取W=20d=80cm B、孔间距a

a=W=80cm C、每个炮孔装药量

q1d2aL 4式中：q——每个扩槽孔（辅助孔）的炸药用量，kg

d——为药卷直径，m，d=0.04m ⊿——装药密度，kg/m3，⊿=900kg/m3

a——充填系数，岩体坚固系数fk=4～6，a=0.6 L——炮孔平均深度，m，L=3.0m

q=(3.14×0.04×0.04×900×0.6×3)÷4≈2.035

D、爆破参数：2#岩石乳化炸药，扩槽孔单孔装药2.035kg，孔间距80cm；同圈孔间采用导爆索连接，圈间采用导爆管连接（2ms），毫秒微差爆破，由内向外依次起爆。

E、扩槽孔爆破装药结构如图4-7所示。

④一个工作面布孔总数计算 布孔总数:N=a1+a2S

其中：a1、a2—岩石爆破系数，查表取为a1=32，a2=1.1； S—断面面积，s=37.4m2；

图4-7 扩槽孔爆破装药结构图 泥土封堵 装药 孔深3.0m 经计算N=74个，采用光面爆破孔数可增加20～30%，取最大数为97孔。 布孔参数:

掏槽孔9个（其中空孔4个），孔深3.0m，孔距20～30cm， 单孔装药量2543g； 周边光面爆破孔45个,孔距52cm， 单孔装药量308g； 扩槽孔47个，孔间距80cm， 单孔装药量2035g。

平洞全断面开挖一个工作面布孔参数表见表4-2，布孔图见图4-8。 表4-2 一个工作面布孔参数表 型式 孔径 孔数 (mm) (个) 5 47 45 97 孔距 (cm) 20～30 80 52 单孔装药量 排炮总装药量 (g) (kg) 2543 2035 308 12.72 95.65 13.86 122.23 备注 四空孔十字形 辐射型布置 小药量起爆 单位耗药量31.281kg/m 掏槽孔 40 扩槽孔 40 光面孔 40 合计 周边光面孔扩槽区掏槽区单位以cm计图4-8 隧洞全断面开挖钻孔布置图4）钻孔机械数量确定

一个工作面上钻孔机械数量应根据要求的钻孔生产率和开挖断面尺寸确定：

LNVdTd

式中N——钻孔机械数量；

∑Ld——每一循环作业的钻孔总长，m，根据开挖钻爆参数计算确定； Vd——凿岩机实际生产率，m/min； T——开挖循环作业计划的钻孔时间，min

①每一循环作业的钻孔总长∑Ld =97×3=291m； ②凿岩机实际生产率Vd =ν0β

式中ν0——纯钻速，当围岩坚固系数fk=(2.5～5)时，ν0= 0.2

——同时利用系数，取0.7～0.9（2～10台）

β——工作时间利用系数，扣除对眼、处理卡钻等时间，取0.85 Vd =0.2×0.7×0.85=0.119m/min；

③开挖循环作业计划的钻孔时间T=270min

④一个工作面钻孔机械数量N=291÷(0.119×270)≈9(台)，计划一个工作面选用YT28型风动凿岩机10台。

一个工作面凿岩机布置如图4-9所示。

自制拆卸式造孔台架掌子面图4-9 自制拆卸式造孔台架示意图

（4）Ⅱ、Ⅲ类围岩段平洞出碴 1）出碴方式选择

因本段开挖断面较大（断面积37.4m2），计划选用无轨式出碴方式。 2）出碴设备选择

装碴采用100m3/h的立爪式扒碴机，水平运输采用8T自卸汽车。 装碴设备计划一个工作面选用一台100m3/h的立爪式扒碴机。

Vm 装碴时间为TmPm

式中Vm——每循环爆落岩石的松散方量，m3,Vm=37.4×2.55×1.53≈146m3 Pm——装碴设备实际生产率，m3/h，100m3/h的立爪式扒碴机的实际生

产率Pm=60 m3/h

Tm=146÷60×60≈150min

3）一个工作面出碴运输设备需要量计算 自卸汽车需用量计算：

KVm/TmnP

式中：n——自卸汽车需要数量，辆； K——运输不均衡系数，取1.1～1.15；

Vm——每个掘进循环出碴量（松方），m3；Vm=37.4×2.55×1.53≈146m3 Tm——计划出碴时间，h；Tm=150÷60=2.5h P——自卸汽车小时运输能力，m3/h。

洞外运距约1.5km，洞内运距约1.5km，8T自卸汽车运输3km时，其小时运输能力P=10m3/h。

n=1.15×146÷2.5÷10≈6.7辆，计划配备8T自卸汽车7辆。

（5）Ⅱ、Ⅲ类围岩段开挖作业一个工作面机械配置

表4-3 Ⅱ、Ⅲ类围岩段开挖作业一个工作面主要机械配置表

序号 1 2 3 4

名称 风动凿岩机 立爪式扒碴机 自卸汽车 通风机

型号 YT28

规格 25L/S 100m/h 8T

33

功率 2×55kw

数量 10台 1台 7辆 1台

产地 天水 十堰 天津

主要用途 钻孔 装碴 运碴 通风

YBF225S4 60000m/h

（6）Ⅱ、Ⅲ类围岩段开挖作业循环 1）循环进尺

钻孔深度为3.0m，炮孔利用系数为0.85，每次循环进尺为3×0.85=2.55m 2）作业循环时间

由钻孔、出碴和辅助工作时间组成。当围岩需要临时支护时还包括支护的作业时间。

TshTdTmTdpTmpTs

式中：Tsh——作业循环总时间，min； Td——钻孔作业时间，min； Tm——出碴作业时间，min；

Tdp——与钻爆有关辅助作业时间，min，包括钻孔前准备、钻孔后结束、

凿岩设备进出工作面、放线、清孔、装药及爆破等所需时间；

Tmp——与出碴有关的辅助作业时间，min，包括通风散烟、危岩安全处

理、集碴、装碴设备进出工作面所需时间；

Ts——需要占用循环作业的支护时间，min。 ①钻孔作业时间Td=270min

Vm ②出碴作业时间Tm

Pm 式中Vm——每循环爆落岩石的松散方量，m3,Vm=37.4×2.55×1.53≈146m3 Pm——装碴设备实际生产率，m3/h，100m3/h的立爪式扒碴机的实际生

产率Pm=60 m3/h

Tm=146÷60×60≈150min

③辅助作业时间：钻爆辅助作业时间Tdp=1h，出碴辅助作业时间Tmp=1h。

以下详细计算见正文

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