掘进爆破是指隧道、巷道、斜井、竖井和硐库等地下工程的爆破方法。掘进爆破在交通、矿业、水利水电、市政建设等工程中占有相当的比重。
（1） 掘进爆破的要求。掘进断面符合设计要求，周壁平整；循环进尺（每循环的掘进深度）大，炮孔利用率（循环进尺与炮孔深度之比）高；块度均匀，爆堆集中；材料消耗少，成本低；对围岩（开挖边线以外的保留岩体）损伤小，稳定性好。
（2） 掘进爆破的特点。夹制作用大，单位炸药消耗量多；需要进行掏槽爆破， 以便形成补充自由面，从而改善爆破效果；施工场地相对狭小，影响循环进尺、炮孔利用率和施工效率。
（3） 掘进爆破的炮孔布置与起爆顺序。掘进工作面的炮孔主要分为掏槽孔、辅助孔和周边孔，各类炮孔的布置如图 8—1 所示。周边孔又分为顶、底及帮（墙） 孔。隧道掘进因其断面较大，辅助孔又可分为扩槽孔、崩落孔（掘进孔）等。掏槽孔采用超量装药并最先起爆，首先在工作面上将一部分岩石破碎并抛出，形成一个槽形空洞，为辅助孔爆破创造补充自由面，从而提高爆破效率；辅助孔位于掏槽孔外圈，随掏槽孔之后起爆，以便进一步扩大自由面，并崩落大量岩石，为周边孔创造良好的爆破条件；周边孔最后起爆，作用是控制隧（巷）道的断面形状、尺寸和方向，使其符合设计要求。
孔深小于 2.5 m 时，称为浅孔掘进爆破；孔深为 2.5~5.0 m 时，称为深孔掘进爆破。
图 8—1 掘进爆破炮孔类型 a—掏槽孔；b—辅助孔；c—周边孔
第 1 节 掘进爆破的掏槽方法
掏槽是掘进爆破的关键技术，需要合理选择掏槽方法和布置掏槽炮孔。掏槽效果的好坏对炮孔利用率起决定性作用。
掏槽孔一般布置在开挖断面的中部偏下位置，当岩层的层理明显时，炮孔方向应尽可能垂直于层理面；小型断面的掏槽孔数一般为 4~6 个，大型断面要根据开挖方式来确定掏槽孔的部位和数量。
为了提高爆破效果，掏槽孔通常比其他炮孔加深 15~20 cm，装药量增加 15 %~20
%。
根据断面尺寸、岩性和地质构造条件，掏槽孔布置和钻凿形式多种多样，但归结起来可分为垂直（孔）掏槽和倾斜（孔）掏槽两大类以及由这两类组合形成的混合掏槽。
一、垂直掏槽
垂直掏槽的特点是所有掏槽孔都垂直于工作面，孔距很小，且相互平行。其中有一个或几个孔不装药（空孔）作为装药孔爆破的辅助自由面，以利于掏槽孔爆破范围内的岩体破碎，并将其抛出槽外，形成槽腔，为后续爆破的炮孔创造良好的自由面条件。
垂直掏槽的形式主要有龟裂掏槽、桶形掏槽和螺旋掏槽。
1.
小直径空孔垂直掏槽
小直径空孔垂直掏槽主要用于浅孔掘进爆破，典型的掏槽形式有龟裂掏槽、桶形掏槽、螺旋形掏槽等。
（1） 龟裂掏槽。各掏槽孔排成一列，相互平行，装药孔与空孔间隔布置，爆
破后在整个炮孔深度范围内形成一条裂缝，为辅助孔创造临空面。图 8—2 是龟裂掏
槽孔布置示意图，图 8—3 是龟裂掏槽孔及辅助孔的布孔图例。龟裂孔装药长度一般不小于炮孔深度的 65%~75%。
图 8—2 龟裂掏槽 图 8—3 两种龟裂掏槽及辅助孔的布孔关系图（单位：cm）
（2） 桶形掏槽。各掏槽孔相互平行，一般呈对称布置，如图 8—4 所示。桶形掏槽不受开挖断面尺寸的，掏槽体积较大，且槽洞内外大小基本一致（成桶形），利于扩槽孔爆破，是中硬以上岩体中应用最多的垂直掏槽形式之一。桶形掏槽炮孔布置形式很多，如图 8—5 所示。
（3） 螺旋掏槽。螺旋掏槽中各装药孔与空孔距离依次递增，随着装药孔的依次起爆，槽腔体积逐次扩大，如图 8—6。
图 8—4 桶形掏槽
图 8—5 小直径桶形掏槽布孔形式（图中数字表示起爆顺序，孔距 100～300 mm）
图 8—6 螺旋掏槽示意图
常用的螺旋掏槽炮孔布置形式如图 8—7。石质较软时，可只用一个空孔；对于坚韧难爆的岩石，可以增加 1~2 个空孔。爆破顺序从 1 号孔开始，而后 2 号、3 号、4 号，螺旋形进行。装药量为炮孔深度的 70%~75%左右。为了利于抛碴，常将空孔加深 300~500 mm，并在孔底装药 200~300 g，充填约 100 mm，待所有的掏槽孔起
爆后，紧接着反向起爆。各装药孔与空孔之间的距离，可参考下式确定
L1 (1 ~ 1.8)d
（8—1）
L2 (2 ~ 3.5)d
（8—2）
L3 (3 ~ 4.5)d L4 (4 ~ 5.5)d
式中： d──小直径空孔的孔径，mm。
（8—3）
（8—4）
图 8—7 小直径空孔螺旋掏槽
1—炸药； 2—炮泥
2.
大直径中空孔掏槽
采用深孔掘进爆破（孔深 3.5~5.0 m）时，为了进一步改善掏槽爆破条件，常采用大直径中空孔掏槽，有菱形掏槽、螺旋掏槽和对称掏槽等，如图 8—8 所示，各孔至空孔的距离计算如下。 （1） 菱形掏槽
L1 1 ~ 1.5D L2 1.5 ~ 1.8D
（8—5）
（8—6）
式中：D──大直径空孔的孔径。
（2） 螺旋掏槽
L1 1 ~ 1.5D L2 1.5 ~ 2.0D L3 2.5 ~ 3.0D L4 3.5 ~ 4.0D
（8—7）
（8—8）
（8—9）
（8—10）
（3） 对称掏槽
W 1.2D
（8—11）
b 0.7a
（8—12）
式中 D 为大直径空孔的直径。装药长度一般取深孔的 75%~85%。起爆顺序如图8—8 中数字序号所示。大直径空孔可以是一个、两个或三个，根据具体情况设定。
a） b） c）
图 8—8 大直径中空直孔掏槽基本类型
a）—菱形掏槽； b）—螺旋形掏槽； c）—对称形掏槽
要求大直径中空孔掏槽的炮孔方向精确，最好使用毫秒雷管起爆顺序起爆。
3.
垂直掏槽的优缺点
垂直掏槽一般适用于中硬及坚硬岩石和巷道断面尺寸较小的掘进工程。由于炮孔垂直于工作面，所以炮孔深度不受开挖断面尺寸的，适宜较深的炮孔以提高循环进尺；所有炮孔均垂直于工作面，钻孔方向易于控制，可保证孔底均在同一垂直面上，所以钻孔精度高，炮孔利用率高达 90 %~100 %；爆堆比较集中，抛碴距离较小，可提高出碴效率；凿岩机之间相互干扰少，便于多台钻机同时作业，提高效率。
垂直掏槽的缺点是爆破同样体积的岩体要消耗较多的炮孔数量及炸药量，炮孔间距及开孔精度要求高。
二、倾斜掏槽
倾斜掏槽的掏槽孔与掘进工作面斜交，以便更好地将工作面作为自由面，实现掏槽的目的。倾斜掏槽又分为：单向掏槽、楔形掏槽和锥形掏槽等多种形式。
（1） 单向掏槽。所有的掏槽孔排成一列，并朝同一方向倾斜的掏槽爆破称为单向掏槽。根据岩层产状不同，可采取上向掏槽、下向掏槽和侧向掏槽的方法，以便充分利用岩层层面或软弱夹层的有利条件，形成半楔形或夹层中的掏槽孔，如图8—9 所示。它适用于软岩或有层理、节理、裂隙、软弱夹层的岩体中。
图 8—9 单向掏槽形式
（a）顶部掏槽；（b）底部掏槽；（c）侧向掏槽；（d）扇形掏槽
（2） 锥形掏槽。锥形掏槽是指各掏槽孔排列成锥形，以相等或近似相等的角度向中心倾斜，孔底趋于集中，但不互相贯通的掏槽方法，如图 8—10。掏槽孔倾角取 55°~70°，孔底距离为 10~30 cm，孔口距离取 0.4~1.0 m（岩石难爆破时取小值），以利于爆破破碎和抛出岩块。锥形掏槽主要用于竖井掘进。
图 8—10 锥形掏槽
（a）三角锥形；（b）正角锥形；（c）圆锥形
（3） 楔形掏槽。楔形掏槽由两排相对的倾斜炮孔组成，爆破后形成楔形空间， 多用于中硬以上的均质岩石，且断面尺寸大于 4 m2的掘进爆破中。每对炮孔的孔底距离取 10~30 cm，孔口距离则与孔深和倾角大小有关，多取 0.6~3.0m（小断面中取小值，大断面中取大值），掏槽孔倾角取 50°~75°。楔形掏槽可分为垂直楔形掏槽和水平楔形掏槽，垂直楔形掏槽因钻孔容易而广泛使用，只有当岩层具有水平层理时才使用水平楔形掏槽，如图 8—11。楔形掏槽的优点：适用于各类岩层，不需大直径钻孔设备；缺点：受断面，钻孔角度不好掌握，岩碴抛掷较远。
图 8—11 楔形掏槽
（a）垂直楔形掏槽；（b）水平楔形掏槽
三、复式掏槽
复式掏槽是指两种以上的掏槽方式结合使用的掏槽方法。当炮孔较深、断面较宽、岩石较硬时，宜采用复式掏槽，如图 8—12 所示。
a） b)
图 8—12 复式掏槽
c）
a）桶形与锥形掏槽；b）二级楔形掏槽；c）三级楔形掏
应根据不同类型的掏槽特征及现场的具体条件合理选择掏槽形式，并根据实际掏槽效果进行改进，以期取得良好的技术经济效益。
第 2 节 巷道掘进爆破参数设计
一、孔径
孔径 D 直接影响凿岩效率、炮孔数目、炸药单耗、爆破块度和周壁平整度。孔径增大时，药量相对集中，炸药爆速和爆轰稳定性相应提高。但是，过大的孔径将导致凿岩速度显著下降，而且炮孔数目相应减少，岩石破碎质量降低，巷道周壁平整度变差，从而降低爆破效果。因此，应根据凿岩设备、炸药性能、掘进断面和循环进尺等因素综合考虑。目前，采用风钻钻孔时，孔径一般为 40 mm 左右；采用凿岩
台车时，孔径可达 50 mm。
二、孔深
孔深 L 影响爆破效果、爆破效率和材料消耗，还影响每个掘进循环中各工序的工作量、完成时间、掘进速度，以致影响每昼夜循环次数和劳动组织。
增加孔深，可以提高循环进尺，但是，随着孔深的增加，凿岩速度降低，特别是在巷道断面小的情况下，爆破的夹制作用增大，炮孔利用率减少，影响爆破效果。在我国目前的掘进技术和设备条件下，巷道掘进的孔深一般为 1.5~2.5 m。在中等断面以上的隧（巷）道掘进中，也有将孔深增至 4~5m 的。此外，采用倾斜掏槽时， 孔深还受巷道宽度的制约。
三、装药量
1. 单位炸药消耗量
掘进爆破的单位炸药消耗量k 影响爆破效果和装岩效率。k 值偏小时，可能使巷道断面达不到设计要求，爆破块度大，装运效率低； k 值偏大时，不仅浪费炸药， 还会因围岩破坏严重而稳定性降低，甚至损坏支架和设备等。 k 值的选取主要与岩石性质、巷道断面、孔径和孔深等因素有关。由于影响因素多，迄今还不能对 k 值进行精确计算。在实际工作中， k 值可按以下三种方法确定：
(1) 按国家定额选取。表 8—1 列出了国家颁布的《矿山井巷工程预算定额》规定的巷道掘进炸药消耗定额。
（2） 按经验公式计算。对于平巷，当孔深介于 1~2.5 m 之间时，可近似地按下式计算炸药单耗
Kf 0.75
e k Sx dx 式中： K ──常数，对平巷可取 0.25~0.35；
（8—13）
掘进爆破炸药单耗
掘进断面积 （m2） <6 6~8 8~10 10~12 12~15 15~20 >20 2～3 1.05 0.86 0.78 0.72 0.66 0. 0.60 4～6 1.50 1.28 1.12 1.01 0.92 0.90 0.86 （单位：kg/m3）
12～14 2. 2.33 2.04 1.90 1.78 1.67 1.62 15～20 2.93 2.59 2.32 2.10 1.97 1.85 1.80 8～10 2.15 1. 1.69 1.51 1.36 1.31 1.26 表 8—1
岩石坚固系数 f 注：表中数据以 2 号岩石铵梯炸药为标准，若使用其他炸药时应乘以炸药换算系数 e 。
f ──岩石坚固性系数；
S ( S 为巷道掘进断面积，m2)； Sx ──断面影响系数， Sx
5 d
d x ──药径影响系数， d x ( d 为所用药包直径，mm)；
32 320
e──炸药换算系数， e ( e 为所用炸药爆力，cm3)。
e
（3） 通过实际爆破试验确定。根据反复试验的实际爆破效果，确定合理的单位炸药消耗量。
2.
每循环的装药量
根据每个掘进循环需要爆破的岩石体积，计算每循环的总装药量
Q kV kSl
（8—14）
式中： Q ──每循环的总装药量，kg；
k ──单位炸药消耗量，kg/m3；
V ──每循环爆破的原岩体积，m3； S ──隧（巷）道掘进断面积，m2； l ──工作面炮孔平均深度，m；
──炮孔利用率，一般为 0.85~0.95。
将每循环总装药量再分配到工作面上的每个炮孔时，应根据各类炮孔所起的作用及条件不同，而分配不同的药量。掏槽孔最为重要，并且最难爆破，应分配较多的药量；扩槽孔、崩落孔依次减小，周边孔最小；底板孔通常最后起爆，除了爆破本身担负的岩石外，还需克服其他炮孔爆落的岩碴的负荷，应增加药量；顶板孔担负的岩石在自重作用下利于爆落，可适当减少药量。
具体分配每个炮孔的装药量，可按炮孔装药系数 n （炮孔中装药长度与炮孔长
度的比值）确定。装药系数的取值与炮孔类别和岩石的 f 值有关。各类炮孔的装药系数可参考表 8—2 的数值选取。
装药系数表
炮孔名称 掏槽孔 辅助孔 周边孔 表 8—2
10~20 0.8 0.7 0.75 8~10 0.7 0.6 0.65 岩石 f 值 5~6 7~8 0.65 0.55 0.60 0.60 0.50 0.55 3~4 0.55 0.45 0.45 1~2 0.50 0.40 0.40
四、炮孔数目的确定
炮孔数目过小会影响爆破效果，过多会增加钻孔工作量。合理确定炮孔数目是取得良好爆破效果和提高掘进速度的重要条件之一。
1.
通过计算确定炮孔数目
炮孔数目 N 以总装药量与单个炮孔装药量之比来计算
kSL N kS
（8—15）
LnK nK
式中： k ──掘进爆破单位炸药消耗量，kg/m3；
L ──炮孔深度，m；
n ──装药系数（见表 8—2）；
K ──炸药的线装药密度，kg/m，（见表 8—3）；
S ──开挖断面，m2。
二号岩石铵梯炸药的线装药密度值
药卷直径（mm） 线装药密度 (kg/m) 32 0.78 35 0.96 38 1.10 40 1.25 45 1.59 表 8—3
50 1.90
2. 查表确定炮孔数目
根据经验数据，将炮孔数目列于表 8—4。该表适用于炮孔直径为 38~46 mm 的巷道爆破（不装药炮孔未计入）。
3.
炮孔布置
先布置掏槽孔。再根据地质情况及断面大小均匀布置辅助孔和周边孔。一般可根据上稀下密、周边适当加孔、中部均匀分布的原则布置各类炮孔。具体布置如下：
（1） 掏槽孔应布置在爆破容易突破的位置。
（2） 周边孔应按巷道断面轮廓线布置，对于软岩孔口应位于开挖轮廓线内约10 cm 处，孔底位于开挖轮廓线上，以利于钻孔和减少超挖；对于中硬及中硬以上岩石，孔口位于开挖轮廓线上，钻孔方向朝外倾斜 5°~15°，以使炮孔底部位于开挖轮廓线外约 10cm 处。底板孔的孔口一般在底板轮廓线上，钻孔向下倾斜，孔底应超出底板边界 10 cm 左右，以保证爆破后底板平整，不欠挖。
（3） 除掏槽孔外，所有炮孔的孔底均应落在同一铅垂面内，以保证爆破后工作面平整。掏槽孔一般应比其他炮孔深 20 cm。
炮孔数目
开挖断面积（m2） 炮孔数目 软石（Ⅰ─Ⅲ类） 次坚石（Ⅲ─Ⅳ类） 4~6 10~13 11~16 7~9 15~16 16~20 10~12 17~19 18~25 表 8—4 13~15 20~24 23~30 坚石（Ⅳ─Ⅴ类） 特坚石（Ⅵ类）
12~18 18~25
17~24 28~33
21~30 37~42
27~35 43~48
4.
炮孔数目的调整
在按照上述方法确定出炮孔数量后，将各类炮孔均匀地布置在工作面上的相应位置，然后以炮孔装药系数为基础，计算各类炮孔的单孔装药量以及所有炮孔的装药量总和。若装药量总和大于每循环装药量（即 8—14 式的计算值），说明炮孔布置密了，应适当减少炮孔数目；反之，说明炮孔布置稀了，应适当增加炮孔数目。 炮孔数目的减少应依次从上部掘进孔（崩落孔）、两侧掘进孔、下部掘进孔、扩槽孔（辅助掏槽孔）开始，减少一个部位的炮孔后，即比较相应的装药量总和是否与每循环装药量相近，一旦二者之差约为掘进孔的单孔装药量，则说明炮孔数目基本合理，不再进一步调整。炮孔数目的增加应依次从扩槽孔（辅助掏槽孔）、下部掘进孔（崩落孔）、两侧掘进孔、上部掘进孔开始，其调整要求与减少炮孔时相同。
五、起爆方法和起爆顺序
目前巷道掘进常用非电导爆管微差雷管起爆法（主传导爆管用火雷管或电雷管引爆）和电雷管起爆法（主要用于有煤尘和瓦斯爆炸危险的工作面）。起爆顺序依次为掏槽孔、辅助孔、周边孔。
第 3 节 隧道掘进爆破方法
隧道是铁路、公路和水电建设中的主要地下工程，隧道掘进与矿山建设中的巷道掘进方法基本相同，其炮孔种类、布置方法、爆破参数的确定原则以及爆破施工工艺过程等，均类同于巷道掘进。与巷道掘进相比，隧道掘进通常具有以下特点：
（1） 隧道断面积大，开挖方法多样，需配备大型施工机械。
（2） 隧道位置多处于复杂多变的地质条件下，尤其遇到浅埋地段（埋深小于跨度 2 倍的隧道）时，岩体风化破碎，渗水严重，给钻孔爆破作业增加了困难。
（3） 隧道服务年限长，质量要求高，要求爆破时要尽量减少对围岩的损坏，
确保围岩完整。常在爆破作业后要及时进行支撑、衬砌工作，致使爆破工作面受到，从而增加了爆破施工的难度。
一、隧道掘进的开挖方法和炮孔布置
1.
隧道掘进的开挖方法
隧道掘进的开挖方法与爆破方案之间有密切的关系。而隧道开挖方法则主要由隧道地质条件、设备配备、技术水平及工期要求等决定。目前常用的有以下几种开挖方法：
（1）
全断面法。全断面法（如图 8—13）适用于地质条件较好的隧道，同时
需配备一些大型施工机械，如钻孔台车，大型装、运机械，衬砌模板台车等。全断面法由于可采用高效大型机具，施工场地宽敞，通风排水及管线布置简单，减少了开挖过程中对隧道围岩的扰动次数。实践表明，全断面法应是大多数隧道施工首选的合理、先进的施工方法。
图 8—13 全断面法
Ⅰ— 凿岩爆破工作面；Ⅱ— 衬砌
（2） 半断面法。半断面法（如图 8—14）也适用于地质条件较好的隧道。缺
乏大型机械时，常采用半断面法。半断面法又可分为短台阶法（上半断面台阶长为2.5~3.0 m）和长台阶法。当地质条件较差时，应采用短台阶法，并应及时做好初期支护，必要时仰拱要紧跟施工。
（3）
分部开挖法。在 20 世纪六七十年代以前，机械和隧道施工技术比较落
后，曾广泛采用分部开挖法。如上下导坑法、下导坑法、蘑菇形开挖法等。这些施工方法由于工序繁多，作业时间长，对围岩多次扰动，并长时间暴露，造成围岩失稳，隧道塌方经常发生。因此，一般在软弱、破碎的不稳定围岩中才选用这类施工方法。
图 8—14 半断面法Ⅰ—
上断面；Ⅱ—下断面；Ⅲ—衬砌
2.
隧道掘进的炮孔布置
隧道断面大，炮孔多，从内向外可细分为掏槽孔、扩槽孔、崩落孔、内圈孔、二台孔、周边孔、底板孔、拱顶孔等，如图 8—15。各类孔布置原则如下：
图 8—15 隧道掘进各部位的炮孔名称
（1） 掏槽孔的布置原则。为便于石碴装运，爆后找顶（即清除巷道顶板危石） 及喷射混凝土等作业，希望碴堆较高、较集中，掏槽孔应布置在断面的中下方。 （2）
崩落孔的布置原则。崩落孔一般按线形或环形均匀布置，排间距b （即
抵抗线）应小于同排或同环的孔距 a ，常为孔距的 80 %~100 %。
（3）
周边孔的布置原则。隧道掘进一般采用光面爆破或预裂爆破。由于重力
作用，预裂爆破的崩落带容易出现大块，因此宜在崩落带（主要是拱部）增加数个炮孔，并与内圈孔同段起爆，以改善破碎效果。
（4） 各类炮孔间距取值原则。掏槽孔的夹制作用大，爆破条件差，炮孔较密； 周边孔的作用是控制开挖轮廓，应采用光面爆破或预裂爆破，孔间距小于排间距； 经过掏槽孔、扩槽孔爆破后，崩落孔的自由面条件较好，孔距较大；扩槽孔、内圈孔、二台孔、底板孔的孔距均应比掏槽孔和周边孔大，但是比崩落孔要密，其间距或抵抗线一般为崩落孔的 80 %左右，因为：扩槽孔的作用是进一步扩大槽腔，为后续炮孔的爆破提供良好的临空面条件，应适当加密，以保证爆破效果；内圈孔距离开挖面较近，应适当加密，使炸药能量在内圈孔一带均匀分布，减少对围岩的爆破破坏；扩槽、崩落孔爆破后，部分岩碴堆积在底板上，增加了二台孔、底板孔的爆破负荷，为保证底部的爆破效果，二台孔、底板孔也必须适当加密。
炮孔布置图式很多，典型的图式有楔形掏槽——环状布置（图 8—16）、楔形掏槽——线形布置（图 8—17）和直孔掏槽——环状布置（图 8—18）。
图 8—16 楔形掏槽—环状布置 图 8—17 楔形掏槽—线形布置（单位：cm）
二、单孔药量计算
隧道爆破的炮孔所在部位不同，作用和要求不同：掏槽孔要求抛掷；崩落孔只要求松动，而在掏槽部位的两侧与上、下部位，各部份的炮孔要求又不一样，侧部要求松动，上部要求弱松动，下部要求加强松动；周边孔则要求光面爆破；底板孔要求抛掷爆破。所以各部位炮孔的装药量是不同的。
图 8—18 直孔掏槽—环状布置
周边孔参照光面爆破设计。
其他各部位炮孔的单孔装药量 q 均可按下式计算
q kaWL
（8—16）
式中： k ──单位炸药消耗量，可参考表 8—5 选取，kg/m3；
a ──孔间距，m；
W ──炮孔爆破方向的抵抗线，m；
L ──炮孔深度，m；
──炮孔位置系数，可参考表 8—6 选取。
隧道 名称 枫林 1 号
地质条件 页岩Ⅱ类 页岩Ⅱ类
南岭
大瑶山 0 号断层
国内部分隧道掘进爆破参数 开挖 开挖面积 孔深
(m2) (m) 方法
拱部
15.3 0.8～1.0
光面
半断面 上 32.06
1.1
微台阶 下 63.07
全断面 101.3 1.1
表8—5
孔径
(mm) 45 45 48
孔数 (个) 66
炸药 类型
单耗 (kg/m3)
岩石硝铵 0.3～0.4
上 111 上 0.52
岩石硝铵
下 120 下 0.31 168 乳化炸药 0.73
砂岩Ⅱ类 断层破碎带 花果山 花岗岩Ⅲ类 重庆 砂泥岩互层人防 雷公尖 中厚层隐晶质 灰岩Ⅳ~Ⅴ类砂岩、板岩大瑶山 Ⅳ~Ⅴ类 预裂 半断面微台阶分部 开挖 全断面光爆 全断面光爆 上 44.25 3.0 下 53.25 50 100.7 96.2 1.6 5.0 5.0 48 42 48 48 上 116 下 94 294 200 180 水胶与 硝铵 岩石硝铵 上 1.24 下 0.74 1.2 硝铵炸药 1.7~1.8 抗水硝铵 1.63
炮孔位置系数
岩性 软岩 表 8—6
内圈孔 二台孔 底板孔位置 系数 掏槽孔 槽下 扩槽孔 掘进孔 槽侧 槽上 掘进孔 掘进孔 1.0 0.95 0.8～1.0 0.9 值 值 2.0～3.0 1.5～2.0 1.0～1.2 1.0～2.0 1.2 1.0 0.8～1.0 预 1.2～1.5 1.5～2.0 0.5～0.8 光 0.85 1.05 1.1 中硬岩及硬岩
三、起爆顺序
隧道掘进光面爆破的起爆顺序一般为：掏槽孔、扩槽孔、崩落孔、二台孔、内圈孔、底板孔，最后是周边孔（即光面孔）；预裂爆破的周边孔（即预裂孔）最先起爆，其他炮孔仍按上述顺序进行。
四、软岩隧道掘进爆破的特点
在风化、破碎、强度低的软岩中掘进的隧道称为软岩隧道。在开挖和修筑过程中，如何维护软岩隧道的围岩稳定性是十分重要的问题。
对于具有一定自稳能力的软岩隧道，为了采用凿岩台车等高效施工机械，提高施工速度，更重要的是为了能应用新奥法施工技术，常常要求采用大断面开挖方法。此时，可应用减轻地震的半断面微台阶开挖爆破，即掏槽抛掷爆破、拱部光面爆破、边墙预裂爆破的综合控制爆破技术，能减轻爆破作用对围岩的扰动，维护围岩自身
的稳定性，达到良好的轮廓成形。
（1） 开挖方案确定。对于软岩隧道，一般采用半断面微台阶开挖；若岩体极其风化、破碎、松散或软弱，可采用先爆破开挖拱部，并予以支护，后进行下半断面的开挖与支护的方案。
（2） 周边孔爆破。在比较风化、破碎的地质条件下，宜采用光面爆破或风镐开挖修边；在地层虽然软弱，但岩体整体性较好时，宜采用预裂爆破。
（3） 最大一段允许用药量确定。一般由类似工程条件的工点实测的爆破振动速度衰减规律公式计算得到。计算公式为
Q Rm 3 VKP 3
（8—17）
K
式中： Qm ──最大一段允许用药量，kg；
VKP ──振速安全控制标准（一般为设计文件所要求，距掌子面 5 m 处振速
一般控制在 5 cm/s），参考表 8—7；
R ──爆源中心到振速控制点的距离，m；
K ──与爆破地震波传播途径的介质性质有关的系数，参考表 8—8；
──爆破振动衰减指数，参考表 8—8。
隧道及地表建筑质点振速安全控制标准参考值
表 8—7 振速控制值
（cm/s）
5 3 1.5 <1 10 15 ≤2.3 1.5 0.8
适用条件
地质特征及建筑物特征
1 Ⅱ~Ⅲ类围岩整体性好，开挖后自稳时间 .4h 以上 2 Ⅱ类围岩整体性差，开挖后自稳时间 .4h 以上 3. Ⅱ类围岩整体性极差，开挖后自稳时间较短 4. Ⅱ类围岩（偏低），整体性差，自稳时间极短，
中硬岩Ⅳ类围岩整体性好，Ⅴ类围岩整体性差一些
硬岩 Ⅴ类围岩整体性好及Ⅴ类围岩以上
隧道内距掌子 面一倍洞径处
软岩
地表建筑物
1. 比较坚固的楼房 2. 一般建筑物 3. 质量差的陈旧建筑物
几座隧道的洞内拱顶垂向监测得到的 K 值和 值
隧道名称 枫林 1 号 下坑隧道 金家岩隧道 普济隧道 地质特征 Ⅱ类围岩、页岩与砂质页岩，深灰、灰绿色呈薄层状，层厚 1~2cm 表 8—8
值 1.29 K 值 16.23 Q1/ 3 / R 0.1~0.3 f 值 1~1.5，系极严重风化破碎的千枚岩， 呈近似直立型片状层理 砂岩、节理裂隙发育， f =1~1.5，岩样单 轴抗压强度 0.8~2.2MPa 泥砂岩地层单斜构造，节理稍发育 41.52 1.67 0.04~0.4 324.87 2.40 0.03~0.09 370.52 2.11 0.02~0.1
（4） 掏槽形式的确定。一般情况下，掏槽爆破地震强度比其他部位炮孔的爆破震动强度都大。为了减小掏槽爆破地震强度，宜用楔形掏槽（或多重楔形掏槽）、垂直孔分层掏槽、大直径中空孔螺旋掏槽。若雷管段数足够时，采用多段延期起爆的掏槽爆破方法，既能保证掏槽效果，又能起到减振作用。
（5） 炸药的选择。软弱岩层的强度较低，波阻抗较小。为了使炸药与岩石尽可能匹配，以便有效地利用炸药能量，减小对围岩的破坏，获得良好的光面效果， 周边孔宜用低爆速炸药（如专用光爆炸药）。
（6） 合理的延期时间。软岩隧道掘进爆破振动持续时间较长，可达 100~200 ms，为避免振动波形的叠加，对于没有瓦斯的隧道，段间时差宜控制在 100 ms 左右， 所以宜用非电毫秒级或非电半秒级雷管（大断面的隧道爆破，应有 1~15 段的毫秒延期雷管）；在有瓦斯的隧道内，应使用总延期时间不超过 130 ms 的安全电雷管。
（7） 循环进尺的选定。为了通过控制药量来减少爆破对围岩的扰动作用，软岩隧道的循环进尺不宜太大，同时循环进尺还应结合支护要求来确定，一般可取 0.5 ~1.5 m。
（8） 底板孔的爆破与起爆顺序。底板孔爆破的传统方法是加大装药量，并最后同时起爆，以达到翻碴后便于出碴的目的，所以底板孔的爆破地震强度很大。为了减小软岩隧道的爆破振动强度，底板孔也应分段起爆，以便减少底板孔同段起爆的药量，并增加爆破自由面。
五、隧道掘进光面爆破和预裂爆破参数
1.
隧道掘进光面爆破参数
（1） 光面孔间距
a 18D 光 8 ~
（8—18）
式中： D ──周边孔（光面孔）直径，常与主炮孔相同。
一般取a光 40 ~ 70 cm；
（2） 炮孔密集系数：取 m 0.7 ~ 0.9 0.6~0.8 如何？。
（3） 光面层厚度
W 10 ~ 20D
（8—19）
一般取W 50 ~ 80 cm；或按下式计算
W a
m
（4） 不耦合装药系数：取 K 1.25 ~ 2.0 。
（5） 光面孔线装药密度：取 q光 0.04 ~ 0.4 （kg/m）。 2.
（8—20）
预裂爆破参数确定
由于预裂孔爆破的夹制作用比光面爆破大，其参数与光面孔有如下不同：
（1）
） 预裂孔间距比光面孔
间距小
a 9 ~ 10D （ 8~12 倍为好！）
预
（8—21）
（2）
预裂孔线装药密度比光面孔大（特别是坚硬岩层）：取q预 0.15 ~ 0.45
（kg/m ）。
（3） 预裂缝不能视为第二个临空面，所以内圈孔至周边孔的间距不能过大，
装药量也比光面爆破稍多。
光面爆破和预裂爆破参数应根据岩石性能、地质构造、炸药品种、断面大小和形状等因素选取，其中最重要的因素是地质条件。
六、隧道掘进爆破实例
1.
工程概况
渝怀铁路人和场单线浅埋隧道在 DK15+650~DK16+100 区段，下穿闹市街区和居民住宅楼，顶部与高层建筑桩基底的最小距离仅 10 m。该隧道为马蹄型断面，开 挖高度 9 m，最宽 6.28 m。
隧道围岩多属 III、Ⅳ级，以泥岩夹砂岩为主，普氏系数 f = 6 ~10。岩层倾角 10
º ~25º，节理较发育。为了不危及地表建筑物的安全，要求隧道掘进爆破引起的地表振动速度应控制在 2 cm/s 内，使隧道施工能够安全快速地通过高楼区。
2.
掘进爆破方案
在非闹市区采用全断面掘进爆破施工，在隧道下穿高楼时，采用上断面短进尺、下断面深进尺的分步掘进的方案。上断面掘进高度 5.2 m，开挖面积 27 m2，下断面 开挖面积 23 m2。为了减小爆破产生的地震强度，上断面布置垂直楔形掏槽孔，一次 掘进爆破成形，单循环进尺控制在 1.5 ~ 2.7 m之间（高楼正下方为 1.5 m，随着掌子面与高楼的距离增大，循环进尺也加大）。下断面采用水平炮孔爆破开挖，单次爆破进尺为 5 m。所有周边孔均采用光面爆破。上断面始终超前下断面 10 m以上。
3.
爆破参数设计计算
炮孔直径 D 40 mm。
（1） 上断面掏槽孔和崩落孔爆破参数
① 炮孔深度。炮孔深度按下式计算
（8—22）
L (0.5 ~ 0.9)B
式中： B ──隧道宽度，m。
但是，为了降低爆破地震，通过爆破试验，在高楼下进行短进尺爆破，崩落炮孔深度 1.7 m，掏槽孔超深 20 cm。当掌子面与高楼相距 10 m 以上时，崩落炮孔的 深度可加大至 3.0 m。
② 炸药单耗。隧道掘进爆破的炸药单耗主要与岩性和开挖断面积有关，可由
下式计算
式中： k ──炸药单耗，kg/m3；
f
k 1.4 S
（8—23）
f ──岩石普氏系数；
S ──开挖断面积（ S 大于 18 m2时，按 18 m2选取），m2。
按（8—23）式计算得 k 0.81 ~ 1.04 kg/m3。本例按 0.95 kg/m3选取。
③ 单循环装药量Q 。按照（8—14）式计算单循环爆破的装药量。
鉴于该段岩体的可爆性较好，本例取炮孔利用率为 0.9，因此 1.7 m 和 3.0 m 孔深的单循环装药量分别取为 38.5 kg，69.3 kg。
④ 炮孔间距 a 。高楼正下方爆破时，每对掏槽孔的孔口距 a 取为 2.4 m，孔底 距取为 20 cm；同排相邻掏槽孔距取为 30 cm；掏槽孔两侧布置的辅助孔距取为 40 cm，拱部的崩落孔距取为 70~80 cm。掌子面距高楼 10 m 以远时，每对掏槽孔的孔口距 a 取为 2.8 m，孔底距取为 20 cm；同排相邻掏槽孔距仍为 30 cm；掏槽孔两侧布置的辅助孔距取为 50 cm，拱部的崩落孔距取为 90~100 cm。
⑤ 单孔装药量 q 。隧道掘进爆破的单孔装药量按下式计算
q nL
（8—24）
式中： q ──单孔装药量，kg；
n ──装药系数。掏槽孔 n =0.65~0.7，崩落孔 n =0.5~0.55；
L ──炮孔长度，m；
──单位长度的药卷质量，kg/m。
（2） 上断面周边孔爆破参数
① 拱部周边孔光面爆破参数 光爆层厚度：W 50 ~ 60 cm。
炮孔间距 a ：按 a mW 或 a 10 ~ 18D 计算，一般 m=0.5~1.0。考虑到拱部边界控制要求较高，取 a =45 cm。
装药不耦合系数： K =1.8~2.0。
线装药密度： q线 =0.12~0.15 kg/m（考虑孔底加强装药后的全孔平均值）。
② 边墙周边孔爆破参数炮孔间距： a =50~55 cm。
线装药密度： q线 =0.25~0.35 kg/m。
③ 底板孔爆破参数
底板孔距： a =95~105 cm（高楼下方时则取为 70~75 cm）。 装药系数： n =0.55~0.60，并按（8—24）式计算单孔装药量。
（3） 下断面爆破参数。上断面开挖后，为下断面提供了一个上向自由面，爆破条件有所改善，爆破震动强度降低，为增加单循环进尺，下断面采用水平深孔爆破。
① 炮孔深度 Lx 。取炮孔深度 Lx =5.0 m。
② 抵抗线W 和排距b 。由于以台阶上表面为抵抗线，爆破岩体必须克服重力做功，才能保证爆破效果，所以抵抗线不宜过大。然而，若抵抗线过小，则可能形成抛掷作用，造成爆破飞石砸坏隧道的初期衬砌。所以取抵抗线W =1.0~1.1 m，排距
b =0.9 m。
③ 炮孔间距 a 。边墙周边孔距 a =65~70 cm，底板孔距a =0.9~1.0 m。主爆孔间距按 m 1.1 ~ 1.2 计算，所以 a =1.0~1.1 m。
④ 炸药单耗 k 。在泥砂岩中进行小台阶爆破时，炸药单耗 k =0.25~0.35 kg/m3， 考虑到水平孔爆破上表面为抵抗线的特点，取炸药单耗 k =0.35~0.45 kg/m3。
⑤ 单孔装药量 q 。主爆孔、底板孔的 q 单孔装药量按照其爆破体积计算
q kWLa
或 q kbLa
考虑到底板孔的爆破条件较差，装药量可加大 15 %~20 %，而第一排主爆孔因自由面条件较好，可减少 10 %~15 %的装药量。为此，第一排主爆孔的装药量
q =1.9~2.7 kg，中间主爆孔 q =1.7~2.4 kg，底板孔q =1.8~2. 5kg。
边墙周边孔的装药量则按照光面爆破方法确定，线装药密度 =0.12~0.20 kg/m， 单孔装药量q =0.6~1.0 kg。
4.
爆破施工设计
（1） 上断面爆破施工设计
① 炮孔布置。以高楼正下方（DK15+883~908）隧道爆破为例说明炮孔布置情况。从距底板 50~60 cm 处开始，沿隧道中心线两侧对称布置 4 对垂直楔形掏槽孔， 掏槽孔与掌子面呈 65º~70º的夹角，孔深 L =2.0 m。在掏槽孔与边墙之间布置 4 排辅助孔，第一排辅助孔与掏槽孔相距 20 cm，最外排辅助孔与边墙相距 50~60 cm， 中间辅助孔的排距为 40 cm。在隧道拱部（掏槽孔上方）呈弧形布置 4 排崩落孔， 排距为 60~70 cm，最外层崩落孔与隧道边界相距 50~60 cm。周边孔布置在与开挖边界相距 10 cm 处，其钻孔方向向外倾斜 5º，两侧边墙周边孔间距 50~55 cm，拱部周边孔间距 45 cm。底板孔直接布置在底部边界上，并向下倾斜 10º钻孔，孔距 70~75 cm。除掏槽孔外，所有炮孔均为垂直孔孔深 L =1.5 m。图 8－19 为高楼下方的炮孔布置图。
当掌子面与高楼相距 10 m 以上时，单循环进尺按 3.0 m 设计，即：掏槽孔深度
L =3.5 m，辅助孔、崩落孔 L =3.2~3.0 m，周边孔、底板孔 L =3.0 m。掏槽孔增加 1
对，辅助孔、崩落孔各减少 1 排。炮孔布置形式及其孔网参数如图 8－20 所示。
图 8－19 高楼下方上断面掘进炮孔
布置图（单位：cm）
图 8－20 距高楼 10 m 以远上断 面掘进炮孔布置图（单位：cm）
② 装药结构与单孔装药量：除周边孔采用轴向空气间隔装药外，其余炮孔均采用连续装药结构。拱部周边孔采用直径 25 mm、长 20 cm、质量 100 g 的卷状乳化 炸药；底板孔使用直径 32 mm、长 20 cm、质量 200 g 的卷状乳化炸药；其余炮孔均
使用直径 32 mm、长 20 cm、质量 150 g 的卷状 2 号岩石铵梯炸药。
各类炮孔的单孔装药量列于表 8－9 中。每个炮孔装药后的剩余孔段全部堵塞。
③ 起爆顺序与起爆方法。采用非电导爆管雷管孔内毫秒延迟起爆系统。为了控制爆破引起的地表振动强度，并获得较好的爆破效果，起爆顺序为：所有掏槽孔首先同时起爆，然后依次为辅助孔、崩落孔、边墙周边孔、底板孔和拱部周边孔， 其中辅助孔、崩落孔又按先内后外的顺序逐排起爆。
每个炮孔内装入 1 发非电导爆管毫秒雷管，雷管段别见图 8—19、图 8—20 所示。采用簇并联方式起爆，主传导爆管用电雷管引爆。并保证各段的延迟时间间隔大于 50 ms，以避免地震波叠加而产生过大的地表振动速度。
爆破位置 高楼 炮孔类型 掏槽孔 辅助孔 上断面掘进爆破的单孔装药量 炮孔长度 炮孔数量 单孔装药量 （m） （个） （kg） 2.0 8 0.975 1.5~1.7 30 0.75 表 8－9 装药量小计 （kg） 7.8 22.5 正 下方 距 高 楼 10 米 以 远 崩落孔 拱部周边孔 边墙周边孔 底板孔总 计 掏槽孔辅助孔崩落孔 拱部周边孔边墙周边孔底板孔 总 计 1.5~1.6 1.6 1.6 1.7 3.5 3.0~33 3.2 3.1 3.1 3.3 20 17 8 7 90 10 16 17 17 8 7 75 0.60 0.2 0.52 1.0 1.65 1.1 1.20 0.25 0.525 1.80 12.0 3.4 4.2 7.0 56.9 16.5 17.6 20.4 4.2 4.2 12.6 75.5
（2） 下断面施工设计
① 炮孔布置。在下断面横截面上共布置 3 排主爆孔，从上往下第一排孔抵抗线为 1.1 m，其余排距为 0.8~0.9 m，每排 4 个炮孔，孔距 0.9~1.0 m。两侧边墙各 4 个周边孔，孔距 0.7 m，其钻孔方向沿开挖边界向外偏斜 5º。沿底板边界布置 6 个底板孔，孔距 0.9~1.0 m，钻孔方向下倾 10º。炮孔布置形式与尺寸如图 8－21 所示。
图 8－21 下断面水平深孔台阶爆破炮孔布置 （单位：cm）
② 装药结构与单孔装药量。装药结构与上断面相同。除底板孔使用单卷质量为 200 g 的乳化炸药外，其余炮孔均使用单卷质量为 150 g 的 2 号岩石铵梯炸药。各炮孔的单孔装药量列于表 8－10 中。
下断面水平深孔台阶爆破的单孔装药量
表 8－10
炮孔类型 头排主爆孔 二排主爆孔 三排主爆孔 中间底板孔 两侧底板孔 周边孔 总 计 炮孔深度 （m） 5 5 5 5 5 5 炮孔数量 （个） 3 4 4 4 2 8 24 单孔装药量 （kg） 2.25 2.25 2.25 2.4 2.2 0.9~1.5 装药量小计 （kg） 6.75 9.0 9.0 9.6 4.4 9.3 48.05 雷管段别 1 3 5 11 13 12
③ 起爆顺序与起爆方法。仍采用非电导爆管雷管孔内毫秒延迟起爆系统，起爆顺序为：主爆孔、中间底板孔、周边孔、两侧底板孔。各炮孔的雷管段别见图 8 —21 和表 8－10，单段最大装药量为 9.6 kg。
5. 爆破效果分析
在高楼下方的上断面爆破单循环进尺达到 1.5 m，爆落岩石量约 43 m3，实际炸 药单耗为 1.32 kg/m3，开挖边界平整、光滑；在高楼底层进行的震动监测结果表明， 爆破引起的地表质点振动速度在 0.6~1.2 cm/s范围内，未超过施工要求的 2.0 cm/s控制标准。下断面水平孔台阶爆破使爆区内的岩体原地松动，单循环进尺达 4.8 m，爆落方量 110 m3，实际炸药单耗 0.44 kg/m3，地表振动速度在 0.3~0.8 cm/s范围内。爆破对地面建筑物没有产生任何危害。
第 4 节 其他掘进爆破
一、竖井掘进爆破
一般情况下，竖井采用从上往下垂直钻孔的方法掘进，应采取防止卡钎、堵孔的相应措施，常需要抽水设备和压入式通风设备。
1.
竖井掘进爆破设计
（1）
孔深 L 。应根据钻机及装碴设备效率等因素，并结合下列经验公式确定
孔深：
中硬岩
L ≤ 0.35 ~ 0.4D L ≤ 0.25 ~ 0.3D
（8—25）
硬岩
（8—26）
式中： L ──孔深，m；
D ──竖井直径，m。
（2）
炮孔布置。在一般岩层中开挖圆形竖井时，炮孔按同心圆排列。一般为
3~6 个同心圆，其中最里的一圈或两圈布置掏槽孔，最外一圈为周边孔，其余为扩槽孔、崩落孔。
（3）
竖井掘进爆破掏槽方法。竖井爆破可采用圆锥形深孔掏槽（图 8—22）。
图 8—22 圆锥形掏槽法 （单位：cm）
2.
竖井掘进爆破施工
竖井掘进时常遇孔内充水，且先爆炮孔爆落的岩碴，回落并压在后爆孔之上，
对爆破效果产生一定的影响，应采取以下相应的措施：
（1） 在韧性大的岩体中爆破开挖竖井，为了提高循环进尺，宜采用圆锥形、
大开口圈径（可达到井筒直径的 1/2）的掏槽孔布置形式，炮孔倾角为 75°±1°。
（2）
为了改善爆破效果，宜采用毫秒雷管或高精度秒差延期雷管起爆；为了
防止空气冲击波和飞石的破坏作用，应正确选择段间隔时差（取 1 秒左右比较合适）。
（3） 为了能有效地控制爆破飞石，应合理地控制第一、二圈炮孔的装药长度， 保证充填质量。
（4） 药威力。
为了保证施工安全，井口必须有盖，以免落石、掉物伤人；尽可能采用电爆法， 并在井外实施起爆；必须设有一定速度的提升设备，以免发生紧急情况（如涌水等） 时，人员设备的撤离；与隧道掘进爆破一样，周边采用光面、预裂爆破，以确保井壁围岩的稳定性。
为克服深部过大的阻力，提高炮孔利用率，应增加底部药量，并提高炸
二、大型地下硐库开挖爆破
1.
洞库开挖方法
近年来，随着技术经济的日益发展，地下空间的利用日益受到人们的重视。水电洞室、地下厂房、停车场、仓库、人防、军用设施等地下大型洞库工程逐渐多起来。
洞库开挖爆破的方法与隧道掘进类似。但由于开挖断面大，所以常采用以下几种分部开挖法：
（1） 顶设导洞——台阶式分部开挖法。图 8—23 所示的图式是最常用的顶设
导洞──台阶式分部开挖法。即沿着洞室顶部先掘进一条导洞，为找顶和支护工作提供方便。然后再用一个或几个台阶进行爆破，台阶高度不宜太大。装药量按照一
般梯段爆破来计算，如有压碴的情况，则应适当增加药量。
（2） 预留中层爆破法。如图 8—24 所示，首先爆破开挖顶部导硐Ⅰ和底部导
硐Ⅱ，然后再爆破开挖预留下的中层岩石Ⅲ。顶部导硐和底部导硐都只有一个自由面，爆破条件较差，采用普通隧道爆破方法开挖。预留中层法不便于找顶及支护工作，而且往往在顶部和底部需要开挖引入通道。但是由于中层不受夹制，装药可以沿炮孔均匀分布，且装药量可以减少到 0.3kg/m3左右，因而大半个断面的中层爆破将比较容易。
（3） 其他洞库开挖法。大型硐库开挖方法很多，常用的还有底设导洞——上
部崩落开挖法（图 8—25），顶设导洞台阶开挖法（图 8—26）等。
图 8—23 顶设导洞——台阶式分部开挖法 图 8—24 预留中层爆破法
图 8—25 底部导洞——上部崩落开挖法图
2.
硐库爆破特点
导硐掘进的设计施工方法与隧道掘进类似。台阶爆破近年来主要采用水平孔爆破，这是因为水平孔十分适合于使用现代化的隧道台车钻孔，同时还可以获得较好的破碎块度，较小的抛碴距离和降低爆破振动等好处。
对于大型地下硐库来说，采用预留光面层爆破，是保护围岩稳定，减少超、欠挖的最简便易行的有效方法。大多数情况下可作为首选方案。如图 8—27 所示。
大型硐库的跨度很大，设计和施工都应特别重视围岩稳定问题，尽可能使围岩少受爆破破坏。当地质条件不太好时，尽可能控制好爆破规模，减少共同作用的装药量。
8—26 顶设导洞台阶开挖法 图 8—27 洞库光面爆破法
三、桩孔开挖爆破
在各类岩土工程施工中常遇到穿越岩层的小断面(2~3 m2)桩孔爆破开挖，其自由面条件差，但成孔质量要求较高（特别抗拔桩），所以常由人工开挖，严重影响工程进度。若采用控制爆破法开挖，可获得较好的效果。桩孔开挖爆破设计方法和施工技术与普通掘进爆破类似，只是由于断面小，要求高，所以参数有所调整。下面介绍桩孔开挖爆破实例。
1.
工程概况
国道 321 线的特大型泸州长江二桥，由于结构不对称，为平衡结构内力，在纳 溪岸(右岸)设18 根预应力锚桩将锚碇桥台锚于基岩。锚桩为方形截面，尺寸1.5 m×1.5
m；桩长分别为 10 根 15.5 m 和 8 根 10 m。
桩孔位于新鲜砂岩、页岩内，岩石普氏系数 f =6~10，韧性较大，易凿难爆。
2.
控制爆破方案的确定
考虑到桩孔断面小，爆破夹制作用很大，且必须严格保护桩孔周壁岩体，不产生宏观爆生裂缝，采用掏槽、四周崩落、周边光面切割的一次全断面微差控制爆破技术。
3.
爆破参数计算
桩孔掘进爆破参数计算与矿山竖井掘进爆破的设计基本相似，但条件较差，要求更高。
（1） 掏槽崩落爆破参数。在掏槽孔的中心布置 2~3 个空孔作为掏槽爆破
的自由面和补偿空间。空孔深度比掏槽孔大 10~15 cm，并在其中一个中心空孔内放置 0.15 kg 炸药(不堵塞)，较掏槽孔延期 25~50 ms 起爆，以便将掏槽孔爆破形成的岩块抛离原位，从而形成辅助孔爆破的新自由面和补偿空间。
① 炮孔直径。取 D =40 mm。
② 炮孔深度 L 。炮孔深度不仅决定着爆破循环进尺与掘进速度，而且影响爆
破效果。特别是在小断面条件下，若孔深过大，则夹制性大，炮孔利用率低，并且还可能形成爆破的内部作用，破坏围岩的完整性。通常取 L = (0 .6~0.9) B ， B 为桩孔短边长度或圆形桩孔的直径。
通过桩孔外选点进行掘进爆破试验发现，取 L =l m，掏槽孔超深 10 cm，中心空孔超深 20 cm 较为合理。
③ 炸药单耗 k 。主要与岩性和开挖断面积有关，根据式 k 1.4
f S
计算得 k =2.29~2.95 kg/m3。在保证达到开挖目的前提下，尽可能减少炸药单耗。 ④ 装药量Q 。按照一次爆破的岩体体积计算单循环爆破的装药量，见式（8
—14）
由于页岩的强度较砂岩小，经现场试验，页岩和砂岩的炸药单耗分别为 2.2 kg/m3
和 2.6 kg/m3 ，因此， 二者单循环爆破的装药量分别取 Q =3.96~4.70 kg， Q y =4 .68~5 .5 6 kg。
⑤ 炮孔间距 a 。掏槽孔距取为 40 cm，辅助孔距取为 60 cm。 （2） 周边孔光面爆破参数
s
① 周边孔间距 a 。经现场试验，取炮孔密集系数 m =1.1~1.3。所以，选取周边孔距为 40~45 cm。
② 最小抵抗线W 。最小抵抗线的确定与周边孔的间距大小相关，由于桩孔边长为 1.5m，考虑到周边孔与桩壁之间留有一定的保护层厚度，在辅助孔距为 60 cm 的条件下，光面爆破的最小抵抗线(光爆层厚度)W =35cm。
③ 不耦合系数 K 。为防止桩孔周壁受到爆破作用的损伤，周边光爆炮孔采用径向不耦合连续装药结构，并用两个半圆竹片绑扎，以使小直径药卷稳定传爆，同时又能达到聚能爆破的效果，保证周边孔定向破裂。
通常，不耦合系数 K 多取为 1.5~3.0。选取 K =1.8~2.0。
④ 线装药密度 q线 。考虑孔底加强装药后的全孔平均值，其线装密度取 0.15~0.25 kg/m。
4.
爆破施工设计
炮孔布置与单孔装药量。共布置 20 个装药孔： 4 个桶形掏槽孔，4
（1）
个辅助孔和 12 个周边光面孔。各炮孔的位置与深度如图 8－28 所示。
图 8－28 桩孔全断面掘进炮孔布置图(单位:cm)
各类炮孔的装药量列于表8－11 中，页岩和砂岩的单循环爆破装药量分别为4.35 kg 和 5.25 kg，其中包括用于抛掷掏槽岩碴的 0 号空孔装药量。
桩孔掘进爆破的单孔装药量 (单位：g)
炮孔类型 孔 号 页 岩 砂 岩 中心空孔 0 150 150 掏槽孔 1 ~ 4 250 300 辅助孔 5 ~ 8 200 225 周边孔 9 ~ 20 200 250 表 8－11
（2）
装药结构与起爆方法。掏槽孔、辅助孔和中心空孔都使用直径 32 mm
的 2 号岩石铵梯炸药连续装药，反向起爆，除中心空孔装一个 150 g 药卷不堵塞外， 掏槽孔、辅助孔均用含细砂粘土完全堵塞。
周边光面孔用直径 22 mm、长 20 cm 的卷状 RJ-1 乳化药实现径向不耦合装药， 其不耦合系数 K = 1.82。
采用一次分段微差起爆方式实现桩孔的全断面掘进，由于只有 1~5 段毫秒电雷管，为保证掏槽效果，使掏槽区域的岩体被充分破碎并抛离原位才起爆辅助孔，将各孔的雷管段分别设计为:掏槽孔 1 段，中心空孔 3 段，辅助孔 4 段，周边光爆孔 5 段。全部 21 发电雷管采用串联网路连接一次起爆。
（3） 安全措施。为防止飞石，在装药、连线检测完毕后，用双层竹篱笆覆盖
掌子面，并在桩孔口用钢模板封闭（上面压土袋）。
爆破后将风管放至掌子面进行 0.5 小时压入式通风，排除炮烟后，先由安全员下到掌子面检查是否有盲炮和其他安全隐患。在确认安全之后，才能进行爆碴清运。
思考题
8—1. 井巷掘进工作面上的炮孔主要分为哪三类？各类炮孔的作用是什么？
8—2. 掘进爆破的掏槽形式有哪几种？各有何优缺点？
8—3. 掘进爆破炮眼布置的原则有哪些？
8—4. 如何评价掘进爆破效果？
8—5. 隧道掘进爆破有何特点，试述各种隧道掘进开挖方案的特点和适用条件。
8—6. 名词解释：掘进爆破、循环进尺、炮孔利用率、炮孔装药系数、围岩。
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容