隧道开挖爆破掏槽形式的对比分析

隧道开挖爆破掏槽形式的对比分析

1、前言

如今在用爆破开挖隧道时，无论是直眼掏槽还是斜形掏槽，在设计和施工上都比较成熟。但对具体的隧道和具体的施工队伍，他们往往只知道，要么采用斜形掏槽，要么采用直眼掏槽，而不明白斜形和直眼掏槽的优缺点和适用条件。在二局乃至其他单位最传统的方法就是斜形掏槽。在80年代以前对大直径中空眼的直眼掏槽虽进行过试验，但是在80年代后随着钻孔台车的大量使用才被逐渐推广使用。也许有人说我们打隧道一直都是采用的斜眼掏槽，并连续创百米成洞的好成绩，而并不比你直眼掏槽差。是的，这正是我们要讨论的话题，在这以前，当我们认识直眼掏槽的优越性后，曾一味强调直眼掏槽的方法，有时到了强迫实施的地步，但到具体的施工队、工班、工人，往往难于执行或者效果较差。就其原因，一方面是接受技术的观念问题；另一方面是我们没有辩证的看待问题，或者说，我们只强调问题的一方面而忽略了问题的另一方面，没有让施工队、工人了解问题的本质，从而无论是那种掏槽都未达到真正的目标。

2、几种掏槽的原理和对比分析

2.1 掏槽原理

2.1.1 斜眼掏槽

斜眼掏槽主要采用的有：V形掏槽和扇形掏槽。它们都是以一组一定的倾斜角度向工作面钻凿的炮眼，以尽可能为岩石移动提供更大的自由面。斜眼掏槽要求隧道有一定的宽度。每循环进尺与隧道宽度有关，通常为宽度的45％～50％。V形掏槽的角度不应小于

60°，一般掏槽由两层形成V形的炮孔组成，但若需更大的进尺，也可由三层、四层组成。扇形掏槽原则上是向着临空面即掌子面崩落，由于夹制作用不是那样大，比其他掏槽更容易。斜眼掏槽适用于各种岩石和地质条件，而一般的中深孔掏槽采用V形和扇形掏槽方法，小断面或浅眼掏槽采用单向、锥形和V形掏形式。

2.1.2 直眼掏槽

直眼掏槽是由多个垂直于掌子面，距离很近且互相平行的炮眼组成。其中一个或几个炮眼为不装药空眼，其作用是给装药提供临空面。针对空眼直径的大小，可把直眼掏槽分为两种，一种是小直径平行空眼掏槽，此种掏槽的空眼直径一般与装药眼一样，它是靠足够的装药量使周围岩石破碎，从而达到掏槽的目的；另一种是大直径空眼掏槽，它是在装药眼周围设置一个或几个大直径的空眼，为装药提供临空面，从空眼中抛出岩石，达到掏槽的目的。

2.2 对比分析

2.2.1 斜眼掏槽的优缺点

优点是：掏槽眼数较少，掏槽面积较大，易将槽中爆岩抛出，适用各类岩质，不需要特别的钻具。

缺点是：每循环进尺受隧道断面尺寸限制，小型隧道进尺大约是宽度的60％，宽度较大时，约为45％。其原因，除钻具操作受断面尺寸的限制外，过深的炮眼结果是残眼长、炮眼利用率低，钻孔偏差的影响也较大，这样也就达不到设计中所需的进尺。也就是说，对斜眼掏槽和普通的铁路隧道宽度，普通的岩石，要达到隧道宽度45％～50％的进尺是较

容易的，这也是我们在实际工作中并未费多大劲就可达2～3米进尺的原因。但如果要求循环进尺更大或岩石较坚硬时，斜眼掏槽就难于达到了。还有，斜眼掏槽对中小型断面来说不太有利于控制周边的光面爆破，抛出的爆碴分散，不利于出碴。

2.2.2 直眼掏槽的优缺点

优点：可用于中硬或坚硬岩层，炮眼深度受开挖断面尺寸影响小，适宜钻凿而提高循环进尺；工作面可同时多台钻机作业而干扰小，提高凿岩效率，和炮眼利用率，煤堆相对集中，有利于控制尺寸。

缺点：需较多的炮眼数目、毫秒雷管段数和较多的炸药；操作工人必须具备熟练的钻眼操作技术以达到必要的钻眼精度；钻凿大孔径时，需要特殊的钻凿设备。

2.2.3 掏槽形式与进尺、操作水平、光爆效果的关系

(1) 与进尺的关系

斜眼掏槽适用于一般要求进尺不高的情况，比如单线隧道2～3米，随着要求进尺的加大，要求钻孔精度更高，实际操作中难于达到。直眼掏槽可适用于各种进尺的要求，对铁路单线隧道可达3～4米循环。

(2) 与操作水平的关系

斜眼掏槽，对一般的进尺，对工人的操作水平要求低一些，而直眼掏槽，无论短进尺还是长进尺，对工人的钻孔操作水平要求高。这也就是为什么我们现在的一些队伍，特别是外包队伍喜欢用斜眼掏槽的原因。

(3) 与光爆效果的关系

直眼掏槽有利于光爆效果的改善，斜眼掏槽的掏槽孔是楔形，造成周边孔因主爆孔的抵抗线不等，不利于周边光爆的效果。

3、实际工作中对掏槽形式的选取

3.1 直眼掏槽和斜眼掏槽的选用条件

直眼掏槽和斜眼掏槽的选用条件

序号 直眼掏槽 斜眼掏槽

1 大小断面均可，小断面更优 大断面更适用

2 韧性或节理发育的岩石不适用 各种地质条件均可

3 循环进尺可提高 不宜太深

4 钻孔精度要求高，影响大 相对来说可稍差些

5 用药量较大 用药量较小

6 需多段雷管 需雷管段位较少

7 钻机互相干扰少 多台钻机施工干扰大

8 碴堆集中 抛碴较远

9 有利于光爆 相对不太利于光爆

3.2 实际工作中引起注意的问题

实际工作中我们并不能一味地强调那种掏槽方法，在钻具设备允许要求进尺高、操作人员熟练的情况下，可首先考虑直眼掏槽方式，相反对一般的循环进尺和一般的操作水平，可选用斜眼掏槽。对于外包或专业的开挖工人不足，无论是从他们的操作方便还是经济利益来说，他们都乐于采用斜眼掏槽，而且要强迫他们改变为直眼掏槽形式也十分困难。因此，建立一支正规熟练的钻孔爆破施工专业队伍是完全必要的。