大断面高瓦斯隧道爆破与安全

桥隧工程有限公司协办大断面高瓦斯隧道爆破与安全

肖福磊，郭

威，赵言洞

100070）

（中交一公局桥隧公司，北京

摘

要：引爆瓦斯的机理和煤炭系统对瓦斯爆炸事故的分析表明：引起瓦斯爆炸的两大火源是电火花和爆炸火

焰。电火花可通过将所有电气设备、照明装置等换成矿用防爆型，并加强管理的办法进行防治;爆炸火焰须在爆破设计、施工及管理方面加以研究后，采取相应措施防治.对于瓦斯隧道爆破作业中的安全间题研究，目前存在以下三方面的困难:一是缺乏瓦斯隧道施工的技术储备和经验;二是尚无可执行的瓦斯隧道施工规范;三是隧道施工队伍习惯于在瓦斯工作面严禁使用的爆破方法，如多段非电起爆，过量装药及装药系数大，炮泥堵塞长度不够等，这些都是引起瓦斯爆炸的隐患，因此对瓦斯隧道的爆破技术和安全必须进行研究。文章从实际工程施工出发，简要的叙述瓦斯隧道瓦斯段的钻爆施工过程。关键词：高瓦斯隧道；瓦斯段；爆破；安全中图分类号：U45

文献标识码：B

引爆瓦斯的机理和煤炭系统对瓦斯爆炸事故的分析表明：引起瓦斯爆炸的两大火源是电火花和爆炸火焰。电火花可通过将所有电气设备、照明装置等换成矿用防爆型，并加强管理的办法进行防治;爆炸火焰须在爆破设计、施工及管理方面加以研究后，采取相应措施防治.对于瓦斯隧道爆破作业中的安全间题研究，目前存在以下三方面的困难：一是缺乏瓦斯隧道施工的技术储备和经验;二是尚无可执行的瓦斯隧道施工规范;三是隧道施工队伍习惯于在瓦斯工作面严禁使用的爆破方法，如多段非电起爆，过量装药及装药系数大，炮泥堵塞长度不够等，这些都是引起瓦斯爆炸的隐患，因此对瓦斯隧道的爆破技术和安全必须进行研究。

洪福高瓦斯隧道全长1525m，为四川省重点项目。地貌单元属于中高山山岭坡地地貌。隧址区最高点高程1182m，山坡坡度角一般25°～35°，斜坡冲沟发育，但无常流水。第四系松散堆积层广而厚，多形成坡积裙或松散堆积平台。基岩风化强烈，露头少见。植被不发育，地表多为农耕地。为中低山构造侵蚀剥蚀地貌。

根据工程地质调绘及钻探揭露，隧址区出露地层主要为：第四系残坡积层（Qel+dl）、第四系冲洪积层（Qal+pl）、第三系昔格达组（N2x）、侏罗系益门组（Jy）、三迭系白果）。湾组（Tb

隧道K82+572.25-K83+040段为三迭系煤系地层，煤层厚0.3～1.84m，属于非突出性危险煤层，但局部瓦斯涌出量较大，揭煤后瓦斯浓度达0.06％～1.4％，穿过煤层长度78m。正洞掘进面积87m2，围岩类别为Ⅳ类。

对于正洞大断面开挖，考虑爆破效果、安全等因素，实行全断面一次开挖方案是行不通的，因此采用了半断面台阶分步法开挖的方式，在开挖一个台阶所暴露出的周边部分，可采用喷射硷及时封闭，防止瓦斯逸出，也可作为永久支护的一部分，有利于通风和瓦斯管理，是很合理的施工方案，施工步骤见图1。根据开挖设备、岩层条件，全断面可分为2个台阶开挖，台阶高度和步距根据开挖设备、爆破设计及安全条件确定。下述的是上台阶施工过程和方法。

１测量放样

（1）隧道中线测桩之间距，每50m设一水准（BM）点并在每排炮开钻前准确绘出开挖轮廓线、周边眼、掏槽眼的位置。

（2）每次测量放线时，对上次爆破断面进行检查，并及时调整爆破参数，以达最佳的爆破效果。

２安全炸药与安全雷管

根据揭煤后的瓦斯情况，参照煤炭系统矿井瓦斯等级划分标准，选择了2号煤矿许用硝按炸药。起爆器材为1～5段煤矿许用毫秒电雷管（总延期时间不得超130ms）、防爆型发爆器，不允许使用非电起爆和非安全爆破材料。

３隧道开挖方案与步骤

共设置三种炮眼：周边眼、崩落眼、掏槽眼。

作者简介：肖福磊（1982-），男，江苏赣榆人，助理工程师，从事高速公路施工管理工作。

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公路交通科技应用技术版

（1）周边眼施工：该段属于软质岩、微风化。周边眼环向间距为30cm，直径40mm。炮眼方向与隧道走向一致，综合施工和成本因素，炮眼外插角不超过3°，炮眼深1.1m。当拱顶或两帮为煤层时，为减少爆破对围岩的震动和破坏，煤层周边眼距设计轮廓线不小于300mm，并采取超前支护措施以防止冒顶片帮事故。

（2）辅助眼施工：隧道共设置三排辅助眼，为方便叙述简称辅助眼1、辅助眼2和辅助眼3。

辅助眼1施工：距隧道中线3.5m，左右对称。隧道中线两侧分别设置3个，每行炮眼方向垂直与隧道底板。每个炮眼与隧道走向夹角约为60°，炮眼底与隧道中线横向距离约为3.0m。炮眼直径40mm，炮眼深度为1.1m。

辅助眼2施工：距隧道中线3.0m，左右对称。隧道中线两侧分别设置3个，与辅助眼1呈梅花型布置，每行炮眼方向垂直与隧道底板。每个炮眼与隧道走向夹角约为60°，炮眼底与隧道中线横向距离约为2.5m。炮眼直径40mm，炮眼深度为1.1m。

辅助眼3施工：距隧道中线2.5m，左右对称。隧道中线两侧分别设置3个，与辅助眼2呈梅花型布置，每行炮眼方向垂直与隧道底板。每个炮眼与隧道走向夹角约为60°，炮眼底与隧道中线横向距离约为2.0m。炮眼直径40mm，炮眼深度为1.1m。

（3）掏槽眼施工：距隧道中线2.0m，左右对称。隧道中线两侧分别设置3个，与辅助眼3呈梅花型布置，每行炮眼方向垂直与隧道底板。每个炮眼与隧道走向夹角约为45°，炮眼底与隧道中线横向距离约为1.0m。炮眼直径40mm，炮眼深度为1.45m。

（4）炮眼布置见图1。

图2装药结构示意图

①钻眼前，钻工要熟悉炮眼布置图，严格按照钻爆设计实放。②严格控制炮眼间距，方向相互平行，严禁相互交错；软岩开挖轮廓要圆顺、符合隧道设计轮廓线尺寸的要求。③严格控制钻孔外插角度，相邻两茬炮之间错台不得大于15cm。④按照设计与现场实际情况确定进尺与炮眼间距。⑤钻孔前测定掌子面附近20m以内风流瓦斯的体积含量。⑥钻孔过程之中随时检查掌子面处瓦斯含量。⑦采用湿式凿岩。

４装药

装药量为结合爆破漏斗与现场实际情况得出装药结构示意图见图2。

（1）周边眼装药：连续不耦合装药（不耦合系数为0.5），采用直径为20mm的小直径药卷，每个炮眼装药量为1根。为满足安全需要，选用聚乙烯袋装的水炮泥，炮泥长度为40cm。

（2）辅助眼1装药：连续不耦合装药（不耦合系数为0.8），采用直径为32mm的药卷，每个炮眼装药量为3根。为满足安全需要，选用聚乙烯袋装的水炮泥，炮泥长度为30cm。

（3）辅助眼2装药：连续不耦合装药（不耦合系数为0.8），采用直径为32mm的药卷，每个炮眼装药量为3根。为满足安全需要，选用聚乙烯袋装的水炮泥，炮泥长度为30cm。

（4）辅助眼3装药：连续不耦合装药（不耦合系数为0.8），采用直径为32mm的药卷，每个炮眼装药量为3根。为满足安全需要，选用聚乙烯袋装的水炮泥，炮泥长度为30cm。

（5）掏槽眼装药：连续不耦合装药（不耦合系数为0.8），采用直径为32mm的药卷，每个炮眼装药量为4根。为满足安全需要，选用聚乙烯袋装的水炮泥，炮泥长度为40cm。

（6）装药注意事项：①装药作业要定人、定位。②装药前，所有炮眼必须用高压风吹净尘沫。③严格按设计的装药结构和药量装药。

５起爆方式与网络

图1炮眼布置图及参数表

（1）每个炮眼均采用正向单点起爆，炮眼内雷管为豪秒延期非电导爆管雷管。掏槽眼内雷管为1段、辅助

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（5）钻眼注意事项：

本栏目由中交一公局技术论坛

眼1内雷管为3段、辅助眼2内雷管为3段、辅助眼3内雷管为3段、周边眼内雷管为5段。

起爆网络为串联方式，1、3、5段导爆管雷管均连接在一发电雷管之上。

（2）注意事项：①装药作业要定人、定位、定段别。②装药前，所有炮眼必须用高压风吹净尘沫。③严格按设计的装药结构和药量装药。④严格按钻爆设计的联接网络实施，注意导爆索的连接方向和连接点的牢固性。

桥隧工程有限公司协办由于存在雷管段别限制及瓦斯爆炸危险隐患，装药系数及炸药单耗应严格控制。如装药量过大，由于爆破震动效应产生裂缝使瓦斯涌出量大，同时产生的空气冲击波强度大，是引起瓦斯爆炸的隐患;如装药系数超过规定或炮眼堵塞长度和质量不符合要求，同样会加大空气冲击波的强度，严重的还会使爆生气休及灼热固体颗粒逸出炮孔，直接引起瓦斯燃烧爆炸。因此，瓦斯隧道爆破施工，应防止爆破震动及冲击波等危害，以消除瓦斯爆炸事故隐患。６．３杂散电流

隧道掘进中，电器设备，照明、动力线路及机车等会产生杂散电流，在运送电雷管、装配引药、联线及放炮前都存在着杂散电流引起电雷管早爆的危险。因此，当采用电爆施工时，应采取措施减小杂散电流值，同时加强杂散电流检测工作，当杂散电流超过30mA时，应停止以上工作并进行处理。另外，隧道掘进中，6kV高压线直接进洞，在电雷管运输、使用过程中，为防止感应电流引起早爆应避开高压线网，安全距离不小于20m；为防止静电危害，工作人员一律禁止穿化纤衣服；在雷雨季节应安装雷电报警仪等。

防止因杂电、静电、感应电流及雷电引起电雷管早爆事故，在瓦斯隧道施工中尤为重要。一旦发生早爆事故，不但造成人员伤亡，而且存在着直接引燃瓦斯，引起瓦斯爆炸事故，危害将更大，须引起足够重视。

６安全技术措施

在瓦斯隧道爆破作业中，一旦出现沟槽效应、残爆与爆燃、瞎炮及爆破危害等事故，不但影响爆破效果，而且此类事故是引起瓦斯爆炸的严重隐患，应引起足够重视。

６．１瞎炮、残爆、爆燃

瞎炮产生的原因主要有：爆破材料不合格或使用不当，起爆电源不足或爆破网路联线不当等.对于隧道施工队伍，习惯于非电起爆，对电爆的操作及技术与经验不足往往是造成瞎炮的主要原因之一。一旦发现瞎炮，应严格按规程规定处理，但严禁炮眼深度小于0.6m时放炮，严禁放糊炮，因为此时很容易由于爆破产生的冲击波及爆生气体引起瓦斯燃烧爆炸。

残爆和爆燃的主要原因是违反规定采用了‘盖药’或‘垫药’的装药结构，或装药前岩粉未清理干净，或装药用力过猛，药卷被压实等.残爆和爆燃是由于炸药爆轰反应不完全，从而产生灼热固体颗粒和产生大量有毒气体，不但可引燃瓦斯，而且对瓦斯爆炸起催化作用，存在着严重的安全隐患。６．２爆破危害

隧道开挖施工中，习惯于大药量，炮眼堵塞长度短，如大瑶山隧道深孔爆破中，掏槽眼装药系数在0.9以上，炸药单耗达1.8～2.0kg/m3。但在瓦斯隧道施工中，

７结语

瓦斯隧道的爆破施工中的安全问题，须引起工程技术及管理人员的充分重视，在施工前必须制定安全技术措施，对上岗人员进行岗前培训。

随着我国经济建设和发展需要，在煤系地层段修筑隧道将越来越多。因此，加强瓦斯隧道爆破技术与安全的研究迫在眉睫。

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