浅析瓦斯隧道爆破施工技术.doc

浅析瓦斯隧道爆破施工技术 摘要伴随着改革开放的道路，国内的基础建设进入高峰期，然而国内针对瓦斯隧道爆破施工技术研究还不完善。瓦斯隧道爆破施工工艺复杂、质量要求严格、施工安全要求更高，根据现有的经验及技术简单的浅析瓦斯隧道爆破施工技术。 关键词 瓦斯;隧道;爆破;施工技术; 中图分类号TU74 文献标识码A 文章编号 一、浅析施工要点及难点 一爆破前应检查母线是否接通，并应用导通表测量，防止产生电火花引起瓦斯爆炸，因此必须配备防爆设备。瓦斯段钻爆施工后，应尽快进行隧道衬砌作业，及时封闭围岩，减少瓦斯的溢出，降低洞内瓦斯浓度，减轻防瓦斯施工难度，确保隧道施工安全。 二应加强超前地质预报工作，及时发现瓦斯区，检测瓦斯浓度，为采取正确的施工方法及施工设备提供依据。瓦斯超限积聚的地点一般为隧道拱顶、掌子面、开挖周边凹陷处、岩缝等部位，钻爆施工时必须采用光面爆破技术。 三目前采用的煤矿许用安全炸药，煤矿施工对超欠挖没有严格要求，而对公路隧道的爆破则是个大挑战，结构尺寸、施工质量均难以保证。而且此类炸药均受爆速低、爆力低、猛度低制约, 无法满足公路隧道施工要求。 四根据相关规定，瓦斯隧道需采用电力起爆，并使用煤矿许用电雷管，采用煤矿毫秒雷管时，最后一段的延期时间不得大于130ms，这对公路隧道大断面开挖爆破网络分段布置非常不利。 五铁路瓦斯隧道技术规范、煤矿安全规程 仅适用于含煤层、煤质页岩等软弱岩石的开挖施工。部分地区为油气沿裂隙涌出, 岩石为泥岩、泥质砂岩、砂岩，对于这类型隧道的开挖, 在国内没有综合性的研究, 故无足够的施工经验可借鉴。 二、简述施工技术 一炸药、雷管的控制 炸药爆炸产生的空气冲击波、炽热的固体微粒和爆炸生成的高温气体可能引爆瓦斯，变质的炸药因爆炸不完全而产生游离氧、氧化氮、一氧化碳等不良气体可以缩短瓦斯氧化的感应期而起催化作用；普通岩石炸药爆炸后其所含的铝、镁等金属粉末的增温作用很大，超过瓦斯的最小点燃能量和长于感应期，能引发瓦斯爆炸。因此，在瓦斯隧道实际爆破中选用煤矿许用安全炸药，禁止使用普通岩石炸药，更不能使用变质炸药。雷管的起爆能力不足，将导致炸药爆炸不完全而产生不良气体；如雷管的延期时间过长，超过130ms，更容易引起爆炸。在瓦斯环境中必须选择符合标准的延期时间小于130ms的煤矿许用电雷管。而且一次爆破中，只能用同厂、同批生产的雷管，并逐个作全电阻检查，电阻差不应大于0.25Ω。禁止在瓦斯环境中使用火雷管和非电塑料导爆管。 二掘进爆破的钻眼、堵塞技术在施工瓦斯隧道中，钻眼采用湿钻，严禁采用冲击钻或干钻。炮孔的堵塞质量对提高爆破效率，减少有害气体和防止炸药爆炸时火花外泄起很大作用，因此，装药完毕必须充填符合安全要求长度的泡泥，并捣实。一般采用1︰3的泥沙混合泡泥，湿度为18～20。这种泡泥既有良好的可塑性，又具有较大的摩擦系数，炮孔深度超过1m时，要求堵塞长度不小于0.3m。对起爆母线、支线、端线和脚线的使用按煤矿炮采时爆破的要求进行严格控制。 三起爆电源和网络联接方式的技术起爆电源在含瓦斯的隧道环境中爆破，通电时间必须小于6ms，使用线路电源放炮，由于无法控制通电时间，电路被炸断时可能产生电火花，引爆瓦斯。因此只能采用MFBB型煤矿发爆器作为起爆电源。发爆器的钥匙必须由爆破工随身携带，严禁插在发爆器上或转交他人；有煤尘与瓦斯爆炸危险的掌子面，严禁同时使用两台发爆器；串联电路受母线电阻的影响不大显著，需要的总电流小，符合发爆器起爆的特点，在含瓦斯的隧道环境中使用较安全，但是串联网络联接时的起爆雷管个数在100发以下，这也是公路隧道开挖方法中采取小断面开挖的措施之一。因此公路瓦斯隧道爆破采用串联起爆网络，要求各接头密贴、结实，并用电工胶布将接头处包裹严实。 四起爆技术侧壁导坑法开挖中的左右侧导坑必须留5m的错台，而且必须防止左右侧导坑出现一次装药分次爆破的操作发生。因为先爆炮孔使未爆炮孔周围产生较大的裂隙，同时，瓦斯含量升高，局部通风死角的瓦斯浓度在短时间内不能降致安全范围，后爆孔的炸药爆炸产生的火焰从裂隙中喷出，可能引爆瓦斯，所以左右侧导坑的钻眼爆破工序应相互错开。单侧导坑的爆破，要严格执行一次装药一次起爆，并在爆破前检查距掌子面20m内的瓦斯浓度，当ρ≥1.5时（瓦斯浓度体积百分比），不允许爆破。 五爆破中控制空气冲击波及其辅助技术由于爆破激起的空气冲击波的温度和压力都很高，但作用时间较短，不能将瓦斯加热到爆发温度，可是空气冲击波经过反复迭加，则有引起瓦斯爆炸的危险。因此，掘进掌子面不得有阻塞断面三分之一以上的物体，隧道中的凿岩台车、装载机、运输机等大型机械在爆破前应退离到距掌子面后20m以外。在瓦斯隧道中要求供电系统、照明系统及设备符合煤矿安全规程规定外，工作人员不允许穿化纤衣服进入隧道，化纤衣服与人体摩擦产生并积聚一定量的电荷，也可能引爆雷管和瓦斯。 三、概括爆破施工的应用 一电爆破的装药结构与非电爆破的装药结构基本上类似, 不同之处就是煤矿安全规程在起爆方向上没有对电爆破进行明确规定。长期以来, 一般都认为正向起爆安全, 至今在煤矿井下还一直沿用正向起爆方法。从爆破作用机理看, 正向起爆爆轰波运动方向冲向孔底;反向起爆爆轰波运动方向冲向孔口, 爆轰波、爆震波与围岩抛掷方向是一致的。因此, 在公路瓦斯隧道开挖爆破时, 对掏槽孔采用反向装药起爆比较合理, 其原因如下 煤矿许用电雷管为五段毫秒雷管, 总延时为100ms, 小于煤矿安全规程130ms的规定。根据所测得的爆后瞬间瓦斯浓度得知, 在360ms以内瓦斯浓度不超过1。也就是说, 毫秒雷管在爆炸完毕、瓦斯还没来得及泄漏而爆破早已完毕, 从而为瓦斯隧道爆破施工提供了安全保证。 二采用普通岩石乳化炸药, 爆破威力较大, 容易产生火花, 在堵孔时加入自制的橡胶水袋可以解决该问题。水袋不但具有普通炮泥作用,还可以在爆轰波的作用下形成一道水幕, 起降尘、消烟灭火的作用, 同时还能降温、遏制火焰延续时间。瓦斯爆炸过程实际上是瓦斯的氧化反应CH4 2O2 8N2 →CO2 2H2O 8N2 8O4 kJ/mo l研究表明 这个反应的产生物中有OH- 、CH- 等游离基和自由原子氧存在, 是一个游离基连锁反应。基于这一点, 在加大药量爆破区域, 堵孔前加入消炎剂食盐, 使炸药爆炸瞬间改变反应速度和过程, 能够达到消焰的目的。 瓦斯隧道的周边孔无法按常规隧道采用导爆索间隔装药施工,对周边孔采用孔内间隔装药导爆索联接, 同时将电雷管绑扎在端头最后一个药包上, 堵孔采用自制条形橡胶水袋堵塞30cm, 再填满专用炮泥, 炮孔堵塞长度必须控制在60cm以上, 既确保了施工安全,又保证了隧道的开挖质量。 四、结语 目前，铁路、公路隧道建设越来越多，在隧道施工过程中，常常会遇到瓦斯地段。因此瓦斯隧道爆破施工技术还有许多问题有待更深入的探索及研究，希望经过更多的探讨和试验研究，使之成为一项具有较高实用的国内瓦斯隧道爆破施工技术，给更多的工程带来了高度经济效益和社会效益。 参考文献 [1] 中华人民共和国交通部. 铁路瓦斯隧道技术规范TB10120-2002[S].北京中国铁道出版社.2003. [2] 中华人民共和国交通部.田荣.瓦斯隧道施工的关键要素极其对策[S].铁道建筑技术20026. [3] 翁汉民.地下工程量测与试验［M］.成都西南交通大学出版社,1989，9.