浅谈页岩气地段隧道控制爆破技术

李艳玲 卢文武

摘要：本文主要研究了页岩气地段高瓦斯隧道控制爆破技术，针对隧道爆破方案、爆破参数、爆破网络设计和爆破效果等内容进行浅析，为页岩气隧道施工提供一些参考。

关键词：页岩气隧道爆破 爆破网络 爆破效果

1 页岩气地段隧道爆破方案

1.1 页岩气地段隧道爆破施工方案

根据隧道地质条件，页岩气地段隧道爆破方案总体如下：①Ⅲ级围岩段采用中深孔光面爆破，Ⅳ、Ⅴ级围岩段采用浅孔微振动控制爆破。②根据围岩条件选用不同的炸药，瓦斯隧道爆破作业可采用煤矿许用炸药。

1.2 页岩气地段隧道爆破参数选取

1.2.1 钻孔深度

钻孔深度，即孔底至掌子面的垂直距离。以钻孔机具、掏槽形式、炸药性能、月进度要求作为确定钻孔深度蛀牙时的参考依据。炮孔深度则参考月计划进行计算：

式中：l——按月进度要求的炮孔深度，m；L——计划月进尺，根据围岩级别，III级120m，IV级70m，V级40m；n1——月施工有效天数，按28d计算；n——每循环小时数，加初期支护时间；η1——炮眼利用系数，取0.9；η——循环率。

根据公式的计算，并充分发挥钻孔机具的生成力，在保质保量的前提下缩短了工期。结合临空面大小，V级围岩掏槽眼孔深为1.2m，其余眼为1m；IV级围岩掏槽眼孔深为1.7m，其余眼为1.5m；III级围岩掏槽眼和辅助眼孔深为3.2m，其余眼为3m。

1.2.2 钻孔数目

一般情况下，施工不主要以单位炸药耗量为依据估算钻孔数目，然后在实际施工中有计划的增减数目。根据本隧道的地质情况，单位炸药耗量根据类比法选取。计算公式为：

式中：q——单位炸药耗量；S——开挖断面面积，隧道按照上下台阶法开挖，分别进行计算；η2——炮孔利用系数；m——每个药包长度；G——每个药包质量；α——炮孔平均装药系数。

1.2.3 炮孔布置

建议通过掏槽爆破的方式处理页岩气地段隧道。在爆破过程中，应该基于分区功能布置掏槽眼、辅助眼和周边眼。

掏槽眼：运用中空直眼掏槽方式对隧道施爆。爆破时，为了追求精确度，建议在隧道中线偏下的部位掏槽。

周边眼：基于光面爆破理论设定周边眼间距，重点控制外插角，以免超挖。

辅助眼：它有内圈眼与扩大眼之分。一般在周边眼抵抗线的边缘设置内圈眼，其孔距比周边眼抵抗线（w）略大。扩大眼系掘进炮眼，爆破中，主要根据岩石坚硬程度、装运方式及岩石破碎程度的要求确定扩大眼的炮孔间距。越坚硬的岩石，扩大眼炮孔间距越小，反之越大。

1.2.4 装药结构及装药量

根据页岩气地段隧道的特点，洞内所有炸药可根据不同的地段炮眼深度及个数，雷管数，装药集中度，单孔装药量等参数进行控制，可为硝铵乳化炸药，电雷管接导爆管起爆，要求每个装药炮孔必须进行堵塞。

2 页岩气地段隧道爆破网络设计规定

①起爆网路分串联、并联、串并联，电路的总电组要满足起爆能力的要求。②根据专用防爆起爆器的说明对网路设计，购买时有针对性的选择起爆器械。要求选用一次起爆串联电路为数百发的起爆器，这样方便现场连接。③起爆严禁使用洞内高低压电源点，只能使用专用起爆器。④雷管装入孔前要使用爆破专用欧母表对电雷管进行检测，连接网路后要作网路导通检测，如果不能导通要分区检测并排除，否则整个网路不能起爆。⑤使用电爆网路必须使用专用仪器检测掌子面附近的杂散电流，当超过规定时严禁爆破作业，必须经过处理才能作业。

3 页岩气地段隧道爆破效果分析

爆破效果的好坏，一般采用爆破质量进行评判。

3.1 爆破质量的要求

①按设计要求控制隧道开挖断面的中线和高程；②隧道开挖两茬炮的台阶形差依照施工标准均匀分布；③隧道开挖轮廓圆顺，边墙顺直；④周边眼半孔平行且残留率较高。

3.2 爆破效果影响因素

①地质条件；②测量施工放样准确程度；③风钻工技术素质。

3.3 爆破效果控制措施

①测量放样。按设计精度测量放样，严格自检，确保偏差始终可控。两茬炮的台阶形差按设计要求均匀分布。②周边眼间距。基于地质状况，以25～50cm为基准，按照密打眼的原则合理调整周边眼间距。一般来讲，地质状况越差，周边眼间距应该越小，反之越大。③周边眼外插角。周边眼钻眼以2～5%或2～5cm/m的斜率外插。拱部取值大，边墙取值小。地质状况与取值呈正相关。另外，要严格管理周边眼外插斜率，确保两茬炮的台阶形差可控，一来节省成本，二来确保周边眼开孔平面布局合理。④光面层厚度。即周边眼抵抗线控制范围50～70cm。好的地质状况下取值要小，反之則取大值。⑤装药结构。间隔不耦合装药结构：药卷直径25cm，空气间隔，导爆索起爆。⑥装药集中度。线性装药量0.05～0.25kg/m。周边眼装药不宜过量。地质状况差取值偏小，反之取大值。⑦非电毫秒雷管段数。使用雷管时，为了避免过度振动扰动围岩，尽量保证围岩稳定，避免其受到严重的破坏，周边眼和外圈辅助眼应该跳段使用雷管。⑧炮孔堵塞。用炮泥堵塞炮孔。堵塞后保证炮孔不漏将。堵塞长度最短20cm。⑨组织措施。每茬炮掌子面穿中画弧点炮眼，应该由经验丰富的人完成。挑技术娴熟的钻工施作拱部。在光爆环节重点强调成本控制，既保质保量，又要节省成本。⑩技术措施。边墙处顺帮打眼。外插炮眼时，炮眼坡度应该顺应隧道纵坡。另外，不宜在同一作业平台内施作扇形组合炮眼，两作业平台之间不宜施作“V”型组合炮眼。 减震爆破措施。减震爆破首先考虑地质状况，其次要分析隧道洞口或浅埋地段，合理设计光爆参数，确保隧道重要结构部位之围岩的完整性与稳定性，并使围岩的自承拱能力得到充分发挥。 隧底开挖控制。重视底板眼外插角、间距及装药量的控制，减小爆破效应对底板围岩的扰动，严格控制底板的超挖。隧底开挖要纳入控制爆破中。

3.4 爆破效果检验

根据对爆破质量控制因素的分析，采取了适当的对策，经检验，页岩气地段隧道爆破的效果良好，主要可体现在如下几个方面。

①开挖轮廓圆顺，开挖面整齐。②爆破进尺达到设计要求。③放炮出碴后，查看爆破效果，围岩上留下周边眼炮眼痕迹达80%以上。并在开挖轮廓面上均匀分布。④两次爆破衔接台阶不大于15cm，未超过设计允许超欠挖范围。⑤洞碴大小适中，直径5～70cm，有利于装碴机出碴。

4 小结

本文以页岩气地段隧道控制爆破技术为主要研究内容，针对隧道爆破方案、爆破参数、爆破网络设计和爆破效果等内容进行了研究，浅析得到如下的结论：

①页岩气地段隧道Ⅲ级围岩段可采用中深孔光面爆破，Ⅳ、Ⅴ级围岩段采用浅孔微振动控制爆破，保证安全施工和施工质量要求。②通过可采用测量、爆破设计、施工组织、开挖控制等多重控制手段，隧道爆破效果良好。

参考文献：

[1]石洪超，张继春，夏森林，邹新宽，曹兴松，刘国强，曲美燕.层状围岩小净距隧道掏槽爆破减震技术[J].爆破，2013（04）.

[2]王春梅.小间距隧道爆破对既有隧道振动影响分析[J].爆破，2013（02）.

[3]彭道富，李忠献，杨年华.近距离爆破对既有隧道的振动影响[J].中国铁道科学，2005（04）.