1、1 矿山法大断面隧道新型设备装药施工工法矿山法大断面隧道新型设备装药施工工法 1.前言前言在以往的隧道钻爆开挖机械化配套施工过程中，开挖作业线主要依靠凿岩台车来实现钻孔和装药，利用凿岩台车的吊篮进行炸药装填耗时至少占整个钻爆作业时间的 60%以上，导致凿岩台车钻孔功能的利用率低下。单台凿岩台车原值在 800 万到 1000 万之间，功率 170KW 到 200KW，原值高、功率大，一旦设备利用率不高，将直接影响施工进度，导致机械费的超支,尤其在断面较大、多工作面循环施工的隧道施工中成本和进度影响巨大。隧道集团有限公司在珠海唐家湾大南山应急避险工程施工过程中，针对本项目多工作面、断面大(最大达到2、 242m2)、可多工作面同时施工的现实特点，采用了一种经济实惠、安全高效的新型炸药装填设备进行装药，提高了凿岩台车的利用率，对加快施工进度、降低成本支出取得了较好的效果。2.工法特点工法特点2.12.1 方便快捷，适应性强方便快捷，适应性强 此工法可实现大断面隧道快速装药，最大断面积达到 242 m2。尤其适用隧道断面种类多，变化频繁项目，设备能快速移动就位，随时调整装药范围尺寸，慢速精准就位。2.22.2 经济合理经济合理 与多种装药方式和设备参数进行对比，在多工作面连续装药作业环境下，选用本设备配置数量少，利用率大幅提高。2.2.3 3 灵活简单灵活简单 此工法多用于大断面隧道装药作业，3、可实现三维空间内的无盲点灵活挪移，便于施工人员作业，操作简单易于学习。2.2.4 4 工法安全可靠工法安全可靠 整个操作过中程平台四周有护栏，超重有自动报警，倾斜有自动调整功能等。3.适用范围适用范围适用于断面大、断面种类多、尺寸变化频繁，多工作面集中循环施工的矿山法隧道爆破开挖装药。4.工艺原理工艺原理隧道开挖装药采用 18m 臂直臂升降机，把炸药、锚固剂及装药刻尺杆放置在直臂升降机作业平台内，通过操作直臂升降机行走、伸臂、旋转使升降机作业平台到作业面处停稳，利用装药刻尺杆把炸药和雷管放在炮孔内指定位置。在装药施工的每个步骤中，通过操作直臂升降机辅助爆破员在掌子面上下左右挪移进行装药操作，较4、传统凿岩台车钻眼后再配合装药优势明显。装药时配置两台升降车各自负责掌子面左右各一半范围，具体见图 4-1 升降车配合装药平面布置 2 图。为加快装药进度，节约装药时间，提高设备利用率，装药过程中高度 1.8m 以下炮眼采用人工站地面装药，高度 1.8m 以外采用升降车配合装药，整个过程中站地面装药人员与升降车平台投影下两米范围内不得重合作业。具体见图 4-2 升降车配合装药立面布置图。图图 4 4-1 1 升降车配合装药平面布置图升降车配合装药平面布置图 图图 4-2 升降车配合装药立面布置图升降车配合装药立面布置图 3 5、施工工艺流程及操作要点、施工工艺流程及操作要点 5.1 5.1 施工5、工艺流程（见图施工工艺流程（见图 5.15.1-1 1）图图 5.15.1-1 1 装药施工工艺流程图装药施工工艺流程图 5.2 5.2 操作要点操作要点 5.2.15.2.1 施工准备施工准备 1）设备准备-选型 根据本项目最大断面宽度达 20m,高度 12m,选择升降车平台最大高度需大于 12m,鉴于与掌子面存在距离，故选择型号 DN02010 型，水平作业半径最大 14.3m,平台最大作业高度 16m,满足施工使用需求。施工准备装运炸药、雷管、刻尺杆启动直臂升降机行走、直臂升降机安全就位伸臂、抬臂旋转装药移动升降机重复进行炮孔装药升降机回场、操作人员撤离、停机 4 2）场地准备 现场地面6、平整完成，满足升降车行走，采用凿岩台车钻眼完成并撤离掌子面。5.2.25.2.2 装运炸药、雷管、刻尺杆装运炸药、雷管、刻尺杆 在作业工作面，两个人（爆破员 1 人、安全员 1 人）搬运 4 箱炸药、适合 4 箱炸药爆破的雷管、刻尺杆到升降机作业平台内。5.2.3 5.2.3 启动直臂升降机启动直臂升降机 松开停止按钮（熄火开关），转动启动开关，使直臂升降机发电机启动，并操作作业平台离开地面。5.2.4 5.2.4 行走、直臂升降机安全就位行走、直臂升降机安全就位 1）操纵行走手柄，达到前进或后退。2）平台上设有脚踏开关，只有踏下脚踏开关方能进行操作。3）臂架处于任何位置，作业平台均可安全行走7、，行走速度随举升高度的升高而降低。4）设有上下控制台(地面控制台与平台控制台)且上下控制台使用换向开关转换。上部控制使用时对下部控制台有自动锁止功能。5）平台行走和臂架回转应设有可靠的制动器，保证在坡道上及运行过程中能可靠控制。安装人工回转锁止和释放行走制动功能，以便平台被牵引。6）直臂式高空作业车行走时，如有一轮腾空情况下，通过分配阀，单靠另一主动轮能行走。7）当工作臂角度在水平面以上或伸缩臂伸出 1.2m 以上时，对车辆的行走速度有限制。8）发动机油门控制有三挡速度，当较长时间没有任何动作时，发动机自动降为低怠速，满足节能要求。9）行走至掌子面前 3m 左右在相对平整的地方停止前进，安全就8、位。5.2.55.2.5 伸臂伸臂 、抬臂、抬臂 1）操纵伸臂及抬臂手柄使作业平台抬高到炮孔高度。2）臂架伸缩、变幅、回转和平台行走能多工作同时进行。3)工作斗具有称重功能，准确检测平台载荷，与载荷在平台上的位置无关。该设备具有两种以上的载重能力，不同的载重允许有不同的作业幅度范围。当平台载荷超过相应幅度状态下允许的载重量时，能显示和报警并限制平台的动作，以保证工作斗及工作斗连接件的强度以及工作的安全性。4)具有自动变速和报警、切断功能。当工作幅度达到或超过相应允许幅度的 80%时，所有动作速度将自动降低并伴随蜂鸣器和闪光报警，并且幅度越接近限值，工作速度越低，蜂鸣器鸣叫声越急促。当工作幅度达9、到允许幅度的 100%时，将自动停止一切向危险方向的动作。5）当机器停放在不平度超过 3的地面时，臂架动作将受到限制。5.2.65.2.6 旋转旋转 操纵伸臂及抬臂手柄使作业平台旋转到炮孔位置。设备行走及回转时，会发出声光报警。5.2.75.2.7 装药装药 根据孔位和所需承担爆破介质体积、单耗，设置雷管延时时间和装药数量，先制作起爆药包。制作起爆药包时，先用木质或竹质小棍在药卷一端插一小孔，然后插入雷管，操作过程用力要合适，不得柠插。装药过程中高度 1.8m 以下炮眼采用人工站地面装药，高度 1.8m 以外采用升降车配合装药，整个过程中站地面装药人员与升降车平台投影下两米范围内不得重合作业。10、整个装药过程按从上到下，先周边再中间的顺序进行。5.2.85.2.8 移动升降机重复进行炮孔装药移动升降机重复进行炮孔装药 移动升降机按先前操作流程重复进行装药，直至所有炮口装药完成。5 5.2.95.2.9 升降机回场、操作升降机回场、操作人员撤离、停机人员撤离、停机 操纵升降机行走至指定位置，按下停机按钮使发动机熄火，停机，操作人员撤离。5.3 5.3 劳动力组织（见表劳动力组织（见表 5.35.3-1 1）表表 5.35.3-1 1 单台设备装药劳动力组织表单台设备装药劳动力组织表 序号 工种 人数 备注 1 爆破员 2 人 装药 2 安全员 1 人 操纵直臂升降机 合计 3 人 6.材11、料与设备材料与设备 6.1 6.1 材料材料 本工法主要为设备选择配合，所需主要辅助材料及品种数量根据工程具体情况确定。6.2 6.2 机械设备机械设备 本工法所需主要机械设备品种见表 6.2-1，数量需根据工程具体情况调整、确定，直臂升降机设备性能参数详见 6.2-2。表表 6.26.2-1 1 施工所需配备的主要设备表施工所需配备的主要设备表 序号 设备名称 型号、规格 单位 数量 备注 1 直臂升降机 GBTZ20SI 台 2 表表 6.26.2-2 2 直臂升降机性能参数表直臂升降机性能参数表 项目 单位 DNO2010 最大工作高度 m 18m 平台最大高度 m 16m 收起时最大高12、度 m 2.6m 最大水平作业半径 m 14.3m 宽度 m 2.49m 收起时长度 m 7.8m 承载能力(受限/非受限)kg 250kg/250kg 轴距 m 2.5m 内轮转弯半径 m 3.0m 外轮转弯半径 m 5.2m 转台旋转/360 度连续 转台回转速度 rpm 01/3rpm 6 平台尺寸(长 x 宽 x 高)m 1.83x0.76x1.13m 平台调平/自动调平 平台旋转 o 80 主臂节数 3 节 主臂变幅角度/-10+75 最高液压压力 MPa 21MPa 系统电压 V 12V 轮胎规格/33x12-20 实心轮胎 离地间隙 mm 330mm 燃油箱容量 L 151L 总13、重量 kg 10000kg 行驶速度 收起状态 km/h 6.3km/h 升起或延伸状态 km/h 1.1km/h 行走系统最高压力 MPa 25MPa 最大爬坡度%30%驱动转向型式/4x2*2(4x42)发动机/道依茨/康明斯 发动机额定功率 kw/rpm 45kw/2200rpm 颜色说明/红色+黄色 7.质量控制质量控制 在工程质量控制上除执行相关规范、设计施工图纸、有关设计文件的要求外，还应做好以下几点要求：7.1 升降车配合装药过程中操作精准，控制到位，精准安全的达到装药位置，为方便、安全、快捷装药提供最有利条件。7.2 装药前对钻孔孔位、孔深、空间距、角度进行验收，满足爆破要求；14、装药后对炮眼封堵质量进行检查，不得漏堵漏装，爆破前再次确认雷管数量。整个装药过程严格按爆破规程操作。7.3 严格控制隧道开挖施工质量，确保各项指标符合相关技术指标。8.安全措施安全措施 施工过程中除应严格遵守国家和部颁有关施工安全技术规则和爆破安全规程外，还应注意以下事项：8.1 编制安全操作规程分发到工班，在组织作业人员逐条学习的同时，抓好工作中的落实。8.2 施工前必须平整场地，经专职安全人员验收地面满足升降车行走要求后方能进场。8.3 不能超重，操作平台承重最大 270kg。8.4 应充分运用本设备平台四周护栏，超重自动报警，倾斜自动调整功能等安全保护措施，保证施工 7 安全。8.5 操15、作人员必须正确佩带安全帽，操作平台内必须系好安全带，并挂在牢固处。8.6 装药时应分段从上到下进行，以避免落石伤人或砸断雷管脚线引起瞎炮。8.7 装药过程中严格按爆破安全操作规程在距离掌子在 50m 处拉安全警戒绳，非爆破人员不得入内，同时，装药时升降车下方不得站人。9.环保措施环保措施 9.1 把环保作为施工的重要工作来抓，抓措施、抓设施、抓落实，制定施工现场环境保护的目标责任书，定岗定责，责任到人。9.2 设备排放标准应达到“国三”及以上。9.3 机械存放点、维修点、车辆停放点以及油品存放点做好防护，避免产生的废油、废水或漏油等直接排放污染环境。10.效益分析效益分析 珠海唐家湾大南山应急16、避险工程采用本工法施工，在技术、经济和社会效益等方面取得了较好效益，详述如下：技术效益技术效益：本工法采用性能优越的施工机械，减少了现场其它设备的投入，直臂升降机具有多重保护措施，大大降低了施工风险。经济效益经济效益：该工法施工机械化，使用凿岩台车装药就占用钻孔时间，一台凿岩台车每月在不算大修折旧和日常修理费情况下固资折旧费就超过 6 万元，而一台直臂升降机月租赁费才为 13500 元；凿岩台车每月耗油电 1.2 万余元，而直臂升降机每月耗油仅 1500 元，开挖工期 10 个月，节约总工期 3 个月，减少凿岩台车投入 2 台，直接成本节约 135.6 万元，取得了良好的经济效益，具体见表 117、0-1 成本对比表。表表 10-1 成本对比表成本对比表 序号 项目 单位 凿岩台车 直臂升降机 备注 1 固资折旧、大修折旧、配件消耗;租赁单价 元.台/月 60000 13500 成本节约加上节约 3个月开挖工期用凿岩台车 2 油、电消耗 元.台/月 12000 1500 3 工期 月 10 4 两台成本 元 1440000 300000 5 成本节约 元 1356000 社会效益：社会效益：珠海唐家湾大南山应急避险工程，通过此设备的成功实施，工程施工进展顺利，施工速度非常快，节约开挖工期，施工过程中开挖质量安全可控，且该工法操作简单、便捷高效，安全度高、绿色环保可控，收到业主一致好评，取18、得了显著的社会效益。8 11.11.应用实例应用实例 11.1 11.1 工程应用实例一工程应用实例一唐家湾大南山应急避险工程唐家湾大南山应急避险工程 11.1.1 11.1.1 工程概况工程概况 唐家湾大南山应急避险工程位于珠海市城区北面，中山大学珠海校区学校范围内，主要工程包括隧洞主体和连接线道路。隧洞主体：为“中”字形结构，设一个主出入口与一个次出入口，总面积约24030m2。连接隧洞出入口与校区现状路的通道，共有两条连接线。本项目隧道施工具有多工作面、断面大(最大达到 242m2)、断面变化频繁的突出特点。11.1.2 11.1.2 施工情况及评价施工情况及评价 前期本项目采用传统的凿19、岩台车钻孔，凿岩台车配合装药的方式进行施工，随着工作面的逐渐增加，该施工模式对施工进度和工序的制约越来越明显。通过直臂升降车的使用，把凿岩台车解放出来，循环用于各工作面进行钻眼施工。直臂升降机快捷、方便、安全的装药操作，让装药作业紧跟钻眼工序，其靠伸抬臂能随意调整高度位置的便利优势，彻底解决了本项目断面大、型式变化频繁的施工难题，确保每天在限定爆破时间内顺利进行，通过爆破后的效果检查和施工过程中的工人总结，采用直臂升降机装药后，装药的准确性、安全性及速度得到充分保障，有效的节约施工时间。参与人员均认为该工法适用、可行。由于直臂升降机的使用，本项目的开挖爆破工作提前完成，取得了较大的经济和社会效20、益，同时，在一些附属施工中，直臂升降机的方便快捷优势也充分发挥。对于大断面、断面形状变化频繁的隧道和凿岩台车配合使用的装药方法具有较强的推广意义及较高的社会应用价值。11.2 11.2 工程应用实例二工程应用实例二广州从化文化项目广州从化文化项目 11.2.1 11.2.1 工程概况工程概况 广州从化文化项目主要包括洞库工程 935m，风井 1 座/70m，场内环路工程 780m（含洞口明挖隧道367m），接线道路 1142m，桥梁 1 座/272m。项目隧道断面大，工作面多，工期紧张。11.2.2 11.2.2 施工情况及评价施工情况及评价 本项目采用凿岩台车钻孔，升降车配合装药的开挖方式，21、彻底把凿岩台车解放出来，循环于各工作面的钻眼施工，直臂升降机既快又便捷、安全的装药操作，让装药作业紧跟钻眼工序，其靠伸抬臂能随意调整高度位置的便利优势解决了本项目断面大（xxm2），型式变化频繁的施工难题，确保每天爆破顺利进行，通过爆破后的效果检查和施工过程中的工人总结，采用直臂升降机装药，其装药的准确性、安全性及速度得到充分保障，有效的保障的施工时间。参与人员均认为该工法适用、可行。由于直臂升降机的使用，本项目的开挖施工得以正常推进，施工进度得以保证，取得了较大的经济和社会效益。对于断面大、变化频繁的隧道和凿岩台车配合使用的装药方法具有较强的推广意义及较高的社会应用价值。11.3 11.3 22、工程应用实例三工程应用实例三板樟山隧道新增隧道工程板樟山隧道新增隧道工程 11.3.1 11.3.1 工程概况工程概况 板樟山隧道新增隧道工程位于广东省珠海市香洲区，是跨越板樟山连接香洲和拱北的重要南北向城市主干道，工程北起迎宾北路与人民西路交叉口，南至迎宾南路与九洲大道交叉口，有三条隧道，六个工作面，断面不一，受原道路行车及居民限制，工期紧张。11.3.2 11.3.2 施施工情况及评价工情况及评价 本项目采用凿岩台车钻孔，升降车配合装药的开挖方式，彻底把凿岩台车解放出来，循环于各工作面的钻眼施工，直臂升降机既快又便捷、安全的装药操作，让装药工序稳稳的跟在钻眼后面，其靠伸抬臂能随意调整高度位23、置的便利优势彻底解决了本项目断面变形频繁的施工难题，确保每天爆破顺利进 9 行，通过爆破后的效果检查和施工过程中的工人总结，采用直臂升降机装药，其装药的准确性、安全性及速度得到充分保障，有效的保障施工时间。参与人员均认为该工法适用、可行。由于直臂升降机的使用，本项目的开挖施工得以正常推进，并顺利完成，得到公司和珠海市政府的一致肯定，取得了较大的经济和社会效益。在采用凿岩台车施工的多工作面隧道采用直臂升降机与凿岩台车配合使用的装药方法具有较强的推广意义及较高的社会应用价值。11.11.4 4 施工图片施工图片 图图 11.11.4 4-1 1 直臂升降机外观直臂升降机外观 1 1 图图 11.424、11.4-2 2 直臂升降机外观直臂升降机外观 2 2 图图 11.411.4-3 3 装药刻尺杆装药刻尺杆 图图 1 11 1.4 4-5 5 直臂升降机行走照片直臂升降机行走照片 图图 11.411.4-4 4 直臂升降机旋转手柄直臂升降机旋转手柄 图图 1 11 1.4 4-6 6 直臂升降机就位照片直臂升降机就位照片 10 图图 11.411.4-7 7 直臂升降机装药照片直臂升降机装药照片 1 1 图图 11.411.4-8 8 直臂升降机装药照片直臂升降机装药照片 2 2 图图 11.411.4-9 9 直臂升降机装药照片直臂升降机装药照片 3 3 图图 11.411.4-1010 直臂升降机装药照片直臂升降机装药照片 4 4 图图 11.411.4-1111 直臂升降机装药照片直臂升降机装药照片 5 5 图图 11.411.4-1 12 2 直臂升降机装药照片直臂升降机装药照片 6 6