一種掌子面強或極強巖爆防治開挖方法
2023-05-24 16:36:01 1
專利名稱:一種掌子面強或極強巖爆防治開挖方法
技術領域：
本發明涉及一種掌子面強或極強巖爆防治開挖方法。主要適用於交通、採礦、水利水電等深埋硬巖隧道工程。
背景技術：
在構造運動強烈區域，深埋硬巖隧道的施工過程中往往會遭遇到各種形式的巖爆，其中以發生在掌子面的強、極強巖爆給施工作業人員的人身安全和機械設備造成的威脅最為嚴重。如圖1所示的常規掌子面，若直接進行掘進爆破的話，很容易發生巖爆。並且，掌子面巖爆對施工人員的心理具有很強的威懾作用，一旦進入潛在強巖爆洞段，因對巖爆的恐懼而導致的窩工和施工進度拖慢等現象屢見不鮮。
掌子面巖爆的主動控制方法似乎很多，包括澆水軟化、鑽設應力解除孔、應力解除爆破等等，實踐表明上述方法未必都能取得令人滿意的效果。
發明內容
本發明要解決的技術問題是針對客觀存在的強巖爆洞段，提供一種能夠有效減少掌子面巖爆發生頻次，減弱巖爆破壞程度的掌子面強或極強巖爆防治開挖方法，以保證正常掘進速度和工人員在造孔裝藥過程中的人身安全。
本發明所採用的技術方案是針對極強、強巖爆洞段分別提供在同一發明構思下、 技術參數略有不同的掌子面巖爆防治開挖方法，
掌子面極強巖爆防治開挖方法，其特徵在於具體步驟包括，
a、按照常規掏槽方案進行爆破孔布置和裝藥設計，在常規掌子面上開出V型掏槽，該掏槽最寬處距離開挖邊線的距離為0. 25-0. 3倍的隧洞直徑，掏槽最窄處為0. 15-0. 2 倍的隧洞直徑；
b、在開設掏槽的掌子面上鑽設掘進爆破孔和應力解除爆破孔，其中掘進爆破孔中的崩落爆破孔和光面爆破孔的布置參考常規的布置形式進行設計，應力解除爆破孔有四列，對稱均布於掏槽兩側，距兩側壁開挖邊線的距離分別為0. 8-1. ail和1. 8-2. 2m，應力解除爆破孔均傾向隧洞軸線，其中距離側壁較近的兩列孔與隧洞軸線的夾角為15度，距離側壁較遠的兩列孔與隧洞軸線的夾角為20度，所述應力解除爆破孔的孔長較掘進進尺L長 4-5m ；
C、對於掘進爆破孔，按照常規形式進行裝藥，對於應力解除爆破孔，採用32mm孔底部2-; 深埋範圍裝藥；
d、依次起爆應力解除爆破孔和掘進爆破孔；
e、出渣，並重複循環上述步驟直至開挖完成。
所述掏槽最寬處距離開挖邊線的距離為0. 3倍的隧洞直徑，最窄處為0. 15倍的隧
洞直徑。
所述應力解除爆破孔有四行、四列總共十六個，靠近隧洞3開挖兩側壁的兩列孔距側壁的距離為lm，靠近隧洞3軸線的兩列孔距側壁的距離為2m，孔長較掘進進尺長4. 5m, 採用32mm孔底部2. 5m深埋範圍裝藥。
掌子面強巖爆防治開挖方法，其特徵在於具體步驟包括，
a、按照常規掏槽方案進行爆破孔布置和裝藥設計，在常規掌子面上開出V型掏槽，該掏槽最寬處距離開挖邊線的距離為0. 25-0. 3倍的隧洞直徑，掏槽最窄處為0. 15-0. 2 倍的隧洞直徑；
b、在開設掏槽的掌子面上鑽設掘進爆破孔和應力解除爆破孔，其中掘進爆破孔中的崩落爆破孔和光面爆破孔的布置參考常規的布置形式進行設計，應力解除爆破孔有四列，對稱均布於掏槽兩側，距兩側壁開挖邊線的距離分別為0. 8-1. ail和1. 8-2. 2m，應力解除爆破孔均傾向隧洞軸線，其中距離側壁較近的兩列孔與隧洞軸線的夾角為15度，距離側壁較遠的兩列孔與隧洞軸線的夾角為20度，所述應力解除爆破孔的孔長較掘進進尺L長 2. 5-3. 5m ；
C、對於掘進爆破孔，按照常規形式進行裝藥，對於應力解除爆破孔，採用32mm孔底部1-1. an深埋範圍裝藥；
d、依次起爆應力解除爆破孔和掘進爆破孔；
e、出渣，並重複循環上述步驟直至開挖完成。
所述掏槽最寬處距離開挖邊線的距離為0. 3倍的隧洞直徑，最窄處為0. 15倍的隧
洞直徑。
所述應力解除爆破孔有四行、四列總共十六個，靠近隧洞3開挖兩側壁的兩列孔距側壁的距離為lm，靠近隧洞3軸線的兩列孔距側壁的距離為2m，孔長較掘進進尺長3m，採用32mm孔底部1. Im深埋範圍裝藥。
本發明的有益效果是本發明在帶有V型掏槽的掌子面上進行掘進爆破和應力解除爆破，將掌子面前方的高應力區域推向深部(高應力區域是強巖爆的動力源)，通過加大屈服區域巖盤厚度提高掌子面圍巖的抗巖爆衝擊能力；在掘進爆破之前進行應力解除爆破，降低了前方巖體應力集中區域的能量水平和掌子面巖爆風險，從而確保了施工人員在造孔和裝藥過程中的人身安全；同時，由於本發明沒有從根本上改變常規掘進爆破的作業方式，因此可以最大限度地保障施工進度。
圖1是本發明中背景技術的掌子面結構。
圖2是本發明中掏槽和應力解除爆破孔的布置圖。
圖3是圖2的左視圖。
具體實施方式
如圖2、圖3所示，本發明中D為隧洞3直徑，L為掘進進尺。
實施例1 掌子面極強巖爆防治開挖方法，其特徵在於具體步驟包括，
a、按照常規掏槽方案進行爆破孔布置和裝藥設計，在常規掌子面上開出V型掏槽 1，該掏槽最寬處距離開挖邊線的距離為0. 3倍的隧洞3直徑D，掏槽1最窄處為0. 15倍的隧洞3直徑D ；[0029]b、在開設掏槽的掌子面上鑽設掘進爆破孔和應力解除爆破孔2，其中掘進爆破孔中的崩落爆破孔和光面爆破孔的布置參考常規的布置形式進行設計，應力解除爆破孔2有四列，共十六個，對稱均布於掏槽1兩側，距兩側壁開挖邊線的距離分別為Im和2m，應力解除爆破孔2均傾向隧洞3軸線，其中距離側壁較近的兩列孔與隧洞軸線的夾角為15度，距離側壁較遠的兩列孔與隧洞軸線的夾角為20度，所述應力解除爆破孔2的孔長較掘進尺L 長 4. 5m ；
C、對於掘進爆破孔，按照常規形式進行裝藥，對於應力解除爆破孔2，採用32mm孔底部2. 5m深埋範圍裝藥；
d、依次起爆應力解除爆破孔2和掘進爆破孔；
e、出渣，並重複循環上述步驟直至開挖完成。
本例中掏槽1爆破與掘進爆破兩道工序互為前提，每一道工序完成後，下一道工序實施過程中的掌子面巖爆風險都可以得到有效的控制，確保施工人員在造孔和裝藥過程中的人身安全。
實施例2 掌子面強巖爆防治開挖方法，其特徵在於具體步驟包括，
a、按照常規掏槽方案進行爆破孔布置和裝藥設計，在常規掌子面上開出V型掏槽 1，該掏槽最寬處距離開挖邊線的距離為0. 3倍的隧洞3直徑D，掏槽1最窄處為0. 15倍的隧洞3直徑D ；
b、在開設掏槽的掌子面上鑽設掘進爆破孔和應力解除爆破孔2，其中掘進爆破孔中的崩落爆破孔和光面爆破孔的布置參考常規的布置形式進行設計，應力解除爆破孔2有四列，共十六個，對稱均布於掏槽1兩側，距兩側壁開挖邊線的距離分別為Im和2m，應力解除爆破孔2均傾向隧洞3軸線，其中距離側壁較近的兩列孔與隧洞軸線的夾角為15度，距離側壁較遠的兩列孔與隧洞軸線的夾角為20度，所述應力解除爆破孔2的孔長較掘進進尺 L 長 3m ；
C、對於掘進爆破孔，按照常規形式進行裝藥，對於應力解除爆破孔2，採用32mm孔底部1.1m深埋範圍裝藥；
d、依次起爆應力解除爆破孔2和掘進爆破孔；
e、出渣，並重複循環上述步驟直至開挖完成。
權利要求
1.一種掌子面極強巖爆防治開挖方法，其具體步驟包括a、按照常規掏槽方案進行爆破孔布置和裝藥設計，在常規掌子面上開出V型掏槽(1)， 該掏槽最寬處距離開挖邊線的距離為0. 25-0. 3倍的隧洞(3)直徑，掏槽(1)最窄處距離開挖邊線的距離為0. 15-0. 2倍的隧洞(3)直徑；b、在開設掏槽的掌子面上鑽設掘進爆破孔和應力解除爆破孔O)，其中掘進爆破孔中的崩落爆破孔和光面爆破孔的布置參考常規的布置形式進行設計，應力解除爆破孔(2)有四列，對稱均布於掏槽(1)兩側，距兩側壁開挖邊線的距離分別為0. 8-1. an和1. 8-2. 2m，應力解除爆破孔(2)均傾向隧洞(3)軸線，其中距離側壁較近的兩列孔與隧洞軸線的夾角為 15度，距離側壁較遠的兩列孔與隧洞軸線的夾角為20度，所述應力解除爆破孔(2)的孔長較掘進進尺L長4-5m ；c、對於掘進爆破孔，按照常規形式進行裝藥，對於應力解除爆破孔( ，採用直徑是 32mm的孔，在距孔底部2- !深埋範圍裝藥；d、依次起爆應力解除爆破孔( 和掘進爆破孔；e、出渣，並重複循環上述步驟直至開挖完成。
2.根據權利要求
1所述的掌子面極強巖爆防治開挖方法，其特徵在於所述掏槽(1) 最寬處距離開挖邊線的距離為0. 3倍的隧洞(3)直徑，最窄處距離開挖邊線的距離為0. 15 倍的隧洞⑶直徑。
3.根據權利要求
1或2所述的掌子面極強巖爆防治開挖方法，其特徵在於所述應力解除爆破孔⑵有四行、四列總共十六個，靠近隧洞⑶開挖兩側壁的兩列孔距側壁的距離為lm，靠近隧洞(3)軸線的兩列孔距側壁的距離為an，孔長較掘進進尺長4. 5m，採用直徑是 32mm的孔，在距孔底部2. 5m深埋範圍裝藥。
4.一種掌子面強巖爆防治開挖方法，其具體步驟包括，a、按照常規掏槽方案進行爆破孔布置和裝藥設計，在常規掌子面上開出V型掏槽(1)， 該掏槽最寬處距離開挖邊線的距離為0. 25-0. 3倍的隧洞(3)直徑，掏槽(1)最窄處距離開挖邊線的距離為0. 15-0. 2倍的隧洞(3)直徑；b、在開設掏槽的掌子面上鑽設掘進爆破孔和應力解除爆破孔O)，其中掘進爆破孔中的崩落爆破孔和光面爆破孔的布置參考常規的布置形式進行設計，應力解除爆破孔(2)有四列，對稱均布於掏槽(1)兩側，距兩側壁開挖邊線的距離分別為0. 8-1. an和1. 8-2. 2m，應力解除爆破孔(2)均傾向隧洞(3)軸線，其中距離側壁較近的兩列孔與隧洞軸線的夾角為 15度，距離側壁較遠的兩列孔與隧洞軸線的夾角為20度，所述應力解除爆破孔(2)的孔長較掘進進尺L長2. 5-3. 5m ；c、對於掘進爆破孔，按照常規形式進行裝藥，對於應力解除爆破孔( ，採用直徑是 32mm的孔，在距孔底部1_1. ^ii深埋範圍裝藥；d、依次起爆應力解除爆破孔( 和掘進爆破孔；e、出渣，並重複循環上述步驟直至開挖完成。
5.根據權利要求
4所述的掌子面強巖爆防治開挖方法，其特徵在於所述掏槽(1)最寬處距離開挖邊線的距離為0.3倍的隧洞(3)直徑，最窄處距離開挖邊線的距離為0. 15倍的隧洞⑶直徑。
6.根據權利要求
4或5所述的掌子面強巖爆防治開挖方法，其特徵在於所述應力解除爆破孔⑵有四行、四列總共十六個，靠近隧洞⑶開挖兩側壁的兩列孔距側壁的距離為 lm，靠近隧洞(3)軸線的兩列孔距側壁的距離為an，孔長較掘進進尺長:3m，採用直徑是32mm 的孔，在距孔底部1. Im深埋範圍裝藥。
專利摘要
本發明涉及一種掌子面強或極強巖爆防治開挖方法。所要解決的技術問題是提供一種能夠有效減少掌子面巖爆發生頻次，減弱巖爆破壞程度的掌子面強或極強巖爆防治開挖方法。本發明的具體步驟包括，a、按照常規掏槽方案進行爆破孔布置和裝藥設計；b、在開設掏槽的掌子面上鑽設掘進爆破孔和應力解除爆破孔；c、對於掘進爆破孔，按照常規形式進行裝藥，對於應力解除爆破孔，採用32mm孔底部2-3m深埋範圍裝藥；d、依次起爆應力解除爆破孔和掘進爆破孔；e、出渣，並重複循環上述步驟直至開挖完成。本發明主要適用於交通、採礦、水利水電等深埋硬巖隧道工程。
文檔編號F42D3/04GKCN101560882 B發布類型授權 專利申請號CN 200910098391
公開日2011年10月5日 申請日期2009年5月14日
發明者單治綱, 周垂一, 張春生, 褚衛江 申請人:中國水電顧問集團華東勘測設計研究院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (6),