專利名稱:一種掌子面強或極強巖爆防治開挖方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種掌子面強或極強巖爆防治開挖方法。主要適用于交通、采礦、水利水電等深埋硬巖隧道工程。
背景技術(shù)：
在構(gòu)造運動強烈區(qū)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(fā)生在掌子面的強、極強巖爆給施工作業(yè)人員的人身安全和機械設(shè)備造成的威脅最為嚴(yán)重。如圖1所示的常規(guī)掌子面，若直接進行掘進爆破的話，很容易發(fā)生巖爆。并且，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?qū)r爆的恐懼而導(dǎo)致的窩工和施工進度拖慢等現(xiàn)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、鉆設(shè)應(yīng)力解除孔、應(yīng)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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)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(fā)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(fā)明所采用的技術(shù)方案是針對極強、強巖爆洞段分別提供在同一發(fā)明構(gòu)思下、 技術(shù)參數(shù)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，其特征在于具體步驟包括，
a、按照常規(guī)掏槽方案進行爆破孔布置和裝藥設(shè)計，在常規(guī)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(shè)掏槽的掌子面上鉆設(shè)掘進爆破孔和應(yīng)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(guī)的布置形式進行設(shè)計，應(yīng)力解除爆破孔有四列，對稱均布于掏槽兩側(cè)，距兩側(cè)壁開挖邊線的距離分別為0. 8-1. ail和1. 8-2. 2m，應(yīng)力解除爆破孔均傾向隧洞軸線，其中距離側(cè)壁較近的兩列孔與隧洞軸線的夾角為15度，距離側(cè)壁較遠的兩列孔與隧洞軸線的夾角為20度，所述應(yīng)力解除爆破孔的孔長較掘進進尺L長 4-5m ；
C、對于掘進爆破孔，按照常規(guī)形式進行裝藥，對于應(yīng)力解除爆破孔，采用32mm孔底部2-; 深埋范圍裝藥；
d、依次起爆應(yīng)力解除爆破孔和掘進爆破孔；
e、出渣，并重復(fù)循環(huán)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(yīng)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(cè)壁的兩列孔距側(cè)壁的距離為lm，靠近隧洞3軸線的兩列孔距側(cè)壁的距離為2m，孔長較掘進進尺長4. 5m, 采用32mm孔底部2. 5m深埋范圍裝藥。
掌子面強巖爆防治開挖方法，其特征在于具體步驟包括，
a、按照常規(guī)掏槽方案進行爆破孔布置和裝藥設(shè)計，在常規(guī)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(shè)掏槽的掌子面上鉆設(shè)掘進爆破孔和應(yīng)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(guī)的布置形式進行設(shè)計，應(yīng)力解除爆破孔有四列，對稱均布于掏槽兩側(cè)，距兩側(cè)壁開挖邊線的距離分別為0. 8-1. ail和1. 8-2. 2m，應(yīng)力解除爆破孔均傾向隧洞軸線，其中距離側(cè)壁較近的兩列孔與隧洞軸線的夾角為15度，距離側(cè)壁較遠的兩列孔與隧洞軸線的夾角為20度，所述應(yīng)力解除爆破孔的孔長較掘進進尺L長 2. 5-3. 5m ；
C、對于掘進爆破孔，按照常規(guī)形式進行裝藥，對于應(yīng)力解除爆破孔，采用32mm孔底部1-1. an深埋范圍裝藥；
d、依次起爆應(yīng)力解除爆破孔和掘進爆破孔；
e、出渣，并重復(fù)循環(huán)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(yīng)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(cè)壁的兩列孔距側(cè)壁的距離為lm，靠近隧洞3軸線的兩列孔距側(cè)壁的距離為2m，孔長較掘進進尺長3m，采用32mm孔底部1. Im深埋范圍裝藥。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明在帶有V型掏槽的掌子面上進行掘進爆破和應(yīng)力解除爆破，將掌子面前方的高應(yīng)力區(qū)域推向深部(高應(yīng)力區(qū)域是強巖爆的動力源)，通過加大屈服區(qū)域巖盤厚度提高掌子面圍巖的抗巖爆沖擊能力；在掘進爆破之前進行應(yīng)力解除爆破，降低了前方巖體應(yīng)力集中區(qū)域的能量水平和掌子面巖爆風(fēng)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，由于本發(fā)明沒有從根本上改變常規(guī)掘進爆破的作業(yè)方式，因此可以最大限度地保障施工進度。


圖1是本發(fā)明中背景技術(shù)的掌子面結(jié)構(gòu)。
圖2是本發(fā)明中掏槽和應(yīng)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(fā)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，其特征在于具體步驟包括，
a、按照常規(guī)掏槽方案進行爆破孔布置和裝藥設(shè)計，在常規(guī)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(shè)掏槽的掌子面上鉆設(shè)掘進爆破孔和應(yīng)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(guī)的布置形式進行設(shè)計，應(yīng)力解除爆破孔2有四列，共十六個，對稱均布于掏槽1兩側(cè)，距兩側(cè)壁開挖邊線的距離分別為Im和2m，應(yīng)力解除爆破孔2均傾向隧洞3軸線，其中距離側(cè)壁較近的兩列孔與隧洞軸線的夾角為15度，距離側(cè)壁較遠的兩列孔與隧洞軸線的夾角為20度，所述應(yīng)力解除爆破孔2的孔長較掘進尺L 長 4. 5m ；
C、對于掘進爆破孔，按照常規(guī)形式進行裝藥，對于應(yīng)力解除爆破孔2，采用32mm孔底部2. 5m深埋范圍裝藥；
d、依次起爆應(yīng)力解除爆破孔2和掘進爆破孔；
e、出渣，并重復(fù)循環(huán)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，每一道工序完成后，下一道工序?qū)嵤┻^程中的掌子面巖爆風(fēng)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，其特征在于具體步驟包括，
a、按照常規(guī)掏槽方案進行爆破孔布置和裝藥設(shè)計，在常規(guī)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(shè)掏槽的掌子面上鉆設(shè)掘進爆破孔和應(yīng)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(guī)的布置形式進行設(shè)計，應(yīng)力解除爆破孔2有四列，共十六個，對稱均布于掏槽1兩側(cè)，距兩側(cè)壁開挖邊線的距離分別為Im和2m，應(yīng)力解除爆破孔2均傾向隧洞3軸線，其中距離側(cè)壁較近的兩列孔與隧洞軸線的夾角為15度，距離側(cè)壁較遠的兩列孔與隧洞軸線的夾角為20度，所述應(yīng)力解除爆破孔2的孔長較掘進進尺 L 長 3m ；
C、對于掘進爆破孔，按照常規(guī)形式進行裝藥，對于應(yīng)力解除爆破孔2，采用32mm孔底部1.1m深埋范圍裝藥；
d、依次起爆應(yīng)力解除爆破孔2和掘進爆破孔；
e、出渣，并重復(fù)循環(huán)上述步驟直至開挖完成。
權(quán)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(guī)掏槽方案進行爆破孔布置和裝藥設(shè)計，在常規(guī)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(shè)掏槽的掌子面上鉆設(shè)掘進爆破孔和應(yīng)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(guī)的布置形式進行設(shè)計，應(yīng)力解除爆破孔(2)有四列，對稱均布于掏槽(1)兩側(cè)，距兩側(cè)壁開挖邊線的距離分別為0. 8-1. an和1. 8-2. 2m，應(yīng)力解除爆破孔(2)均傾向隧洞(3)軸線，其中距離側(cè)壁較近的兩列孔與隧洞軸線的夾角為 15度，距離側(cè)壁較遠的兩列孔與隧洞軸線的夾角為20度，所述應(yīng)力解除爆破孔(2)的孔長較掘進進尺L長4-5m ；c、對于掘進爆破孔，按照常規(guī)形式進行裝藥，對于應(yīng)力解除爆破孔( ，采用直徑是 32mm的孔，在距孔底部2- !深埋范圍裝藥；d、依次起爆應(yīng)力解除爆破孔( 和掘進爆破孔；e、出渣，并重復(fù)循環(huán)上述步驟直至開挖完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的掌子面極強巖爆防治開挖方法，其特征在于所述掏槽(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(jù)權(quán)利要求
1或2所述的掌子面極強巖爆防治開挖方法，其特征在于所述應(yīng)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(cè)壁的兩列孔距側(cè)壁的距離為lm，靠近隧洞(3)軸線的兩列孔距側(cè)壁的距離為an，孔長較掘進進尺長4. 5m，采用直徑是 32mm的孔，在距孔底部2. 5m深埋范圍裝藥。
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(guī)掏槽方案進行爆破孔布置和裝藥設(shè)計，在常規(guī)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(shè)掏槽的掌子面上鉆設(shè)掘進爆破孔和應(yīng)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(guī)的布置形式進行設(shè)計，應(yīng)力解除爆破孔(2)有四列，對稱均布于掏槽(1)兩側(cè)，距兩側(cè)壁開挖邊線的距離分別為0. 8-1. an和1. 8-2. 2m，應(yīng)力解除爆破孔(2)均傾向隧洞(3)軸線，其中距離側(cè)壁較近的兩列孔與隧洞軸線的夾角為 15度，距離側(cè)壁較遠的兩列孔與隧洞軸線的夾角為20度，所述應(yīng)力解除爆破孔(2)的孔長較掘進進尺L長2. 5-3. 5m ；c、對于掘進爆破孔，按照常規(guī)形式進行裝藥，對于應(yīng)力解除爆破孔( ，采用直徑是 32mm的孔，在距孔底部1_1. ^ii深埋范圍裝藥；d、依次起爆應(yīng)力解除爆破孔( 和掘進爆破孔；e、出渣，并重復(fù)循環(huán)上述步驟直至開挖完成。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的掌子面強巖爆防治開挖方法，其特征在于所述掏槽(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(jù)權(quán)利要求
4或5所述的掌子面強巖爆防治開挖方法，其特征在于所述應(yīng)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(cè)壁的兩列孔距側(cè)壁的距離為 lm，靠近隧洞(3)軸線的兩列孔距側(cè)壁的距離為an，孔長較掘進進尺長:3m，采用直徑是32mm 的孔，在距孔底部1. Im深埋范圍裝藥。
專利摘要
本發(fā)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(shù)問題是提供一種能夠有效減少掌子面巖爆發(fā)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(fā)明的具體步驟包括，a、按照常規(guī)掏槽方案進行爆破孔布置和裝藥設(shè)計；b、在開設(shè)掏槽的掌子面上鉆設(shè)掘進爆破孔和應(yīng)力解除爆破孔；c、對于掘進爆破孔，按照常規(guī)形式進行裝藥，對于應(yīng)力解除爆破孔，采用32mm孔底部2-3m深埋范圍裝藥；d、依次起爆應(yīng)力解除爆破孔和掘進爆破孔；e、出渣，并重復(fù)循環(huán)上述步驟直至開挖完成。本發(fā)明主要適用于交通、采礦、水利水電等深埋硬巖隧道工程。
文檔編號F42D3/04GKCN101560882 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請?zhí)朇N 200910098391
公開日2011年10月5日 申請日期2009年5月14日
發(fā)明者單治綱, 周垂一, 張春生, 褚衛(wèi)江 申請人:中國水電顧問集團華東勘測設(shè)計研究院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (6),