CN102607352A - 一种隧道全断面开挖爆破方法 - Google Patents

一种隧道全断面开挖爆破方法 Download PDF

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Abstract

本发明的实施例公开了一种隧道全断面开挖爆破方法，涉及隧道开挖技术领域，为提高开挖掘进的效率而发明。所述隧道全断面开挖爆破方法，包括：根据预先设计在隧道全断面上开设炮孔，其中，所述炮孔类型包括掏槽孔、位于所述掏槽孔外围的辅助孔、位于所述辅助孔外围且位于开挖轮廓线上的周边孔、以及位于隧道底边的底孔；根据预先设计药量将炸药装入所述炮孔，并将雷管按设定的雷管编号装入对应的炮孔；将所述雷管联网，将所述雷管联网，按照掏槽孔，辅助孔、周边孔、底孔的起爆顺序依次进行起爆；其中对同一掏槽孔按照0.1-5ms的孔内起爆时间间隔进行孔内分段起爆。本发明适用于隧道全断面的开挖。

Description

一种隧道全断面开挖爆破方法
技术领域
本发明涉及隧道工程开挖领域，尤其涉及一种隧道全断面开挖方法。
背景技术
全断面开挖法又称全断面掘进法。按隧道设计开挖断面，一次开挖到位的施工方法。全断面开挖法施工操作比较简单，主要工序：使用移动式钻孔台车或人工气腿式凿岩机钻孔，首先全断面一次钻孔，并进行装药连线，然后将钻孔台车后退到安全地点，再起爆，一次爆破成型，出渣后钻孔台车再推移至开挖面就位，开始下一个钻爆作业循环。全断面一次爆破开挖，不需要导洞或预先顶部开挖。
目前全断面开挖法的一次开挖进尺较小，通常在2米至3.5米，最大为4米，这样较小的循环进尺，影响了开挖掘进的效率，管理成本增加，支护成本增加。
发明内容
本发明提供一种隧道全断面开挖爆破方法，能够提高开挖掘进的效率。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种隧道全断面开挖方法，包括：
根据预先设计在隧道全断面上开设炮孔，其中，所述炮孔类型包括掏槽孔、位于所述掏槽孔外围的辅助孔、位于所述辅助孔外围且位于开挖轮廓线上的周边孔、以及位于隧道底边的底孔；
根据预先设计药量将炸药装入所述炮孔，并将雷管按设定的雷管编号装入对应的炮孔；
将所述雷管联网，根据掏槽孔，辅助孔、周边孔、底孔的起爆依次进行起爆；其中对所述掏槽孔，辅助孔、底孔进行孔间微差间隔起爆，对所述周边孔进行孔间微差间隔起爆，或者对周边孔进行分组后对不同组的周边孔进行组间微差间隔起爆；其中
对所述掏槽孔进行孔间微差起爆包括对同一掏槽孔按照0.1-5ms的孔内起爆时间间隔进行孔内分段起爆。
本发明提供的隧道全断面开挖爆破方法，在隧道全断面上开设炮孔，对于同一掏槽孔按照0.1-5ms的孔内起爆时间间隔进行孔内分段起爆，这样能够一次打较深的掏槽孔，一次实现较深的掏槽，有利于实现大进尺开挖，提高开挖效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明隧道全断面开挖爆破方法实施例1的流程图；
图2为本发明隧道全断面开挖爆破方法实施例1中的炮孔布置示意图；
图3为本发明隧道全断面开挖爆破方法实施例2中的炮孔布置示意图；
图4为本发明一实施例中掏槽孔的结构形式；
图5为图4所示掏槽孔结构沿E-E向的剖视图；
图6为本发明一实施例中空孔直线掏槽孔的布置示意图；
图7为本发明一实施例中周边眼钻孔布置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例一种隧道全断面开挖爆破方法进行详细描述。应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
参看图1所示，本实施例隧道全断面开挖爆破方法，包括步骤：
S10、根据预先设计在隧道全断面上开设炮孔，其中，所述炮孔类型包括掏槽孔、位于所述掏槽孔外围的辅助孔、位于所述辅助孔外围且位于开挖轮廓线上的周边孔、以及位于隧道底边的底孔；参看图2所示，其中各掏槽孔所在的区域形成掏槽孔区域A，各辅助孔所在的区域形成辅助孔区域B，各周边孔所在的区域形成周边孔区域D；各底孔所在的区域形成底孔区域E；
S11、根据预先设计药量将炸药装入所述炮孔，并将雷管按设定的雷管编号装入对应的炮孔；
其中所述雷管可为数码电子雷管，也可为高精度导报管雷管；
S12、将所述雷管联网，按照掏槽孔，辅助孔、周边孔、底孔的起爆顺序依次进行起爆；其中对所述掏槽孔，辅助孔、底孔进行孔间微差起爆，对所述周边孔进行孔间微差间隔起爆，或者对周边孔进行分组后对不同组的周边孔进行组间微差间隔起爆；其中
对所述掏槽孔进行孔间微差起爆包括对同一掏槽孔按照0.1-5ms的孔内起爆时间间隔进行孔内分段起爆。
本发明提供的隧道全断面开挖爆破方法，对于同一掏槽孔按照0.1-5ms的孔内起爆时间间隔进行孔内分段起爆，这样能够一次打较深的掏槽孔，一次实现较深的掏槽，有利于实现大进尺开挖，提高开挖效率。
实施例2：
本实施例隧道全断面开挖爆破方法，包括步骤：
S20、勘察岩石的地质条件；
S21、确定爆破的要求；
S22、确定全断面一次开挖爆破方案；
对于符合全段面爆破开挖的地质条件，钻机条件，可以按照4米的循环进尺设计，进尺率设计90％，最高可达95％，钻孔深度4.5米，掏槽眼深度5米；
S23、确定单循环进尺，进尺率，确定钻孔深度；
S24、根据预先设计在隧道全断面上开设炮孔，其中，所述炮孔类型包括掏槽孔、位于所述掏槽孔外围的辅助孔、位于所述辅助孔外围且位于开挖轮廓线上的周边孔、位于所述辅助孔和所述周边孔之间的崩落孔、以及位于隧道底边的底孔；参看图3所示，其中各掏槽孔所在的区域形成掏槽孔区域A，各辅助孔所在的区域形成辅助孔区域B，各崩落孔所在的区域形成崩落孔区域C；各周边孔所在的区域形成周边孔区域D；各底孔所在的区域形成底孔区域E；
掏槽孔起爆后，依次相连的辅助孔、崩落孔、周边孔、底孔采用区域间隔时间依次起爆，各区域延迟起爆；其中掏槽孔区与辅助孔区的间隔时间推延200-500ms，如推迟220ms，250ms，360ms或450ms；辅助孔区与崩落孔区推延50-200ms，如推迟55ms，80ms，150ms或180ms；崩落孔区与周边孔区，推延50-200ms，如推迟220ms，250ms，360ms或450ms；周边孔区域底孔区推延10-100ms，如推迟12ms，20ms，50ms或80ms；这样的以保证每个爆破区域都有足够的自由面，可以获得更好的爆破效果；
S25、设计数码电子雷管孔位号；
S26、根据预先设计药量将炸药装入所述炮孔，并将雷管按设定的雷管编号装入对应的炮孔；本实施例中对同一掏槽孔采用一次连续装药；
S27、通过所述数码电子雷管，设置同一掏槽孔内起爆的间隔时间为0.1-5ms，如设置为0.5ms、1.5ms、2ms或5ms等；
S28、将所述数码电子雷管联网；
S29、按照掏槽孔，辅助孔、崩落孔、周边孔、底孔的起爆顺序依次进行起爆；其中对所述掏槽孔，辅助孔、崩落孔、底孔进行孔间微差起爆，对所述周边孔进行孔间微差间隔起爆，或者对周边孔进行分组后对不同组的周边孔进行组间微差间隔起爆；其中对同一掏槽孔按照0.1-5ms的孔内起爆时间间隔进行孔内分段起爆，如按照0.5ms、1.5ms、2ms或5ms的孔内起爆时间间隔进行孔内分段起爆。
爆破后，先清除顶部松动岩石，出渣后，组织一次支护，避免了两次支护和导洞支护。
本实施例中对同一掏槽孔实施一次连续装药，并按照0.1-5ms的孔内起爆时间间隔进行孔内分段起爆。
在另一实施例中对同一掏槽孔实施间隔装药，并按照0.1-5ms的孔内起爆时间间隔进行孔内分段起爆。
在又一实施例中，所述同一掏槽孔采用外部楔形掏槽孔与内部直线掏槽孔相结合的形式。参看图4及图5所示所示，图4为本发明一实施例中掏槽孔的结构形式示意图；其中40为隧道端面，41、41’与42为掏槽孔。图5为图4所示掏槽孔结构沿E-E向的剖视图。在隧道断面40上开设有掏槽孔。同一掏槽孔由楔形掏槽孔41、41’与直线掏槽孔42相组合形成。如图4所示，楔形掏槽孔41、41’中装有条形药包410，直线掏槽孔42的前段中没有装药包，后段m中装有条形药包420.起爆时，楔形掏槽孔41、41’中的药包410先行起爆，外部形成喇叭口后，内部直线掏槽孔中的药包420再行起爆；其中外部楔形掏槽孔中的药包与内部直线掏槽孔中的药包的起爆时间间隔为0.1-5ms。本实施例图4中所述掏槽孔42为一个掏槽孔，但本发明不限于此，所述的掏槽孔42也可为由多个掏槽孔组成的掏槽孔区。
在一实施例中，所述对同一掏槽孔实施间隔装药，并按照0.1-5ms的孔内起爆时间间隔进行孔内分段起爆包括：根据掏槽孔的孔深沿掏槽孔的深度方向将掏槽孔分成两段，进行间隔装药，间隔长度为0.4-1米，并按照0.1-5ms的孔内起爆时间间隔进行孔内分段起爆。
本发明提供的隧道全断面开挖爆破方法，对于同一掏槽孔按照0.1-5ms的孔内起爆时间间隔进行孔内分段起爆，这样能够一次打较深的掏槽孔，一次实现较深的掏槽，有利于实现大进尺开挖，提高开挖效率，采用本发明实施例隧道全断面开挖方法的进尺大于4米，最高可达5米以上。
本发明上述实施例中所述雷管为数码电子雷管；在将雷管按设定的雷管编号装入对应的炮孔之后或之前，需要通过所述数码电子雷管，设置所述孔间微差起爆间隔时间和所述孔内分段起爆的间隔时间。本发明实施例中采用数码电子雷管，便于延期时间随意设置，而且时间可以在线可调，能够精确地实施孔间微差间隔爆破，有效降低爆破震动危害，从而降低对围岩的破坏。本发明不限于此，所述雷管也可为高精度导爆雷管。
根据本发明一实施例，对掏槽孔区域、辅助孔区域以及周边孔区域各区域内的炮孔实施孔间微差起爆，炸药起爆间隔时间采用如下方式：对掏槽孔区域内不同炮孔间按照100-300ms，优选150-200ms的炸药起爆间隔时间进行孔间微差起爆，如按照160ms、170ms或180ms的炸药起爆间隔时间进行孔间微差起爆；对辅助孔区域内以及底孔区域内不同炮孔间按照10-30ms，优选15-25ms的炸药起爆的间隔时间进行孔间微差起爆，如按照15ms、18ms或25ms的炸药起爆间隔时间进行孔间微差起爆；对周边孔区域内不同炮孔间按照0.1-3ms，优选0.1-1ms的炸药起爆间隔时间进行孔间微差起爆，如按照0.5ms、1ms或2.5ms的炸药起爆间隔时间进行孔间微差起爆。
根据本发明另一实施例，除对掏槽孔区域、辅助孔区域内的各炮孔按照上述炸药起爆间隔时间实施孔间微差起爆外，对周边孔区域内的各炮孔按每4-8孔为一组，不同组炮孔按照0.1-6ms的炸药起爆的间隔时间进行组间微差起爆。
根据本发明又一实施例，所述炮孔类型还包括在所述辅助孔和所述周边孔之间的崩落孔，按照掏槽孔，辅助孔、崩落孔、周边孔、底孔的起爆顺序依次进行起爆；其中，对掏槽孔区域内不同炮孔间按照100-300ms，优选150-200ms的炸药起爆间隔时间进行孔间微差起爆；对辅助孔区域内、崩落孔区域内以及底孔区域内不同炮孔间按照10-30ms，优选15-25ms的炸药起爆的间隔时间进行孔间微差起爆；对周边孔区域内不同炮孔间按照0.1-3ms，优选0.1-1ms炸药起爆间隔时间进行孔间微差起爆，或者将周边孔区域内的各炮孔按每4-8孔为一组，不同组炮孔按照0.1-6ms的炸药起爆的间隔时间进行组间微差起爆。
为了在进行大进尺的同，又能较好的控制爆破震动，在本发明一实施例中，在对掏槽孔区域、辅助孔区域、崩落孔区域、以及周边孔区域各区域内的炮孔实施孔间微差起爆的基础上，对不同区域的炮孔采用区域间隔时间依次起爆，即掏槽孔区域起爆后，依次相连的辅助孔区域、崩落孔区域、周边孔区域、底孔区域采用区域间隔时间依次起爆；其中掏槽孔区与辅助孔区的间隔时间推延200-500ms，辅助孔区与崩落孔区的间隔时间推延50-200ms，崩落孔区与周边孔区的间隔时间推延50-200ms，周边孔区域与底孔区的间隔时间推延10-100ms。对不同区域的炮孔采用区域间隔时间依次起爆，能够保证每个爆区都有足够的自由面。
根据本发明又一实施例，对同一掏槽孔按照0.1-5ms的孔内起爆时间间隔进行孔内分段起爆的基础上，对掏槽孔外围的第一圈辅助孔实施间隔装药，并按照0.1-5ms的孔内起爆时间间隔进行孔内分段起爆。这样能够防止因掏槽不成功而导致大进尺开挖失败的情况发生。
为了进一步实现大进尺的目的，在另一实施例中，上述实施例中的所述掏槽孔为空孔直线掏槽孔，采用空孔与装药孔相组合的方式，其中，空孔面积大于或等于掏槽孔作用面积的15-30％。这里的空孔面积是指空孔的孔口所占的面积，掏槽孔作用面积是指处于边缘的各装药孔之间依次连线所围成的面积。例如，参看图6所示，空孔面积是指空孔f和g的孔口所占的面积之和，掏槽孔作用面积是指处于边缘的各装药孔a、b、c、d、e之间依次连线所围成的面积。通过实施本发明掏槽技术，掏槽孔一次钻设，分段装药，一次获得较深的掏槽，从而可以实施大进尺，达到4米以上的进尺，最大可达到4.5米以上。
为了能够确保大进尺条件下，实现少量的超欠挖控制，满足工程需要，本发明又一实施例中采用如下周边眼钻孔控制技术，参看图7所示，即根据预先设计在隧道全断面上开设炮孔包括：在周边孔用两次的控制超欠挖，用周边的内侧孔40按设计的角度直接达到孔底10厘米以内超挖的位置，孔深相当于掏槽孔的孔深，即内侧孔40的孔底相对隧道轮廓30超挖10厘米以内；在内侧孔40外部轮廓再打一圈炮孔50，炮孔深度是内侧孔40的一半，也是10厘米以内超深控制，即炮孔50的孔底相对隧道轮廓30也超挖10厘米以内。这样既保证了不超挖，欠挖，有获得了大进尺的效果。
根据本发明一实施例，所述掏槽孔装高密度、高爆速的炸药，密度范围为1.15-1.35g/cm3，爆速为4000-5800m/s，周边孔装低密度炸药，密度范围为0.3-0.6g/cm3，爆速为1800-2500m/s，这样有利于在实现大进尺、提高施工效率的同时，降低爆破震动。
隧道的全断面开挖爆破方法可有两种形式，一种形式通过一次性的全断面爆破开挖形成预先设计的隧道轮廓，另一种是将隧道断面按照上下两个部分，通过两个步骤形成预先设计的隧道轮廓，上段面为全断面爆破开挖，下部为一般土石方通用爆破方法开挖。本发明所述的隧道的全断面开挖爆破方法可以是第一种的形式的全断面爆破开挖，也可以是第二种形式中的上段面的全断面爆破开挖。
通过实施本发明，可以有效实现大进尺，爆破震动低，提高施工效率，改善施工质量，降低施工成本。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种隧道全断面开挖爆破方法，其特征在于，包括：
根据预先设计在隧道全断面上开设炮孔，其中，所述炮孔类型包括掏槽孔、位于所述掏槽孔外围的辅助孔、位于所述辅助孔外围且位于开挖轮廓线上的周边孔、以及位于隧道底边的底孔；
根据预先设计药量将炸药装入所述炮孔，并将雷管按设定的雷管编号装入对应的炮孔；
将所述雷管联网，按照掏槽孔，辅助孔、周边孔、底孔的起爆顺序依次进行起爆；其中对所述掏槽孔，辅助孔、底孔进行孔间微差起爆，对所述周边孔进行孔间微差间隔起爆，或者对周边孔进行分组后对不同组的周边孔进行组间微差间隔起爆；其中
对所述掏槽孔进行孔间微差起爆包括对同一掏槽孔按照0.1-5ms的孔内起爆时间间隔进行孔内分段起爆。
2.根据权利要求1所述的隧道全断面开挖爆破方法，其特征在于，所述对同一掏槽孔按照0.1-5ms的孔内起爆时间间隔进行孔内分段起爆包括：
对同一掏槽孔实施一次连续装药，并按照0.1-5ms的孔内起爆时间间隔进行孔内分段起爆；或者
对同一掏槽孔实施间隔装药，并按照0.1-5ms的孔内起爆时间间隔进行孔内分段起爆；或者
所述同一掏槽孔采用外部楔形掏槽孔与内部直线掏槽孔相结合的形式，外部楔形掏槽孔先行起爆，外部形成喇叭口后，内部直线掏槽孔再行起爆；其中外部楔形掏槽孔与内部直线掏槽孔的起爆时间间隔为0.1-5ms。
3.根据权利要求2所述的隧道全断面开挖爆破方法，其特征在于，所述对同一掏槽孔实施间隔装药，并按照0.1-5ms的孔内起爆时间间隔进行孔内分段起爆包括：
根据掏槽孔的孔深沿掏槽孔的深度方向将掏槽孔分成两段，进行间隔装药，间隔长度为0.4-1米，并按照0.1-5ms的孔内起爆时间间隔进行孔内分段起爆。
4.根据权利要求1所述的隧道全断面开挖爆破方法，其特征在于，所述雷管为数码电子雷管； 
在将雷管按设定的雷管编号装入对应的炮孔之后或之前，还包括步骤：通过所述数码电子雷管，设置所述孔间微差起爆间隔时间和所述孔内分段起爆的间隔时间。
5.根据权利要求1至4任一项所述的隧道全断面开挖爆破方法，其特征在于，所述炮孔类型还包括在所述辅助孔和所述周边孔之间的崩落孔，按照掏槽孔，辅助孔、崩落孔、周边孔、底孔的起爆顺序依次进行起爆；
对掏槽孔区域内不同炮孔间按照100-300ms，优选150-200ms的炸药起爆间隔时间进行孔间微差起爆；
对辅助孔区域内、崩落孔区域内以及底孔区域内不同炮孔间按照10-30ms，优选15-25ms的炸药起爆的间隔时间进行孔间微差起爆；
对周边孔区域内不同炮孔间按照0.1-3ms，优选0.1-1ms炸药起爆间隔时间进行孔间微差起爆，或者将周边孔区域内的各炮孔按每4-8孔为一组，不同组炮孔按照0.1-6ms的炸药起爆的间隔时间进行组间微差起爆。
6.根据权利要求1至4任一项所述的隧道全断面开挖爆破方法，其特征在于，
对掏槽孔区域内不同炮孔间按照100-300ms，优选150-200ms的炸药起爆间隔时间进行孔间微差起爆；
对辅助孔区域内以及底孔区域内不同炮孔间按照10-30ms，优选15-25ms的炸药起爆的间隔时间进行孔间微差起爆；
对周边孔区域内不同炮孔间按照0.1-3ms，优选0.1-1ms的炸药起爆间隔时间进行孔间微差起爆，或者将周边孔区域内的各炮孔按每4-8孔为一组，不同组炮孔按照0.1-6ms的炸药起爆的间隔时间进行组间微差起爆。
7.根据权利要求5所述的隧道全断面开挖爆破方法，其特征在于，所述按照掏槽孔，辅助孔、崩落孔、周边孔、底孔的起爆顺序依次进行起爆包括：掏槽孔区域起爆后，依次相连的辅助孔区域、崩落孔区域、周边孔区域、底孔区域采用区域间隔时间依次起爆；其中
掏槽孔区与辅助孔区的间隔时间推延200-500ms，辅助孔区与崩落孔区的间隔时间推延50-200ms，崩落孔区与周边孔区的间隔时间推延50-200ms，周边孔 区域与底孔区的间隔时间推延10-100ms。
8.根据权利要求1所述的隧道全断面开挖爆破方法，其特征在于，所述掏槽孔为空孔直线掏槽孔，空孔与装药孔相组合，其中空孔面积大于或等于掏槽孔作用面积的15-30％。
9.根据权利要求1所述的隧道全断面开挖爆破方法，其特征在于，所述根据预先设计在隧道全断面上开设炮孔包括：
在周边孔用两次的控制超欠挖，用周边的内侧孔按设计的角度直接达到孔底10厘米以内超挖的位置，孔深相当于掏槽孔的孔深，在内侧孔外部轮廓再打一圈炮孔，炮孔深度是内侧孔的一半，也是10厘米以内超深控制。
10.根据权利要求1所述的隧道全断面开挖爆破方法，其特征在于，所述掏槽孔装高密度、高爆速的炸药，密度范围为1.15-1.35g/cm3，爆速为4000-5800m/s，周边孔装低密度炸药，密度范围为0.3-0.6g/cm3，爆速为1800-2500m/s。
11.根据前述任一项权利要求所述的隧道全断面开挖爆破方法，其特征在于，还包括：对掏槽孔外围的第一圈辅助孔实施间隔装药，并按照0.1-5ms的孔内起爆时间间隔进行孔内分段起爆。 
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