CN103185491B - 两条同时掘进的深埋隧洞侧壁岩柱型岩爆应力解除爆破法 - Google Patents
两条同时掘进的深埋隧洞侧壁岩柱型岩爆应力解除爆破法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种两条同时掘进的深埋隧洞侧壁岩柱型岩爆应力解除爆破法。本发明的目的是解决强岩爆造成的施工安全和施工进度问题。本发明的技术方案是：a、侧壁岩柱两侧洞室开挖面上各钻设一组爆破孔；每组爆破孔均包括沿洞室轴线自上而下顶孔、中上孔、中孔和中下孔，以及沿两侧洞壁布置的侧孔；b、顶孔底部1.5m深度范围装药；远岩柱侧的侧孔、中上孔、中孔和中下孔全程装药；近岩柱侧的侧孔底部1.2m深度范围装药；c、任选其中一个洞室起爆，先爆破顶孔和近岩柱侧侧孔，然后中上孔、中孔和中下孔，最后远岩柱侧侧孔；d、按c顺序起爆另一个洞室；出渣；e、重复a、b、c、d，直到完成开挖。本发明适用于水利水电工程、交通、矿山等地下工程。
Description
技术领域
本发明涉及一种两条同时掘进的深埋隧洞侧壁岩柱型岩爆应力解除爆破法，主要适用于水利水电工程、交通、矿山等地下工程。
背景技术
岩爆是地下工程开挖过程中，岩体中积累的势能或应变能的突然释放导致的围岩破坏，可导致人员伤亡、工作面或设备发生破坏，其基本特性是突然和剧烈。岩柱是指开挖时地下两个或几个洞室群之间的岩体，侧壁岩柱是指与地下洞室开挖方向相垂直一侧的岩体结构。受工期或其它因素影响，有时需要同时掘进多个洞室，当两个或多个这种地下深埋洞室群侧壁的间距小于两侧洞室的洞径时，即极有可能发生侧壁的岩柱型岩爆，这种岩爆破坏方向垂直于洞室方向，可使围岩大片爆裂脱落，造成局部侧壁坍塌，甚至贯通2个相邻的洞室，严重影响甚至摧毁工程。岩柱型岩爆发生时，震动强烈，持续时间长，破坏范围大，成为控制工程施工安全、掘进进度、乃至成败的关键因素。
截至目前，全世界的深埋地下工程建设中还没有一个固定的侧壁岩柱型岩爆施工控制方法，国内往往采用先破坏，再修补的办法，但是这种办法存在风险较大，且耗费较大的人力和财力，较为有效的侧壁岩柱岩爆控制方法基本处于空白状态。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为解决两条深埋隧洞（隧道、巷道）掘进过程中的侧向岩柱型岩爆问题提供一种同时掘进的深埋隧洞侧壁岩柱型岩爆应力解除爆破法，通过改变岩体性状，降低或消除能量积累程度，以达到控制岩爆的目的，解决强岩爆造成的施工安全和施工进度问题。
本发明所采用的技术方案是：两条同时掘进的深埋隧洞侧壁岩柱型岩爆应力解除爆破法，其特征在于，包括以下步骤：
a、在侧壁岩柱两侧洞室的开挖面上各钻设一组爆破孔，两组爆破孔以岩柱为中心轴对称布置；每组爆破孔均包括沿洞室轴线自上而下依次布置的顶孔、中上孔、中孔和中下孔，以及沿两侧洞壁布置的若干侧孔；其中顶孔水平且距洞顶0.5-0.6m，孔深3.5m；中上孔、中孔和中下孔水平并向远岩柱侧偏转10度，孔深2.5m；近岩柱侧的侧孔水平并向洞室轴线偏转20度，孔深3m；远岩柱侧的侧孔水平，孔深3m；
b、顶孔底部1.5m深度范围装药；远岩柱侧的侧孔、中上孔、中孔和中下孔全程装药；近岩柱侧的侧孔底部1.2m深度范围装药；总体爆破强度为0.03kg/T；
c、任选其中一个洞室起爆，起爆时优先爆破顶孔和近岩柱侧的侧孔，然后爆破中上孔、中孔和中下孔，最后爆破远岩柱侧的侧孔；
d、间隔至少5分钟后，按照步骤c的起爆顺序起爆另一个洞室；爆破完成后出渣；
e、依次重复步骤a、b、c、d，直到完成整个隧洞的开挖。
顶孔和近岩柱侧的侧孔爆破完成后，间隔1分钟，再进行中上孔、中孔和中下孔的爆破。
中上孔、中孔和中下孔爆破完成后，间隔10秒，再爆破远岩柱侧的侧孔。
所述侧孔共有六个，呈三排两列布置，各排侧孔分别与中上孔、中孔和中下孔位于同一水平面上。
本发明的有益效果是：本发明在深埋隧洞应力集中区通过钻孔、合理布置爆破孔及其方向、起爆顺序的控制等一系列有序的工作方法，采用短进尺、多循环的开挖爆破方式改变岩体性状，消除或降低了侧壁岩柱中的能量积累水平，大大改善了施工安全（包括人员和设备安全）；同时有效的保证了掘进进度，并在保证质量的前提下，缩短了工期。
附图说明
图1是实施例1的平面图。
图2是图1的A-A剖面图。
图3是图1的B-B剖面图。
具体实施方式
本发明在深埋隧洞应力集中区通过钻孔、合理布置爆破孔及其方向、起爆顺序的控制等一系列有序的工作方法，以改变侧壁岩体性状实现消除或降低能量积累程度的效果，以消除或降低侧壁岩爆能量的方式达到控制岩爆目的。
如图1-图3所示，现以两条隧洞同时掘进为例，具体方案如下：
a、在侧壁岩柱1两侧洞室2的开挖面上各钻设一组爆破孔，并保证两组爆破孔以岩柱1竖向轴线为中心轴对称布置；本例中每个开挖面上钻设10个爆破孔。各爆破孔均布置在应力集中区内，孔深以达到或穿过应力集中区为原则；爆破孔数目、孔径大小和装药量以最大程度弱化岩体、不过分损伤岩体造成支护工作量的增加为原则，同时需要考虑潜在岩爆强度和现场支护有效性。本例中每组爆破孔均包括沿洞室2（横截面呈城门洞型）轴线自上而下依次布置的顶孔8、中上孔9、中孔10和中下孔11，以及沿两侧洞壁布置的若干侧孔7；本例中，所述侧孔7共有六个，呈三排两列布置，其中最高一排与中上孔9位于同一水平面上，中间一排与中孔10位于同一水平面上，底排与中下孔11位于同一水平面上，且相邻两排孔之间的间距相等；呈两列布置的侧孔7分别沿洞室2的两侧壁竖向布置。
由于应力解除的重点是靠近岩柱1一侧洞壁，因此该部位钻孔距离洞壁的距离原则上应在0.6m以内。所述顶孔8水平（即沿隧洞开挖方向无偏转），且距洞顶约0.5-0.6m，孔深约为3.5m；中上孔9、中孔10和中下孔11水平并向远岩柱侧偏转10度左右，孔深2.5m；近岩柱侧的三个侧孔7水平并向洞室2竖向轴线偏转20度左右，孔深约3m；远岩柱侧的三个侧孔7水平（即沿隧洞开挖方向无偏转），孔深约3m。
b、顶孔8底部1.5m深度范围装药，即装药段长1.5m，并位于孔底；远岩柱侧的三个侧孔7、中上孔9、中孔10和中下孔11全程装药；近岩柱侧的三个侧孔7底部1.2m深度范围装药，即装药段长1.2m，并位于孔底；总体爆破强度按0.03kg/T考虑，该数字代表了爆破装药量与解除范围内岩体重量之比，设计时可先不考虑炸药类型的影响。
c、任选其中一个洞室2起爆，起爆时优先爆破顶孔8和近岩柱侧的三个侧孔7，间隔1分钟左右，爆破中上孔9、中孔10和中下孔11，间隔10秒左右，最后爆破远岩柱侧的三个侧孔7。
d、间隔至少5分钟后，按照步骤c的起爆顺序起爆另一个洞室2；爆破完成后出渣；
e、依次重复步骤a、b、c、d，直到完成整个隧洞的开挖。
Claims (4)
1.一种两条同时掘进的深埋隧洞侧壁岩柱型岩爆应力解除爆破法，其特征在于，包括以下步骤：
a、在侧壁岩柱（1）两侧洞室（2）的开挖面上各钻设一组爆破孔，两组爆破孔以岩柱（1）为中心轴对称布置；每组爆破孔均包括沿洞室（2）轴线自上而下依次布置的顶孔（8）、中上孔（9）、中孔（10）和中下孔（11），以及沿两侧洞壁布置的若干侧孔（7）；其中顶孔（8）水平且距洞顶0.5-0.6m，孔深3.5m；中上孔（9）、中孔（10）和中下孔（11）水平并向远离岩柱侧由孔口到孔底方向偏转10度，孔深2.5m；近岩柱侧的侧孔（7）水平并向洞室（2）轴线由孔口到孔底方向偏转20度，孔深3m；远岩柱侧的侧孔（7）水平，孔深3m；
b、顶孔（8）底部1.5m深度范围装药；远岩柱侧的侧孔（7）、中上孔（9）、中孔（10）和中下孔（11）全程装药；近岩柱侧的侧孔（7）底部1.2m深度范围装药；总体爆破强度为0.03kg/T；
c、任选其中一个洞室（2）起爆，起爆时优先爆破顶孔（8）和近岩柱侧的侧孔（7），然后爆破中上孔（9）、中孔（10）和中下孔（11），最后爆破远岩柱侧的侧孔（7）；
d、间隔至少5分钟后，按照步骤c的起爆顺序起爆另一个洞室（2）；爆破完成后出渣；
e、依次重复步骤a、b、c、d，直到完成整个隧洞的开挖。
2.根据权利要求1所述的两条同时掘进的深埋隧洞侧壁岩柱型岩爆应力解除爆破法，其特征在于：顶孔（8）和近岩柱侧的侧孔（7）爆破完成后，间隔1分钟，再进行中上孔（9）、中孔（10）和中下孔（11）的爆破。
3.根据权利要求1或2所述的两条同时掘进的深埋隧洞侧壁岩柱型岩爆应力解除爆破法，其特征在于：中上孔（9）、中孔（10）和中下孔（11）爆破完成后，间隔10秒，再爆破远岩柱侧的侧孔（7）。
4.根据权利要求1或2所述的两条同时掘进的深埋隧洞侧壁岩柱型岩爆应力解除爆破法，其特征在于：所述侧孔（7）共有六个，呈三排两列布置，各排侧孔（7）分别与中上孔（9）、中孔（10）和中下孔（11）位于同一水平面上。
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