CN105443133A - 一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药爆破装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药爆破装置，包括弹架和聚能药包，弹架开设弹孔并固定安装聚能药包，聚能药包的前方发射端朝向弹架外而后方引爆端连接导爆索，导爆索的引火端从弹架的上端引出。方法是在岩石上钻孔，炮孔直径40～130mm，将聚能装药装置置于炮孔中，孔网参数30～100cm，炮孔布孔方式为方形、梅花形或其它形式，聚能药包单耗0.5～8.0Kg/m3，线装药密度300g/m-1500g/m。本发明可以在非开挖施工过程中遇到地下岩石时提前处理，或者轨道盾构遇到刀盘前遗漏的岩石时破碎岩石，使岩石块度达到施工要求，简单易行，安全快捷，降低爆破振动和避免地面隆起，减小对地下及地面建（构）筑物的振动破坏效应及对地面隆起的直接破坏。
Description
技术领域
本发明涉及一种地下岩石爆破技术及施工方法，尤其是能破碎地铁盾构过程中遇到的坚硬孤石及突出岩石，具体涉及一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药爆破装置和方法。
背景技术
非开挖是指利用各种岩土钻掘设备和技术手段，通过导向、定向钻进等方式在地表极小部分开挖的情况下，敷设、更换和修复各种地下管线的施工新技术，不会阻碍交通，不会破坏绿地和植被，不会影响商店、医院、学校和居民的正常生活和工作秩序，解决了传统开挖施工对居民生活的干扰，对交通、环境和周边建筑物基础的破坏和不良影响，因此具有较高的社会经济效果。按施工技术可分为顶管法、微型隧道法、水平定向钻进（如盾构法）、夯管法和潜孔锤施工法等。
盾构法施工属于非开挖施工其中一种，该工艺具有施工速度快、安全性好和施工作业劳动强度低等特点，在我国目前的地铁施工过程中已经越来越多的被广泛使用。厦门拟建多条地铁线，经勘探，厦门轨道交通部分线路位于软弱地层（Ⅳ～Ⅴ级岩土、淤泥、流沙带等）中，这类线路将采用盾构法施工。但是，厦门这类软弱地层中往往存在大量的形状各异、大小不一、强度不等的孤石和突出岩石，这些孤石和突出岩石将给盾构施工造成极大的困扰。在这类地层中掘进效率低，刀盘刀具磨损严重，易产生卡刀、斜刀、掉刀、刀具偏磨等，还会造成隧道轴线偏离，从而不得不对设计做出变更，若土质松软，固定不住孤石，不能产生足够的破碎反力，孤石就会随着土体的破坏而移动或被刀具弹开，或者会在刀盘前面循环，增加对土体的扰动，造成地表沉降过大等安全隐患。
盾构设备能自动处理块石，但其最大尺寸一般不大于30cm；否则必须采用传统的开舱或地面处理方法，但往往有较大的局限性。例如，采用传统的地面开挖取石、冲击锤破碎，不仅费用昂贵，而且时间很长，如开挖取石通常需要3～6个月，更何况地铁一般在繁华都市中地下穿行，而地面建筑物密集、人员车辆穿流不断，地下也有各种市政管线，根本就不允许大面积开挖或大面积占用施工场地，显然这些方法不宜采用，因此在盾构施工法的地铁施工中，盾构岩石的爆破预处理被普遍采纳。
发明内容
本发明的目的是提供一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药爆破装置和方法，它不仅能提前预处理地下岩石，使岩石块度达到施工要求，而且能有效降低爆破振动和避免地面隆起，减小对地下及地面建（构）筑物的振动破坏效应及对地面隆起的直接破坏。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药爆破装置，包括弹架和聚能药包，弹架为中空管，弹架上开设若干弹孔，弹孔中固定安装聚能药包，聚能药包的前方发射端朝向弹架外，聚能药包的后方引爆端连接导爆索，导爆索的引火端从弹架的上端引出。
所述弹架上的弹孔是径向贯通于弹架。
所述弹孔的孔缘对应聚能药包的发射端形成卡片。
所述弹孔的孔缘对应聚能药包的发射端形成弧形孔。
所述弹孔对应聚能药包的引爆端呈椭圆形。
所述弹架上开设若干排弹孔，弹孔在轴向上排列相互交错，可根据需要调节相应相位，弹孔在径向上相互垂直。
一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药爆破方法，在岩石上钻孔，根据岩石的坚硬程度，岩石炮孔直径取40～130mm，将上述聚能装药装置置于炮孔中作业。
所述岩石炮孔的孔网参数即孔距和排距范围取30～100cm，可根据需要作相关排列，如坚硬岩石孔距*排距取30*30cm或40*30cm等，软弱岩石孔距*排距取100*100cm或100*80cm等，孔网参数可根据需要作相应调整。
所述聚能装药装置的聚能药包单耗根据岩石的坚硬程度，取值范围在0.5～8.0Kg/m3之间。
所述炮孔布置方式：若单排，则为直线布孔；若多排，则为方形布孔、梅花形布孔或其它布孔方式。
所述聚能装药装置的聚能药包线装药密度，根据岩石的坚硬程度，取300g/m-1500g/m。
采用上述方案后，本发明可以在非开挖施工过程中遇到岩石时提前处理，或者轨道盾构遇到刀盘前遗漏的岩石时破碎岩石，而不破坏盾构设备及其它地下设施设备，简单易行，安全快捷。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图；
图2是本发明实施例一的组合剖视图；
图3是本发明实施例一的弹孔正视图；
图4是本发明实施例二的弹孔正视图；
图5是炮孔的布置图一；
图6是炮孔的布置图二。
标号说明
弹架10，弹孔11，弧形孔12，卡片13；
射孔弹20，发射端21，引爆端22；
导爆索30，引火端31。
具体实施方式
本发明是利用聚能药包的聚能效应使得炸药能量集中起来以提高炸药对岩石的局部破坏，通过局部破坏岩石使裂隙相互贯通从而达到爆破范围内的岩石全部破碎。方法为通过在地表钻探一定直径的炮孔，以合理的布孔方式，适当的孔网参数及线装药密度将聚能药包置入炮孔爆破，使地下岩石破碎以达到要求。这里聚能药包以射孔弹20为例做说明。
如图1至图4所示，本发明揭示的一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药爆破技术，爆破参数包括炮孔直径，孔网参数，布孔方式，聚能药包装配及分配方式、线装药密度等，聚能药包这里以射孔弹20为例做说明，包括弹架10和射孔弹20。
弹架10为中空管，弹架10上开设若干弹孔11。图中所示的较佳实施例，在弹架10上开设两排弹孔11，每排弹孔11沿弹架10的轴向排列，两排弹孔11在轴向相互交错，两排弹孔11在径向相互垂直，可根据需要调整弹孔11的轴向个数和径向个数，以及弹孔11在径向和轴向的角度，使弹孔11呈现各种布置设计。
射孔弹20固定安装在弹孔11中。射孔弹20的前方发射端21朝向弹架10外，射孔弹20的后方引爆端22连接导爆索30。为了方便射孔弹20的安装固定，弹孔11以径向贯通于弹架10；弹孔11的孔缘对应射孔弹20的发射端21形成弧形孔12（实施例一），通过按压弧形孔12，可以使弹孔11的孔缘变形而固定住射孔弹20，或者弹孔11的孔缘对应射孔弹20的发射端21形成卡片13（实施例二），通过按压卡片13，也可以使弹孔11的孔缘变形而固定住射孔弹20；弹孔11对应射孔弹20的引爆端22呈椭圆形。
导爆索30的引火端31从弹架10的上端引出。
本发明揭示的一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药爆破方法，是当遇到地下岩石时，通过在岩石上钻孔，根据岩石的坚硬程度，岩石炮孔直径取40～130mm，将上述聚能装药装置置于炮孔中作业。岩石炮孔的孔网参数即孔距和排距范围取30～100cm，可根据需要作相关排列，如坚硬岩石孔距*排距取30*30cm或40*30cm等，软弱岩石孔距*排距取100*100cm或100*80cm等，孔网参数可根据需要作相应调整。所述聚能装药装置的聚能药包单耗根据岩石的坚硬程度，取值范围在0.5～8.0Kg/m3之间。所述炮孔布置方式：若单排，则为直线布孔；若多排，则为方形布孔、梅花形布孔或其它布孔方式。如图5是梅花形布孔，图6是方形布孔，其中，d为炮孔直径，a为孔距，b为排距。所述聚能装药装置的聚能药包线装药密度，根据岩石的坚硬程度，取300g/m-1500g/m。将聚能药包（射孔弹20）组装入弹架10后，将弹架10装入炮孔，射孔弹20根据需要调整相位及个数多少（药量）。本发明通过聚能射流击穿岩石，使岩石产生裂纹甚至破碎，或者使邻近炮孔的射孔弹20在爆炸时产生的射流相互贯通，击碎岩石，使岩石块度达到施工要求，而不引起地面建（构）筑物破坏。
聚能药包（射孔弹20为例）运用时，具体按如下步骤进行操作。
一、确认射孔弹20的型号与相对应弹架10的弹孔11正确配对。
二、准备弹架10。取出待装配的弹架10放在工作台上，把弹架10放在工作台易于操作的位置。
三、准备射孔弹20。取出整箱的射孔弹20放在靠近待装配弹架10附近的工作台上，备用。
四、截取导爆索30。取出相应规格的导爆索30并用专用剪刀截取成适当的长度。
五、装配射孔弹20。把导爆索30从弹架10上端引出，预留合适的长度，取出一发射孔弹20正确地装入弹架10上端的第一个弹孔11内，旋转射孔弹20，使射孔弹20引爆端22上所用固定导爆索30的小槽与导爆索30沿弹架10的缠绕方向一致，把导爆索30引入射孔弹20的小槽内并用射孔弹20上的压销压紧，借助螺丝刀用弹孔11边缘压住射孔弹20的引爆端22边缘，压紧。同样，将射孔弹20的发射端21边缘压紧，固定牢固。按导爆索30走向把弹架10旋转一相位的角度，自然拉紧导爆索30，同样方法装入第二发及后续的射孔弹20，直到装满整个弹架10为止。射孔弹20不得漏装、错装、多装，导爆索30要自然拉紧，不能太松或太紧。然后把导爆索30从弹架10上端引出。
六、装配雷管。根据试验和施工要求装配相应型号雷管，且保证导爆索30和起爆雷管联接可靠。
本发明主要用聚能装药爆破技术破碎非开挖施工中地下岩石而非传统的岩石开挖技术，包括相应爆破参数(炮孔直径、孔网参数、炸药单耗、布孔方式、聚能药包装配及分配方式、线装药密度等)，射孔弹仅为本发明的具体实施例，并非对本发明的保护范围的限定。凡依本案的设计思路所做的等同变化，均落入本案的保护范围。
Claims (10)
1.一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药爆破装置，其特征在于：包括弹架和聚能药包，弹架为中空管，弹架上开设若干弹孔，弹孔中固定安装聚能药包，聚能药包的前方发射端朝向弹架外，聚能药包的后方引爆端连接导爆索，导爆索的引火端从弹架的上端引出。
2.如权利要求1所述的一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药爆破装置，其特征在于：所述弹架上的弹孔是径向贯通于弹架。
3.如权利要求1所述的一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药爆破装置，其特征在于：所述弹孔的孔缘对应聚能药包的发射端形成卡片。
4.如权利要求1所述的一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药爆破装置，其特征在于：所述弹孔的孔缘对应聚能药包的发射端形成弧形孔。
5.如权利要求1所述的一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药爆破装置，其特征在于：所述弹孔对应聚能药包的引爆端呈椭圆形。
6.如权利要求1所述的一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药爆破装置，其特征在于：所述弹架上开设若干排弹孔，弹孔在轴向上排列相互交错，弹孔在径向上相互垂直。
7.一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药爆破方法，其特征在于：在岩石上钻孔，岩石炮孔直径取40～130mm，将如权利要求1所述的聚能装药装置置于炮孔中作业。
8.如权利要求7所述的一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药爆破方法，其特征在于：所述岩石炮孔的孔网参数即孔距和排距范围取30～100cm；所述炮孔布置方式：若单排，则为直线布孔；若多排，则为方形布孔、梅花形布孔或其它布孔方式。
9.如权利要求7所述的一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药爆破方法，其特征在于：所述聚能装药装置的聚能药包单耗取值范围在0.5～8.0Kg/m3之间。
10.如权利要求7所述的一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药爆破方法，其特征在于：所述聚能装药装置的聚能药包线装药密度取300g/m-1500g/m。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20180213 Termination date: 20211218 |
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