CN105823388A - 一种用于微震爆破的爆破网络结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于城市地铁爆破工程的用于微震爆破的爆破网络结构，包括分布于爆破网络上的炮眼，所述炮眼包括周边眼、掏槽眼、掘进眼和底板眼，所述掏槽眼布置于所述爆破网络结构的中心，所述周边眼、底板眼和掘进眼依次分布于所述掏槽眼的外围，所述掘进眼均匀分布，所述掏槽眼的孔间距是周边眼的孔间距的1.5倍。本申请针对城市地铁施工相比一般铁路隧道施工的复杂性的特点，爆破网络结构的设计完全满足城市地铁施工要求，不会破坏周边设施，安全可靠。

Description

一种用于微震爆破的爆破网络结构

技术领域

本发明涉及爆破领域，特别是涉及一种用于微震爆破的爆破网络结构。

背景技术

众所周知，利用炸药爆炸的能量破坏某种物体的原结构，并实现不同工程目的所采取的药包布置和起爆方法的一种工程技术。这种技术涉及到数学、力学、物理学、化学和材料动力学、工程地质学等多种学科。作为工程爆破能源的炸药，蕴藏着巨大的能量。1千克普通工业炸药爆炸时释放的能量为3.52×106焦耳，温度高达3000℃，经过快速的化学反应所产生的功率为4.72×108千瓦，其气体压力达几千到一万多兆帕，远远超过了一般物质的强度。在这种高温高压作用下，被爆破的介质(如岩石等)呈现为流体或弹塑性体状态，完全破坏了原来的结构。

在城市地铁施工采用爆破施工，要比一般的铁路隧道施工难度大，且周边环境、地下管线、地面交通等对地铁爆破施工影响大、要求高。

因此现有的爆破技术对于城市地铁爆破都不适用，对于城市地铁周边环境破坏过大。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于城市地铁爆破工程的用于微震爆破的爆破网络结构。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案来实现：

本发明的一种用于微震爆破的爆破网络结构，包括分布于爆破网络上的炮眼，所述炮眼包括周边眼、掏槽眼、掘进眼和底板眼，所述掏槽眼布置于所述爆破网络结构的中心，所述周边眼、底板眼和掘进眼依次分布于所述掏槽眼的外围，所述掘进眼均匀分布，所述掏槽眼的孔间距是周边眼的孔间距的1.5倍。

进一步的，所述爆破网络结构的掏槽采用楔形掏槽。

进一步的，所述周边眼内填装有光爆炸药。

进一步的，所述掏槽眼、掘进眼和底板眼内均填装有乳化炸药。

进一步的，所述周边眼、掏槽眼、掘进眼和底板眼内均通过炮泥堵塞。

进一步的，所述周边眼、掏槽眼、掘进眼和底板眼内放置有用于引爆的雷管。

进一步的，所述雷管采用非电毫秒雷管。

进一步的，所述周边眼、掏槽眼、掘进眼和底板眼通过高速导爆索串联。

进一步的，所述周边眼(4)、掏槽眼(1)、掘进眼(2)和底板眼(3)的装药量按下式计算：g＝k·a·w·L·λ；

式中：g为单眼装药量，单位为kg；k为单耗，单位为kg/m3；a为炮眼间距，单位为m；w为炮眼爆破方向的抵抗线，单位为m；L为炮眼深度，单位为m；λ为炮眼所在部位系数。

进一步的，所述周边眼(4)的孔间距为0.4m，所述掏槽眼(1)的孔间距为0.6m，所述掘进眼(2)的孔间距为0.5m，所述底板眼(3)的孔间距为0.8m。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：本申请针对城市地铁施工相比一般铁路隧道施工的复杂性的特点，爆破网络结构的设计完全满足城市地铁施工要求，不会破坏周边设施，安全可靠。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明的一种用于微震爆破的爆破网络结构的第一种实施方式的炮眼布置示意图；

图2是本发明的一种用于微震爆破的爆破网络结构的第二种实施方式的炮眼布置示意图。

1、掏槽眼；2、掘进眼；3、底板眼；4、周边眼。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

一种用于微震爆破的爆破网络结构，包括分布于爆破网络上的炮眼，炮眼包括周边眼4、掏槽眼1、掘进眼2和底板眼3，掏槽眼1布置于所述爆破网络结构的中心，周边眼4、底板眼3和掘进眼2依次分布于掏槽眼1的外围，掘进眼2均匀分布，掏槽眼1的孔间距是周边眼4的孔间距的1.5倍。

爆破网络结构的掏槽采用楔形掏槽。

周边眼4内填装有光爆炸药。掏槽眼1、掘进眼2和底板眼3内均填装有乳化炸药。

周边眼4、掏槽眼1、掘进眼2和底板眼3内均通过炮泥堵塞。周边眼4、掏槽眼1、掘进眼2和底板眼3内放置有用于引爆的雷管。雷管采用非电毫秒雷管。

周边眼4、掏槽眼1、掘进眼2和底板眼3通过高速导爆索串联。

针对中中区间矿山法隧道周边环境以及地质条件，进行隧道微震爆破技术设计，通过控制炸药单耗实现降低爆破震动强度，减少爆破队施工现场周边民居、加油站及厂区影响，拱部采用光面爆破，墙部采用预裂爆破，核心掏槽采用抛掷爆破的综合控制爆破技术，以尽可能减轻对围岩的扰动，充分利用围岩自身稳定性，有效的控制地表沉降，达到良好的轮廓成形。根据设计文件，在II～III级围岩中采用全断面法施工，在部分III～IV级围岩中采用台阶法施工。

最大段允许用药量以允许爆破震动速度来控制，由萨道夫斯基公式进行计算：

Q＝R3(V/K)3/a

Q-一次起爆药量，齐发爆破取总药量，微差爆破取最大一段药量；

R-爆破振动安全距离，10～18m；

V-安全振动速度，厘米/秒；取1.5～2㎝/s。

K-爆破振动传播途径介质系数：取150～180；

a-爆破振动衰减系数，在本工程：取1.5～1.8。

其中K、α需在施工过程中对小药量爆破实测的数据进行回归分析重新标定，标定前爆破设计时K、α则按爆破安全规程根据岩层状况选取。爆破震速对各类建筑物的允许值，将根据有关规定执行，其标准见表1：建筑物爆破垂直振速允许值表。

表1建筑物爆破垂直振速允许值表

由于一般情况下，掏槽爆破的震动强度比其它部位炮眼爆破时的震动强度都大，因此从减震出发，选用适于减震的楔形掏槽形式。

周边眼4装药结构视地质情况灵活选用不同的形式：岩层比较破碎时，采用双传爆线结构；中等岩层，采用竹片、传爆线、小直径药卷间隔不耦合装药结构，底部药量适当加强；较为完整的岩层，可采用专用小直径光爆炸药的连续装药结构。上述装药结构均用炮泥堵塞。

其它炮眼结构装药均采用连续装药结构。其堵塞要求将炮泥堵在与装药相接的部位，实践证明这种堵塞方法比堵在眼口的爆破效果好。

爆破产生的地震动强度最大，从保护围岩稳定的角度来看是不合理的。为此，将底板眼3分成本工程暗挖区间隧道开挖爆破工程设计均依据上述方法及参数布孔设计，采用分段微差起爆技术。每段最大爆破药量以周围结构安全允许震动速度指标控制。

为避免振动强度叠加作用，本设计采用高段位微差控爆破技术，雷管采取跳段或高段位使用，段间隔时差控制为50ms左右。

底板眼3的爆破，传统的习惯作法是加大装药量。并且最后同时起爆，以达到翻碴的目的，便于出碴。而爆破振动观测说明，隧道爆破产生的震动强度除掏槽眼1最大外，其次是底板眼3爆破。有时底板眼3爆几个段分开起爆。这样可以减少底板眼3同段起爆，共同作用的装药量。改变底板眼3抵抗线方向，从而减小底板眼3爆破产生的地震动强度。

起爆顺序：光面爆破从掏槽眼1开始，一层一层地往外进行，最后周边光面爆破。具体落实到段号时，遵循以下三点来考虑：首先应有合理的段间隔时间；其次同一段炮眼的装药量应小于最大单段的允许装药量；第三，前一段爆破要尽量为后段爆破创造良好的临空面。

本工程在参数选取过程中综合运用工程类比、计算两种方法确定。根据本工程的特点，岩层条件以及设计图纸要求，主要分为全断面法爆破施工和台阶法爆破施工两种方式。

实施例一：

如图1所示，针对II～III级围岩全断面光面爆破：

炮眼直径选用d＝32～42mm，本实施例取d＝42mm。

最小抵抗线w＝(7～20)d，根据经验，系数取14，则：w＝14×42＝588mm，取w＝600mm。

炮眼的布置：

先布置掏槽眼1、周边眼4，最后布置掘进眼2，掘进眼2均匀布置。

周边眼4间距(α)

α＝(0.6～0.8)w＝0.67×600＝400mm。

炮眼深度依据循环进尺，炮孔利用率按0.9计，

取L＝L0/0.9，L0—循环进尺1m(实际施工中应根据围岩条件和格栅间距等因素确定循环进尺)。取L＝1.11m。

单孔装药量

隧道爆破，炮眼所在部位不同，所起的作用不同，所以各部位炮眼的装药量也不同。周边眼4参照光面爆破及我公司过去施工经验来确定。其他各部位炮眼的装药量按下式计算：

g＝k·a·w·L·λ

式中：g-单眼装药量kgk-单耗kg/m3

a-炮眼间距mw-炮眼爆破方向的抵抗线m

L-炮眼深度

λ-炮眼所在部位系数，按下表选取周边眼。见表2。

表2炮眼部位系数λ表

a.周边眼4

g＝k·a·w·L·λ＝0.65×0.40×0.6×1.11x0.8＝0.1385kg；

b.掏槽眼1

g＝k·a·w·L·λ＝0.65×0.60×0.6×1.33x0.8＝0.6224kg；

c.掘进眼2

g＝k·a·w·L·λ＝0.65×0.50×0.6×1.11x1＝0.2165kg；

d.底板眼3

g＝k·a·w·L·λ＝0.65×0.80×0.6×1.11x1.5＝0.5195kg；

根据以上计算得出全断面光面爆破参数表如表3所示。

表3全断面光面爆破参数表

2.9.1.6爆破引起地面质点震动速度验算(V)

根据本工程隧道所处地面周围环境的实际情况，我们制定的爆破震速基准为：1.5cm/s。以爆源与民居震速监测点间距最小距离R＝23m进行验算

V＝K×(Q1/3/R)α

式中：V—爆破引起的震速1.5cm/s

R—爆源中心到震速控制点的距离取R＝23m

Q—最大段发装药量，爆破设计最大段发装药量4.98kg

k—与介质特性、爆破方式、爆破条件等因素有关的系数，依经验取K＝150

α—与传播途径、地质、距离、地形等因素有关的系数，取1.8

将上述参数值代入式中得:

V＝150×[(4.98)1/3/23]1.8

＝1.39cm/s＜1.5cm/s(安全)。

实施例二：

如图2所示，针对III～IV级围岩台阶法光面爆破：

台阶法循环进尺按0.5m考虑，计算方法同全断面法。

上下台阶光面爆破参数表

通过监测，掌握爆破对已施工支护结构及地表建筑物的影响程度，用以修改钻爆设计，控制超、欠挖及围护隧道内外环境稳定。

本申请使用由中国科学院成都中科测控公司生产的TC-4850型爆破测振仪进行爆破震速的监测。测点分别设在拱顶及拱脚以下1m处，洞内监测时，测点距掌子面的距离一般以爆破后飞石不损坏测点为原则。洞外监测时，一般所测均为隧道附近建筑物上，通过监测能真实反映其震动情况的地方。

本申请针对城市地铁施工相比一般铁路隧道施工的复杂性的特点，爆破网络结构的设计完全满足城市地铁施工要求，不会破坏周边设施，安全可靠。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于微震爆破的爆破网络结构，包括分布于爆破网络上的炮眼，所述炮眼包括周边眼(4)、掏槽眼(1)、掘进眼(2)和底板眼(3)，所述掏槽眼(1)布置于所述爆破网络结构的中心，所述周边眼(4)、底板眼(3)和掘进眼(2)依次分布于所述掏槽眼(1)的外围，其特征在于，所述掘进眼(2)均匀分布，所述掏槽眼(1)的孔间距是周边眼(4)的孔间距的1.5倍。

2.根据权利要求1所述的一种用于微震爆破的爆破网络结构，其特征在于，所述爆破网络结构的掏槽采用楔形掏槽。

3.根据权利要求1所述的一种微震爆破的爆破网络结构，其特征在于，所述周边眼(4)内填装有光爆炸药。

4.根据权利要求1所述的一种微震爆破的爆破网络结构，其特征在于，所述掏槽眼(1)、掘进眼(2)和底板眼(3)内均填装有乳化炸药。

5.根据权利要求3或4中任意一条所述的一种微震爆破的爆破网络结构，其特征在于，所述周边眼(4)、掏槽眼(1)、掘进眼(2)和底板眼(3)内均通过炮泥堵塞。

6.根据权利要求3或4中任意一条所述的一种微震爆破的爆破网络结构，其特征在于，所述周边眼(4)、掏槽眼(1)、掘进眼(2)和底板眼(3)内放置有用于引爆的雷管。

7.根据权利要求6所述的一种微震爆破的爆破网络结构，其特征在于，所述雷管采用非电毫秒雷管。

8.根据权利要求1所述的一种微震爆破的爆破网络结构，其特征在于，所述周边眼(4)、掏槽眼(1)、掘进眼(2)和底板眼(3)通过高速导爆索串联。

9.根据权利要求8所述的一种微震爆破的爆破网络结构，其特征在于，所述周边眼(4)、掏槽眼(1)、掘进眼(2)和底板眼(3)的装药量按下式计算：g＝k·a·w·L·λ；

式中：g为单眼装药量，单位为kg；k为单耗，单位为kg/m3；a为炮眼间距，单位为m；w为炮眼爆破方向的抵抗线，单位为m；L为炮眼深度，单位为m；λ为炮眼所在部位系数。

10.根据权利要求9所述的一种微震爆破的爆破网络结构，其特征在于，所述周边眼(4)的孔间距为0.4m，所述掏槽眼(1)的孔间距为0.6m，所述掘进眼(2)的孔间距为0.5m，所述底板眼(3)的孔间距为0.8m。