CN106089216B - 岩石隧道破岩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种岩石隧道破岩施工方法。该方法主要包括:以机械破岩沿所施工隧道开挖前进方向在所施工隧道断面内开挖一定深度的导峒，所述导峒的边界不超出所施工隧道施工工艺设计的开挖边界；以所述导峒的表面为爆破自由面，依据施工工艺设计的钻爆参数，以钻爆破岩对所述导峒的断面实施扩挖。本发明岩石隧道破岩施工方法能够为新施工工艺实现钻爆法破岩施工的机械化作业——采用液压凿岩钻车施工爆破孔和锚杆与锚索孔创造更好的条件。还能够避免钻爆掏槽造成大量岩石外抛，施工机械设备和管线等设施无需远距离后撤，机械破岩掏槽与钻爆破岩扩挖的“爆破”交替进行，施工速度高，施工成本低。

Description

岩石隧道破岩施工方法

技术领域

本发明涉及岩石隧道施工技术领域，尤其涉及一种岩石隧道破岩施工方法。

背景技术

岩石隧道施工过程中破岩是一个重要工序，破岩方法及工艺是否先进、科学直接影响到施工效率、施工速度等。目前岩石隧道掘进施工中，破岩方式有完全机械破岩和完全钻爆破岩及机械破岩与钻爆破岩相结合。由于完全用机械破岩受到多种因素制约，所占比例很小，长距离导峒机械破岩与扩挖钻爆破岩相结合灵活性比完全机械破岩高，所占比例稍高，完全钻爆破岩由于灵活性最高，所占比例也最高。

完全钻爆破岩因为采用钻爆掏槽，爆破过程必然伴随着大量岩石被抛离工作面，所以必须在爆破之前将施工炮眼、锚杆与锚索孔所用机械设备和其它设备及管线等撤离施工地点；撤离机械设备与设施对单断面施工法来说，可能仅仅是影响有效作业时间和施工效率，对双断面的台阶施工法来说，还意味着由于受工程条件限制，如果采用凿岩钻车作为凿岩手段，就必须进一步扩大两个施工断面之间的距离，以便为凿岩钻车和其它设备躲避爆破抛岩后退预留出足够的距离，从而进一步扩大了两个施工断面之间的距离，这就必然降低钻车作业效率，同时增加了岩石转运的设备和相应成本费用。另外，完全以钻爆破岩施工，还存在着掏槽深度有限，影响炮眼利用率、循环进尺低等问题。因此，为了以台阶法施工的大断面和特大断面隧道采用机械化施工，并且解决完全以钻爆破岩施工存在的不足，就有必要研发为解决上述问题的先进岩石隧道施工工艺。

发明内容

本发明的实施例提供了一种岩石隧道破岩施工方法，以实现高效、经济、快速地对岩石隧道进行破岩施工。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种岩石隧道破岩施工方法，包括：

步骤1：以机械破岩沿所施工隧道开挖前进方向在所施工隧道断面内开挖一定深度的导峒，所述导峒的边界不超出所施工隧道施工工艺设计的开挖边界；

步骤2：以所述导峒的表面为爆破自由面，依据施工工艺设计的钻爆参数，以钻爆破岩对所述导峒的断面实施扩挖。

进一步地，当以钻爆破岩对所述导峒断面扩挖的距离与所述一定深度之间的差值小于所施工隧道施工工艺设计的设定值，则重复执行所述步骤1、步骤2。

进一步地，在施工隧道的开挖施工中，“机械破岩开挖导峒”与“钻爆破岩扩挖导峒”的“爆破”两个破岩过程相互交替进行，直至将所施工隧道开挖到预定位置；每次实施所述“钻爆破岩扩挖导峒”的“爆破”之前，将所述“机械破岩开挖导峒”所用机械设备后退到作业地点后方的安全地带或者所施工隧道施工工艺设计所设定的地带。

进一步地，所述一定深度为根据所施工隧道的工程条件由施工工艺设计所设定的长度。

进一步地，所述设定的长度是介于1～5个钻爆破岩步距的长度。

进一步地，所述导峒数量为一个或者多个。

进一步地，所述导峒的横断面是中空断面或者圆环状断面。

进一步地，对所述导峒扩挖的顺序是沿开挖前进方向进行。

进一步地，以钻爆破岩对所述导峒的断面扩挖过程中，根据施工工艺设计要求对围岩进行相应的支护。

进一步地，机械破岩的具体方式根据所破岩石的物理力学特性确定，在包括切割破岩、碾压或者冲击破岩在内的多种破岩方式中选择；当所破岩石岩性发生变化超出所用机械破岩方式的适用范围时，变更为适用于所破岩石岩性的机械破岩方式。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例的岩石隧道破岩施工方法采用短距机械破岩掏槽，能够为新施工工艺实现钻爆法破岩施工的机械化作业——采用液压凿岩钻车施工爆破孔和锚杆与锚索孔创造更好的条件。还能够避免钻爆掏槽造成大量岩石外抛，施工机械设备和管线等设施无需远距离后撤，机械破岩掏槽与钻爆破岩扩挖的“爆破”交替进行，机械破岩掏槽与钻爆破岩的“打爆破孔”可以平行作业，能够明显提高工时利用率和施工速度。由于导峒可以无需支护，所以有施工效率高、施工速度高、施工成本低、工期缩短等一系列优势。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种岩石隧道破岩施工方法的处理流程图；

图2为本发明实施例提供的一种中空断面的导峒示意图；

图3为本发明实施例提供的一种“机械破岩开挖导峒”过程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种将机械设备后退到作业地点后方的安全地带示意图；

图5为本发明实施例提供的一种“钻爆破岩扩挖导峒”过程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本发明实施例提出了一种大断面岩石隧道掘进施工中的双断面台阶法小步距开挖超前导峒施工方法，也就是以新的“小步距机械破岩掏槽——钻爆破岩扩挖”为破岩基本工序，循环往复的施工工艺，取代已有的“连续长距离机械破岩开挖超前导峒——钻爆扩挖”的施工工艺.

本发明实施例提出的一种岩石隧道破岩施工方法的处理流程如图1所示，包括如下的处理流程：

步骤S110、以机械破岩装置沿所施工隧道开挖前进方向在所施工隧道断面内开挖一定深度的导峒，所述导峒的断面小于所施工隧道施工工艺设计的开挖断面，并且所述导峒的边界不超出所施工隧道施工工艺设计的开挖边界。

上述一定深度为隧道施工工艺设计设定的长度，所述设定的长度介于1～5个钻爆破岩步距的长度。

上述导峒数量至少为一个，上述导峒的横断面是中空断面或者圆环状断面。图2为本发明实施例提供的一种中空断面的导峒示意图。

步骤S120、以扩挖所述导峒断面达到施工工艺设计的断面标准为目标，以导峒的表面为爆破自由面，依据施工工艺设计的钻爆参数，以钻爆破岩对所述导峒的断面实施扩挖。对所述导峒扩挖的顺序是沿开挖前进方向进行。

上述爆破自由面又称临空面。被爆破的岩石或介质与空气接触的表面。有爆破自由面时，爆破的岩石才能沿此面移动破坏，它在工程爆破中起重要作用。为控制爆破的有效作用而人为地创造爆破自由面，如掘进爆破的掏槽、地表爆破时利用地形等，可以获得最佳爆破效果。

在以钻爆破岩对所述导峒的断面扩挖的过程中，根据施工工艺设计要求对围岩进行相应的支护。

步骤S130、当步骤S120以钻爆破岩对所述导峒的断面扩挖接近但不超过以机械破岩开挖的所述导峒的深度时，即当以钻爆破岩对所述导峒断面扩挖的距离与所述一定深度之间的差值小于所施工隧道施工工艺设计的设定值，则重复执行上述步骤S110、步骤S120。

因此，在应用本发明方法的隧道开挖施工中，“机械破岩开挖导峒”与“钻爆破岩扩挖导峒”的“爆破”两个破岩过程相互交替进行，直至开挖到预定位置。每次实施所述“钻爆破岩扩挖导峒”的“爆破”之前，将所述“机械破岩开挖导峒”所用机械设备后退到作业地点后方的安全地带或者所施工隧道施工工艺设计所设定的地带。

本发明实施例提供的一种“机械破岩开挖导峒”与“钻爆破岩扩挖导峒”两个破岩过程相互交替进行的示意图如图3-5所示，图3为“机械破岩开挖导峒”过程，图4为将机械设备后退到作业地点后方的安全地带，图5为“钻爆破岩扩挖导峒”过程。

在大断面长距离的岩石隧道施工过程中，岩石岩性和硬度经常会发生很大的变化，如果只采用一种破岩方式的破岩——无论是碾压破岩或者刮削破岩，还是切削破岩、冲击破岩，显然是不科学、不合理的，因为每一种机械破岩方式对应的所破岩石与岩体硬度都有一个合理范围，不可能对所有的岩石与岩体都是合适的。因此，本发明实施例中的机械破岩的具体方式根据所破岩石的物理力学特性确定，在包括切割破岩、碾压或者冲击破岩在内的多种破岩方式中选择；当所破岩石岩性发生变化超出所用机械破岩方式的适用范围时，变更为适用于所破岩石岩性的机械破岩方式。

综上所述，本发明实施例的岩石隧道破岩施工方法采用短距机械破岩掏槽，与钻爆扩挖施工工艺与已有施工工艺相比有很多好处，能够为新施工工艺实现钻爆法破岩施工的机械化作业——采用液压凿岩钻车施工爆破孔和锚杆与锚索孔创造更好的条件。还能够避免钻爆掏槽造成大量岩石外抛，施工机械设备和管线等设施无需远距离后撤，机械破岩掏槽与钻爆破岩扩挖穿插进行，机械破岩掏槽与施工爆破孔和锚杆、锚索平行作业。导峒可以无需支护，施工效率高，施工速度高，施工成本低，工期缩短等。可以采用机械化、台阶法施工大断面和特大断面隧道，并且解决完全以钻爆破岩施工存在的不足。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种岩石隧道破岩施工方法，其特征在于，包括：

步骤1：以机械破岩沿所施工隧道开挖前进方向在所施工隧道断面内开挖一定深度的导峒，所述导峒的边界不超出所施工隧道施工工艺设计的开挖边界；所述一定深度为根据所施工隧道的工程条件由施工工艺设计所设定的长度，所述由施工工艺设计所设定的长度是介于1～5个钻爆破岩步距的长度；

步骤2：以所述导峒的表面为爆破自由面，依据施工工艺设计的钻爆参数，以钻爆破岩对所述导峒的断面实施扩挖；

当以钻爆破岩对所述导峒断面扩挖的距离与所述一定深度之间的差值小于所施工隧道施工工艺设计的设定值，则重复执行所述步骤1、步骤2；在施工隧道的开挖施工中，“机械破岩开挖导峒”与“钻爆破岩扩挖导峒”的“爆破”两个破岩过程相互交替进行，直至将所施工隧道开挖到预定位置；每次实施所述“钻爆破岩扩挖导峒”的“爆破”之前，将所述“机械破岩开挖导峒”所用机械设备后退到作业地点后方的安全地带或者所施工隧道施工工艺设计所设定的地带。

2.根据权利要求1所述的岩石隧道破岩施工方法，其特征在于，所述导峒数量为一个或者多个。

3.根据权利要求1所述的岩石隧道破岩施工方法，其特征在于，所述导峒的横断面是中空断面或者圆环状断面。

4.根据权利要求1或2所述的岩石隧道破岩施工方法，其特征在于，对所述导峒扩挖的顺序是沿开挖前进方向进行。

5.根据权利要求3所述的岩石隧道破岩施工方法，其特征在于，以钻爆破岩对所述导峒的断面扩挖过程中，根据施工工艺设计要求对围岩进行相应的支护。

6.根据权利要求1所述的岩石隧道破岩施工方法，其特征在于，机械破岩的具体方式根据所破岩石的物理力学特性确定，在包括切割破岩、碾压或者冲击破岩在内的多种破岩方式中选择；当所破岩石岩性发生变化超出所用机械破岩方式的适用范围时，变更为适用于所破岩石岩性的机械破岩方式。