CN109184793A - 一种在地下工程开挖过程进行锚杆防岩爆能力现场测试的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在地下工程开挖过程进行锚杆防岩爆能力现场测试的方法，包括下述步骤：S1：选取试验段；S2：安装锚杆；S3：扩挖；S4：锚杆效果评价；S5：锚杆处理，将裸露的锚杆切割掉。本发明可以真切的测试锚杆对防控岩爆的作用：采用爆破模拟岩爆，用爆破的岩体厚度模拟不同等级岩爆对应的爆坑深度，用松动爆破设计模拟不同等级的岩爆的岩块弹射距离，可以较好地模拟岩爆的冲击破坏及能量释放特征，较真实地测试锚杆对于岩爆防治的实际作用，避免室内试验以及数值计算结果的片面性。本发明具有较高的可实施性：与专门开挖试验洞相比，本发明仅需对现有工程开挖顺序及方案进行调整即可，费用较低，可实施性较强。

Description

一种在地下工程开挖过程进行锚杆防岩爆能力现场测试的 方法

技术领域

本发明涉及深埋水电工程、隧道及矿山等地下工程领域，具体地说是一种在地下工程开挖过程进行锚杆防岩爆能力现场测试的方法。

背景技术

在深埋隧洞及隧道、深部矿山开采等深部工程中遭遇越来越多的岩爆灾害的威胁，而吸能锚杆支护可以通过吸收部分岩爆能量来保护施工过程中的人员和设备的安全。这就迫切地需要测试吸能锚杆的动力学性能，以确定是否满足岩爆防护设计的指标。

目前防岩爆支护性能的测试方法主要有：落锤试验、模拟试验和直接试验。落锤试验采用直接冲击或是动量传递作为加载方式，测试单个支护元件在冲击作用下的行为特征，可以定量加载，可重复加载，成本较低；直接试验为在工程现场直接采用岩爆的动态冲击对支护系统进行测试，可以在真实的工程现场进行真实加载；模拟试验为采用爆破对支护系统进行测试，可控制测试地点和时间，可在实际工程中进行测试。由于落锤试验缺少围岩介质，不能全面反映支护系统对岩爆冲击的作用，直接试验无法准确掌握岩爆发生的时间、位置，在现场可实施性不高，模拟试验是进行锚杆放岩爆测试的较好的方法。

通过爆破试验来确定锚杆的防岩爆能力较为反映现实，一般在施工现场开挖试验洞，在试验洞中轴线两侧布置两种不同类型的锚杆，在试验洞围岩布置一组爆破孔并装药，然后同时起爆所有爆破孔，根据现场围岩破坏状态和锚杆破坏情况判断不同类型锚杆的抗岩爆能力。类似的，为测试恒阻大变形锚索抗冲击地压能力所作的爆破模拟试验，设置对比试验段若干，每段试验段按照支护设计要求的锚索加强支护，然后施工爆破施工硐室，沿巷道走向方向布置爆破钻孔，采用矿用乳化炸药，分段依次进行不同装药量现场冲击试验，同时利用远程实时自动监测技术对实验过程中的锚杆(索)受力及变形进行动态监测。以上技术的主要缺点是，第一，需要建立专门的试验洞，成本过高。第二，一次实验，只针对一种岩爆，效率较低。这就有必要研究新的测试方法，尽量在一次测试过程中，测试不同等级岩爆对锚杆的冲击作用。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种在地下工程开挖过程进行锚杆防岩爆能力现场测试的方法。本发明采用的技术手段如下：

1、一种在地下工程开挖过程进行锚杆防岩爆能力现场测试的方法，包括下述步骤：

S1：选取试验段，在选取的试验段内开挖导洞，所述导洞的尺寸小于此地下工程的设计开挖尺寸；

S2：安装锚杆，在导洞所在处的围岩上布置锚杆；

S3：扩挖，对所述导洞进行扩挖，且在扩挖过程中使用光面松动爆破对待扩挖的围岩进行爆破，并使所述导洞扩挖后的尺寸与此地下工程的设计开挖尺寸相匹配；

S4：锚杆效果评价，根据导洞扩挖后围岩的形态以及所述锚杆的破坏情况对所述锚杆的抗岩爆能力进行评价；

S5：锚杆处理，将裸露的锚杆切割掉。

在上述步骤S3中所述待扩挖围岩的岩体厚度范围宜为0.3～3m。

在上述步骤S3中可根据不同等级岩爆的破坏深度和岩块弹射的距离，而调整爆破处围岩的厚度和松动爆破设计，使扩挖爆破与不同等级的岩爆的破坏能力相匹配。

本发明具有以下优点：

1、本发明可以真切测试锚杆对防控岩爆的作用：采用爆破模拟岩爆，用爆破的岩体厚度模拟不同等级岩爆对应的爆坑深度，用相对的松动爆破设计模拟不同等级的岩爆的岩块弹射距离，可以较好地模拟岩爆的冲击破坏及能量释放特征，较真实地测试锚杆对于岩爆防治的实际作用，避免室内试验以及数值计算结果的片面性。

2、本发明大大提高了测试的效率：目前大部分地下工程为拱形，因此利用导洞开挖后剩余待开挖的部分的不同岩体厚度模拟不同等级岩爆的发生，能够在一次爆破中模拟不同等级的岩爆，大大提高了测试的效率；

3、本发明具有较高的针对性：本发明所述的测试方法在真实工程中进行测试，针对性更强。

4、本发明具有较高的可实施性：与专门开挖试验洞相比，本发明仅需对现有工程开挖顺序及方案进行调整即可，费用较低，可实施性较强。

基于上述理由本发明可在地下工程等领域广泛推广。

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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明实施例1中工程布置图。

图2是本发明实施例2中工程布置图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，一种在地下工程开挖过程进行锚杆防岩爆能力现场测试的方法，包括以下步骤：

S1：选取试验段，选取岩体比较完整，岩性一致的隧道段落作为试验段，在选取的试验段内开挖导洞1，所述导洞1的尺寸小于此地下工程的设计开挖2的尺寸；所述导洞1的顶部与此地下工程设计开挖2的顶部重合，所述导洞1周边的待开挖围岩3具有不同的厚度；本实施例将导洞定义为Ⅰ区域，位于所述导洞两侧的待挖围岩区域均定义为Ⅱ区域，位于所述导洞下方的围岩区域定义为Ⅲ区域；

本发明中地下工程的设计开挖的断面高度为14m，宽为14m，为城门洞型；

所述Ⅰ区域即所述导洞1的断面高度为8.5m，宽度为8.5m，所述Ⅱ区域的待挖围岩最大厚度为2.75m，所述Ⅲ区域的围岩厚度为5.5m，宽为14m。

S2：安装锚杆4，在导洞1所在处的围岩上布置锚杆4；所述锚杆4垂直于围岩，且在不同厚度的待开挖围岩处安装同类锚杆4；且所述锚杆4穿入此地下工程设计开挖后的周边围岩上；

S3：扩挖，对所述导洞1进行扩挖，且在扩挖过程中使用光面松动爆破对待开挖围岩3即Ⅱ区域进行爆破，采用光面爆破技术使爆破完成后形成的轮廓与此地下工程的设计开挖2的上部分的轮廓相同；同时采用松动爆破技术，使围岩爆破时的弹射距离与相应等级岩爆岩块弹射的距离想匹配；

对所述Ⅲ区域的围岩进行扩挖；

Ⅱ区域和Ⅲ区域全部扩挖完成后形成的轮廓与此地下工程的设计开挖的轮廓相同；

S4：锚杆效果评价，对比扩挖后不同厚度围岩区域内的围岩开挖后的形态以及锚杆4的损坏情况，分析该锚杆4对不同类型岩爆的作用，进而对不同等级的岩爆选择合适的支护参数。

S5：锚杆处理，采用氧气切割方式将裸露在外的锚杆4切割掉。

实施例2

如图2所示，一种在地下工程开挖过程进行锚杆防岩爆能力现场测试的方法，包括下述步骤：

S1：选取试验段，在选取的试验段内开挖导洞1'，所述导洞1'的尺寸小于此地下工程的设计开挖2'的尺寸；本实施例导洞1'在此地下工程设计开挖2'的中部进行施工，导洞1'挖完以后，确保所述导洞1'上部和侧部的待开挖围岩3'具有相同的厚度；本发明中地下工程的设计开挖2'的断面高度为10m，宽为10m，为城门洞型，导洞1'在设计开挖的上部开挖，导洞1'的断面高度为8.5m，宽为7m；

S2：安装锚杆，将所述导洞周边的待开挖围岩分为多个区域，且多个所述区域内均安装有锚杆4'，且不同区域内的锚杆4'的支护参数不同；本实施例将导洞1'定义为Ⅰ区域，导洞1'两侧和顶部待开挖围岩区域分别定义为Ⅱ区域，导洞底部的围岩区域定义为Ⅲ区域；所述Ⅱ区域两侧和顶部均布置有锚杆4'，且所述锚杆4'穿入此地下工程设计开挖2'后的周边围岩上，所述锚杆4'垂直于周边围岩布置，所述Ⅱ区域内不同区域的锚杆4'的支护参数不同，如此实施例中在所述Ⅱ区域内左区域的锚杆的支护参数与所述Ⅱ区域内右区域的锚杆的支护参数不同；

S3：扩挖，对所述导洞1'进行扩挖，且在扩挖过程中使用光面松动爆破对Ⅱ区域的待开挖围岩3'同时进行爆破，并使所述导洞1'扩挖后的尺寸与此地下工程的设计开挖2'的上部尺寸相匹配；

对所述Ⅲ区域的围岩进行扩挖；

Ⅱ区域和Ⅲ区域全部扩挖完成后形成的轮廓与此地下工程的设计开挖的轮廓相同；

S4：锚杆效果评价，对比扩挖后不同区域内的围岩形态以及锚杆4'的损坏情况，分析Ⅱ区域内不同区域中锚杆4'的支护参数的优劣，此实施例中分析Ⅱ区域内左区域的锚杆的支护参数与所述Ⅱ区域内右区域的锚杆的支护参数的优劣，进而选取适合该等级岩爆的锚杆4'。

S5：锚杆处理，采用氧气切割方式将裸露在外的锚杆4'切割掉。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种在地下工程开挖过程进行锚杆防岩爆能力现场测试的方法，其特征在于，包括下述步骤：

S1：选取试验段，在选取的试验段内开挖导洞，所述导洞的尺寸小于此地下工程的设计开挖尺寸；

S2：安装锚杆，在导洞的待扩挖围岩处布置锚杆；

S3：扩挖，对所述导洞进行扩挖，且在扩挖过程中使用光面松动爆破对待扩挖围岩进行爆破，并使所述导洞扩挖后的轮廓与此地下工程的设计开挖轮廓相匹配；

S4：锚杆效果评价，根据导洞扩挖后围岩的形态以及所述锚杆的破坏情况对所述锚杆的抗岩爆能力进行评价；

S5：锚杆处理，将裸露的锚杆切割掉。

2.根据权利要求1所述的一种在地下工程开挖过程进行锚杆防岩爆能力现场测试的方法，其特征在于：在上述步骤S3中所述待扩挖围岩的岩体厚度范围宜为0.3～3m。

3.根据权利要求1所述的一种在地下工程开挖过程进行锚杆防岩爆能力现场测试的方法，其特征在于：在上述步骤S3中可根据不同等级岩爆岩块弹射的距离，而调整松动爆破设计，使其与不同等级的岩爆相匹配。

4.根据权利要求1所述的一种在地下工程开挖过程进行锚杆防岩爆能力现场测试的方法，其特征在于：

在所述步骤S1中：在导洞挖完以后，确保所述导洞周边的待开挖围岩具有不同的厚度；

在所述步骤S2中：在安装锚杆时，不同厚度的待开挖围岩处安装同类锚杆；

在所述步骤S4中：对比扩挖后不同支护参数区域内的围岩形态以及锚杆的损坏情况，分析该锚杆对不同等级岩爆的作用，进而对不同等级的岩爆选择合适的支护参数；

在所述步骤S5中：锚杆处理，采用氧气切割方式将裸露在外的锚杆切割掉。

5.根据权利要求1所述的一种在地下工程开挖过程进行锚杆防岩爆能力现场测试的方法，其特征在于：

在所述步骤S1中：在导洞挖完以后，确保所述导洞的上部及侧部的待开挖围岩具有相同的厚度；

在所述步骤S2中：在所述导洞周边的待开挖围岩分为多个区域，且多个所述区域内均安装有锚杆，且不同区域内的锚杆的支护参数不同；

在所述步骤S4中：对比扩挖后不同区域内的围岩形态以及锚杆的损坏情况，分析不同支护参数锚杆对相同等级的岩爆的作用，进而选取适合该等级岩爆的锚杆；

在所述步骤S5中：锚杆处理，采用氧气切割方式将裸露在外的锚杆切割掉。