CN110057257A - 硬岩隧道光面爆破光爆孔无导爆索无竹片三段式装药结构与装药方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硬岩隧道光面爆破光爆孔无导爆索无竹片三段式装药结构与装药方法，孔底部为加强装药段，孔中部为正常装药段，孔上部为减量装药段，相邻两装药段之间的介质为空气，起爆点布置在孔中间正常装药段，反向起爆。本发明具有施工简单、安全可靠、劳动强度低、成本低、效率高等优点，适用于循环进尺不超过4.5m的硬岩隧道光面爆破掘进。

Description

硬岩隧道光面爆破光爆孔无导爆索无竹片三段式装药结构与 装药方法

技术领域

本发明涉及隧道光面爆破领域，尤其涉及一种硬岩隧道光面爆破光爆孔无导爆索无竹片三段式装药结构与装药方法。

背景技术

隧道爆破开挖需用光面爆破来保证开挖质量。硬岩隧道爆破开挖进尺大，单次循环进尺达3-4.5m。传统的硬岩隧道光面爆破光爆孔装药结构是：孔内炸药分成多段，各段药量相等，各段炸药捆绑在竹片上，孔内全长敷设导爆索。这种装药结构存在问题有：(1)满足施工要求的长竹片少，难以寻找；(2)导爆索和竹片消耗大，成本高；(3)劳动强度大；(4)施工复杂，效率低。针对上述问题，提出一种安全可靠的硬岩隧道光面爆破光爆孔无导爆索无竹片三段式装药结构和装药方法。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的之一在于提供一种硬岩隧道光面爆破光爆孔无导爆索无竹片三段式装药结构与装药方法。

为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：

硬岩隧道光面爆破光爆孔无导爆索无竹片三段式装药结构，光爆孔孔内炸药分成三份，分别装于孔底部、孔中部和孔上部；孔底部采用加强装药，形成孔底部加强装药段，该段装药长度l₁＝{2Q/[ρπ(d₁/K)²]}；孔中部采用正常装药，形成孔中部正常装药段，该段装药长度l₂＝{4Q/[3ρπ(d₁/K)²]}；孔上部采用减量装药，形成孔上部减量装药段，该段装药长度l₃＝{2Q/[3ρπ(d₁/K)²]}，其中Q为孔内总药量，ρ为炸药密度，d₁为光爆孔直径，K为径向不耦合装药系数；孔内相邻两装药段之间的介质为空气，相邻两装药段之间的间隔距离D₁＝{(L-l₁-l₂-l₃-D₂)/2}，其中L为炮孔长度，D₂为孔上部减量装药段到孔口的距离，D₂＝W，W为光爆层厚度；起爆点布置在孔中部正常装药段，反向起爆。

进一步的，雷管聚能穴指向孔口，光爆孔孔口通过炮泥封堵。

进一步的，光爆孔孔深410cm，光爆孔直径48mm，光爆层厚度W＝65cm，孔底部加强装药段的装药长度l₁为67cm，孔中部正常装药段的装药长度l₂为45cm；孔上部减量装药段的装药长度l₃为23cm，孔底部加强装药段与孔中部正常装药段的距离D₁为105cm。

一种上述硬岩隧道光面爆破光爆孔无导爆索无竹片三段式装药结构的装药方法，包括如下步骤：

(1)制作孔中部正常装药段的快速定位标尺，制作孔上部减量装药段的快速定位标尺；

(2)向外抽拉孔中部正常装药段的导爆管雷管的导爆管，抽拉长度为孔中部正常装药段的快速定位标尺所确定的长度，确保孔中部正常装药段位于光爆孔孔内设计位置；

(3)通过孔上部减量装药段的快速定位标尺将孔上部减量装药段的炸药捅至孔上部设计位置。

进一步的，具体过程如下：

(1)清理炮孔，向孔底装填炸药，使其长度达到孔底部加强装药段装药长度l₁，完成底部加强装药段的装药；

(2)制作起爆药包，将导爆管雷管的导爆管缠绕在起爆药包上，并用胶带缠紧，将起爆药包装入孔内，确保反向起爆，继续装填炸药，使其长度达到孔中部正常装药段装药长度l₂，将孔中部正常装药段的炸药送入孔底部，直至其与孔底部加强装药段接触；

(3)向外抽拉导爆管雷管的导爆管，将孔中部正常装药段炸药朝孔口方向移动D₁距离，完成孔中部正常装药段的装药；

(4)继续装填炸药，使其长度达到孔上部减量装药段装药长度l₃，用炮棍将炸药从孔口向光爆孔内顶推距离D₂，完成孔上部减量装药段的装药；

(5)封堵炮孔。

进一步的，孔中部正常装药段的快速定位标尺的制作过程如下：选取长度大于D₁的尼龙线，尼龙线的一端打死结，另一端用卷尺在尼龙线上测量出D₁的长度，做出标记；在尼龙线标记处打另一死结，尼龙线两死结的长度就是孔底部加强装药段与孔中部正常装药段之间的间隔距离，导爆管向外抽拉时，通过尼龙线实现抽拉距离的测量。

进一步的，孔上部减量装药段的快速定位标尺的制作过程如下：炮棍的一端为起点，用卷尺在炮棍上测量出D₂的长度，做出标记，当炮棍上的标记与孔口端面平齐时，即可实现将炸药从孔口向光爆孔内顶推距离D₂。

本发明具有施工简单、安全可靠、劳动强度低、成本低、效率高等优点，适用于循环进尺不超过4.5m的硬岩隧道光面爆破掘进。在保证各装药段能够顺利殉爆的前提下，光爆孔内无需敷设导爆索，也不需要将炸药和导爆索捆绑固定在竹片上，还可以保证爆破轮廓一致性好，爆破后轮廓线符合设计要求。

附图说明

图1为本发明的硬岩隧道光面爆破光爆孔装药结构示意图；

图2为孔中部正常装药段的快速定位标尺；

图3为孔上部减量装药段的快速定位标尺；

图4为孔中部正常装药段装填前示意图；

图5为孔中部正常装药段装填后示意图；

图6为孔上部减量装药段填示意图；

图7为炮泥填示意图；

图8为实施例装药结构示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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作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。

参见图1，一种硬岩隧道光面爆破光爆孔无导爆索无竹片三段式装药结构，光爆孔4内炸药分成三份，分别装于孔底部、孔中部和孔上部：孔底部采用加强装药，形成孔底部加强装药段1，该段装药长度l₁＝{2Q/[ρπ(d₁/K)²]}；孔中部采用正常装药，形成孔中部正常装药段3，该段装药长度l₂＝{4Q/[3ρπ(d₁/K)²]}；孔上部采用减量装药，形成孔上部减量装药段5，该段装药长度l₃＝{2Q/[3ρπ(d₁/K)²]}；其中Q为孔内总药量，ρ为炸药密度，d₁为炮孔直径，K为径向不耦合装药系数。

三段式装药的相邻两装药段之间的介质为空气，相邻两装药段之间的间隔距离D₁＝{(L-l₁-l₂-l₃-D₂)/2}，其中L为炮孔长度，D₂为孔上部减量装药段到孔口的距离，D₂＝W，W为光爆层厚度。

本发明具有施工简单、安全可靠、劳动强度低、成本低、效率高等优点，适用于循环进尺不超过4.5m的硬岩隧道光面爆破掘进。在保证各装药段能够顺利殉爆的前提下，光爆孔内无需敷设导爆索，也不需要将炸药和导爆索捆绑固定在竹片上，还可以保证爆破轮廓一致性好，爆破后轮廓线符合设计要求。

上述装药结构的装药方法，包括如下步骤：

(1)清理炮孔，向孔底装填炸药，使其长度达到孔底部加强装药段装药长度l₁，完成底部加强装药段1的装药；

(2)制作孔中部正常装药段的快速定位标尺，如图2，其制作方法为：①孔底部加强装药段与孔中部正常装药段之间的间隔距离为D₁(如图1)，选取长度大于D1的尼龙线9；②尼龙线的一端打死结8；③用卷尺在尼龙线上测量出D₁的长度，做出标记；④在尼龙线标记处打另一死结8，尼龙线两死结8的长度就是孔底部加强装药段与孔中部正常装药段之间的间隔距离。

(3)制作孔上部减量装药段的快速定位标尺，如图3，其制作方法为：①孔上部减量装药段与孔口之间的距离D₂(如图1)，以炮棍11的一端为起点，用卷尺在炮棍上测量出D₂的长度，做出标记10；②用不同于炮棍颜色的胶带缠绕在标记处，炮棍的起点端与胶带所缠绕的标记处10的长度就是孔上部减量装药段与孔口之间的距离。

(4)制作起爆药包，将导爆管雷管2的导爆管缠绕在起爆药包上，并用胶带缠紧，将起爆药包装入孔内，确保反向起爆，继续装填炸药，使其长度达到孔中部正常装药段装药长度l₂，将孔中部正常装药段的炸药送入孔底部，直至其与孔底部加强装药段1接触，如图4所示。

(5)向外抽拉导爆管雷管2的导爆管7，用孔中部正常装药段的快速定位标尺确定抽拉长度，可确保孔中部正常装药段位于设计位置，如图5所示。

(6)继续装填炸药，使其长度达到孔上部减量装药段装药长度l₃，用孔上部减量装药段的快速定位标尺将炸药送至孔上部减量装药段的设计位置，如图6所示；

(7)用堵塞炮泥6封堵炮孔，如图7所示。

本实施例装药方法，光爆孔内无需敷设导爆索，也不需要将炸药和导爆索捆绑固定在竹片上，具有施工简单、安全可靠、劳动强度低、成本低、效率高的优点。

实施例

参见图8，本实施例中孔深410cm，炮孔直径48mm，光爆层厚度W＝65cm，径向不耦合装药系数为1.5。所用炸药为2#岩石乳化炸药，炸药密度为1240kg/m³，药卷长度为30cm。如图4所示，孔内总药量1.35kg。

(1)确定各装药段装药长度：

孔底部加强装药段装药长度l₁＝{2Q/[ρπ(d₁/K)²]}＝{(2×1.35)/[1240×3.14×(0.048/1.5)²]}＝0.67m＝67cm(因为药卷长度为30cm，67cm＝2.23卷，不便于精确加工，因此取2卷药)；

孔中部正常装药段装药长度l₂＝{4Q/[3ρπ(d₁/K)²]}＝{(4×1.35)/[3×1240×3.14×(0.048/1.5)²]}＝0.45m＝45cm(1.5卷药)；

孔上部减量装药段装药长度l₃＝{2Q/[3pπ(d₁/K)²]}＝{(2×1.35)/[3×1240×3.14×(0.048/1.5)²]}＝0.23m＝23cm(因为药卷长度为30cm，23cm＝0.77卷，不便于精确加工，因此取1卷药)；

确定孔上部减量装药段到孔口的距离D₂：D₂＝W＝65cm；

确定相邻装药段之间的空气间隔距离D₁：D₁＝{(L-l₁-l₂-l₃-D₂)/2}＝{(410-60-45-30-65)/2}＝105cm；

确定孔口封堵物l₄：l₄＝25cm；

如图5所示，装药过程如下：

(1)制作孔中部正常装药段的快速定位标尺(尼龙线两死结之间的长度为105cm)和孔上部减量装药段的快速定位标尺(标记距标尺端部之间的距离为65cm)；

(2)清理炮孔；

(3)孔内装填2节整药卷；

(4)将导爆管雷管缠绕在第3卷炸药上，填入炮孔中，注意雷管聚能穴指向孔口，再装入0.5卷炸药，用炮棍捅入孔底；

(5)以靠近孔口处为标记点，向外抽拉导爆管雷管的导爆管，抽拉长度为尼龙线两死结之间的长度，即105cm；

(6)孔内装填1卷药，用孔上部减量装药段的快速定位标尺将其捅至标记处；

(7)堵塞炮泥25cm。

上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.硬岩隧道光面爆破光爆孔无导爆索无竹片三段式装药结构，其特征在于：光爆孔孔内炸药分成三份，分别装于孔底部、孔中部和孔上部；孔底部采用加强装药，形成孔底部加强装药段，该段装药长度l₁＝{2Q/[ρπ(d₁/K)²]}；孔中部采用正常装药，形成孔中部正常装药段，该段装药长度l₂＝{4Q/[3ρπ(d₁/K)²]}；孔上部采用减量装药，形成孔上部减量装药段，该段装药长度l₃＝{2Q/[3ρπ(d₁/K)²]}，其中Q为孔内总药量，ρ为炸药密度，d₁为光爆孔直径，K为径向不耦合装药系数；孔内相邻两装药段之间的介质为空气，相邻两装药段之间的间隔距离D₁＝{(L-l₁-l₂-l₃-D₂)/2}，其中L为炮孔长度，D₂为孔上部减量装药段到孔口的距离，D₂＝W，W为光爆层厚度；起爆点布置在孔中部正常装药段，反向起爆。

2.根据权利要求1所述的装药结构，其特征在于：雷管聚能穴指向孔口，光爆孔孔口通过炮泥封堵。

3.根据权利要求2所述的装药结构，其特征在于：光爆孔孔深410cm，光爆孔直径48mm，光爆层厚度W＝65cm，孔底部加强装药段的装药长度l₁为67cm，孔中部正常装药段的装药长度l₂为45cm；孔上部减量装药段的装药长度l₃为23cm，孔底部加强装药段与孔中部正常装药段的距离D₁为105cm。

4.一种权利要求1-3任一项所述的硬岩隧道光面爆破光爆孔无导爆索无竹片三段式装药结构的装药方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制作孔中部正常装药段的快速定位标尺，制作孔上部减量装药段的快速定位标尺；

(2)向外抽拉孔中部正常装药段的导爆管雷管的导爆管，抽拉长度为孔中部正常装药段的快速定位标尺所确定的长度，确保孔中部正常装药段位于光爆孔孔内设计位置；

(3)通过孔上部减量装药段的快速定位标尺将孔上部减量装药段的炸药捅至孔上部设计位置。

5.根据权利要求4所述的装药方法，其特征在于，具体过程如下：

(1)清理炮孔，向孔底装填炸药，使其长度达到孔底部加强装药段装药长度l₁，完成底部加强装药段的装药；

(2)制作起爆药包，将导爆管雷管的导爆管缠绕在起爆药包上，并用胶带缠紧，将起爆药包装入孔内，确保反向起爆，继续装填炸药，使其长度达到孔中部正常装药段装药长度l₂，将孔中部正常装药段的炸药送入孔底部，直至其与孔底部加强装药段接触；

(3)向外抽拉导爆管雷管的导爆管，将孔中部正常装药段炸药朝孔口方向移动D₁距离，完成孔中部正常装药段的装药；

(4)继续装填炸药，使其长度达到孔上部减量装药段装药长度l₃，用炮棍将炸药从孔口向光爆孔内顶推距离D₂，完成孔上部减量装药段的装药；

(5)封堵炮孔。

6.根据权利要求4所述的装药方法，其特征在于，孔中部正常装药段的快速定位标尺的制作过程如下：选取长度大于D₁的尼龙线，尼龙线的一端打死结，另一端用卷尺在尼龙线上测量出D₁的长度，做出标记；在尼龙线标记处打另一死结，尼龙线两死结的长度就是孔底部加强装药段与孔中部正常装药段之间的间隔距离，导爆管向外抽拉时，通过尼龙线实现抽拉距离的测量。

7.根据权利要求4所述的装药方法，其特征在于，孔上部减量装药段的快速定位标尺的制作过程如下：炮棍的一端为起点，用卷尺在炮棍上测量出D₂的长度，做出标记，当炮棍上的标记与孔口端面平齐时，即可实现将炸药从孔口向光爆孔内顶推距离D₂。