CN110455140A - 一种高强度岩层山岭隧道切割施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高强度岩层山岭隧道切割施工方法，通过采用采用预裂光面爆破的微震爆破技术，减少爆破对下台阶岩体的震动破碎作用，提高成材率，并通过圆盘锯和绳锯进行岩体的切割，将切割出来的石料运输出去。通过本发明所采用的切割施工方法进行高强度岩层山岭隧道切割，减少了洞内爆破作业火工品的使用，有效降低了爆破施工产生的粉尘，不会对山体产生震动破坏，最终实现节能减排及资源节约的目标，既确保了珍稀自然资源能够被充分利用，又有效提高了工程的效益。

Description

一种高强度岩层山岭隧道切割施工方法

技术领域

本发明涉及隧道施工领域，具体涉及一种高强度岩层山岭隧道切割施工方法。

背景技术

当前我国环保形势愈加严峻，为了遏制开采各类经济石料造成的滥采 滥伐现象，各地政府严格控制石矿开采规模，各类料石、尤其是高强度的 珍稀料石资源比较紧缺。而我国是一个多山的国家，山地面积约占全国陆 地面积的三分之二。

经实际调查表明，岩石切割工艺目前普遍见于各类石料开采的矿区，在工程上的应用仅限于某些因不能爆破限制造成的局部露天路堑、深基坑开挖中，也有个别在隧道洞内局部采用锯切设备进行混凝土切割施工，这些都是为了克服施工过程中的某些不利因素而采用的措施，没有适用的以开采料石为目标的山岭隧道洞内切割工艺。因此，需要一种可以保护环境、降低粉尘、不会破坏山体的隧道切割施工方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种高强度岩层山岭隧道切割施工方法。

为实现所述技术目的，本发明的技术方案是：一种高强度岩层山岭隧道切割施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在岩体上设置低爆速炸药进行对岩体的爆破，并在爆破后挖出爆破产生的废渣，并通过设置锚杆挂网喷砼进行初期支护，同时加强监控量测工作，确保围岩稳定及施工安全；

S2：经过步骤S1的爆破，对下台阶岩体进行整平处理，并且在其上铺设轨道；

S3：经过步骤S2的轨道铺设，再在已铺设完成的轨道上安装圆盘锯；

S4：经过步骤S3的圆盘锯安装，通过圆盘锯对岩体进行横向切割和纵向切割；

S5：经过步骤S4的横向切割和纵向切割后，通过穿引锯绳、安装绳锯进行对岩体的水平面切割；

S6：经过步骤S4、S5的圆盘锯进行切割岩体，通过人工铲车将成品料石运输出工作区域外。

本发明的有益效果是，通过本发明所采用的切割施工方法进行高强度岩层山岭隧道切割，减少了洞内爆破作业火工品的使用，有效降低了爆破施工产生的粉尘，不会对山体产生震动破坏，最终实现节能减排及资源节约的目标，既确保了珍稀自然资源能够被充分利用，又有效提高了工程的效益。

在本发明的一种优选的实施方式中，在前述内容的基础上，所述步骤S1中还包括以下步骤：

A1：在所需起爆的岩体上设置周边眼孔、底板眼孔、掏槽眼孔和辅助眼孔，周边眼孔及底板眼孔间距不超过45cm，辅助眼孔及掏槽眼孔间距不超过55cm；

A2：通过步骤A1中的规定的不同的孔距，结合岩体上台阶开挖断面的大小，确定各孔的数量，针对不同的孔分别采取合理的单孔装药量，计算每米理论爆破总装药量；根控制爆破震动波速要求计算允许的一次最大装药量；

A3：根据步骤A2中计算的合理的单孔装药量、每米理论爆破总装药量、允许的一次最大装药量，确定最佳的上台阶一次最大掘进长度，再根据一次最大掘进长度进行详细的爆破设计。

在实际操作中，通过采用预裂光面爆破的微震爆破技术，主要控制爆破震动波速≤6cm/s，在满足隧道整体工期的前提下，尽可能减少爆破对下台阶岩体的震动破碎作用，提高成材率，同时提高爆后下台阶顶面的平整度，以提供圆盘锯切割的工作面。在施工中，按要求设置逃生通道，加强爆破、临时用电、临边防护及场地排水等安全文明措施管理，并加强爆破过程中的振动波速、光面效果、围岩损伤情况等的监测工作，根据监测结果动态调整爆破设计参数，确保达到预期的预裂光面爆破效果。

进一步，所述步骤S2中还包括以下步骤：

B1：对下台阶顶面进行人工整平处理，整平后的平整度不超过10cm；

B2：经过步骤B1中的下台阶顶面整平，然后再其上安装轨道，轨道间距2m，轨道下用枕木及木楔垫至水平，轨道直线度不超过0.05%，相邻轨道平行度不超过0.05%；

B3：经过步骤B2中的铺设轨道，轨道两侧用φ16钢筋与预先植入基岩面的短钢筋焊接锚固，确保圆盘锯切割过程中的行走稳固。

在实际操作中，轨道铺设应平行流水进行，已切割完成段轨道及时拆下，为后续作业面。

进一步，所述步骤S3中还包括以下步骤：

C1：将圆盘锯锯片从圆盘锯上拆卸下来，妥善安置在安全区域；

C2：经过步骤C1中的圆盘锯锯片的拆卸，用叉车将圆盘锯机台吊放至轨道上；吊放前预先调平机台，调整立柱两侧的滑板保持竖直，倾斜度不超过0.02%，调整轨道轮与轨道间距一致后，将圆盘锯下放就位；

C3：经过步骤C2的将圆盘锯下放至轨道上，圆盘锯安装到位后，再将C1中拆卸下来的圆盘锯锯片安装在圆盘锯上，安装中调整锯片与轨道间的距离，保持足够的空间。

在实际操作中，圆盘锯安装过程中加强起重吊装的安全管理，设专人指挥管理；安装完成后通电试运行确保工况良好。

进一步的，所述步骤S4中还包括以下步骤：

D1:圆盘锯进行试运行空转，测试圆盘锯工作稳定性；

D2：经过步骤D1的试运行，圆盘锯在进行向前移动，采用渐进切割方式进行对岩体的切割，并且在切割过程中，持续对圆盘锯进行喷水冷却；

D3：按照切割顺序，当纵向切割完成之后进行横向切割。

在实际操作中，圆盘锯试运行一切正常后，采用渐进切割的作业方式，即按每前进10cm长度往下切3cm深度的方式进刀，直至到达设计1.4m深度为止，避免急速进刀导致大切削力造成制动效果损伤机台。切割过程中及时使用高压水清理干净锯缝内的石屑废渣并对锯缝进行覆盖保护，防止杂物落入缝内影响后续锯绳穿入。当遇卡锯、锯片异常响动时，应立即停止进刀，关闭电源查明原因后方可继续作业。

进一步的，所述步骤S5中还包括以下步骤：

E1：棉绳绑扎穿引锯绳牢固后导引穿缝，局部地段穿绳遇阻时，可在转角处补充垂直和水平钻孔，孔径40~60mm；

E2：在步骤E1完成后，上下拉动锯绳，调整锯绳靠近底部水平面，距离为距地面5cm以内，同时将转角处直角磨圆；

E3：在步骤E2完成后，利用专用对接套将锯绳连接闭环；在岩体上安装水平固定导向轮以便保持锯绳在底部水平面上；

E4：在步骤E3完成后，在水平底面上隧道中线位置安装绳锯轨道，用叉车吊放绳锯机至轨道，检修完成状态良好后将锯绳套入锯机导轮组上张紧，开始切割。

在实际操作中，切割由专人在远处用计算机控制指挥，保持足够的安全距离；作业时，在锯绳的进口及出口方向分别设置一根喷水管进行冷却、降尘。开始切割时，应缓慢低速；当进入稳定锯切状态后，控制锯绳线速度40~45m/s；单次切割临近末尾时，锯绳逐渐往中间并拢，此时应缓慢降低切割速度，适当减少锯绳张力直至完成切割，以免发生锯绳断裂、急速弹出等事故。为避免切割过程中块材下落挤压锯绳造成卡锯、偏锯等现象，在底部锯缝面上随锯切进程每20cm设置一道钢楔，将以切割完成的块体向上顶起。

附图说明

图1是本发明一种高强度岩层山岭隧道切割施工方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

为解决上述问题，本发明提供了一种高强度岩层山岭隧道切割施工方法。

为实现所述技术目的，本发明的技术方案是：一种高强度岩层山岭隧道切割施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在岩体上设置低爆速炸药进行对岩体的爆破，并在爆破后挖出爆破产生的废渣，并通过设置锚杆挂网喷砼进行初期支护，同时加强监控量测工作，确保围岩稳定及施工安全；

S2：经过步骤S1的爆破，对下台阶岩体进行整平处理，并且在其上铺设轨道；

S3：经过步骤S2的轨道铺设，再在已铺设完成的轨道上安装圆盘锯；

S4：经过步骤S3的圆盘锯安装，通过圆盘锯对岩体进行横向切割和纵向切割；

S5：经过步骤S4的横向切割和纵向切割后，通过穿引锯绳、安装绳锯进行对岩体的水平面切割；

S6：经过步骤S4、S5的圆盘锯进行切割岩体，通过人工铲车将成品料石运输出工作区域外。

本发明的有益效果是，通过本发明所采用的切割施工方法进行高强度岩层山岭隧道切割，减少了洞内爆破作业火工品的使用，有效降低了爆破施工产生的粉尘，不会对山体产生震动破坏，最终实现节能减排及资源节约的目标，既确保了珍稀自然资源能够被充分利用，又有效提高了工程的效益。

在本发明的一种优选的实施方式中，在前述内容的基础上，所述步骤S1中还包括以下步骤：

A1：在所需起爆的岩体上设置周边眼孔、底板眼孔、掏槽眼孔和辅助眼孔，周边眼孔及底板眼孔间距不超过45cm，辅助眼孔及掏槽眼孔间距不超过55cm；

A2：通过步骤A1中的规定的不同的孔距，结合岩体上台阶开挖断面的大小，确定各孔的数量，针对不同的孔分别采取合理的单孔装药量，计算每米理论爆破总装药量；根控制爆破震动波速要求计算允许的一次最大装药量；

A3：根据步骤A2中计算的合理的单孔装药量、每米理论爆破总装药量、允许的一次最大装药量，确定最佳的上台阶一次最大掘进长度，再根据一次最大掘进长度进行详细的爆破设计。

在实际操作中，通过采用预裂光面爆破的微震爆破技术，主要控制爆破震动波速≤6cm/s，在满足隧道整体工期的前提下，尽可能减少爆破对下台阶岩体的震动破碎作用，提高成材率，同时提高爆后下台阶顶面的平整度，以提供圆盘锯切割的工作面。在施工中，按要求设置逃生通道，加强爆破、临时用电、临边防护及场地排水等安全文明措施管理，并加强爆破过程中的振动波速、光面效果、围岩损伤情况等的监测工作，根据监测结果动态调整爆破设计参数，确保达到预期的预裂光面爆破效果。

在实际操作中，通过采用非电毫秒延期起爆技术，不但控制单段雷管的起爆药量，又有效地控制每段雷管间的起爆时间，使爆破震动波形不叠加。这样既保证岩石破碎达到理想爆破效果，又能消除爆破震动的有害效应。为了施工中操作方便，采用孔内延期的网络起爆。在掏槽眼、辅助眼、底眼及周边眼中，每相邻段别雷管间隔时差为不小于50ms。起爆顺序为：周边眼孔—底板眼孔—掏槽眼孔—辅助眼孔，并且通过萨道夫斯基控制爆破振动速度公式计算，得出控制波速后的一次最大药量。

进一步，所述步骤S2中还包括以下步骤：

B1：对下台阶顶面进行人工整平处理，整平后的平整度不超过10cm；

B2：经过步骤B1中的下台阶顶面整平，然后再其上安装轨道，轨道间距2m，轨道下用枕木及木楔垫至水平，轨道直线度不超过0.05%，相邻轨道平行度不超过0.05%；

B3：经过步骤B2中的铺设轨道，轨道两侧用φ16钢筋与预先植入基岩面的短钢筋焊接锚固，确保圆盘锯切割过程中的行走稳固。

在实际操作中，轨道铺设应平行流水进行，已切割完成段轨道及时拆下，为后续作业面。

进一步，所述步骤S3中还包括以下步骤：

C1：将圆盘锯锯片从圆盘锯上拆卸下来，妥善安置在安全区域；

C2：经过步骤C1中的圆盘锯锯片的拆卸，用叉车将圆盘锯机台吊放至轨道上；吊放前预先调平机台，调整立柱两侧的滑板保持竖直，倾斜度不超过0.02%，调整轨道轮与轨道间距一致后，将圆盘锯下放就位；

C3：经过步骤C2的将圆盘锯下放至轨道上，圆盘锯安装到位后，再将C1中拆卸下来的圆盘锯锯片安装在圆盘锯上，安装中调整锯片与轨道间的距离，保持足够的空间。

在实际操作中，圆盘锯安装过程中加强起重吊装的安全管理，设专人指挥管理；安装完成后通电试运行确保工况良好。

进一步的，所述步骤S4中还包括以下步骤：

D1:圆盘锯进行试运行空转，测试圆盘锯工作稳定性；

D2：经过步骤D1的试运行，圆盘锯在进行向前移动，采用渐进切割方式进行对岩体的切割，并且在切割过程中，持续对圆盘锯进行喷水冷却；

D3：按照切割顺序，当纵向切割完成之后进行横向切割。

在实际操作中，圆盘锯试运行一切正常后，采用渐进切割的作业方式，即按每前进10cm长度往下切3cm深度的方式进刀，直至到达设计1.4m深度为止，避免急速进刀导致大切削力造成制动效果损伤机台。切割过程中及时使用高压水清理干净锯缝内的石屑废渣并对锯缝进行覆盖保护，防止杂物落入缝内影响后续锯绳穿入。当遇卡锯、锯片异常响动时，应立即停止进刀，关闭电源查明原因后方可继续作业。

进一步的，所述步骤S5中还包括以下步骤：

E1：棉绳绑扎穿引锯绳牢固后导引穿缝，局部地段穿绳遇阻时，可在转角处补充垂直和水平钻孔，孔径40~60mm；

E2：在步骤E1完成后，上下拉动锯绳，调整锯绳靠近底部水平面，距离为距地面5cm以内，同时将转角处直角磨圆；

E3：在步骤E2完成后，利用专用对接套将锯绳连接闭环；在岩体上安装水平固定导向轮以便保持锯绳在底部水平面上；

E4：在步骤E3完成后，在水平底面上隧道中线位置安装绳锯轨道，用叉车吊放绳锯机至轨道，检修完成状态良好后将锯绳套入锯机导轮组上张紧，开始切割。

在实际操作中，切割由专人在远处用计算机控制指挥，保持足够的安全距离；作业时，在锯绳的进口及出口方向分别设置一根喷水管进行冷却、降尘。开始切割时，应缓慢低速；当进入稳定锯切状态后，控制锯绳线速度40~45m/s；单次切割临近末尾时，锯绳逐渐往中间并拢，此时应缓慢降低切割速度，适当减少锯绳张力直至完成切割，以免发生锯绳断裂、急速弹出等事故。为避免切割过程中块材下落挤压锯绳造成卡锯、偏锯等现象，在底部锯缝面上随锯切进程每20cm设置一道钢楔，将以切割完成的块体向上顶起。

在实际操作中，步骤S1至S6为一个工作循环，通过循环往复进行，从而达到最终的工作要求。当下台阶第一层全部石材切割完成后，且料石全部运输出去之后，重复前述操作流程完成第二层切割。每段90m下台阶切割、装车完成后，切割人员设备撤离至后场安全距离（200m以上）外，继续对上台阶进行掘进，同时对切割剩余的两侧拱脚处进行补爆、支护，二次衬砌跟进，尽早形成封闭稳定的支护体系。

对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高强度岩层山岭隧道切割施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在岩体上设置低爆速炸药进行对岩体的爆破，并在爆破后挖出爆破产生的废渣，并通过设置锚杆挂网喷砼进行初期支护，同时加强监控量测工作，确保围岩稳定及施工安全；

S2：经过步骤S1的爆破，对下台阶岩体进行整平处理，并且在其上铺设轨道；

S3：经过步骤S2的轨道铺设，再在已铺设完成的轨道上安装圆盘锯；

S4：经过步骤S3的圆盘锯安装，通过圆盘锯对岩体进行横向切割和纵向切割；

S5：经过步骤S4的横向切割和纵向切割后，通过穿引锯绳、安装绳锯进行对岩体的水平面切割；

S6：经过步骤S4、S5的圆盘锯进行切割岩体，通过人工铲车将成品料石运输出工作区域外。

2.根据权利要求1所述的高强度岩层山岭隧道切割施工方法，其特征在于，所述步骤S1中还包括以下步骤：

A1：在所需起爆的岩体上设置周边眼孔、底板眼孔、掏槽眼孔和辅助眼孔，周边眼孔及底板眼孔间距不超过45cm，辅助眼孔及掏槽眼孔间距不超过55cm；

A2：通过步骤A1中的规定的不同的孔距，结合上台阶开挖断面的大小，确定各孔的数量，针对不同的孔分别采取合理的单孔装药量，计算每米理论爆破总装药量；根控制爆破震动波速要求计算允许的一次最大装药量；

A3：根据步骤A2中计算的合理的单孔装药量、每米理论爆破总装药量、允许的一次最大装药量，确定最佳的上台阶一次最大掘进长度，再根据一次最大掘进长度进行详细的爆破设计。

3.根据权利要求1所述的高强度岩层山岭隧道切割施工方法，其特征在于，所述步骤S2中还包括以下步骤：

B1：对下台阶顶面进行人工整平处理，整平后的平整度不超过10cm；

B2：经过步骤B1中的下台阶顶面整平，然后再其上安装轨道，轨道间距2m，轨道下用枕木及木楔垫至水平，轨道直线度不超过0.05%，相邻轨道平行度不超过0.05%；

B3：经过步骤B2中的铺设轨道，轨道两侧用φ16钢筋与预先植入基岩面的短钢筋焊接锚固，确保圆盘锯切割过程中的行走稳固。

4.根据权利要求1所述的高强度岩层山岭隧道切割施工方法，其特征在于，所述步骤S3中还包括以下步骤：

C1：将圆盘锯锯片从圆盘锯上拆卸下来，妥善安置在安全区域；

C2：经过步骤C1中的圆盘锯锯片的拆卸，用叉车将圆盘锯机台吊放至轨道上；吊放前预先调平机台，调整立柱两侧的滑板保持竖直，倾斜度不超过0.02%，调整轨道轮与轨道间距一致后，将圆盘锯下放就位；

C3：经过步骤C2的将圆盘锯下放至轨道上，圆盘锯安装到位后，再将C1中拆卸下来的圆盘锯锯片安装在圆盘锯上，安装中调整锯片与轨道间的距离，保持足够的空间。

5.根据权利要求1所述的高强度岩层山岭隧道切割施工方法，其特征在于，所述步骤S4中还包括以下步骤:

D1:圆盘锯进行试运行空转，测试圆盘锯工作稳定性；

D2：经过步骤D1的试运行，圆盘锯在进行向前移动，采用渐进切割方式进行对岩体的切割，并且在切割过程中，持续对圆盘锯进行喷水冷却；

D3：按照切割顺序，当纵向切割完成之后进行横向切割。

6.根据权利要求1所述的高强度岩层山岭隧道切割施工方法，其特征在于，所述步骤S5中还包括以下步骤:

E1：棉绳绑扎穿引锯绳牢固后导引穿缝，局部地段穿绳遇阻时，可在转角处补充垂直和水平钻孔，孔径40~60mm；

E2：在步骤E1完成后，上下拉动锯绳，调整锯绳靠近底部水平面，距离为距地面5cm以内，同时将转角处直角磨圆；

E3：在步骤E2完成后，利用专用对接套将锯绳连接闭环；在岩体上安装水平固定导向轮以便保持锯绳在底部水平面上；

E4：在步骤E3完成后，在水平底面上隧道中线位置安装绳锯轨道，用叉车吊放绳锯机至轨道，检修完成状态良好后将锯绳套入锯机导轮组上张紧，开始切割。