CN110530221B - 一种减小围岩损伤和降低爆破振动的爆破方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了工程爆破领域的一种减小围岩损伤和降低爆破振动的爆破方法，这种方法包括掏槽眼，所述掏槽眼包括外圈掏槽眼和内圈掏槽眼，布置爆破线路时利用复合掏槽的方法，以隧道掘进掌子面为基础，沿掌子面的轴向中垂线处设立空孔，在空孔的竖向两端设立横截面为“8”字形的内圈掏槽眼，所述空孔位于内圈掏槽眼的交汇处，内圈掏槽眼向掌子面外轮廓平移形成形状与内圈掏槽眼相同的外圈掏槽眼。技术方案利用“莫比乌斯环”的布置形式，爆破后掏槽眼产生的爆破地震波在环面相互抵消，减少了爆破震动。

Description

一种减小围岩损伤和降低爆破振动的爆破方法

技术领域

本发明属于工程爆破领域，具体是一种减小围岩损伤和降低爆破振动的爆破方法。

背景技术

在岩石开挖工程中，人们越来越重视对开挖周围岩体的保护，尽可能减少爆破超挖和爆破对岩石的损伤，将是周边控制爆破理论与技术发展的方向。近20多年来，我国相继研究并成功应用了光面爆破、预裂爆破、定向断裂爆破等周边控制爆破的理论与技术，这些技术的应用明显提高了爆破开挖的周边成形质量，提高了爆破施工的效益，对我国岩土工程施工产生了积极的影响。但是，对周边控制爆破不可避免地对围岩造成损伤的现象却认识不足，研究不够，为有利于围岩的长期稳定，以及实现支护结构的最优化，研究周边控制爆破对围岩损伤的规律仍是十分必要的。

现有技术中为了克服围岩损伤后对施工带来的不利影响，公开号为CN105781560A的专利公开了一种超近距叠线隧道远距离导坑先行控制爆破的施工方法，该技术方案采取远距离导坑先行爆破、周边眼设减震孔的创新性措施，建立了一套先施工上方隧道后施工下方隧道的超近距叠线施工工法，这种施工方法规避了围岩受到爆破力从而失稳破坏、同时围岩结构有可能开裂的情况。但是这种技术方案并没有减少爆破时产生的震动，同时即便交错上下两方隧道施工，只能减少整体围岩的破损情况，不能减少爆破点围岩的破损情况。

为了解决上述问题，随着爆破工程进一步发展，现有技术中提出了节能环保水压爆破，节能环保水压爆破主要是在炮眼中增加了水袋和炮泥，即改变了炮眼的装药结构。提升了对围岩的保护效果，但是节能环保水压爆破通过物理添加的方式对围岩保护范围有限，所以当代爆破工程需要进一步研究炮眼的布置形式，以减少爆破产生的震动和围岩的损伤。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种进一步减少围岩损伤的同时也减少爆破震动的技术方案。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种减小围岩损伤和降低爆破振动的爆破方法，包括掏槽眼，所述掏槽眼包括外圈掏槽眼和内圈掏槽眼，布置爆破线路时利用复合掏槽的方法，以隧道掘进掌子面为基础，沿掌子面的轴向中垂线处设立空孔，在空孔的竖向两端设立横截面为“8”字形的内圈掏槽眼，所述空孔位于内圈掏槽眼的交汇处，内圈掏槽眼向掌子面外轮廓平移形成形状与内圈掏槽眼相同的外圈掏槽眼。

采用上述方案后实现了以下有益效果：1、相对于整体爆破的现有技术，本技术方案中采用多炮孔定向卸压爆破(具体是其中的水压爆破)技术，进行了第一次减震。

2、相对于传统水压爆破的现有技术，本技术方案采用内圈掏槽眼和外圈掏槽眼包裹空孔的技术手段，实现了中深孔大断面爆破效果。

3、相对于其他中深孔大断面爆破技术，本技术方案中掏槽眼采用“莫比乌斯环”的布置形式，在相同数量的掏槽眼的情况下，提升了爆破面积，在相同面积的掏槽眼布置形式上，减少了掏槽眼数量，节省了爆破的炸药量与施工难度。

4、相对于其他节省爆破炸药量的现有技术中，本技术方案利用“莫比乌斯环”的布置形式，爆破后掏槽眼产生的爆破地震波在环面相互抵消，第二次减少了爆破震动。

5、相对于其他减震爆破的技术中，本技术方案因为内圈掏槽眼和外圈掏槽眼的连线构成“莫比乌斯环”结构，在爆破面积时产生不可定向的曲面(只有一个面和一个边界)，减少了对围岩的损伤。

进一步，所述任意内圈掏槽眼与其位置相对应的外圈掏槽眼之间设有横向的辅助间槽，辅助间槽内部塞有至少3条泥浆袋，且辅助间槽的横截面为扁平的椭圆，且辅助间槽、外圈掏槽眼和内圈掏槽眼各自独立。

1、本技术方案中辅助间槽形成隔离带，避免了爆炸后产生的火苗或火焰在围岩内部灼烧，降低了围岩内部温度，避免了火焰对围岩造成二次伤害，形成第二次围岩的损伤减少。

2、相对于设计隔离带的现有技术，本技术方案在设计辅助间槽时加塞了泥浆袋，泥浆袋破裂后对爆炸后的地震波或爆炸波进行吸收，实现了第三次减震。

3、相对于设计吸收地震波或爆炸波的现有技术，本技术方案泥浆袋在炸裂后对围岩内部的缝隙进行弥补和填充，实现了第三次围岩的损伤减少。

4、相对于采用其他灌注液体的现有技术，本技术方案中泥浆为非牛顿流体，当泥浆遭遇爆炸产生的冲量时会硬化，伴随爆破区域一同脱离，在爆破平息后泥浆才会软化修补围岩裂缝，避免了爆破带有大面积残留，提升了爆破效果。

进一步，包括以下步骤；

S1,初始阶段，检测爆破地区地下水的水压和基岩地压，综合选取爆破与支护位置；

S2，装药、填塞阶段，将每个炮孔内塞入对应布置形式的炸药，同时将辅助间槽中填塞泥浆袋；

S3，敷设起爆网络；

S4，起爆阶段，起爆前预先进行警示，起爆中采用微差爆破的方式，起爆后检查和处理围岩进行支护和出渣。

进一步，所述S2中,底板眼位于掌子面重力势能最低处呈直线分布，周边眼沿掌子面外轮郭线分布，辅助眼至少位于两处，第一处辅助眼位于底板眼与掏槽眼之间，第二处辅助眼位于周边眼与掏槽眼之间。辅助眼弥补爆炸范围的局限性。

进一步，所述掏槽眼的内部与掌子面之间呈60-75°的夹角，掏槽眼内部向空孔倾斜。增加掏槽面积，加速爆破面与整体的脱离。

进一步，所述S2中填塞的主要物质包括炮泥、水袋、炸药和雷管。进一步，S4中的填塞方法为沿任意炮孔的底端至开口处依次填塞水袋、雷管、炸药、水袋和炮泥。

进一步，所述S2中掏槽眼填塞过程中水袋、雷管、炸药、水袋和炮泥的比例为1:1：7：2，周边眼填塞过程中水袋、雷管、炸药、水袋和炮泥的比例为1:1：2：4、底板眼填塞过程中水袋、雷管、炸药、水袋和炮泥的比例为1:1：6：4，辅助眼填塞过程中水袋、雷管、炸药、水袋和炮泥的比例为1:1：5：3。协调每个炮孔的爆炸面积，提升爆破效果。

附图说明

图1为本发明实施例的各炮眼布置示意图；

图2为本发明实施例的流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：工字钢横撑1、空孔2、掏槽眼3、周边眼4、底板眼5、辅助眼6、辅助间槽7。

实施例基本如附图1和附图2所示：一种减小围岩损伤和降低爆破振动的爆破方法主要包括初始阶段、装填炸药、敷设起爆网络、填塞阶段和起爆阶段。

初始阶段，这一阶段主要在于测绘，操作人员检测爆破地区地下水的水压和基岩地压，综合选取爆破与支护位置，在爆破位置旁架设工字钢横撑1以稳定基岩。

随后操作人员根据测绘的结构以构建爆破网络，爆破网络构建时主要采用复合掏槽的方法，以隧道掘进掌子面为基础，沿掌子面的外圈轮廓开设周边眼4，掌子面的下方开设底板眼5。

再后操作人员沿掌子面的轴向中垂线处设立空孔2，在空孔2的竖向两端设立横截面为“8”字形的内圈掏槽眼3，所述空孔2位于内圈掏槽眼3的交汇处，内圈掏槽眼3向掌子面外轮廓平移形成形状与内圈掏槽眼3相同的外圈掏槽眼3。内圈内圈掏槽眼3和外圈掏槽眼3统称为掏槽眼3，任意掏槽眼3的内部结构相同。

任意内圈掏槽眼3与其位置相对应的外圈掏槽眼3之间开凿有横向的辅助间槽7，且辅助间槽7的横截面为扁平的椭圆，且辅助间槽7、外圈掏槽眼3和内圈掏槽眼3各自独立。

装药、填塞阶段，首先将辅助间槽7内部填塞3条泥浆袋，操作人员沿掏槽眼3的底端至开口处依次填塞如下比例的水袋、雷管、炸药、水袋和炮泥，填塞的比例为1:1：7：2，周边眼4填塞过程中水袋、雷管、炸药、水袋和炮泥的比例为1:1：2：4、底板眼5填塞过程中水袋、雷管、炸药、水袋和炮泥的比例为1:1：6：4，辅助眼6填塞过程中水袋、雷管、炸药、水袋和炮泥的比例为1:1：5：3，完成铺设。

敷设起爆网络和起爆阶段，操作人员进行警示操作，确认安全后，操作人员控制起爆系统，利用微差爆破技术通过雷管引燃炸药，此时因为掏槽眼3的布置形式采用“莫比乌斯环”结构，所以爆破面积时产生不可定向的曲面(只有一个面和一个边界)，减少了对围岩的损伤，同时爆破后掏槽眼3产生的爆破地震波在环面相互抵消，减少了爆破震动。

在爆破时辅助间槽7形成隔离带，避免了爆炸后产生的火苗或火焰在围岩内部灼烧，降低了围岩内部温度，避免了火焰对围岩造成二次伤害，形成第二次围岩减伤，同时当辅助间槽7中的泥浆袋在炸裂后对围岩内部的缝隙进行弥补和填充，实现了第三次围岩减伤。

完成爆破后，操作人员进行支护和出渣，检测爆破后各项指标，完成此次爆破。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.一种减小围岩损伤和降低爆破振动的爆破方法，其特征在于：包括掏槽眼，所述掏槽眼包括外圈掏槽眼和内圈掏槽眼，布置爆破线路时利用复合掏槽的方法，以隧道掘进掌子面为基础，沿掌子面的轴向中垂线处设立空孔，在空孔的竖向两端设立横截面为“8”字形的内圈掏槽眼，所述空孔位于内圈掏槽眼的交汇处，内圈掏槽眼向掌子面外轮廓平移形成形状与内圈掏槽眼相同的外圈掏槽眼；

任意的内圈掏槽眼和与其位置相对应的外圈掏槽眼之间设有横向的辅助间槽，辅助间槽内部塞有至少3条泥浆袋，且辅助间槽的横截面为扁平的椭圆，且辅助间槽、外圈掏槽眼和内圈掏槽眼各自独立。

2.根据权利要求1所述的一种减小围岩损伤和降低爆破振动的爆破方法，其特征在于：包括以下步骤；S1,初始阶段，检测爆破地区地下水的水压和基岩地压，综合选取爆破与支护位置；S2，装药、填塞阶段，将每个炮孔内塞入对应布置形式的炸药，同时将辅助间槽中填塞泥浆袋；S3，敷设起爆网络；S4，起爆阶段，起爆前预先进行警示，起爆中采用微差爆破的方式，起爆后检查和处理围岩进行支护和出渣。

3.根据权利要求2所述的一种减小围岩损伤和降低爆破振动的爆破方法，其特征在于：所述S2中，底板眼位于掌子面重力势能最低处呈直线分布，周边眼沿掌子面外轮廓线分布，辅助眼至少位于两处，第一处辅助眼位于底板眼与掏槽眼之间，第二处辅助眼位于周边眼与掏槽眼之间。

4.根据权利要求3所述的一种减小围岩损伤和降低爆破振动的爆破方法，其特征在于：所述掏槽眼的内部与掌子面之间呈60-75°的夹角，掏槽眼内部向空孔倾斜。

5.根据权利要求4所述的一种减小围岩损伤和降低爆破振动的爆破方法，其特征在于：所述S2中炮孔内填塞的主要物质包括炮泥、水袋、炸药和雷管。

6.根据权利要求5所述的一种减小围岩损伤和降低爆破振动的爆破方法，其特征在于：S2中的填塞方法为沿任意炮孔的底端至开口处依次填塞水袋、雷管、炸药、水袋和炮泥。

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