CN110618248A - 一种计算岩石爆破参数的试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于掘进技术领域，具体涉及一种计算岩石爆破参数的试验方法，该方法包括以下步骤：步骤一：单孔爆破试验；步骤二：多孔爆破试验；步骤三：综合计算爆破效果及损伤范围；步骤四：获得初步爆破参数；步骤五：结合掘进机开挖参数确定爆破参数；步骤六：爆破施工及掘进机施工；步骤七：爆破参数优化。本发明利用爆破开挖进尺可控的优点，以及掘进机机械开挖围岩损伤范围小的优点，既能实现高效开挖，又能控制围岩损伤，同时避免掘进机在极硬岩石中开挖具有掘进速度慢、刀具磨损高等缺点，以及爆破开挖围岩损伤大的劣势，将“爆破‑掘进机”二者工法相结合进行施工，发挥各自工法的优点，同时避免自身工法的缺陷，从而达到良好的开挖效果。
Description
技术领域
本发明属于掘进技术领域，具体涉及一种计算岩石爆破参数的试验方法。
背景技术
开挖施工方法对软、硬岩石巷道等掘进工程具有重要的意义，直接决定了掘进作业的掘进效率与工程周期。特别是对于极硬岩体的工程开挖，不同的开挖方式更是起决定性作用，选择合理的开挖方式不仅有利于岩体的开挖效率，并且利于掌子面围岩的损伤控制，从而达到良好的掘进效果与开挖进尺。目前国内外工程的开挖方式可分为爆破开挖与机械开挖两类，其中爆破开挖是采用炸药、雷管等爆破耗材引爆岩土体的方式实施掘进，而机械开挖则是利用回转刀具破碎洞内围岩的方式而掘进。其中爆破开挖为传统开挖方式，其优点是开挖进尺可控，但是围岩损伤范围较大(达到数十厘米乃至更大范围)，不利于工程的长期稳定性，往往需采取锚喷、注浆等支护措施对围岩实施加固。因此，如何设计出一种进尺高效且损伤可控的爆破开挖方法进行破岩，特别是在极硬岩中，从而加快掘进速度，是岩体开挖工程施工中亟待解决的关键问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种计算岩石爆破参数的试验方法，用于针对普通和极硬岩体工况，通过实施不同工况下的爆破实验及掘进数值模拟工作，计算出一种进尺高效且损伤可控的爆破开挖方法进行破岩，特别是在极硬岩中，从而加快掘进速度，提高岩体开挖工程施工效率。
本发明所采用的技术方案是：
一种计算岩石爆破参数的试验方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：单孔爆破试验；
步骤二：多孔爆破试验；
步骤三：综合计算爆破效果及损伤范围；
步骤四：获得初步爆破参数；
步骤五：结合掘进机开挖参数确定爆破参数；
步骤六：爆破施工及掘进机施工；
步骤七：爆破参数优化。
如上所述的步骤一：单孔爆破试验；在拟施工的岩体中，进行单孔爆破试验，单孔爆破试验爆破参数包括：炸药量、孔深、炮孔不耦合参数和最小抵抗线；所述炸药量范围为：200g～800g、孔深：1.8m～8m、炮孔不耦合参数为：1.0～2.5、最小抵抗线为：20cm～80cm；岩体单轴抗压强度范围：100～300兆帕；
根据上述单孔爆破参数通过公式(1)计算得出单孔爆破爆破试验炸药的爆破效果及围岩损伤影响范围；公式(1)如下所示：
公式(1)中，Q1表示单孔爆破时的总炸药量；q表示线装药密度；L表示炮孔长度；表示爆破时炸药造成的围岩损伤面积，该值为无量纲，其中Si为某一单截炸药造成的围岩损伤面积，S0为炮孔横截面积；表示炸药在单孔内不同装药布置情况下的分布权重值，该值为无量纲，其中li为某一单截炸药的分布权重长度。
如上所述的步骤二：多孔爆破实验，多孔爆破时爆破参数包括：炸药量、布孔空间分布、起爆顺序、雷管段别、炮孔堵塞方式、堵塞长度和堵塞材料；所述炮孔堵塞方式包括：有堵塞和无堵塞；所述有堵塞情况下堵塞长度范围：20～100cm、堵塞材料为炮泥和高强粘结剂相结合；
根据上述多孔爆破参数，通过公式(2)计算多孔爆破试验炸药的爆破效果及围岩损伤影响范围；公式(2)如下所示：
公式(2)中，Q2表示多孔爆破时的总炸药量；表示编号为j的孔的炸药量；qj为编号为j的孔的线装药密度；L表示炮孔长度；表示爆破时炸药造成的围岩损伤面积，该值为无量纲，其中Si为某一单截炸药造成的围岩损伤面积，S0为炮孔横截面积；表示炸药在单孔内不同装药布置情况下的分布权重值，该值为无量纲，其中li为某一单截炸药的分布权重长度。
如上所述的步骤三：综合计算爆破效果及损伤范围还包括：通过单孔爆破试验以及多孔爆破试验，综合得出对应不同爆破参数情况下炸药的爆破效果及围岩损伤影响范围；采用声波测试、爆破振动监测和钻孔电视对爆破效果及围岩损伤进行定量核定。
如上所述步骤四：获得初步爆破参数包括：根据步骤三中单孔、多孔爆破试验不同的爆破参数下炸药的爆破效果及围岩损伤范围得到初步爆破参数。
如上所述步骤五：结合掘进机开挖参数确定爆破参数，包括：结合步骤四的初步爆破参数，观察爆破效果，是否达到预期，若达到预期，根据现场的掘进机掘进参数，进行掘进机掘进施工；若未达到预期，改进爆破参数，继续实施爆破作业，直到达到爆破效果，之后，根据现场的掘进机掘进参数，进行掘进机掘进施工。
如上所述步骤七：爆破参数优化，包括：对步骤六的施工工效进行统计分析，重点对施工效率、刀具磨损、围岩损伤、作业环境、工人健康、安全卫生进行评估；根据上述评估结果，对拟定的爆破参数进行反馈、分析；根据反馈结果，优化拟定的爆破参数。
本发明的有益效果是：
本发明所述一种计算岩石爆破参数的试验方法，先设计爆破试验及爆破参数，确保开挖岩体爆破后不抛掷，松动预裂开挖岩体后，由掘进机进场掘进，从而在极硬岩工程开挖中实现该施工方法。通过对特定工况下的掘进方法所实施的一系列试验，对试验结果进行分析，获得不同工况下的岩体参数认识，提高爆破参数及掘进参数的识别能力，改进爆破参数，并在后续予以掘进施工，评估施工工效，及时反馈分析结果。
本发明根据特定的工况，拟定出掘进机在施工过程中的爆破参数，预先对待开挖岩体进行了爆破松动，然后进行掘进机开挖施工，再根据施工工效，优化爆破参数。其利用爆破开挖进尺可控的优点，以及掘进机机械开挖围岩损伤范围小的优点，既能实现高效开挖，又能控制围岩损伤，同时避免掘进机在极硬岩石中开挖具有掘进速度慢、刀具磨损高等缺点，以及爆破开挖围岩损伤大的劣势，将“爆破-掘进机”二者工法相结合进行施工，发挥各自工法的优点，同时避免自身工法的缺陷，从而达到良好的开挖效果。
附图说明
图1为本发明所提供的一种计算岩石爆破参数的试验方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种计算岩石爆破参数的试验方法，包括如下步骤：
步骤一：单孔爆破试验；首先在拟施工的岩体中，进行单孔爆破试验。单孔爆破试验爆破参数包括：炸药量、孔深、炮孔不耦合参数和最小抵抗线；所述炸药量范围为：200g～800g、孔深：1.8m～8m、炮孔不耦合参数为：1.0～2.5、最小抵抗线为：20cm～80cm；岩体单轴抗压强度范围：100～300兆帕；
根据上述单孔爆破参数通过公式(1)计算得出，单孔爆破爆破试验炸药的爆破效果及围岩损伤影响范围。公式(1)如下所示：
公式(1)中，Q1表示单孔爆破时的总炸药量；q表示线装药密度；L表示炮孔长度；表示爆破时炸药造成的围岩损伤面积，该值为无量纲，其中Si为某一单截炸药造成的围岩损伤面积，S0为炮孔横截面积；表示炸药在单孔内不同装药布置情况下的分布权重值，该值为无量纲，其中li为某一单截炸药的分布权重长度。
步骤二：多孔爆破试验：多孔爆破时爆破参数包括：炸药量、布孔空间分布、起爆顺序、雷管段别、炮孔堵塞方式、堵塞长度和堵塞材料；所述炮孔堵塞方式包括：有堵塞和无堵塞；所述有堵塞情况下堵塞长度范围：20～100cm、堵塞材料为炮泥和高强粘结剂相结合；
根据上述多孔爆破参数，通过公式(2)计算多孔爆破试验炸药的爆破效果及围岩损伤影响范围；公式(2)如下所示：
公式(2)中，Q2表示多孔爆破时的总炸药量；表示编号为j的孔的炸药量；qj为编号为j的孔的线装药密度；L表示炮孔长度；表示爆破时炸药造成的围岩损伤面积，该值为无量纲，其中Si为某一单截炸药造成的围岩损伤面积，S0为炮孔横截面积；表示炸药在单孔内不同装药布置情况下的分布权重值，该值为无量纲，其中li为某一单截炸药的分布权重长度。上述爆破试验，是为了探索岩石的爆破参数，及岩石与炸药的匹配性。
步骤三：综合计算爆破效果及损伤范围；通过单孔爆破试验以及多孔爆破试验，综合得出对应不同爆破参数情况下炸药的爆破效果及围岩损伤影响范围；采用声波测试、爆破振动监测和钻孔电视对爆破效果及围岩损伤进行定量核定。
步骤四：获得初步爆破参数：根据步骤三中单孔、多孔爆破试验不同爆破参数情况下炸药的爆破效果及围岩损伤范围得到初步爆破参数。
步骤五：结合掘进机开挖参数确定爆破参数；
结合步骤四的初步爆破参数，观察爆破效果，是否达到预期，如果达到预期，可据现场的掘进机掘进参数，进行掘进机掘进施工；如果未达到预期，改进爆破参数，继续实施爆破作业，直到达到爆破效果，之后，根据现场的掘进机掘进参数，进行掘进机掘进施工。
步骤六，爆破施工及掘进机施工。
步骤七：爆破参数优化：对步骤六的施工工效进行统计分析，重点对施工效率、刀具磨损、围岩损伤、作业环境、工人健康、安全卫生进行评估；根据上述评估结果，对拟定的爆破参数进行反馈、分析；根据反馈结果，优化拟定的爆破参数。
本发明所述一种计算岩石爆破参数的试验方法，在实施断面爆破施工时可使用现有的普通风钻、液压钻机等设备进行操作，简单方便。
本发明首先确定并建立施工路线方法体系，通过单孔、多孔爆破试验，然后经过岩体爆破与掘进机相结合试验实施后获得的试验结果，拟定特定工况下的掘进方法，从而形成一系列的试验方法，最终建立完整、系统的施工试验方法。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，上述实施例是本发明的一个优选技术方案，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。
Claims (7)
1.一种计算岩石爆破参数的试验方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一：单孔爆破试验；
步骤二：多孔爆破试验；
步骤三：综合计算爆破效果及损伤范围；
步骤四：获得初步爆破参数；
步骤五：结合掘进机开挖参数确定爆破参数；
步骤六：爆破施工及掘进机施工；
步骤七：爆破参数优化。
2.根据权利要求1所述的一种计算岩石爆破参数的试验方法，其特征在于：所述的步骤一：单孔爆破试验；在拟施工的岩体中，进行单孔爆破试验，单孔爆破试验爆破参数包括：炸药量、孔深、炮孔不耦合参数和最小抵抗线；所述炸药量范围为：200g～800g、孔深：1.8m～8m、炮孔不耦合参数为：1.0～2.5、最小抵抗线为：20cm～80cm；岩体单轴抗压强度范围：100～300兆帕；
根据上述单孔爆破参数通过公式(1)计算得出单孔爆破爆破试验炸药的爆破效果及围岩损伤影响范围；公式(1)如下所示：
公式(1)中，Q1表示单孔爆破时的总炸药量；q表示线装药密度；L表示炮孔长度；表示爆破时炸药造成的围岩损伤面积，该值为无量纲，其中Si为某一单截炸药造成的围岩损伤面积，S0为炮孔横截面积；表示炸药在单孔内不同装药布置情况下的分布权重值，该值为无量纲，其中li为某一单截炸药的分布权重长度。
3.根据权利要求2所述的一种计算岩石爆破参数的试验方法，其特征在于：所述的步骤二：多孔爆破实验，多孔爆破时爆破参数包括：炸药量、布孔空间分布、起爆顺序、雷管段别、炮孔堵塞方式、堵塞长度和堵塞材料；所述炮孔堵塞方式包括：有堵塞和无堵塞；所述有堵塞情况下堵塞长度范围：20～100cm、堵塞材料为炮泥和高强粘结剂相结合；
根据上述多孔爆破参数，通过公式(2)计算多孔爆破试验炸药的爆破效果及围岩损伤影响范围；公式(2)如下所示：
公式(2)中，Q2表示多孔爆破时的总炸药量；表示编号为j的孔的炸药量；qj为编号为j的孔的线装药密度；L表示炮孔长度；表示爆破时炸药造成的围岩损伤面积，该值为无量纲，其中Si为某一单截炸药造成的围岩损伤面积，S0为炮孔横截面积；表示炸药在单孔内不同装药布置情况下的分布权重值，该值为无量纲，其中li为某一单截炸药的分布权重长度。
4.根据权利要求3所述的一种计算岩石爆破参数的试验方法，其特征在于：所述的步骤三：综合计算爆破效果及损伤范围还包括：通过单孔爆破试验以及多孔爆破试验，综合得出对应不同爆破参数情况下炸药的爆破效果及围岩损伤影响范围；采用声波测试、爆破振动监测和钻孔电视对爆破效果及围岩损伤进行定量核定。
5.根据权利要求4所述的一种计算岩石爆破参数的试验方法，其特征在于：所述步骤四：获得初步爆破参数包括：根据步骤三中单孔、多孔爆破试验不同的爆破参数下炸药的爆破效果及围岩损伤范围得到初步爆破参数。
6.根据权利要求5所述的一种计算岩石爆破参数的试验方法，其特征在于：所述步骤五：结合掘进机开挖参数确定爆破参数，包括：结合步骤四的初步爆破参数，观察爆破效果，是否达到预期，若达到预期，根据现场的掘进机掘进参数，进行掘进机掘进施工；若未达到预期，改进爆破参数，继续实施爆破作业，直到达到爆破效果，之后，根据现场的掘进机掘进参数，进行掘进机掘进施工。
7.根据权利要求6所述的一种计算岩石爆破参数的试验方法，其特征在于：所述步骤七：爆破参数优化，包括：对步骤六的施工工效进行统计分析，重点对施工效率、刀具磨损、围岩损伤、作业环境、工人健康、安全卫生进行评估；根据上述评估结果，对拟定的爆破参数进行反馈、分析；根据反馈结果，优化拟定的爆破参数。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191227 |
|
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