CN111927471A - 采用瞬时胀裂器几何成型掘进隧道的方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种采用瞬时胀裂器几何成型掘进隧道的方法，包括：去除位于第二区域的岩石；在各第一子区域中均设置多个切缝孔；在位于第一中间部分的切缝孔中设置第一瞬时胀裂器，第一瞬时胀裂器具有第一聚能管，第一聚能管上形成有多排第一聚能孔；在位于第一边缘部分的切缝孔中设置第二瞬时胀裂器，第二瞬时胀裂器具有第二聚能管，第二聚能管上形成有两排第二聚能孔，两排第二聚能孔均朝向其所在的第一边缘部分的延伸方向；在位于连接部分的切缝孔中设置第三瞬时胀裂器，第三瞬时胀裂器具有第三聚能管，第三聚能管上形成有两排第三聚能孔，两排第三聚能孔分别朝向相邻的第一边缘部分的方向；引发第一瞬时胀裂器、第二瞬时胀裂器和第三瞬时胀裂器。
Description
技术领域
本公开涉及爆破技术领域，尤其涉及一种采用瞬时胀裂器几何成型掘进隧道的方法。
背景技术
目前，在隧道挖掘中，普遍利用的是钻爆法或者盾构机来形成隧道。但是采用钻爆法或者盾构机来形成隧道会产生大量不规则的岩渣，从而造成了环境的污染，且岩渣常被当做废物处理，如果能把这些岩石切割成一定几何形状一定大小的块体，则可以变废为宝，进行二次利用。同时，采用钻爆法需要使用大量的炸药，从而会面临炸药运输和管理的成本高以及安全性低的问题，并且采用钻爆法振动大、噪音大，从而对隧道周边的围岩扰动大，不利于后期支护和围岩稳定。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开目的在于提供一种能够形成一定几何形状和尺寸的岩石，且安全性高、破岩噪声小、振动小的采用瞬时胀裂器几何成型掘进隧道方法。
本公开提供了一种采用瞬时胀裂器几何成型掘进隧道的方法，所述隧道具有第一区域和第二区域，所述第二区域将所述第一区域分成至少两个第一子区域，且各所述第一子区域均具有第一中间部分、位于所述第一中间部分外围的多个第一边缘部分以及连接相邻两个第一边缘部分的连接部分，所述采用瞬时胀裂器几何成型掘进隧道的方法包括：
去除位于所述第二区域的岩石，以使各所述第一子区域均形成临空面；
在各所述第一子区域中均设置多个切缝孔；
在位于所述第一中间部分的所述切缝孔中设置第一瞬时胀裂器，所述第一瞬时胀裂器具有第一聚能管，所述第一聚能管上形成有多排第一聚能孔，各所述第一瞬时胀裂器上的第一聚能孔的朝向相互对应；
在位于所述第一边缘部分的所述切缝孔中设置第二瞬时胀裂器，所述第二瞬时胀裂器具有第二聚能管，所述第二聚能管上形成有两排第二聚能孔，两排所述第二聚能孔均朝向其所在的所述第一边缘部分的延伸方向；
在位于所述连接部分的所述切缝孔中设置第三瞬时胀裂器，所述第三瞬时胀裂器具有第三聚能管，所述第三聚能管上形成有两排第三聚能孔，两排所述第三聚能孔分别朝向相邻的所述第一边缘部分；
引发所述第一瞬时胀裂器、第二瞬时胀裂器和第三瞬时胀裂器，以使各所述第一子区域的岩石几何成型。
在本公开的一种示例性实施例中，所述去除位于所述第二区域的岩石，以使各所述第一子区域均形成临空面，包括：
利用采掘设备对所述第二区域的岩石进行采掘；
清理从所述第二区域中采掘出的岩石，以使各所述第一子区域均形成临空面。
在本公开的一种示例性实施例中，所述去除位于所述第二区域的岩石，以使各所述第一子区域均形成临空面，包括：
在所述第二区域中设置多个爆破孔；
在各所述爆破孔中放入炸药；
引爆各所述爆破孔中的炸药，以使各所述第一子区域形成临空面。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第二区域具有第二中间部分和第二边缘部分，所述第二边缘部分位于所述第二中间部分的外围，所述在各所述爆破孔中放入炸药，包括：
在位于所述第二中间部分的各所述爆破孔中放入第一炸药；
在位于所述第二边缘部分的各所述爆破孔中放入聚能水压爆破装置，所述聚能水压爆破装置包括聚能水压爆破管、第二炸药和水泡泥，其中，所述聚能水压爆破管具有两排第四聚能孔，两排所述第四聚能孔分别朝向其所在所述第二边缘部分的延伸方向，所述水泡泥和所述第二炸药位于所述聚能水压爆破管中。
在本公开的一种示例性实施例中，所述引发所述第一瞬时胀裂器、第二瞬时胀裂器和第三瞬时胀裂器，以使各所述第一子区域的岩石几何成型，包括：
将所述第一瞬时胀裂器、第二瞬时胀裂器和第三瞬时胀裂器与电流引发装置连接；
开启所述电流引发装置引发所述第一瞬时胀裂器、第二瞬时胀裂器和第三瞬时胀裂器，以使各所述第一子区域的岩石几何成型。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第二区域沿任意直线方向延伸并贯穿所述隧道，以将所述第一区域分成两个第一子区域。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第一聚能管上形成有2N排所述第一聚能孔，相邻两排所述第一聚能孔之间的夹角为360°/2N。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第二聚能管上的两排第二聚能孔的夹角为180°。
在本公开的一种示例性实施例中，相邻两个所述切缝孔之间的间距为300mm～600mm。
在本公开的一种示例性实施例中，所述切缝孔的深度为1m～3m。
本公开提供的技术方案可以达到以下有益效果：
本公开所提供的采用瞬时胀裂器几何成型掘进隧道的方法，由于首先去除了第二区域的岩石，以使各第一子区域形成临空面，从而能够使得各第一子区域的岩石临空面方向的应力为零，进而使得各第一子区域的岩石更好破裂。同时，本公开在各第一子区域中均设置多个切缝孔，并在位于第一中间部分的切缝孔中设置第一瞬时胀裂器，在位于第一边缘部分的切缝孔中设置第二瞬时胀裂器，在位于连接部分的切缝孔中设置第三瞬时胀裂器。从而，本公开能够利用瞬时胀裂器代替炸药进行爆破，也因此减少了炸药的使用，提高了隧道掘进的安全性，并降低了爆破的成本。同时，利用瞬时胀裂器爆破岩石具有声音小、振动小的优点。
除此之外，第一瞬时胀裂器具有多排第一聚能孔，第二瞬时胀裂器具有两排均朝向其所在第一边缘部分的延伸方向的第二聚能孔，第三瞬时胀裂器具有分别朝向相邻的所述第一边缘部分的第三聚能孔。从而，本公开在爆破的过程中通过第一瞬时胀裂器、第二瞬时胀裂器和第三瞬时胀裂器限制了岩石胀裂的方向，使得岩石在胀裂后还能够保持一定的几何形态，进而能够使得胀裂后的岩石可以进行二次利用，以保护生态环境。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本公开一示例性实施例的采用瞬时胀裂器几何成型掘进隧道的方法的流程示意图；
图2示出了根据本公开一示例性实施例的隧道区域分布的示意图；
图3示出了根据本公开另一示例性实施例的隧道区域分布的示意图；
图4示出了根据本公开又一示例性实施例的隧道区域分布的示意图；
图5示出了根据本公开一示例性实施例的去除第二区域后的效果示意图；
图6示出了根据本公开一示例性实施例的聚能水压爆破装置在爆破孔中安装的结构示意图；
图7示出了根据本公开一示例性实施例的第一炸药在爆破孔中安装的结构示意图；
图8示出了根据本公开一示例性实施例的聚能水压爆破管的整体示意图；
图9示出了根据本公开一示例性实施例的图8中A-A截面的结构示意图；
图10示出了根据本公开一示例性实施例的第一瞬时胀裂器的整体示意图；
图11示出了根据本公开一示例性实施例的图10中A-A截面的结构示意图；
图12示出了根据本公开一示例性实施例的第二瞬时胀裂器的整体示意图；
图13示出了根据本公开一示例性实施例的图12中A-A截面的结构示意图；
图14示出了根据本公开一示例性实施例的第三瞬时胀裂器的整体示意图；
图15示出了根据本公开一示例性实施例的图14中A-A截面的结构示意图；
图16示出了根据本公开一示例性实施例的瞬时胀裂器内部的结构示意图；
图17示出了根据本公开一示例性实施例的第一瞬时胀裂器安装的结构示意图。
附图标记说明：
1、第一区域；2、第二区域；3、第一瞬时胀裂器；4、第二瞬时胀裂器；5、第三瞬时胀裂器；6、第一炸药；7、聚能水压爆破装置；8、炮泥；9、切缝孔；10、爆破孔；11、第一子区域；20、胀裂件；21、第二中间部分；22、第二边缘部分；31、第一聚能管；41、第二聚能管；51、第三聚能管；71、聚能水压爆破管；72、第二炸药；73、水泡泥；111、第一中间部分；112、第一边缘部分；113、连接部分；201、容纳管；202、胀裂剂；203、第一引线；204、第二引线；205、第三引线；206、引发头；207、固定部；208、第一耦合介质部；209、第二耦合介质部；311、第一聚能孔；411、第二聚能孔；511、第三聚能孔；711、第四聚能孔。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。
用语“一个”、“一”、“该”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。
如图1所示，本公开提供了一种采用瞬时胀裂器几何成型掘进隧道的方法，需要说明的是，此处所说的隧道可以包括位于矿井中的巷道或者其他人工开凿的水平通道，即该方法也适用于对矿井巷道的掘进。如图2～4所示，上述隧道可以具有第一区域1和第二区域2，其中，第二区域2可以将第一区域1分成至少两个第一子区域11，且各第一子区域11均可以具有第一中间部分111、位于第一中间部分外围的多个第一边缘部分112以及连接相邻两个第一边缘部分的连接部分113。
详细说明，第二区域2可以沿任意直线方向延伸并贯穿隧道，以将第一区域1分成两个第一子区域11。需要说明的是，该第二区域2在隧道的横截面上沿任意直线方向延伸并贯穿隧道，而并非在隧道的深度方向贯穿整个隧道。例如：如图2所示，第二区域2可以沿竖直方向延伸，并将第一区域1分成两个子区域，可以理解的是，第二区域2可以在竖直方向贯穿整个隧道，并且可以位于整个隧道水平方向上的任意位置，即隧道宽度方向上的任意位置，只要将第一区域1分成两个第一子区域11即可。另外，如图3所示，第二区域2也可以沿水平方向延伸，并将第一区域1分成两个第一子区域11，可以理解的是，第二区域2可以在水平方向贯穿整个隧道，并且可以位于整个隧道竖直方向上的任意位置，即位于隧道高度方向上的任意位置，只要将第一区域1分成两个第一子区域11即可。但不限于此，如图4所示，第二区域2也可以不沿竖直方向和水平方向延伸，也可以沿任意倾斜方向延伸并贯穿整个隧道，将第一区域1分成两个第一子区域11。
除此之外，第二区域2也可以不沿任意直线方向延伸，即第二区域2可以任意设置，以将第一区域1分成三个第一子区域11、四个第一子区域11等，可以根据实际需要设置。需要说明的是，第一区域1被第二区域2分隔出的第一子区域11的数量越少时，本公开所替代的炸药数量越多。
在本公开的一个实施例中，如图2所示，第二区域2在竖直方向上贯穿整个隧道，并将第一区域1分成横截面积相等的两个第一子区域11。
上述多个第一边缘部分112可以通过连接部分113连接起来，并将第一中间部分111包围在其中。由于实际工程的需要，隧道的形状可以是不同的，所以多个第一边缘部分112的形状也可以是不同的。例如：当隧道的横截面形状为拱形时，多个第一边缘部分112中的至少一个第一边缘部分112的形状可以为弧形，其余的第一边缘部分112的形状可以为直线形，可以理解的是，多个第一边缘部分112中保证隧道横截面呈现拱形的至少一个第一边缘部分112的形状为弧形。当隧道的横截面形状为矩形时，多个第一边缘部分112的形状均为直线形。
如图1所示，上述采用瞬时胀裂器几何成型掘进隧道的方法可以包括：
步骤S10、去除位于第二区域2的岩石，以使各第一子区域11均形成临空面；
步骤S20、在各第一子区域11中均设置多个切缝孔9；
步骤S30、在位于第一中间部分111的切缝孔9中设置第一瞬时胀裂器3，第一瞬时胀裂器3具有第一聚能管31，第一聚能管31上形成有多排第一聚能孔311，各第一瞬时胀裂器3上的第一聚能孔311的朝向相互对应；
步骤S40、在位于第一边缘部分112的切缝孔9中设置第二瞬时胀裂器4，第二瞬时胀裂器4具有第二聚能管41，第二聚能管41上形成有两排第二聚能孔411，两排第二聚能孔411均朝向其所在的第一边缘部分112的延伸方向；
步骤S50、在位于连接部分113的切缝孔9中设置第三瞬时胀裂器5，第三瞬时胀裂器5具有第三聚能管51，第三聚能管51上形成有两排第三聚能孔511，两排第三聚能孔511分别朝向相邻的第一边缘部分112；
步骤S60、引发第一瞬时胀裂器3、第二瞬时胀裂器4和第三瞬时胀裂器5，以使各第一子区域11的岩石几何成型。
下面对上述步骤进行详细说明：
在本公开的一个实施例中，在步骤S10中，可以利用采掘设备对第二区域2的岩石进行采掘。该采掘设备可以为掘进机，但不限于此，也可以采用其他的采掘设备。通过采掘设备对第二区域2的岩石进行采掘，能够完全替代炸药，从而能够节省成本，并且使得隧道在掘进的过程中更加安全。同时，由于利用采掘设备进行采掘时，振动幅度小，噪声小，从而保证了隧道其他区域的稳定。
如图5所示，对第二区域2的岩石进行采掘之后，对从第二区域2采掘出的岩石进行清理，以使各第一子区域11形成临空面。可以理解的是，当第一区域1被分成两个第一子区域11时，去除位于第二区域2的岩石之后，可以使得每个第一子区域11形成一个临空面。
在本公开的一个实施例中，在步骤S10中，如图2～4所示，可以在第二区域2中设置多个爆破孔10，该爆破孔10的深度可以为1m～3m，例如：1m、1.5m、2m、2.5m、3m，相邻爆破孔10之间的间距可以为300mm～600mm，例如：300mm、400mm、500mm、600mm。上述爆破孔10的深度和间距可以更好的对隧道中的岩石进行爆破，同时还不会造成炸药的浪费。举例说明，可以使用钻机在第二区域2的特定位置设置多个爆破孔10。
当在第二区域2设置多个爆破孔10之后，可以在各个爆破孔10中放入炸药，并引爆各个爆破孔10中的炸药，以使各第一子区域11形成临空面。可以理解是的，第一区域1被分成两个第一子区域11时，去除位于第二区域2的岩石之后，可以使得每个第一子区域11形成一个临空面。
另外，为了使得炸药爆破的效果更好，可以在各个爆破孔10放入炸药之前，利用空气压缩机将各个爆破孔10内的岩渣吹出，并将积水吹干，但不限于此，也可以采用其它设备将爆破孔10内的岩渣吹出，并将积水吹干，这均在本公开的保护范围之内。
在本公开的一个实施例中，第二区域2可以具有第二中间部分21和第二边缘部分22，该第二边缘部分22可以位于第二中间部分21的外围。需要说明的是，当隧道的横截面形状为拱形，并当第二区域2在竖直方向延伸，且第二区域2将第一区域1分成两个横截面积相等的两个第一子区域11时，第二边缘部分22的顶部的形状为弧形。如图6～7所示，上述在各个爆破孔10中放入炸药可以包括：
在位于第二中间部分21的各爆破孔10中可以放入第一炸药6；
在位于第二边缘部分22的各爆破孔10中可以放入聚能水压爆破装置7。
具体地，如图6～9所示，该聚能水压爆破装置7可以包括聚能水压爆破管71、第二炸药72和水泡泥73。其中，聚能水压爆破管71可以具有两排第四聚能孔711，两排第四聚能孔711可以分别朝向其所在第二边缘部分22的延伸方向，水泡泥73和第二炸药72可以位于所述聚能水压爆破管71中。在第二边缘部分22中使用该聚能水压爆破装置7能够根据实际的需要使得隧道的边缘更加整齐，并且能够使得隧道边缘更好地成型。
进一步的，水泡泥73可以设置在第二炸药72靠近爆破孔10孔口的一侧，但不限于此，水泡泥73也可以设置在第二炸药72远离爆破孔10孔口的一侧，也可以在第二炸药72的两侧均设置水泡泥73，这均在本公开的保护范围之内。通过设置水泡泥73能够有效降低有害气体的浓度，避免瓦斯爆炸，减少粉尘浓度，并增大第二炸药72的威力。
在本公开的一个实施例中，如图17所示，第一炸药6靠近爆破孔10孔口的一侧也可以设置有水泡泥73，以降低有害气体浓度，减少瓦斯爆炸，减少粉尘浓度，并增大第一炸药6的威力。
在本公开的一个实施例中，可以将第一炸药6和第二炸药72与发爆器连接，并开启发爆器，从而去除第二区域2的岩石。
在步骤S20中，如图2～5所示，在各第一子区域11中均设置多个切缝孔9。具体地，可以使用钻机在各第一子区域11中设置多个切缝孔9，可以理解的是，在每个第一子区域11的第一中间部分111、第一边缘部分112以及连接部分113均设置有切缝孔9。同时，为了保证良好的胀裂效果，第一子区域11的各个部分中各个切缝孔9的深度可以为1m～3m，例如：可以为1m、1.5m、2m、2.5m、3m，第一子区域11的各个部分中相邻切缝孔9之间的间距可以为300mm～600mm，例如：可以为300mm、400mm、500mm、600mm。
在步骤S30中，如图10～11所示，在位于第一中间部分111的切缝孔9中设置第一瞬时胀裂器3，第一瞬时胀裂器3具有第一聚能管31，第一聚能管31上形成有多排第一聚能孔311，各第一瞬时胀裂器3上的第一聚能孔311的朝向相互对应。
具体地，第一瞬时胀裂器3的第一聚能管31上可以形成有2N排第一聚能孔311，相邻两排第一聚能孔311的夹角可以为360°/2N(N为除0以外的自然数)。第一聚能管31的形状可以为圆柱形，两侧可以开有多排第一聚能孔311，一排第一聚能孔311可以具有多个第一聚能孔311。使用该第一瞬时胀裂器3，裂缝面能够沿着第一聚能孔311定向开裂，胀裂面的数目可以为第一聚能孔311的排数。通过将各第一瞬时胀裂器3上的第一聚能孔311的朝向相互对应，能够使得不同第一瞬时胀裂器3爆破后在岩石上的胀裂面能够相互连接，以使得岩石能够几何成型。
在本公开的一个实施例中，在第一中间部分111中的切缝孔9中设置的第一瞬时胀裂器3均为双裂面瞬时胀裂器，即第一聚能管31上可以形成有四排第一聚能孔311，相邻两排第一聚能孔311的夹角可以为90°。通过双裂面瞬时胀裂器胀裂之后的岩石的形状可以为矩形。但不限于此，本公开对第一瞬时胀裂器3的形式不做限定，可以根据实际的需要来选择第一瞬时胀裂器3的形式。例如：如果需要形成三角形的岩石，可以采用三裂面瞬时胀裂器，即第一聚能管31上可以形成有六排第一聚能孔311，相邻两排第一聚能孔311的夹角可以为60°；如果需要体积更小的岩石可以采用四裂面瞬时胀裂器等，这均在本公开的保护范围之内。
在步骤S40中，如图12～13所示，在位于第一边缘部分112的切缝孔9中设置第二瞬时胀裂器4，第二瞬时胀裂器4具有第二聚能管41，第二聚能管41上形成有两排第二聚能孔411，两排第二聚能孔411均朝向其所在的第一边缘部分112的延伸方向。
具体地，该第二瞬时胀裂器4可以为单裂面瞬时胀裂器，即第二瞬时胀裂器4的第二聚能管41上的两排第二聚能孔411的夹角可以为180°，并且每一排第二聚能孔411均朝向其所在的第一边缘部分112的延伸方向。第二聚能管41的形状可以为圆柱形，相对两侧可以开有两排第二聚能孔411，一排第二聚能孔411可以具有多个第二聚能孔411。在第一边缘部分112使用该第二瞬时胀裂器4时，能够根据实际的需要使得隧道的边缘在爆破后更加整齐，并且能够更好地成型，即能够更好地呈现出所需要的形状。但不限于此，第二瞬时胀裂器4上的两排第二聚能孔411之间的夹角也可以不为180°，可以根据实际情况设置。
除此之外，第二聚能管41也可以具有三排第二聚能孔411，其中两排第二聚能孔411朝向其所在第一边缘部分112的延伸方向，另一排第二聚能孔411可以朝向第一中间部分111。朝向其所在第一边缘部分112的延伸方向的两排第二聚能孔411之间的夹角可以为180°，朝向第一中间部分111的一排第二聚能孔411与其他两排第二聚能孔411之间的夹角可以为90°。
在步骤S50中，如图14～15所示，在位于连接部分113的切缝孔9中设置第三瞬时胀裂器5，第三瞬时胀裂器5具有第三聚能管51，第三聚能管51上形成有两排第三聚能孔511，两排第三聚能孔511分别朝向相邻的第一边缘部分112。
在本公开的一个实施例中，该第三瞬时胀裂器5可以为直角型瞬时胀裂器，即第三瞬时胀裂器5的第三聚能管51上的两排第三聚能孔511的夹角可以为90°。另外，第三聚能管51的形状可以为圆柱形，且一排第二聚能孔411可以具有多个第二聚能孔411。通过在连接部分113设置第三瞬时胀裂器5能够使得连接部分113为转角形状(即：直角形状)，能够使得岩石隧道的边缘成型的更加平顺，并且还能够使得胀裂后的岩石更好地垮塌。需要说明的是，本公开对两排第三聚能孔511的夹角不做限制，可以根据实际需要设置，例如，如图3和图4所示，当连接部分113不为转角形状时，该第三瞬时胀裂器5中的两排第三聚能孔511的夹角可以不为90°，只要两排第三聚能孔511的方向分别朝向相邻的第一边缘部分112即可，这均在本公开的保护范围之内。
在本公开的一个实施例中，当连接部分113为转角形状时，该第三瞬时胀裂器5可以为T字型瞬时胀裂器，第三聚能管51中分别朝向相邻的第一边缘部分112的两排第三聚能孔511之间的夹角可以为90°，剩余一排第三聚能孔511可以与分别朝向相邻的第一边缘部分112的两排第三聚能孔511中的任意一排呈90°夹角。
如图16所示，上述第一聚能管31、第二聚能管41、第三聚能管51可以具有胀裂件20，该胀裂件20可包括容纳管201，胀裂剂202，第一引线203、第二引线204、第三引线205和引发头206。其中，容纳管201可设置于胀裂件20内。容纳管201的可为由塑料制成的塑膜，其作用有两个：一方面，由于胀裂剂202颗粒较小，一般情况下呈黑色固体颗粒状，直径3mm，长度7mm，无法直接固定在胀裂器中，需要将胀裂剂202装到容纳管201中，才可以固定，所以该容纳管201用来承装胀裂剂202；另一方面，由于有些隧道的钻孔中会有一些水，所以容纳管201可以起到防水防潮的作用。由于容纳管201的表面张力远远小于胀裂剂202引发后的冲击力，所以容纳管201在胀裂剂202引发后破裂，胀裂剂202引发后产生的大量能量可从聚能孔中排出。
固体圆柱颗粒状的胀裂剂202装在两端开口的筒状容纳管201中，在装胀裂剂202前，先把引发头206及第一引线203、第二引线204放入容纳管201中，第一引线203从容纳管201一端引出，第二引线204从容纳管201另一端引出；然后调整引发头206，可通过使用尺子测量塑膜的中间位置，使得引发头206位于容纳管201中间，接着把容纳管201的一端用细铁丝或铝丝封口，封口所用材质不限于此；接着开始装入胀裂剂202，胀裂剂202装完后再对容纳管201的另一端进行封口。装填胀裂剂202的多少依据现场岩性的强度和地应力的大小决定。
胀裂件20还可包括至少两个固定部207，至少两个固定部207分别穿过设置在聚能管的管壁上的固定孔，以用于对容纳管201进行限位。
优选的，带有胀裂剂202的容纳管201可放在聚能管的正中间，固定部207为铁丝，容纳管201的两端用铁丝通过固定孔固定。其中，铁丝与固定孔之间可以存在间隙，从而胀裂件20在胀裂过程中释放出来的冲击力也可以从固定孔中排出。但应当理解的是，容纳管201在聚能管中的位置不限于此，可根据具体情况而定。
上述第一聚能管31、第二聚能管41、第三聚能管51还可以包括第一耦合介质部208和第二耦合介质部209。其中，第一耦合介质部208和第二耦合介质部209位于聚能管内，且第一耦合介质部208和第二耦合介质部209在聚能管的轴向上间隔设置，举例而言第一耦合介质部208和第二耦合介质部209可分别设置于胀裂件20沿轴向方向的两端，即胀裂件20可设置在第一耦合介质部208和第二耦合介质部209之间。
进一步的，第一耦合介质部208和第二耦合介质部209可以具有相同的材料，可为空气，水，沙，土，岩棉，膏体等，通过更换不同材质的耦合介质，可以起到阻燃，聚力，降尘的功用。
由于第一聚能管31、第二聚能管41和第三聚能管51中装入的是胀裂剂202，该胀裂剂202可由煤粉、煤矸石粉、过氧化钙粉、高氯酸钾粉制成，从而该胀裂剂202并非为炸药，且该胀裂剂202为非易爆品。从而在利用第一瞬时胀裂器3、第二瞬时胀裂器4和第三瞬时胀裂器5进行爆破时能够提高隧道掘进的安全性，并降低了爆破的成本。同时，还能够减少爆破岩石的声音和振动。
需要说明的是，上述所提到的聚能管均为第一聚能管31、第二聚能管41和第三聚能管51。
在步骤S60中，引发第一瞬时胀裂器3、第二瞬时胀裂器4和第三瞬时胀裂器5，以使各第一子区域11的岩石几何成型。
具体地，可以将第一瞬时胀裂器3、第二瞬时胀裂器4和第三瞬时胀裂器5与电流引发装置连接。开启电流引发装置引发第一瞬时胀裂器3、第二瞬时胀裂器4和第三瞬时胀裂器5，以使各第一子区域11的岩石几何成型。但不限于此，也可以采用其他装置和方式来引发第一瞬时胀裂器3、第二瞬时胀裂器4和第三瞬时胀裂器5，这均在本公开的保护范围之内。
在本公开的一个实施例中，如图17所示，可以利用炮泥8将各切缝孔9的孔口封堵，以使各切缝孔9内形成密封环境，从而增加第一瞬时胀裂器3、第二瞬时胀裂器4和第三瞬时胀裂器5爆破的威力。
另外，也可以利用炮泥8将第二区域2中的各爆破孔10的孔口封堵，以使各爆破孔10内形成密封环境，从而增加炸药的爆破威力，并保证爆破的安全。
最后，重复上述各个步骤，即可完成所需深度的隧道的掘进。
在本公开提供的采用瞬时胀裂器几何成型掘进隧道的方法中，第一瞬时胀裂器3具有多排第一聚能孔311，第二瞬时胀裂器4具有两排均朝向其所在第一边缘部分112的延伸方向的第二聚能孔411，第三瞬时胀裂器5具有两排分别朝向相邻的第一边缘部分112的方向的第三聚能孔511，从而本公开通过第一瞬时胀裂器3、第二瞬时胀裂器4和第三瞬时胀裂器5限制了岩石破裂的方向，使得岩石在胀裂后还能够保持一定尺寸的几何形态，进而能够使得破裂后的岩石可以进行二次利用，例如：用作地砖、壁面、雕塑石材等，从而能够保护生态环境。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
Claims (10)
1.一种采用瞬时胀裂器几何成型掘进隧道的方法，其特征在于，所述隧道具有第一区域和第二区域，所述第二区域将所述第一区域分成至少两个第一子区域，且各所述第一子区域均具有第一中间部分、位于所述第一中间部分外围的多个第一边缘部分以及连接相邻两个第一边缘部分的连接部分，所述采用瞬时胀裂器几何成型掘进隧道的方法包括：
去除位于所述第二区域的岩石，以使各所述第一子区域均形成临空面；
在各所述第一子区域中均设置多个切缝孔；
在位于所述第一中间部分的所述切缝孔中设置第一瞬时胀裂器，所述第一瞬时胀裂器具有第一聚能管，所述第一聚能管上形成有多排第一聚能孔，各所述第一瞬时胀裂器上的第一聚能孔的朝向相互对应；
在位于所述第一边缘部分的所述切缝孔中设置第二瞬时胀裂器，所述第二瞬时胀裂器具有第二聚能管，所述第二聚能管上形成有两排第二聚能孔，两排所述第二聚能孔均朝向其所在的所述第一边缘部分的延伸方向；
在位于所述连接部分的所述切缝孔中设置第三瞬时胀裂器，所述第三瞬时胀裂器具有第三聚能管，所述第三聚能管上形成有两排第三聚能孔，两排所述第三聚能孔分别朝向相邻的所述第一边缘部分；
引发所述第一瞬时胀裂器、第二瞬时胀裂器和第三瞬时胀裂器，以使各所述第一子区域的岩石几何成型。
2.根据权利要求1所述的采用瞬时胀裂器几何成型掘进隧道的方法，其特征在于，所述去除位于所述第二区域的岩石，以使各所述第一子区域均形成临空面，包括：
利用采掘设备对所述第二区域的岩石进行采掘；
清理从所述第二区域中采掘出的岩石，以使各所述第一子区域均形成临空面。
3.根据权利要求1所述的采用瞬时胀裂器几何成型掘进隧道的方法，其特征在于，所述去除位于所述第二区域的岩石，以使各所述第一子区域均形成临空面，包括：
在所述第二区域中设置多个爆破孔；
在各所述爆破孔中放入炸药；
引爆各所述爆破孔中的炸药，以使各所述第一子区域形成临空面。
4.根据权利要求3所述的采用瞬时胀裂器几何成型掘进隧道的方法，其特征在于，所述第二区域具有第二中间部分和第二边缘部分，所述第二边缘部分位于所述第二中间部分的外围，所述在各所述爆破孔中放入炸药，包括：
在位于所述第二中间部分的各所述爆破孔中放入第一炸药；
在位于所述第二边缘部分的各所述爆破孔中放入聚能水压爆破装置，所述聚能水压爆破装置包括聚能水压爆破管、第二炸药和水泡泥，其中，所述聚能水压爆破管具有两排第四聚能孔，两排所述第四聚能孔分别朝向其所在所述第二边缘部分的延伸方向，所述水泡泥和所述第二炸药位于所述聚能水压爆破管中。
5.根据权利要求1所述的采用瞬时胀裂器几何成型掘进隧道的方法，其特征在于，所述引发所述第一瞬时胀裂器、第二瞬时胀裂器和第三瞬时胀裂器，以使各所述第一子区域的岩石几何成型，包括：
将所述第一瞬时胀裂器、第二瞬时胀裂器和第三瞬时胀裂器与电流引发装置连接；
开启所述电流引发装置引发所述第一瞬时胀裂器、第二瞬时胀裂器和第三瞬时胀裂器，以使各所述第一子区域的岩石几何成型。
6.根据权利要求1所述的采用瞬时胀裂器几何成型掘进隧道的方法，其特征在于，所述第二区域沿任意直线方向延伸并贯穿所述隧道，以将所述第一区域分成两个第一子区域。
7.根据权利要求1所述的采用瞬时胀裂器几何成型掘进隧道的方法，其特征在于，所述第一聚能管上形成有2N排所述第一聚能孔，相邻两排所述第一聚能孔之间的夹角为360°/2N。
8.根据权利要求1所述的采用瞬时胀裂器几何成型掘进隧道的方法，其特征在于，所述第二聚能管上的两排第二聚能孔的夹角为180°。
9.根据权利要求1所述的采用瞬时胀裂器几何成型掘进隧道的方法，其特征在于，相邻两个所述切缝孔之间的间距为300mm～600mm。
10.根据权利要求1所述的采用瞬时胀裂器几何成型掘进隧道的方法，其特征在于，所述切缝孔的深度为1m～3m。
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