CN114322685B - 一种快速准确地确定隧道爆破中倾斜炮孔钻进角度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速准确地确定隧道爆破中倾斜炮孔钻进角度的方法；当隧道爆破采用垂直楔形掏槽方式时，在施工现场快速准确地确定掏槽孔、辅助掏槽孔和扩槽孔等倾斜炮孔的钻进角度就成为达到掘进爆破单循环进尺的前提。本方法先确定炮孔孔口在掌子面的位置，再利用钻杆和卷尺等简易工具，分别在隧道掌子面和钻杆上确定两个标记点，偏转凿岩机头使得两个标记点的连线与隧道轴线平行，倾斜炮孔的钻进角度便被确定出来。本方法结合常用的垂直楔形掏槽的隧道掘进爆破，可保证单循环爆破进尺，加快施工进度，提高施工效率和经济效益。

Description

一种快速准确地确定隧道爆破中倾斜炮孔钻进角度的方法

技术领域

本发明涉及隧道掘进爆破领域，具体来讲涉及的是一种用于隧道爆破中快速准确地确定倾斜炮孔钻进角度的简便方法。

背景技术

在山岭隧道和城市地铁隧道掘进爆破中，由于受到钻孔作业空间的限制，多使用垂直楔形掏槽的方式进行掏槽爆破。而在钻孔作业过程中，工人主要凭借经验或者感觉进行操作，不能快速准确地确定出倾斜炮孔的钻进角度，钻孔角度的偏差较大，导致每对掏槽孔的孔底距过大。已有的研究表明，在楔形掏槽中掏槽角度对爆破效果有着极为重要影响：在每对掏槽孔的孔口距一定时，掏槽孔的钻进角度小于设计值，导致孔底距过小甚至出现炮孔交叉的不利情况，由于同一对掏槽孔难于同时刻起爆，先起爆的倾斜炮孔会将两个掏槽孔孔底击穿贯通，导致后起爆的掏槽孔拒爆，不仅恶化爆破效果，影响掏槽的有效深度，减小单循环进尺，而且还引起爆破安全事故；掏槽孔钻进的角度偏大，又会使得两个掏槽孔的孔底距过大，爆破作用不能充分破碎两个掏槽孔之间的岩石，也不能达到两侧掏槽孔的共同抛掷作用而将掏槽腔体内的岩渣抛出的目的，会缩短爆破进尺。倾斜炮孔的钻进角度的准确性在很大程度上影响着爆破的单循环进尺，进而降低施工进度，增大施工成本，弱化社会效益和经济效益。

发明内容

因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种能够快速准确地确定倾斜炮孔的钻进角度的简便方法，通过卷尺和钻杆找到两个标记点，由两个标记点的位置关系就能确定倾斜炮孔的钻孔角度，改善爆破效果，提高爆破的单循环进尺。

本发明是这样实现的，构造一种快速准确地确定隧道爆破中倾斜炮孔钻进角度的方法，其特征在于；包括如下步骤。

步骤一：根据炮孔布置的水平剖面图，确定出各倾斜炮孔的基础数据，即是各倾斜炮孔的孔口至隧道中轴线的水平距离ai、相应炮孔的孔底至隧道中轴线的水平距离di及其炮孔长度Li，n为倾斜炮孔的个数，i=1~n；确定倾斜炮孔钻进角度所需参数如下表所列。

步骤二：按照炮孔布置的立面图在作业掌子面上确定出倾斜炮孔的孔口位置；

步骤三：从倾斜炮孔的孔口处向最近的隧道边墙方向量出一个水平距离为bi的位置，并在掌子面上用红色油漆做出标记，记为fi。

步骤四：将插入凿岩机的钻杆垂直于掌子面放置，并与隧道中轴线平行，垂足位于倾斜炮孔的孔口位置，从钻头处往凿岩机方向量出长度Li所在的位置，并用红色油漆做出标记，记为ei，之后将钻头垂直于掌子面钻进2cm以便于固定钻杆的钻头位置；

步骤五：以倾斜炮孔的孔口为圆心（钻头所在位置），钻杆长度为半径，将凿岩机往最近的边墙方向水平偏转。当标记ei和标记fi两点的连线和隧道中轴线平行时，钻杆和掌子面的夹角就为倾斜炮孔的设计掏槽角θi。

根据本发明所述的快速准确地确定隧道爆破中倾斜炮孔钻进角度的方法，其特征在于；所述倾斜炮孔包括内层掏槽孔、外层掏槽孔、辅助掏槽孔和倾斜掘进孔，并位于隧道中轴线两侧。

根据本发明所述的快速准确地确定隧道爆破中倾斜炮孔钻进角度的方法，其特征在于；所述按照炮孔布置的立面图在作业掌子面上确定出倾斜炮孔的孔口位置是指按照炮孔布置立面图上各倾斜炮孔的孔口在掌子面上的立面位置，如炮孔的孔口与掌子面上隧道中心铅垂线的水平距离以及炮孔的孔口至掌子面底板的垂直高度。

根据本发明所述的快速准确地确定隧道爆破中倾斜炮孔钻进角度的方法，其特征在于；所述从倾斜炮孔的孔口处向最近的隧道边墙方向量出一个水平距离为bi的位置，bi为第i个倾斜炮孔的孔口、孔底与隧道中轴线的距离差。

根据本发明所述的快速准确地确定隧道爆破中倾斜炮孔钻进角度的方法，其特征在于；用简易工具确定出标记点的位置，最终确定出倾斜炮孔的设计掏槽角；包括：

根据炮孔布置立面图，确定出炮孔孔口在掌子面上的位置；

根据倾斜炮孔的孔长Li确定出标记ei在钻杆的位置；

从倾斜炮孔的孔口往最近的隧道边墙方向量出距离为bi的位置，即标记出fi在掌子面的位置；

以炮孔孔口为圆心，凿岩机往最近的隧道边墙方向水平偏转，当标记ei和标记fi的连线与隧道中轴线平行时，钻杆与掌子面的夹角即为倾斜炮孔的设计掏槽角。

根据本发明所述的快速准确地确定隧道爆破中倾斜炮孔钻进角度的方法，其特征在于；所述掏槽孔为垂直楔形掏槽孔。

本发明具有如下优点：本发明专利所提供的一种快速准确地确定隧道爆破中倾斜炮孔钻进角度的简便方法，利用钻杆和卷尺等简便工具，得到标记ei、标记fi的位置，利用几何上的全等关系最终确定出钻杆与掌子面的夹角，钻杆按照此夹角钻进即可得到设计要求的倾斜炮孔的长度和夹角。当隧道爆破采用垂直楔形掏槽方式时，在施工现场快速准确地确定掏槽孔、辅助掏槽孔和扩槽孔等倾斜炮孔的钻进角度就成为达到掘进爆破单循环进尺的前提。本方法先确定炮孔孔口在掌子面的位置，再利用钻杆和卷尺等简易工具，分别在隧道掌子面和钻杆上确定两个标记点，偏转凿岩机头使得两个标记点的连线与隧道中轴线平行，倾斜炮孔的钻进角度便被确定出来。本方法结合常用的垂直楔形掏槽的隧道掘进爆破，可保证单循环爆破进尺，加快施工进度，提高施工效率和经济效益。

附图说明

图1为本发明一实施例确定倾斜炮孔钻进角度方法中步骤一确定炮孔孔口位置的示意图；

图2为本发明一实施例确定倾斜炮孔钻进角度方法中步骤二确定标记ei的示意图；

图3为本发明一实施例确定倾斜炮孔钻进角度方法中步骤三确定标记fi的示意图；

图4为本发明一实施例确定倾斜炮孔钻进角度方法中步骤四将钻机机头往最近隧道边墙方向水平偏转，当标记ei和标记fi的连线与隧道中轴线平行时，确定出钻杆的钻进角度示意图；

图中：θi代表炮孔和掌子面的夹角，Li代表炮孔长度，标注的长度单位：米。

具体实施方式

下面将结合附图1-图4对本发明进行详细说明，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做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。

本发明通过改进在此提供一种能够快速准确地确定倾斜炮孔的钻进角度的简便方法，通过卷尺和钻杆找到两个标记点，由两个标记点的位置关系就能确定倾斜炮孔的钻孔角度，改善爆破效果，提高爆破的单循环进尺。

本发明包括如下步骤：步骤一：确定倾斜炮孔的孔口位置。

步骤二：确定出标记ei在钻杆上的位置。

步骤三：从倾斜炮孔的孔口处往最近的隧道边墙方向量出一个水平距离bi，从而确定出标记fi在掌子面的位置。将钻杆垂直于掌子面，

步骤四：将带有钻杆的凿岩机以孔口位置为圆心，往最近的隧道边墙方向水平偏转，当标记ei和标记fi的连线与隧道中轴线平行时，钻杆与掌子面的夹角即为倾斜炮孔的角度。

本发明实施时，所述隧道掘进爆破的倾斜炮孔的孔长为Li，倾斜炮孔与掌子面夹角为θi。

本发明实施时，在所述隧道进行倾斜炮孔的钻孔操作包括：

根据炮孔布置立面图，从所述开挖爆破的隧道中轴线开始向边墙方向依次在掌子面上确定出各个倾斜炮孔的孔口位置；

将钻杆垂直于掌子面，垂足为倾斜炮孔的孔口Oi，钻头钻进掌子面2cm固定；

根据倾斜炮孔的设计长度Li，从钻头往凿岩机方向量出距离Li，找到标记ei的位置，用红喷漆作记号；

根据倾斜炮孔的孔口、孔底与隧道中轴线的距离差确定bi的长度，bi= ai-di，从倾斜炮孔的孔口位置处往最近的隧道边墙方向量出水平距离bi确定出标记fi的位置，并用红色喷漆作上记号；

以倾斜炮孔的孔口为圆心，以钻杆为半径，将凿岩机往最近的隧道边墙方向水平偏转，当标记ei和标记fi的连线与隧道中轴线平行时，钻杆与掌子面的夹角即为倾斜炮孔的设计夹角。

下面结合图1至图4详细说明本发明一实施例如何快速准确地确定出倾斜炮孔钻进角度的简便方法。本实施例隧道开挖宽度为13.4m，根据炮孔布置水平剖面图，从隧道边墙往隧道中轴线依次为：周边孔、外圈掘进孔、掘进孔3、掘进孔2、掘进孔1、辅助掏槽孔、外层掏槽孔、内层掏槽孔，其中，倾斜炮孔由隧道中心向两侧依次为内层掏槽孔、外层掏槽孔、辅助掏槽孔、掘进孔1。内层掏槽孔、外层掏槽孔、辅助掏槽孔、掘进孔1的孔口距隧道中心线的水平距离分别为a1=2.6m、a2=2.9m、a3=3.4m、a4=3.9m，其孔底距隧道中心线的水平距离分别为d1=0.1m、d2=0.1m、d3=1.55m、d4=3.05m，各炮孔的钻进长度（孔长）分别为L1=3.5m、L2=4.65m、L3=4.15m、L4=3.6m。

本发明一实施例的快速准确地确定倾斜炮孔的钻进角度的简便方法，包括如下步骤：

步骤一：在隧道掌子面上确定出内层掏槽孔、外层掏槽孔、辅助掏槽孔、掘进孔1这4种倾斜炮孔的孔口位置。

如图1所示，根据炮孔布置的立面图，依次确定出这4种倾斜炮孔的孔口至掌子面底板的垂直高度，并结合炮孔的孔口距隧道中心线的水平距离分别a1=2.6m、a2=2.9m、a3=3.4m、a4=3.9m，即可在掌子面上准确定出内层掏槽孔、外层掏槽孔、辅助掏槽孔、掘进孔1的孔口位置。

步骤二：在钻杆上标记e1的位置：如图2所示，将插入凿岩机的钻杆垂直于掌子面放置，垂足落于内层掏槽孔的孔口处，将钻头钻进掌子面2cm便于固定钻头所在位置。从钻头往凿岩机方向量出L1=3.5m的距离并用红色喷漆标记为e1。

步骤三：在掌子面上确定出标记f1的位置：如图3所示，b1为第1个倾斜炮孔-内层掏槽孔的孔口、孔底与隧道中轴线的距离差，即b1=a1-d1=2.5m。从内层掏槽孔的孔口处向最近的隧道开挖轮廓线方向量出一个水平距离为2.5m的位置，并在掌子面上的该位置用红色油漆做出标记，即为f1。

步骤四：水平偏转凿岩机，使得钻杆上的标记e1和掌子面上的标记f1两点的连线与隧道中轴线平行，此时钻杆与掌子面夹角即为内层掏槽孔与掌子面之间的夹角-内层掏槽角1。

如图4所示，以内层掏槽孔的孔口为圆心O1，以钻杆为半径，将凿岩机往最近的边墙方向水平偏转，当钻杆上的标记e1和掌子面上的标记f1两点的连线与隧道中轴线平行时，停止偏转，此时钻杆和掌子面的夹角就为内层掏槽炮孔的掏槽角θi。

步骤五：确定出其他倾斜炮孔的钻进角度：重复步骤二到四，将上述步骤中的：L1分别替换成L2、L3、L4，b1分别替换成b2、b3、b4，标记出相应的e2和f2、e3和f3、e4和f4，再水平偏转凿岩机，即可分别确定出外层掏槽孔、辅助掏槽孔、掘进孔1的钻进角度。

综上所述，上述快速准确地确定倾斜炮孔钻进角度的方法，只需要利用卷尺和钻杆等简易工具，通过找出标记点，就可以将钻杆钻进掌子面的角度以及长度确定出来，并能保证倾斜炮孔的角度得到准确控制。这种方法能够为改善爆破效果、提高爆破进尺提供实际操作的技术支撑，给隧道掘进施工带来很好的工程效益和经济效益。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种快速准确地确定隧道爆破中倾斜炮孔钻进角度的方法，其特征在于；

包括如下步骤；

步骤一：根据炮孔布置的水平剖面图，确定出各倾斜炮孔的基础数据，即是各倾斜炮孔的孔口至隧道中轴线的水平距离ai、相应炮孔的孔底至隧道中轴线的水平距离di及其炮孔长度Li，n为倾斜炮孔的个数，i=1~n；

步骤二：按照炮孔布置的立面图在作业掌子面上确定出倾斜炮孔的孔口位置；

步骤三：从倾斜炮孔的孔口处向最近的隧道边墙方向量出一个水平距离为bi的位置，并在掌子面上用红色油漆做出标记，记为fi；

所述从倾斜炮孔的孔口处向最近的隧道边墙方向量出一个水平距离为bi的位置，bi为第i个倾斜炮孔的孔口、孔底与隧道中轴线的距离差；

步骤四：将插入凿岩机的钻杆垂直于掌子面放置，并与隧道中轴线平行，垂足位于倾斜炮孔的孔口位置，从钻头处往凿岩机方向量出长度Li所在的位置，并用红色油漆做出标记，记为ei，之后将钻头垂直于掌子面钻进2cm以便于固定钻杆的钻头位置；

步骤五：以倾斜炮孔的孔口为圆心，钻杆长度为半径，将凿岩机往最近的隧道边墙方向水平偏转；当标记ei和标记fi两点的连线和隧道中轴线平行时，钻杆和掌子面的夹角就为倾斜炮孔的设计掏槽角θi。

2.根据权利要求1所述的快速准确地确定隧道爆破中倾斜炮孔钻进角度的方法，其特征在于；所述倾斜炮孔包括内层掏槽孔、外层掏槽孔、辅助掏槽孔和倾斜掘进孔，并位于隧道中轴线两侧。

3.根据权利要求1所述的快速准确地确定隧道爆破中倾斜炮孔钻进角度的方法，其特征在于；所述按照炮孔布置的立面图在作业掌子面上确定出倾斜炮孔的孔口位置是指按照炮孔布置立面图上各倾斜炮孔的孔口在掌子面上的立面位置，如炮孔的孔口与掌子面上隧道中心铅垂线的水平距离以及炮孔的孔口至掌子面底板的垂直高度。

4.根据权利要求1所述的快速准确地确定隧道爆破中倾斜炮孔钻进角度的方法，其特征在于；用工具确定出标记点的位置，最终确定出倾斜炮孔的设计掏槽角，

包括：

根据炮孔布置立面图，确定出炮孔孔口在掌子面上的位置；

根据倾斜炮孔的孔长Li确定出标记ei在钻杆的位置；

从倾斜炮孔的孔口往最近的隧道边墙方向量出距离为bi的位置，即标记出fi在掌子面的位置；

以炮孔孔口为圆心，凿岩机往最近的隧道边墙方向水平偏转，当标记ei和标记fi的连线与隧道中轴线平行时，钻杆与掌子面的夹角即为倾斜炮孔的设计掏槽角。

5.如权利要求2所述的快速准确地确定隧道爆破中倾斜炮孔钻进角度的方法，其特征在于，所述掏槽孔为垂直楔形掏槽孔。

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