CN114322686A - 一种暗挖隧道安全爆破的起爆网路架构及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于暗挖隧道安全爆破的起爆网路架构及控制方法，其特征在于，包括如下步骤：获取炮孔参数，所述炮孔参数至少包括炮孔位置和炮孔数量。其中至少包括在已有炮孔数量的基础上增加周边孔布置数量，作为隔振孔，并在周边孔与辅助孔之间增加布置一排减振孔。掏槽孔设置在开挖断面中下部，周边孔沿隧道轮廓布设在开挖断面上，减振孔设置在周边孔与辅助孔之间，辅助孔设置在周边孔与掏槽孔之间的开挖断面上，底板孔设置在开挖断面底部。

Description

一种暗挖隧道安全爆破的起爆网路架构及控制方法

技术领域

本发明涉及隧道爆破施工领域，尤其涉及一种暗挖隧道安全爆破的起爆网路架构及控制方法。

背景技术

地铁交通以其高效、快捷、环保等优点，成为缓解城市交通压力和减少污染的有效手段，但是由于城市既有建筑的存在、需修建大量地下隧道。为了加快施工进程和效率，岩层地段不可避免要采取爆破施工，但爆破通常会对现有建筑物带来一定的影响。采取合理有效的减振措施，是达到顺利施工的关键。

现有技术中如公开号为CN201611211317.5的专利文献提出了一种降低震动和噪音的隧道空孔泥浆减振控制爆破方法，按钻爆布置图对钻孔进行定位。装药前用高压风扫孔干净，分别选用岩石乳化炸药和非电秒延期雷管，按减振爆破参数设计表对装药孔进行装药，周边孔间隔装药，其余炮孔连续装药，装药应到底，并用炮泥进行封堵到位，空孔采用塑料袋装泥浆填充。将雷管按要求连接到位，设备、人员均撤到安全距离以外，确认安全后进行起爆。本发明不仅能增强孔底爆力，提高爆破进尺，尤其加强了对爆破冲击波反射、折射和吸收，加快冲击波→衰减→应力波→衰减→地震波，大大减少爆破振动和噪音，经检测爆破振速在5cm/s以下，大大减少了扰民，取得了良好技术经济效果。

CN108286920B公开了一种隧道爆破和开挖的实施方法。包括：对暗挖隧道采用全断面开挖或台阶法开挖；根据地质围岩情况、施工工序和投入钻孔设备的类型，对Ⅲ级围岩采用台阶法开挖或者全断面开挖法；对Ⅳ围岩采用上下两台阶分部开挖，上部台阶先开挖，达到一定安全距离后，下部台阶跟进爆破开挖；对Ⅴ级围岩分为上、中、下三台阶临时仰拱开挖。本发明提供的隧道爆破和开挖的实施方法通过轮廓光面爆破、先进的掏槽减振技术来控制隧道周边围岩的稳定性及成型性；通过控制每次爆破规模和每个循环的爆破进尺，利用微差控制爆破技术，控制同段最大药量，最后达到控制爆破震动的目的。

CN110455137A公开了一种用于暗挖隧道减振爆破的孔外微差联网施工方法。所述方法包括根据炮孔参数和联网参数布设孔内引爆雷管和孔外引爆雷管，多个分段中任意相邻的两个分段通过一个孔外引爆雷管串联，每个分段包括多个炮孔和多个孔内引爆雷管，多个炮孔中的每个炮孔均与多个孔内引爆雷管中的一个孔内引爆雷管的第一端连接，每个分段包括的多个孔内引爆雷管中的每个孔内引爆雷管的第二端通过一个孔外引爆雷管并联。本发明解决了孔内微差联网施工方法和孔内外同时微差联网施工方法爆破不稳定的问题。

上述技术方案提出了采用爆破的孔外微差联网施工方法，通过将单次起爆施工方式改进为单次微差起爆方式，减少了瞬间爆破的爆破规模，极大程度上减少了爆破振动的叠加，有效地减少了振动的强度和产生的影响，但是，单次微差起爆的方式由于起爆间隔小，起爆规模大，爆破时产生的一部分振动还是会叠加，减振的效果并不理想。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

为解决上述现有技术中至少一部分不足之处，本申请提出了一种用于暗挖隧道安全爆破的起爆控制方法，包括如下步骤：获取炮孔参数，所述炮孔参数至少包括炮孔位置和炮孔数量；

其中至少包括在已有炮孔数量的基础上增加周边孔布置数量，作为隔振孔，并在周边孔与辅助孔之间增加布置一排减振孔；

掏槽孔设置在开挖断面中下部，周边孔沿隧道轮廓布设在开挖断面上，减振孔设置在周边孔与辅助孔之间，辅助孔设置在周边孔与掏槽孔之间的开挖断面上，底板孔设置在开挖断面底部；

优选地，还包括以下步骤：

步骤2：根据炮孔参数中的炮孔类型、炮孔位置、炮孔数量、炮孔深度在开挖断面上开设炮孔；

步骤3：根据炮孔参数中的最大起爆药量Qmax、单孔装药量q和炮孔数量N计算联网参数，联网参数包括分段数量和单段最大炮孔孔数；

步骤4：爆破联网施工，爆破施工采取先起爆掏槽孔，后起爆辅助孔、周边孔和底板孔的方式分两部分进行，减少单次起爆规模和单次起爆总药量，根据所述联网参数布设引爆雷管，所述引爆雷管包括孔内引爆雷管和孔外引爆雷管，多个所述分段中任意相邻的两个分段通过一个孔外引爆雷管串联，每个所述分段包括多个炮孔和多个孔内引爆雷管，所述多个炮孔中的每个炮孔均与所述多个孔内引爆雷管中的一个孔内引爆雷管的第一端连接，所述每个分段包括的多个孔内引爆雷管中的每个孔内引爆雷管的第二端通过一个所述孔外引爆雷管并联；

步骤5：爆破施工；

步骤6：清理爆破现场；

步骤7：重复步骤1至6，直到隧道开挖完成。

优选地，周边孔采取加密布置的方式设置，在原有相邻周边孔之间布置至少一个隔振孔，隔振孔的参数与周边孔相同，起爆时采取间隔装药起爆。

优选地，减振孔的布置方式与周边孔相同，采用倒U型的布置方式排布在周边孔和辅助孔之间，且减振孔到周边孔的距离为二倍减振孔到辅助孔的距离。

优选地，掏槽孔的布置方式为采用缩小所述掏槽孔布置排距的方式布置所述掏槽孔。

优选地，孔内引爆雷管的段别大于所述孔外引爆雷管的段别。

优选地，开挖断面上设有防护孔，所述防护孔设置在所述每个分段包括的多个孔内引爆雷管与一个所述孔外引爆雷管的连接节点对应的所述开挖断面上，所述连接节点设于所述防护孔内。

优选地，炮孔内设有多节乳化炸药，孔内引爆雷管的第一端反向插入所述多节乳化炸药中靠近所述炮孔底部的一节乳化炸药中，且装设所述多节乳化炸药的方式包括连续不耦合或间断不耦合。

一种暗挖隧道安全爆破的起爆网络架构，在已有炮孔参数的基础上，增加隔振孔和减振孔，隔振孔设置在相邻周边孔之间，减振孔设置在周边孔与辅助孔之间，隔振孔和减振孔的参数与周边孔相同。

优选地，开挖断面上设有防护孔，防护孔设置在所述每个分段包括的多个孔内引爆雷管与一个孔外引爆雷管的连接节点对应的开挖断面上，连接节点设于防护孔内。

本发明至少有以下优点：

采用在周边孔之间布置隔振孔，在周边孔和辅助孔之间设置减振孔的方式对爆破过程产生的振动传播进行阻止和削弱，且通过分次起爆，减少单次起爆规模从而减少爆破过程中产生的振动规模，有效地避免了过高振动对周围建筑物造成的损害。

附图说明

图1为本发明的用于暗挖隧道控制爆破的上台阶联网爆破平面图；

图2为本发明的用于暗挖隧道控制爆破的减振孔布置平面图；

图3为本发明的用于暗挖隧道控制爆破的上台阶掏槽孔单次爆破的联网平面图；

图4为本发明的上台阶辅助孔、周边孔和底板孔二次起爆联网平面图；

图5为本发明的用于暗挖隧道减振爆破的联网的炮孔剖面图；

图6为本发明的用于暗挖隧道控制爆破的孔外微差联网施工方法的防护孔剖面图。

附图标记列表

1：掏槽孔；3：辅助孔；4：周边孔；4a：隔振孔；5：底板孔；6：减振孔；7：孔内引爆雷管；8：孔外引爆雷管；9：连接节点；10：防护孔；11：炮孔；13：乳化炸药；14：炮泥。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，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作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

一种用于暗挖隧道安全爆破的起爆控制方法，所述方法包括：

步骤1，获取炮孔参数，炮孔参数包括炮孔类型、炮孔位置、炮孔数量、炮孔深度和单孔装药量；

步骤1.1，根据岩性确定开挖断面的介质系数K和衰减系数α，此处，K取值200，α取值1.65；

步骤1.2，根据保护对象确定装药中心到被保护的建筑物的距离R和质点振动速度V，此处，R取值50m，V取值5cm/s；

步骤1.3，根据以下萨氏公式，计算单段最大起爆药量Qmax：

V＝K(Q 1/3/R)α，

由以上公式得到以下计算单段最大起爆药量：

Qmax＝R 3(V/K)3/α＝1.5kg，

步骤1.4，根据开挖现场的围岩等级，确定循环开挖爆破进尺H，此处，H取值为1.5m；

步骤1.5，不同的围岩等级对应的炮孔利用率m分别为Ⅰ～Ⅱ85％，Ⅱ～Ⅲ90％，Ⅲ～Ⅳ95％，其中，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ代表围岩等级，此处，炮孔利用率m取值为90％；

步骤1.6，根据炮孔利用率m、循环开挖爆破进尺H，按照如下公式计算炮孔深度h：

h＝m/H＝0.6m，

步骤1.7，获取装药系数χ，此处，χ取值为0.45；

步骤1.8，根据装药系数x、炮孔深度h，按照如下公式(4)计算单孔装药量q：

q＝χ*h＝0.27kg，

步骤1.9，获取炮孔数量N、炮孔位置和炮孔类型；

步骤1.91，根据单位炸药消耗量d、开挖断面面积s、装药系数x、每米药卷的炸药质量y，按照如下公式(5)计算炮孔数量N，此处，d取值为1.2kg/m 3，s取值为100㎡，x取值为0.45，y取值为1.1kg/m；

N＝(ds)/(xy)≈242，

在已有炮孔数量N的基础上增加周边孔4的布置数量，作为隔振孔4a，并在周边孔与辅助孔之间增加布置一排减振孔6，减振孔6的参数与周边孔4参数相同；

步骤1.92，炮孔位置为：掏槽孔1设置在开挖断面中下部，周边孔4沿隧道轮廓布设在开挖断面上，减振孔6设置在周边孔4与辅助孔3之间，辅助孔3设置在周边孔4与掏槽孔1之间的开挖断面上，底板孔5设置在开挖断面底部；

步骤1.93，炮孔类型为：掏槽孔1、辅助孔3、周边孔4隔振孔4a、底板孔5和减振孔6；

步骤2，根据炮孔参数在开挖断面上开设掏槽孔1、辅助孔3、周边孔4、隔振孔4a、底板孔5和减振孔6；

钻孔设备选用YT-28凿岩机，炮眼直径40～42mm，上台阶采用楔形掏槽法，周边轮廓采用光面爆破，孔内采用2～15段毫秒导爆管雷管，孔外用毫秒导爆管雷管簇联后用击发针起爆。

通过轮廓面爆破、先进的掏槽减振技术来控制隧道周边围岩的稳定性及成型性；通过控制每次爆破规模和每个循环的爆破进尺，利用微差控制爆破技术，控制同段最大药量，最后达到控制爆破震动的目的。

步骤3，根据炮孔参数获取联网参数，联网参数包括分段数量和单段最大炮孔孔数：

步骤3.1，根据最大起爆药量Qmax、单孔装药量q，按照如下公式(6)计算单段最大炮孔孔数n：

n＝Qmax/q≈6，

步骤3.2，根据炮孔数量N和单段最大炮孔孔数n，按照如下公式(7)计算分段数量w：

w＝N/n≈40；

步骤4，爆破联网施工；

步骤4.1，按照以下设计起爆顺序：首先起爆掏槽孔1、其次按顺序起爆辅助孔3、周边孔4和底板孔5；如附图2和附图3所示，打孔完成后先对掏槽孔1进行装药联网起爆，其次再将剩余的辅助孔3、周边孔4和底板孔5进行装药起爆，需要注意的是，起爆时隔振孔4a和减振孔6不需要进行装药起爆，不会改变爆破规模和爆破用药量。

步骤4.2，基于起爆顺序、联网参数和单孔装药量布设引爆雷管和乳化炸药13：在各炮孔11外统一采用5段以下的孔外引爆雷管8，在各炮孔11内统一采用15段以上的孔内引爆雷管7，孔外引爆雷管8依次将各分段串联成网，多个分段中任意相邻的两个分段通过一个孔外引爆雷管8串联，每个分段包括多个炮孔11和多个孔内引爆雷管7，多个炮孔11中的每个炮孔11均与多个孔内引爆雷管7中的一个孔内引爆雷管7的第一端连接，每个分段包括的多个孔内引爆雷管7中的每个孔内引爆雷管7的第二端通过一个孔外引爆雷管8并联，孔外引爆雷管8一端与多个孔内引爆雷管7连接，孔外引爆雷管7另一端与下一个孔外引爆雷管8连接，仅在第一个孔外引爆雷管8的一端与瞬发导爆管连接以便于后续的爆破施工作业，瞬发导爆管引爆第一个孔外引爆雷管8，第一个孔外引爆雷管8引爆第二个孔外引爆雷管8和第一段包含的多个孔内引爆雷管7的导爆索，直至引爆最后一组孔外引爆雷管8，此时第一组孔内引爆雷管7才会起爆；

步骤4.3，使用炮泥14封堵炮孔11；

步骤5，使用导爆管激发针及脉冲起爆器实施起爆；

步骤6，清理爆破现场；

步骤7，重复步骤1-6直到隧道开挖完成。

根据一种优选实施方式，如图4和图1所示，周边孔4采取加密布置隔振孔4a的方式设置，周边孔4是为了保证爆破轮廓完整在爆破断面上开设的小孔，为了在传播过程中减少爆破时产生的振动，在原有相邻的两个周边孔4之间设置至少一个隔振孔4a。隔振孔4a的大小和深度等物理参数与周边孔4相同，起爆时隔振孔4a和周边孔4能够配合吸收爆破时产生的振动能量。较优地，当相邻周边孔4之间的隔振孔4a的数量越多，能够吸收振动能量的效果越高，但会造成挖设隔振孔4a的时间成本增加，工作效率降低，且由于爆破工作面为弧形结构，采取在周边孔4之间增加布置隔振孔4a的方式会使得炮孔位于弧形边长顶端的分布较其余弧形边长上的炮孔分布更加密集，爆破时产生的振动能量也会由于隔振孔4a的分布不均匀造成处于不同位置的隔振孔4a吸收的振动能量不同。其中，顶端的隔振孔分布较密集，吸收爆破产生的能量最多。底端的隔振孔4a的分布相对于顶端较疏散，能够吸收的振动能量也较低。在相同岩石材质下，岩体收到的爆破压力不均匀，从而导致爆破面底端的岩体爆破过量，爆破超出范围超出弧形边长顶端，因此不能按照尽可能多的布置方式在周边孔4之间布置隔振孔4a。

根据一种优选实施方式，如图1和图4所示，上述相邻两个周边孔4间的隔振孔4a采取均匀布置的方式。具体的，根据相邻两个周边孔4之间的距离，计算周边孔4与隔振孔4a之间的距离和隔振孔4a之间的距离，使得周边孔4距离最近的隔振孔4a的距离与隔振孔4a之间的距离相等。隔振孔4a的直径以及开挖方式和开挖深度与周边孔4相同。周边孔4和隔振孔4a能够在第一次只起爆掏槽孔1区域时作为隔离带共同吸收爆破产生的振动能量。由于周边孔4和隔振孔4a之间设置距离相同，具体参数相同，在爆破过程中能够均匀地吸收振动能量，防止某一点或某一区域因吸收能量不均匀或能量聚集导致周边孔4区域产生破坏从而影响后续的二次起爆。进一步优选地，当相邻的周边孔4之间的隔振孔4a的数量为2时，能够达到在尽可能吸收振动能量的前提下保证爆破施工时的总体工作效率，且在这种情况下，能够最大化减少处于不同位置隔振孔4a能够吸收的振动能量之间的差值，不会造成起爆后某个区域的爆破范围过大的问题，起爆时采取只在周边孔4内间隔装药起爆的方式，隔振孔4a仅作为隔振使用，无需装药起爆，不会对起爆时的用药量和起爆规模产生影响。

根据一种优选地实施方式，如图2和图1，周边孔4与辅助孔3之间还增加设置有一层倒U型减振孔6。与上述隔振孔4a参数相同，减振孔6的设置目的也是为了吸收爆破过程中产生的振动能量，且减振孔6设置时以周边孔4为轮廓设置。减振孔6设置的具体位置为减振孔6到最近周边孔4的距离为二倍减振孔6到最近辅助孔3的距离。当减振孔6离爆破质点越近时，减振孔6能够吸收振动能量的效率也越高，但自身在爆破过程中被破坏的速度也就越快，因此需要不断调整减振孔6与周边孔4的相对位置，较优地，当减振孔6到最近周边孔4的距离为二倍减振孔6到最近辅助孔3的距离时，减振孔6能够在保证作用时间的长度下达到最大的振动吸收效率。

减振孔6截面呈倒U型线状排布，截面为线状的排布方式使得爆破产生的振动能量能够被减振孔6以面状收束的方式吸收，爆破产生的振动能量在面状分布减振孔6的压缩下一部分会被弹回爆破点，与爆破产生的其他能量进行抵消，从而到达进一步消减爆破时产生的能量，减振孔6本身也和上述隔振孔4a一样，能够吸收爆破时产生的能量，此处不再赘述。

根据一种优选实施方式，减振孔6的布置方式为以周边孔4和隔振孔4a为布置边界的到U型布置，减振孔6能够配合周边孔4和隔振孔4a形成两道减振隔振的阻隔带，从而大幅度削弱爆破能量。优选地，为了能够将第一次起爆掏槽孔1时的爆破能量以面状吸收的方式均匀吸收，不会由于能量吸收不均匀导致能量聚集导致某个点上的爆破效果过度，将减振孔6设置为左右对称的方式。优选地，将减振孔6的设置数量与位置对应周边孔4和隔振孔4a之间的间隔数量和位置设置，使得减振孔6由圆心向外指向周边孔4和隔振孔4a之间的间隙，而周边孔4和隔振孔4a向圆心延伸则一一映射至减振孔6之间的间隙处。使得在爆破能量由中心向四周辐射时，从减振孔6的间隙处传播的未经减振孔6阻隔的能量能够被周边孔4和隔振孔4a阻隔。

根据一种优选实施方式，掏槽孔1的布置方式为在原有布置方式上缩短排距进行布置，排距越大，相同药量下爆破产生的振动也越高。但是，由于掏槽孔1的位置处于开挖断面中下部，缩小排距会导致开挖断面中下部两边的爆破效果不佳，较优地，在原有设计掏槽孔1位置的基础上，将掏槽孔1之间的排距缩小为原有排距的五分之四，此时能够控制在控制振动的同时不影响掏槽孔1的爆破效果。

根据一种优选实施方式，当采用从内到外依次增大排距的方式布置掏槽孔1时，爆破时产生的振动能量最少且不影响掏槽孔1的爆破效果。此处的排距大小小于原有设计的排距大小。较优地，当掏槽孔1间的排距从内到外依次为原有设计排距的三分之二，原有设计排距的四分之三，原有设计排距的五分至四时，经仪器测量，爆破产生的能量最少，且掏槽孔1的爆破效果并没有受到改变。

根据一种优选实施方式，掏槽孔1包括一级掏槽孔和二级掏槽孔，二级掏槽孔设置在一级掏槽孔的两侧，当掏槽孔1一次最大起爆炮孔数量超过单段最大炮孔孔数n时，先爆破一侧二级掏槽孔，再爆破另一侧二级掏槽孔。

根据一种优选实施方式，孔内引爆雷管7的段别大于孔外引爆雷管8的段别，孔内引爆雷管7优选为20段，孔外引爆雷管8优选为3段。

根据一种优选实施方式，参见图6，开挖断面上设有防护孔10，防护孔10的深度为15～20cm，防护孔10设置在每个分段包括的多个孔内引爆雷管7与一个孔外引爆雷管8的连接节点9对应的开挖断面上，将连接节点9设于防护孔10内，用于防止孔外引爆雷管8爆炸产生的碎屑割断其它未引爆的孔内引爆雷管7或孔外引爆雷管8导致爆破失败，提高了爆破稳定性。

根据一种优选实施方式，参见图5，炮孔11内设有多节乳化炸药13，孔内引爆雷管7的第一端反向插入多节乳化炸药13中靠近炮孔11底部的一节乳化炸药13中，且装设多节乳化炸药13的方式包括连续不耦合或间断不耦合，使乳化炸药13与炮孔11内壁之间存在间隙，从而改善爆破效果。选用Φ32mm乳化炸药，孔底连续柱状装药，起爆药包置于装药段中下部，周边眼光面爆破或预裂爆破选用Φ25mm小药卷乳化炸药，采用不耦合装药，将小药卷用竹片绑扎以保证药包间距，提高不耦合系数，以期达到最佳光爆效果，药包间用导爆索串联。

根据一种优选实施方式，参见图5，炮孔11的前端设有炮泥14，防止爆破时形成的高压气体从炮口10喷泄而出，从而获得理想的爆破效果。本发明选择使用水炮泥对炮口10进行封堵，水炮泥能够增加起爆时炮口的抵抗力，且水炮泥在爆破的同时进行爆炸，水可以形成雾状分布在空气当中，可以起到降尘，降温和吸收有毒有害气体的作用。据试验使用水炮泥和黄泥想对比，一氧化碳可减少35％，二氧化碳可减少45％。

需要说明的是炮孔参数中有关系数的确定，例如介质系数K、衰减系数α、质点振动速度V、循环开挖爆破进尺H、炮孔利用率m等根据隧道开挖过程中的围岩、岩性予以确定。

根据一种优选实施方式，炮孔11采用楔形掏槽的方式设置，提高了爆破效果。楔形掏槽是由两排以上的相邻对称的倾斜炮孔组成，爆破后形成楔形的槽，槽可以分成水平楔形和垂直楔形掏槽两种形式。其适用于开挖断面大于4m及以上的断面，并根据开挖面节理裂隙发育程度以及走向分别采用水平楔形掏槽和垂直楔形掏槽(当存在水平层理时应用水平楔形掏槽)，这类掏槽方式能提供较大区域的槽腔体积，有利于后续炮孔的爆破，提高循环进尺和炮孔利用率，减少炮孔数量。缺点是爆破块度较大、堆碴分散、个别飞石达60m左右，其爆破振动较大，这对于整体性较好、极限抗压强度较高的围岩而言，爆破振动导致的破坏程度不甚明显，采用无轨运输方式不失为一种快速掘进的施工方法。这种方法，一次可以获得(40～50％)B(B为隧道开挖宽度)的进尺，有利于快速施工。而本发明适用于水平爆破开挖结构，采取水平楔形掏槽的方式开挖炮孔。

根据一种优选实施方式，方法还包括起爆步骤。警戒完毕后，爆破员在距爆破面300m以外的避炮点进行起爆。爆后要有足够的等待时间(至少不得小于15分钟)，确认炮烟充分稀释，工作面具备安全条件后，爆破班长才能进入工作面检查。

根据一种优选实施方式，方法还包括安全距离核算和地震效应计算步骤。爆区周围有需保护的各种不同的建筑物，不同建筑物的安全允许质点振动速度也不相同，为了保证各种建筑物的安全，必须限制最大一段装药量Qmax，控制爆破振动。

根据一种优选实施方式，方法还包括在隧道内由外到内线性布置多个监测面，通过在监测面上设置监测装置对隧道的振动信息、净空信息和沉降信息进行监测，监测装置至少包括：

净空监测组件，用于测量所处位置的净空信息；

振动监测组件，用于测量所处位置的振动信息；

水平监测组件，用于测量所处位置的沉降信息。

在对隧道参数进行测量时，至少一个净空监测组件、至少一个振动监测组件和至少一个水平监测组件以彼此共面布置的方式设置在垂直于开挖隧道断面的其中一个监测面上，其中，在暗挖隧道开挖断面上由外向内线性布置有多个监测面。根据一种优选实施方式，上述监测装置还包括接收组件、处理组件。接收组件通过无线电传输的方式接收净空信息、振动信息和沉降信息。处理组件用于对沉降信息、净空信息和振动信息进行分析并基于分析结果生成对应的监测反馈信息。

接收组件通过无线电传输的方式接收净空信息、振动信息和沉降信息。其中接收组件在爆破施工时通过无线电传输的方式按排列顺序依次接收并传输所有所述监测面上的所述净空信息、所述振动信息和所述沉降信息，并将监测信息映射至对应监测面。其中，所述接收组件将从所述净空监测组件、振动监测组件和水平监测组件接收到的监测信息和对应映射的监测面所处位置信息传输至所述处理组件。其中，所述接收组件在接收到未按照其对应的所述监测面所处位置的线性参数进行变化的异常监测信息时，将所述异常监测信息和其对应映射的监测面的位置信息以带突出标记的方式传输至所述处理组件。其中，将异常监测信息按照以与正常状态下配合其监测面的线性参数应对应的监测信息之间的差异幅度按等级分为一级异常监测信息、二级异常监测信息和三级异常监测信息，异常监测信息的等级基于异常幅度的升高逐级递增。其中，一级异常监测信息突出标记的方式为标记为蓝色信息；二级异常监测信息的突出标记方式为标记为橙色信息；三级异常监测信息突出标记的方式为标记为红色信息。其中，三级监测信息为与配合其监测面的线性参数应对应的监测信息之间的差异幅度多次达到100％或差异幅度超过100％的监测信息，接收组件在接收到三级监测信息时将所述三级监测信息标红过滤；二级监测信息为差异幅度达到11％-100％的监测信息，接收组件接收到此类信息后将二级监测信息标记为橙色发送至处理组件。一级监测信息为差异幅度达到0-10％的监测信息，接收组件接收到此类信息后将一级监测信息标记为蓝色发送至处理组件。

处理组件用于将监测信息分析并反馈，并将监测信息储存以对下一次监测做出指导。处理组件在接收到靠近爆破位置的第一个监测面的初始监测信息时，将初始监测信息对应监测面的线性布置参数模拟出剩余监测面上的应对应的监测信息并发送至接收组件以对剩余监测面上的监测信息与对应监测面上应对应的监测信息之间的差异幅度进行计算和判断。其中，处理组件在接收到异常监测信息时，对异常信息所在的监测面和该监测面靠近隧道爆破侧的上一个监测面的监测信息和位置信息提取，通过对比以往监测信息判断这两个监测面之间存在的问题，如当异常监测信息为振动信息时，则判断该监测面之间存在吸收振动能量的集水坑或存在侵蚀空洞。处理组件将异常情况和对应的反馈以可视化的方式输出。其中处理组件能够将异常监测信息所处监测面位置之后的监测面的线性参数加入配合异常监测信息的变量参数k，使得之后的监测面上的监测信息仍满足其对应监测面所处位置对应的线性参数，避免了在某个点出现的异常情况如振动幅度因出现空洞大量减少而造成的之后的监测面测量的振动幅度全都小于应对应的振动幅度造成大面积监测信息异常。

根据《爆破安全规程》(GB6722—2014)规定，地下浅孔爆破时，当f＞50HZ时，各结构物安全允许质点振动速度取值如下：土窑洞、土坯房、毛石房屋0.9～1.5cm/s；一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物2.5～3.0cm/s；钢筋混凝土结构房屋4.2～5.0cm/s。

根据公式：R＝(K/V)1/a Q 1/3

R—爆破区至被保护物距离，m；

V—质点峰值震动速度，本爆破设计临近房屋结构为砖混结构，取2.6cm/s；

Q—最大一段装药量，本爆破设计取值为55.86kg；

K—与爆破场地条件有关的系数，取K＝150；

α—与地质条件有关的衰减指数，取α＝1.6。

根据以上公式和参数计算的R＝48.2m。

本发明距离洞口最近为50m＞R＝48.2m，满足安全距离要求。

其他安全措施：严格按爆破设计进行钻孔，装药，装药不得超设计定额量。爆破器材加工房应设在洞口以外的安全地点。严禁在加工房以外的地点改制和加工爆破器材。爆破作业和爆破器材加工人员严禁穿着化纤衣物。进行爆破时所有人员及可移动机具应撤离现场。装药前应检查爆破工作面附近的支护是否牢固；炮眼内的泥浆，石粉应吹吸干净。刚打好的炮眼热度过高，不得立即装药。如果有照明不足，发现流砂、泥流未经妥善处理，或可能有大量溶洞涌水时，严禁装药爆破。为防止点炮时发生照明中断，爆破工应随身携带手电筒。严禁使用明火照明。当发现“盲炮”时，必须由原爆破人员按规定处理。装炮时应使用木质长棍装药，严禁火种。无关人员与机具等均应撤离至安全距离以外。

每次爆破前应详细调查爆破点周围的隐蔽工程，记录地面建筑物的情况，根据测震结果及时调整装药量，以保证周围建(构)筑物的安全，本发明在距离爆破点附近的建筑物内均设置有爆破振动监测点，时刻对爆破产生的振动进行监控检测，以便及时调整爆破参数和爆破规模。

根据一种优选实施方式，方法还包括爆破通风步骤。每个洞口配置两台75KW轴流式通风机，爆破完毕以后，隧道采用压入式通风排出炮烟，经检测空气质量合格后方可进入掌子面，确认爆破安全，首先检查有无瞎炮，若发现瞎炮应立即通知原装药工进行处理，瞎炮处理完成后进行找帮找顶，方可进行出碴工作。

一种暗挖隧道安全爆破的起爆网络架构，在已有炮孔参数的基础上，加入隔振孔4a和减振孔6，所述隔振孔4a设置在相邻周边孔4之间，所述减振孔6设置在所述周边孔4与辅助孔之间，所述隔振孔4和所述减振孔6的参数与所述周边孔4相同。

周边孔4、减振孔6、隔振孔4a、辅助孔3、底板孔5和掏槽孔1的设置位置和连接方式结合上述起爆控制方法进行设置，采取先起爆掏槽孔1后起爆辅助孔3、底板孔5和周边孔4的方式连接对应的炮孔。

开挖断面上设有防护孔10，防护孔10设置在每个分段包括的多个孔内引爆雷管7UI一个孔外引爆雷管8的连接节点9对应的开挖断面上。

起爆网络构架连接方式结合上述起爆控制方法，基于起爆顺序、联网参数和单孔装药量布设引爆雷管和乳化炸药13：在各炮孔11外统一采用5段以下的孔外引爆雷管8，在各炮孔11内统一采用15段以上的孔内引爆雷管7，孔外引爆雷管8依次将各分段串联成网，多个分段中任意相邻的两个分段通过一个孔外引爆雷管8串联，每个分段包括多个炮孔11和多个孔内引爆雷管7，多个炮孔11中的每个炮孔11均与多个孔内引爆雷管7中的一个孔内引爆雷管7的第一端连接，每个分段包括的多个孔内引爆雷管7中的每个孔内引爆雷管7的第二端通过一个孔外引爆雷管8并联，孔外引爆雷管8一端与多个孔内引爆雷管7连接，孔外引爆雷管7另一端与下一个孔外引爆雷管8连接，仅在第一个孔外引爆雷管8的一端与瞬发导爆管连接以便于后续的爆破施工作业，瞬发导爆管引爆第一个孔外引爆雷管8，第一个孔外引爆雷管8引爆第二个孔外引爆雷管8和第一段包含的多个孔内引爆雷管7的导爆索，直至引爆最后一组孔外引爆雷管8，此时第一组孔内引爆雷管7才会起爆。

隧道下台阶的施工方式与上台阶施工方式相同，同样采取先起爆掏槽孔，后起爆剩余的周边孔等炮孔的方式进行爆破作业，隔振减振的方法与上台阶的方法相同，此处不再赘述。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于暗挖隧道安全爆破的起爆控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：获取炮孔参数，所述炮孔参数至少包括炮孔位置和炮孔数量；

其中确定所述炮孔数量时在已有炮孔数量的基础上增加周边孔(4)布置数量，作为隔振孔(4a)，并在所述周边孔(4)与辅助孔之间增加布置一排减振孔(6)；

掏槽孔(1)设置在开挖断面中下部，周边孔(4)沿隧道轮廓布设在开挖断面上，减振孔(6)设置在所述周边孔(4)与辅助孔(3)之间，所述辅助孔(3)设置在所述周边孔(4)与掏槽孔(1)之间的开挖断面上，底板孔设置在开挖断面底部。

2.根据权利要求1所述的暗挖隧道安全爆破的起爆控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

步骤2：根据炮孔参数中的炮孔类型、炮孔位置、炮孔数量、炮孔深度在开挖断面上开设炮孔；

步骤3：根据炮孔参数中的最大起爆药量Qmax、单孔装药量q和炮孔数量N计算联网参数，联网参数包括分段数量和单段最大炮孔孔数；

步骤4：爆破联网施工，爆破施工采取先起爆掏槽孔(1)，后起爆辅助孔(3)、周边孔(4)和底板孔(5)的方式分两部分进行，减少单次起爆规模和单次起爆总药量；

步骤5：爆破施工；

步骤6：清理爆破现场；

步骤7：重复步骤1至6，直到隧道开挖完成。

3.根据前述权利要求之一所述的暗挖隧道安全爆破的起爆控制方法，其特征在于，在原有相邻周边孔(4)之间布置至少一个隔振孔(4a)，隔振孔(4a)的参数与周边孔(4)相同，起爆时采取间隔装药起爆。

4.根据前述权利要求之一所述的暗挖隧道安全爆破的起爆控制方法，其特征在于，所述减振孔(6)布置方式与所述周边孔(4)相同，采用倒U型的布置方式排布在所述周边孔(4)和所述辅助孔(3)之间，且所述减振孔(6)到所述周边孔(4)的距离为二倍所述减振孔(6)到所述辅助孔(3)的距离。

5.根据前述权利要求之一所述的暗挖隧道安全爆破的起爆控制方法，其特征在于，所述掏槽孔(1)的布置方式为采用缩小所述掏槽孔(1)布置排距的方式布置所述掏槽孔(1)。

6.根据前述权利要求之一所述的暗挖隧道安全爆破的起爆控制方法，其特征在于，所述孔内引爆雷管(7)的段别大于所述孔外引爆雷管(8)的段别。

7.根据前述权利要求之一所述的暗挖隧道安全爆破的起爆控制方法，其特征在于，所述开挖断面上设有防护孔(10)，所述防护孔(10)设置在所述每个分段包括的多个孔内引爆雷管(7)与一个所述孔外引爆雷管(8)的连接节点(9)对应的所述开挖断面上，所述连接节点(9)设于所述防护孔(10)内。

8.根据前述权利要求之一所述的暗挖隧道安全爆破的起爆控制方法，其特征在于：在需要爆破的炮孔内设有多节乳化炸药(14)，所述孔内引爆雷管(7)的第一端反向插入所述多节乳化炸药(14)中靠近所述炮孔(11)底部的一节乳化炸药(14)中，且装设所述多节乳化炸药(14)的方式包括连续不耦合或间断不耦合。

9.一种暗挖隧道安全爆破的起爆网络架构，其特征在于，在已有炮孔参数的基础上，加入隔振孔(4a)和减振孔(6)，所述隔振孔(4a)设置在相邻周边孔(4)之间，所述减振孔(6)设置在所述周边孔(4)与辅助孔之间，所述隔振孔(4a)和所述减振孔(6)的参数与所述周边孔(4)相同。

10.根据权利要求9所述的暗挖隧道安全爆破的起爆网络架构，其特征在于，开挖断面上设有防护孔(10)，所述防护孔(10)设置在所述每个分段包括的多个孔内引爆雷管(7)与一个所述孔外引爆雷管(8)的连接节点(9)对应的所述开挖断面上。

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