CN115388724A - 基于随钻参数进行爆破参数动态设计的隧道施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于随钻参数进行爆破参数动态设计的隧道施工方法，包括根据上一循环钻孔数据，划分本次爆破隧道断面围岩等级区域、调整本次循环断面爆破参数设计、钻孔、获取本循环断面钻数据，进而与上一循环钻孔数据对比，动态调整本循环隧道断面围岩等级分区、装药和联网设计参数，然后，进行装药、联网、起爆。本发明的有益效果是，通过随钻参数动态调整爆破参数，根据现场实际情况选取合理的爆破参数，使设计的爆破参数更贴合现场实际情况，保证了选取的爆破参数的合理性、科学性、准确性，更能精准控制好开挖轮廓线的精度，减少超欠挖，降低后续隧道断面处理成本。
Description
技术领域
本发明属于隧道爆破技术，涉及一种基于随钻参数进行爆破参数动态设计的隧道施工方法。
背景技术
随着科技的不断发展，数字化、智能化是推动科技跨越发展、产业优化升级、生产力整体跃升的重要资源，将数字化、智能化与爆破技术相结合应成为我国爆破行业的发展方向。
目前传统隧道爆破参数设计方法为，根据探测围岩等级确定本隧道段围岩等级，根据此围岩等级进行爆破参数设计，后续炮孔布置、钻孔、装药、联网、起爆等过程均不再修改爆破参数。
在爆破参数选取过程仅根据地质勘探数据确定本次爆破隧道段围岩等级，再根据此围岩等级进行爆破参数设计。由于所依据的地质勘探钻孔密度太大或人为因素，这种确定爆破岩性的方法往往无法准确获得隧道断面各部位围岩等级。隧道断面局部围岩可能存在差异性，即隧道同一断面可能存在不全是一个围岩等级的情况。因此，爆破参数对局部区域存在不合理的情况，往往导致爆破开挖平整度不一、进尺率不满足要求，甚至隧道轮廓处也出现超挖和欠挖情况，使后续工序需花费更多时间、成本进行处理，对爆破效果和爆破及后续施工成本产生较大的影响，尤其是全断面开挖方式，此类情况更甚。基于此，本发明提出了一种基于随钻参数进行爆破参数动态设计的隧道施工方法。
发明内容
本发明的目的就是针对现有矿山爆破作业效率低，人力消耗大，劳动强度高，钻孔质量差的不足，提供一种基于随钻参数进行爆破参数动态设计的隧道施工方法，该方法借助钻孔过程中随岩质变化的随钻参数对隧道断面按岩质等级划分区域，并对不同区域进行与岩质相适应的爆破参数设计，还基于本次循环断面钻孔的随钻参数与上一循环隧道断面施工钻孔的随钻参数的比较结果，动态调整本次循环隧道断面的围岩等级和区域划分，并相应调整装药和联网设计参数。从而实现通过随钻参数动态调整爆破参数，使设计的爆破参数更贴合现场实际情况，保证了爆破参数选取的合理性、科学性、准确性，更能精准控制好开挖轮廓线的精度，减少超欠挖，降低后续隧道断面处理成本。
为实现前述目的，本发明采用如下技术方案。
一种基于随钻参数进行爆破参数动态设计的隧道施工方法，包括以下步骤，
S1，获取上一循环隧道断面施工钻孔的包括钻孔速率或钻机单孔能耗的随钻参数；
S2，基于整个隧道断面所述随钻参数代入围岩岩性判断函数，依据围岩岩性确定对应的围岩等级，并按围岩等级对隧道断面进行区域划分；
S3，按对应区域的围岩等级确定本次循环隧道断面施工的爆破参数设计；爆破参数设计包括布孔设计、装药设计和联网参数设计；
S4，基于所述爆破参数设计的布孔设计进行钻孔；
S5，获取本次循环断面钻孔的随钻参数；
S6，基于本次循环断面钻孔的随钻参数与上一循环隧道断面施工钻孔的随钻参数的比较结果，动态调整本次循环隧道断面的围岩等级和区域划分，并相应调整装药和联网设计参数；
S7，现场装药、联网、起爆。
采用前述方案的本发明基于随钻参数进行爆破参数动态设计的隧道施工方法，借助钻孔过程中随岩质变化的随钻参数对隧道断面按岩质等级划分区域，并对不同区域进行与岩质相适应的爆破参数设计，还基于本次循环断面钻孔的随钻参数与上一循环隧道断面施工钻孔的随钻参数的比较结果，动态调整本次循环隧道断面的围岩等级和区域划分，并相应调整装药和联网设计参数。从而实现通过随钻参数动态调整爆破参数，使设计的爆破参数更贴合现场实际情况，保证了爆破参数选取的合理性、科学性、准确性，更能精准控制好开挖轮廓线的精度，减少超欠挖，降低后续隧道断面处理成本。其中，随钻参数指钻机实际钻孔的效率参数和能源消耗参数。效率参数可用钻进速率、单孔耗时等指标表征；能源消耗按钻机额定功率与单孔耗时的乘积表征。
优选的，所述围岩等级按钻孔速率或钻机单孔能耗与围岩等级的函数关系确定。以通过函数关系确定围岩等级，以便进一步结合钻孔分布将相同的围岩等级划分在同一个区域内，进而针对每个区域进行爆破设计。其中的关系函数可参照现有地质勘探技术领域所依据的围岩等级标准，或，以此进一步细分的围岩等级标准进行反演，并通过大量累积数据拟合获得。以此获得的关系函数可以是线性函数，也可以是非线性函数。
进一步优选的，所述钻孔速率与围岩等级的函数关系为 RQD= f（v）；其中，RQD为围岩岩性，v为钻孔速率，即钻机钻孔的进给速度或单位时间的钻进深度。确保围岩等级确定的方便性。
进一步优选的，所述钻机单孔能耗与围岩等级的函数关系为RQD=f（q）；其中，RQD为围岩岩性，q为钻机单孔能耗。确保围岩等级确定的方便性；其中，钻机单孔能耗为钻机额定功率与单孔耗时的乘积。
优选的，所述布孔设计包括孔距、排距、孔深和倾角等参数的确定。为钻孔施工提供指导性文件，利于钻孔施工。
优选的，所述装药设计包括线装药密度和单孔装药量的确定。为装药施工提供指导性文件，利于装药施工。
优选的，所述联网设计包括延期时间确定。延期时间是指确定雷管爆破的时间顺序，并为装药施工提供指导性文件，利于联网操作。
本发明的有益效果是，借助钻孔过程中随岩质变化的随钻参数对隧道断面按岩质等级划分区域，并对不同区域进行与岩质相适应的爆破参数设计，还基于本次循环断面钻孔的随钻参数与上一循环隧道断面施工钻孔的随钻参数的比较结果，动态调整本次循环隧道断面的围岩等级和区域划分，并相应调整装药和联网设计参数。从而实现通过随钻参数动态调整爆破参数，使设计的爆破参数更贴合现场实际情况，保证了爆破参数选取的合理性、科学性、准确性，更能精准控制好开挖轮廓线的精度，减少超欠挖，降低后续隧道断面处理成本。
附图说明
图1是本发明的流程图。
图2是本发明中基于围岩等级划分的隧道断面区域示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1，参见图1，一种基于随钻参数进行爆破参数动态设计的隧道施工方法，包括以下步骤，
S1，获取上一循环隧道断面施工钻孔的包括钻孔速率或钻机单孔能耗的随钻参数；
S2，基于整个隧道断面所述随钻参数代入围岩岩性判断函数，依据围岩岩性确定对应的围岩等级，并按围岩等级对隧道断面进行区域划分；
S3，按对应区域的围岩等级确定本次循环隧道断面施工的爆破参数设计；爆破参数设计包括布孔设计、装药设计和联网参数设计；
S4，基于所述爆破参数设计的布孔设计进行钻孔；
S5，获取本次循环断面钻孔的随钻参数；
S6，基于本次循环断面钻孔的随钻参数与上一循环隧道断面施工钻孔的随钻参数的比较结果，动态调整本次循环隧道断面的围岩等级和区域划分，并相应调整装药和联网设计参数；
S7，现场装药、联网、起爆。
其中，所述围岩等级按钻孔速率与围岩等级的函数关系确定，该函数关系为 RQD= f（v）岩性；其中，RQD为围岩岩性，v为钻孔速率，即钻机钻孔的进给速度或单位时间的钻进深度。
其中，布孔设计包括孔距、排距、孔深和倾角的确定。装药设计包括线装药密度和单孔装药量的确定。联网设计包括延期时间确定。
本实施例中，围岩等级还可按钻机单孔能耗与围岩等级的函数关系确定，该函数关系为RQD=f（q）；其中，RQD为围岩岩性，q为钻机单孔能耗。
下面介绍一具体应用案例，进一步说明应用前述测试系统的测试方法。
一种基于随钻参数的隧道爆破参数动态设计方法，包括获取上一循环钻孔数据，划分隧道断面围岩等级区域、调整本次循环断面爆破参数设计、钻孔、获取本循环断面钻数据，与上一循环钻孔数据对比，动态调整本循环隧道断面围岩等级分区、动态调整装药和联网设计参数、现场装药、联网、起爆。
上一循环钻孔数据为上次钻孔时，各炮孔钻孔速率或钻机能耗等数据，根据函数关系计算出此炮孔所在位置围岩岩性，依据围岩岩性确定对应的围岩等级。
现场操作人员根据现场钻孔速率与围岩等级情况，收集大量数据拟合而成，得到围岩等级与钻孔速率函数RQD= f（v），将上一循环各炮孔钻孔速率代入公式中计算得到各炮孔围岩等级。
爆破设计人员划分隧道断面围岩等级区域指根据各炮孔所在位置围岩等级，确定不同围岩等级分界位置，对整个断面进行划分，如图2所示，整个隧道断面被划分为A、B、C和D四个区域，每个区域对应一个围岩等级。
爆破设计人员根据隧道断面各区域围岩等级、岩性等信息分别进行爆破参数设计，包括孔距、排距、孔深、倾角的布孔参数，包括线装药密度，单孔装药量，以及包括耦合装药和不耦合装药的装药方式等装药设计；包括延期时间的联网设计，以使不同围岩等级的区域选取不同的爆破参数，使设计参数与现场实际情况更适宜。
爆破技术人员根据爆破设计进行布孔后，钻孔人员进行钻孔，并回传本次随钻参数，爆破技术人员根据各炮孔钻孔速率进行计算，判断各炮孔围岩等级是否发生变化。
通过代入围岩等级与钻孔速率函数RQD= f（v），得到各炮孔围岩等级无变化，因此，按原设计参数进行装药、联网、起爆，爆破后的爆破效果达到预期，开挖轮廓线与设计一致。
本案例中，钻孔人员也可回传本次随钻参数的单孔钻孔时间，爆破技术人员根据各炮孔钻孔的单孔钻孔时间和钻机额定功率计算单孔功率消耗量，进而基于钻机单孔能耗与围岩等级的函数关系计算，判断各炮孔围岩等级是否发生变化。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种基于随钻参数进行爆破参数动态设计的隧道施工方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1，获取上一循环隧道断面施工钻孔的包括钻孔速率或钻机单孔能耗的随钻参数；
S2，基于整个隧道断面所述随钻参数代入围岩岩性判断函数，依据围岩岩性确定对应的围岩等级，并按围岩等级对隧道断面进行区域划分；
S3，按对应区域的围岩等级确定本次循环隧道断面施工的爆破参数设计；爆破参数设计包括布孔设计、装药设计和联网参数设计；
S4，基于所述爆破参数设计的布孔设计进行钻孔；
S5，获取本次循环断面钻孔的随钻参数；
S6，基于本次循环断面钻孔的随钻参数与上一循环隧道断面施工钻孔的随钻参数的比较结果，动态调整本次循环隧道断面的围岩等级和区域划分，并相应调整装药和联网设计参数；
S7，现场装药、联网、起爆。
2.根据权利要求1所述的基于随钻参数进行爆破参数动态设计的隧道施工方法，其特征在于，所述围岩等级按钻孔速率或钻机单孔能耗与围岩等级的函数关系确定。
3.根据权利要求2所述的基于随钻参数进行爆破参数动态设计的隧道施工方法，其特征在于，所述钻孔速率与围岩等级的函数关系为 RQD= f（v）；其中，RQD为围岩岩性，v为钻孔速率。
4.根据权利要求2所述的基于随钻参数进行爆破参数动态设计的隧道施工方法，其特征在于，所述钻机单孔能耗与围岩等级的函数关系为RQD=f（q）；其中，RQD为围岩岩性，q为钻机单孔能耗。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的基于随钻参数进行爆破参数动态设计的隧道施工方法，其特征在于，所述布孔设计包括孔距、排距、孔深和倾角的确定。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的基于随钻参数进行爆破参数动态设计的隧道施工方法，其特征在于，所述装药设计包括线装药密度和单孔装药量的确定。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的基于随钻参数进行爆破参数动态设计的隧道施工方法，其特征在于，所述联网设计包括各炮孔延期时间的确定。
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