CN212409514U - 一种短竖井扩挖爆破施工系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种短竖井扩挖爆破施工系统，该系统包括采用潜孔钻机在导井周围预先布置的爆破孔位置处钻进形成多个贯穿待扩挖层上下表面的通孔；将各个所述通孔位于所述待扩挖层的下部的一端进行封堵；由各个所述通孔的孔口向各个所述通孔内分别灌装细沙并使各个通孔内的细沙上部形成的表面均位于孔口以下；细沙上部的表面形成用于承载炸药的承载面以便实现预留爆破或光面爆破。本申请提供的短竖井扩挖爆破施工系统，采用一次钻孔的方式代替传统的手风钻多层短进尺分层钻孔方式，可以有效的减少短竖井扩挖爆破钻孔时间，同时施工环节影响爆破次数少及过程安全管控风险低。值得大面积推广使用。

Description

一种短竖井扩挖爆破施工系统

技术领域

本实用新型涉及竖井掘进技术领域，特别是涉及一种短竖井扩挖爆破施工系统。

背景技术

在修建水利水电工程中，一般在引水隧洞进水口修建闸门井、出水口修建调压井，闸门井、调压井可统称为短竖井。在工程进/出水口山体揭露呈全强风化状环境下施工时，事故闸门井围岩通常为流纹质晶屑凝灰熔岩，弱风化，块状结构，岩体以较破碎完整性差为主，闸门井围岩中陡倾角节理较发育。事故闸门竖井通常呈不规则圆形，采用反井钻机导井一次开挖，二次正井自上而下分层扩挖，且需考虑导井中间主爆孔略深与周边主爆孔，爆破后形成漏斗形状便于爆破石渣料自然滑塌和后期人工扒渣。

现有技术中在工程进/出水口山体揭露呈全强风化状环境下施工时，通常采用手风钻钻孔的方式布设爆破孔，采用手风钻钻孔的方式布设爆破孔的方式由于为短进尺爆破施工超欠挖控制良好。但是，采用手风钻钻孔的方式布设爆破孔存在手风钻容易卡钻，钻孔施工效率低，爆破开挖进尺受限，且爆破次数多，相关辅助环节多，总施工时间多等缺点。

实用新型内容

本实用新型提供了一种短竖井扩挖爆破施工系统。

本实用新型提供了如下方案：

一种短竖井扩挖爆破施工系统，包括：

采用潜孔钻机在导井周围预先布置的爆破孔位置处钻进形成的多个贯穿待扩挖层上下表面的通孔；

各个所述通孔位于所述待扩挖层的下部的一端均形成封堵结构；

各个所述通孔内分别灌装有细沙层，各个通孔内的所述细沙层上部形成的表面均位于孔口以下；所述细沙层上部的表面形成用于承载炸药的承载面以便实现预留爆破或光面爆破。

优选地：各个通孔内的所述细沙层上部形成的表面均位于孔口以下且各个通孔内的所述细沙层的表面距离各个通孔的孔口的距离相等。

优选地：各个通孔内的所述细沙层的表面距离各个通孔的孔口的距离均为3.5-4.6米以便进行第一次爆破。

优选地：多个贯穿待扩挖层上下表面的所述通孔包括以所述导井中心为中心由内向外布置的多装药孔以及位于最外圈的周边孔。

优选地：同一圈相邻两个装药孔之间的距离为0.9-0.1米，相邻两个所述周边孔之间的距离为0.7-0.9米。

优选地：所述装药孔共四圈分别为由内向外依次布置的第一圈、第二圈、第三圈以及第四圈；所述第一圈的装药孔距离所述导井周向边沿的距离为0.4-0.6米，所述第一圈的装药孔与所述第二圈的装药孔之间的间距以及所述第二圈的装药孔与所述第三圈的装药孔之间的间距均为0.9-1.1米，所述第三圈的装药孔与所述第四圈的装药孔之间的间距为0.5-0.7米。

优选地：所述第四圈的装药孔与周边孔之间的间距为0.5-0.7米。

优选地：所述装药孔的孔径为0.9-1.1米，所述周边孔的孔径为0.75-0.85米。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

通过本实用新型，可以实现一种短竖井扩挖爆破施工系统，在一种实现方式下，该系统可以包括采用潜孔钻机在导井周围预先布置的爆破孔位置处钻进形成的多个贯穿待扩挖层上下表面的通孔；各个所述通孔位于所述待扩挖层的下部的一端均形成封堵结构；各个所述通孔内分别灌装有细沙层，各个通孔内的所述细沙层上部形成的表面均位于孔口以下；所述细沙层上部的表面形成用于承载炸药的承载面以便实现预留爆破或光面爆破。本申请提供的短竖井扩挖爆破施工系统，采用一次钻孔的方式代替传统的手风钻多层短进尺分层钻孔方式，可以有效的减少短竖井扩挖爆破钻孔时间，同时施工环节影响爆破次数少及过程安全管控风险低。值得大面积推广使用。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的一种短竖井扩挖爆破施工系统施工状态示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种短竖井扩挖爆破施工系统开挖布孔图；

图3是现有技术中采用手风钻开挖布孔图。

图中：导井1、待扩挖层2、封堵结构3、细沙层4、通孔5、装药孔51、周边孔52、炸药6。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

参见图1、图2，为本实用新型实施例提供的一种短竖井扩挖爆破施工系统，如图1、图2所示，该系统包括采用潜孔钻机在导井1周围预先布置的爆破孔位置处钻进形成多个贯穿待扩挖层2上下表面的通孔5；该导井1可以布置在短竖井的中心位置处并提前进行钻进形成。为了进一步提高工作效率，可以采用多台潜孔钻机在导井周围预先布置的爆破孔位置处同时钻进形成多个贯穿待扩挖层上下表面的通孔。

各个所述通孔位于所述待扩挖层的下部的一端均形成封堵结构3；具体封堵可以采用布袋3从孔的底部进行封堵。

由各个所述通孔5的孔口向各个所述通孔内分别灌装细沙层4并使各个通孔5内的细沙上部形成的表面均位于孔口以下；细沙上部的表面形成用于承载炸药6的承载面以便实现预留爆破或光面爆破。

具体的，为了保证获得的爆破面平整，使各个通孔5内的细沙层4上部形成的表面均位于孔口以下并确保各个通孔5内的细沙的表面距离各个通孔5的孔口的距离相等。进一步的，并确保各个通孔内的细沙层的表面距离各个通孔的孔口的距离均为3.5-4.6米以便进行第一次爆破。第一次爆破完成并完成支护后，将各个通孔内的一部分细沙由各自的孔口移出以便形成第二次爆破用炸药承载面。在爆破前即将通孔采用细沙进行封堵，还可以保证在一次爆破完成后，产生的碎石不会将通孔堵塞，同时细沙容易由通孔移出。

在具体实施时，为了实现光面爆破需要对隔圈的孔间距以及每圈包含的孔间距进行设定，本申请实施例可以提供多个贯穿待扩挖层上下表面的所述通孔5包括以所述导井1的中心为中心由内向外布置的多装药孔51以及位于最外圈的周边孔52。同一圈相邻两个装药孔51之间的距离为0.9-0.1米，相邻两个所述周边孔52之间的距离为0.7-0.9米。所述装药孔51共四圈分别为由内向外依次布置的第一圈、第二圈、第三圈以及第四圈；所述第一圈的装药孔距离所述导井1周向边沿的距离为0.4-0.6米，所述第一圈的装药孔与所述第二圈的装药孔之间的间距以及所述第二圈的装药孔与所述第三圈的装药孔之间的间距均为0.9-1.1米，所述第三圈的装药孔与所述第四圈的装药孔之间的间距为0.5-0.7米。所述第四圈的装药孔与周边孔之间的间距为0.5-0.7米。所述装药孔的孔径为0.9-1.1米，所述周边孔的孔径为0.75-0.85米。

为进一步说明本申请提供的方案，下面以在福建周宁抽蓄电站上水库工程中使用为例进行说明。

福建周宁抽蓄电站上水库工程进/出水口山体揭露呈全强风化状，事故闸门井围岩为流纹质晶屑凝灰熔岩，弱风化，块状结构，岩体以较破碎完整性差为主，闸门井围岩中陡倾角节理较发育。事故闸门竖井井深34m，井身为半径为4.4m不规则圆形，采用反井钻机1.4m导井一次开挖，二次正井自上而下分层扩挖，且考虑导井中间主爆孔略深与周边主爆孔，爆破后形成漏斗形状便于爆破石渣料自然滑塌和后期人工扒渣。

应对地质条件和施工工期，结合以往施工经验，在满足开挖支护安全、质量施工及规范要求前提下，二次扩挖采用常规手风钻分层开挖和潜孔钻机一次钻孔分层开挖方式进行对比施工。

在同条件、同结构条件下，考虑岩体地质条件及为加快施工进度，预意提高施工效率、降低安全风险、加快施工进度为前提，两条竖井二次扩挖选用不同设备及施工工艺进行施工对比，选取更优的施工工艺方案。

⑴ 手风钻钻孔

一条竖井采用手风钻按照钻孔2.5m分层（14个循环）光面爆破开挖施工，周边孔按照0.5m间距进行布控，主爆孔和辅助孔（装药孔）按照1m间排距布孔，共计需要109个孔，手风钻机预裂（周边）孔精准定位每次按照2.5m进尺分层爆破。手风钻容易卡钻，钻孔施工效率低，爆破开挖进尺受限，且爆破次数多，相关辅助环节多，总施工时间多，但短进尺爆破施工超欠挖控制良好。

按照钻孔、爆破、清渣、支护等强的单循环，布置4台手风钻需要2天完成，共需28天完成34m竖井扩挖施工。

⑵ 100B潜孔钻机钻孔（本申请提供的系统进行钻孔）

一条竖井采用100B潜孔钻机一次性钻孔完毕4.5m分层（8个循环）预留或光面爆破施工，周边孔按照0.8m间距进行布控，主爆孔和辅助孔（装药孔）按照1m间排距布孔，共计需要89个孔，潜孔钻机预裂（周边）孔精准定位一次性钻孔34m，缓冲、主爆孔依照爆破参数一次性钻孔34m。第一次将孔底部用布袋从底部封堵且孔内用细沙灌至距孔口约4m处进行爆破，每次爆破完毕且支护完成，进行下一循环施工时，只需由孔口将孔内细沙用高压风管吹孔至需爆破孔深即可，依次循环最终爆破完毕。

一次钻孔分层爆破虽前期钻孔工期长，但后期正常情况下无需二次钻孔，总钻孔效率高，主要在钻孔精度要求方面，尤其是预裂（光爆）孔控制尤为关键，是保证整体建筑物开挖结构满足要求的前提保障。在钻孔设备所能控制精度范围内，超欠挖控制常规正常下控制良好，其中受地质软弱带影响钻孔偏离精度，所存在二次欠挖处理。

采用本申请提供的系统，按照周边孔一次性定位钻孔，布置4台潜孔钻机13天完毕，分层清孔、爆破、清渣、支护等强的单循环需要1.5天完成，共需24天完成34m竖井扩挖施工。

可见，同样规格建筑物施工过程中，竖井扩挖主要采用人工钻孔开挖施工，人的安全因素是施工控制风险最大隐患，在保证施工安全的前提下，对建筑物结构施工可控的情况下，采取较为科学、合理、高效的施工工艺控制是关键。采用不同型号潜孔钻机和可控钻孔精度进行定向钻孔施工，考虑一次性定位钻孔分层爆破较常规手风钻短进尺爆破有较大的优势，施工环节影响爆破次数少及过程安全管控风险低。

同时，也可根据不同结构和施工特点，结合实际情况综合考虑施工，可采用预裂（光爆）孔用潜孔钻机施钻，主爆孔和辅助孔采用手风钻钻孔，对比原有的手风钻施钻进度和安全隐患也有一定的提高。

总之，本申请提供的短竖井扩挖爆破施工系统，采用一次钻孔的方式代替传统的手风钻多层短进尺分层钻孔方式，可以有效的减少短竖井扩挖爆破钻孔时间，同时施工环节影响爆破次数少及过程安全管控风险低。值得大面积推广使用。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、系统、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、系统、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、系统、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种短竖井扩挖爆破施工系统，其特征在于，所述系统包括：

采用潜孔钻机在导井周围预先布置的爆破孔位置处钻进形成的多个贯穿待扩挖层上下表面的通孔；

各个所述通孔位于所述待扩挖层的下部的一端均形成封堵结构；

各个所述通孔内分别灌装有细沙层，各个通孔内的所述细沙层上部形成的表面均位于孔口以下；所述细沙层上部的表面形成用于承载炸药的承载面以便实现预留爆破或光面爆破。

2.根据权利要求1所述的短竖井扩挖爆破施工系统，其特征在于，各个通孔内的所述细沙层上部形成的表面均位于孔口以下且各个通孔内的所述细沙层的表面距离各个通孔的孔口的距离相等。

3.根据权利要求2所述的短竖井扩挖爆破施工系统，其特征在于，各个通孔内的所述细沙层的表面距离各个通孔的孔口的距离均为3.5-4.6米以便进行第一次爆破。

4.根据权利要求1所述的短竖井扩挖爆破施工系统，其特征在于，多个贯穿待扩挖层上下表面的所述通孔包括以所述导井中心为中心由内向外布置的多装药孔以及位于最外圈的周边孔。

5.根据权利要求4所述的短竖井扩挖爆破施工系统，其特征在于，同一圈相邻两个装药孔之间的距离为0.9-0.1米，相邻两个所述周边孔之间的距离为0.7-0.9米。

6.根据权利要求4所述的短竖井扩挖爆破施工系统，其特征在于，所述装药孔共四圈分别为由内向外依次布置的第一圈、第二圈、第三圈以及第四圈；所述第一圈的装药孔距离所述导井周向边沿的距离为0.4-0.6米，所述第一圈的装药孔与所述第二圈的装药孔之间的间距以及所述第二圈的装药孔与所述第三圈的装药孔之间的间距均为0.9-1.1米，所述第三圈的装药孔与所述第四圈的装药孔之间的间距为0.5-0.7米。

7.根据权利要求6所述的短竖井扩挖爆破施工系统，其特征在于， 所述第四圈的装药孔与周边孔之间的间距为0.5-0.7米。

8.根据权利要求4所述的短竖井扩挖爆破施工系统，其特征在于，所述装药孔的孔径为0.9-1.1米，所述周边孔的孔径为0.75-0.85米。

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