JP7102669B2 - 複式周辺孔及びトンネルの高効率振動低減とスムースな表面及びボトムの発破方法 - Google Patents

Description

本発明はトンネル発破の技術分野に関し、特に複式周辺孔及びトンネルの高効率振動低減とスムースな表面及びボトムの発破方法に関する。

都市鉄道の急速な発展に伴い、ますます多くのトンネルが建設されている。既存のトンネル発破方法のほとんどは、全断面掘削発破方法であり、以下の欠点がある：（１）スムース表面に発破する効果への制御が不十分であり、一部の場所で掘削過剰が多いが、他方では掘削不足のため、二次補助発破が必要であり、（２）発破の掘り進む距離は３．８ｍ～４．２ｍの間に制限されて、４．５ｍを突破することが困難であり、（３）切断孔は深いが、発破孔の利用率が低く、約８０％にあり、（４）大きな発破振動のため、囲の岩には大きな緩み円が生じ、局所にドロップブロックが多く、高い安全性リスクをもたらす。

本発明は、上記の先行技術に存在する問題を解決するために、掘削深度と爆薬使用量が実質的に変更しないという前提で、発破サイクルの掘り進む距離が５ｍに向上でき、同時に過剰掘削及び掘削不足が制御され、発破振動を低減し、周囲の岩のゆるい円を縮小し、周囲の岩が不安定するまでの時間を増やす、ボールトからのドロップブロックなど、建設の安全性リスクを軽減する、複式周辺孔及びトンネルの高効率振動低減とスムースな表面及びボトムの発破方法を提供することを目的とする。

上記目的を実現するために、本発明は以下の解決策を提供する。
本発明では、複数の周辺深孔と複数の周辺短孔とを含み、上記周辺深孔の深さ方向がトンネルの輪郭線に対して傾斜して、上記周辺短孔がトンネルの輪郭線の上に配置されている複式周辺孔を提供する。

好ましくは、上記周辺深孔が２つあり、上記周辺短孔が１つあり、二つの上記周辺深孔はそれぞれ上記周辺短孔の両側に位置する。

好ましくは、上記周辺深孔はデカップリング間隔おき爆薬充填構造を採用し、上記周辺深孔は、孔の底から孔の開口部に向かって順に、雷管、第１の爆薬ロール、第１のステミング、導爆線、第２の爆薬ロール、及び第２のステミングが設置され、上記第２の爆薬のロールと第２のステミングの間に隙間があり、上記雷管は導爆線に接続され、上記雷管は導爆線を介して上記第２の爆薬ロールに接続される。

本発明はさらに、
１．トンネルの中の切断孔は、くさび形の複式切断孔を使用し、いくつかの中間の切断孔、切断孔、内輪孔、底板孔、補助孔及び上述した複式周辺孔が設置され、上記中間の切断孔、前記切断孔、前記内輪孔、前記複式周辺孔、前記補助孔及び底板孔の数はトンネルのサイズに応じて決められ、
２．前記中間の切断孔、前記切断孔、前記内輪孔及び前記底板孔はいずれも連続爆薬充填構造を採用し、
３．前記補助孔は、孔の底に二つの爆薬ロールが配置され、上記補助孔の開口部はステミングでブロックし、
４．前記中間の切断孔、前記切断孔、前記内輪孔、前記複式周辺孔、前記補助孔及び前記底板孔の一端はいずれもトンネル作業面に密接し、且つ上記中間の切断孔、前記切断孔、前記内輪孔、前記複式周辺孔、前記補助孔及び前記底板孔、前記トンネル作業面はトンネルの長さ方向の平面に垂直する面であり、
５．上記中間の切断孔、前記切断孔、前記内輪孔、前記複式周辺孔、前記補助孔及び前記底板孔の爆薬はいずれもトンネル作業面に近い一端に位置し、
６．前記中間の切断孔、前記切断孔、前記内輪孔、前記複式周辺孔、前記補助孔及び前記底板孔の中に爆薬に密接するステミングは配置され、爆薬はトンネル作業面と前記ステミングの間にある、高効率振動低減と、スムースな表面及びボトムのトンネル発破方法を提供する。

好ましくは、フルコンピューター３アーム掘削ジャンボを使用して孔を掘削し、使用される爆薬は２番の岩石乳化爆薬であり、使用される雷管は非電気ミリ秒雷管である。

好ましくは、上記切断孔は、孔の底に爆薬が装填され、且つ上記切断孔では、爆薬以外の空間は、ステミングで完全に充填される。

好ましくは、前記底板孔は長くなり、且つ傾きがある。

好ましくは、第１ステミングと第２ステミングの長さがいずれも０．８ｍであり、前記補助孔の中のステミング長さが０．８である。

好ましくは、前記中間の切断孔の数が４個であり、深さが３．０ｍであり、前記切断孔の数が７８個であり、深さが５．５ｍであり、前記内輪孔の数が９６個であり、深さが５．２ｍであり、上記補助孔の数が４８個であり、深さが５．０ｍであり、上記底板孔の数が３６個であり、深さが５．５ｍである。

本発明による複式周辺孔及びトンネルの高効率振動低減とスムースな表面及びボトムの発破方法は、従来の技術に比べ、以下の技術効果が得られる：
本発明による複式周辺孔及びトンネルの高効率振動低減とスムースな表面及びボトムの発破方法は、掘削深度と爆薬充填量が実質的に変更しないという前提の下で、発破のサイクルあたり掘り進む距離が５ｍに向上できると同時に掘削過剰及び掘削不足が制御され、発破振動を低減し、周囲の岩のゆるい円を縮小し、周囲の岩が不安定するまでの時間を増やし、ボールトからのドロップブロックなど、建設の安全性リスクを軽減する。

本発明の実施形態または従来技術の技術的解決策をより明確に説明するために、実施形態で使用される図面を以下に簡単に紹介するが、明らかに、以下の説明の図面は本発明の一部に過ぎない。当業者にとって、創造的な労力を支払うことなく、これらの図面に基づいて他の実施形態を得ることができる。

本発明の複式周辺孔の構造を示す概略図である。 本発明の複式周辺孔の周辺深孔の爆薬充填構造を示す概略図である。 本発明のトンネルの高効率振動低減とスムースな表面及びボトムの発破方法における発破孔の配置を示す概略図、 本発明の一実施形態による、トンネルの高効率振動低減とスムースな表面及びボトムの発破方法における切断孔の概略図である。

本発明の実施形態における技術的解決策は、本発明の実施形態における図面を参照して以下に明確かつ完全に説明される。明らかに、記載された実施形態は、本発明の実施形態の一部にすぎず、すべての実施形態ではない。本発明の実施形態に基づいて、創造的な努力を払うことなく当業者によって得られる他のすべての実施形態は、本発明の保護範囲に属する。

本発明は、先行技術に存在する問題を解決するために、掘削深度と爆薬充填量が実質的に変更しないという前提で、発破サイクルの掘り進む距離が５ｍに向上でき、同時に掘削過剰及び掘削不足が制御され、発破振動を低減させ、周囲の岩のゆるい円を縮小し、周囲の岩が不安定するまでの時間を増やします、ボールトからのドロップブロックなど、建設のリスクを軽減する、複式周辺孔及びトンネルの高効率振動低減とスムースな表面及びボトムの発破方法を提供することを目的とする。

本発明の上記目的、特徴、及び利点をより理解しやすくするために、図面と具体的な実施形態を参照しながら、本発明を以下さらに詳しく説明する。

図１から図４に示すように、本実施形態による複式周辺孔は２つの周辺深孔１と１つの周辺短孔３を含み、２つの周辺深孔１はそれぞれ周辺短孔３の両側に配置され、周辺深孔１の深さ方向はトンネルの輪郭線２に対して傾斜し、周辺短孔３はトンネルの輪郭線２に配置されて、周辺短孔３は、周辺深孔１がトロリーの作業アームによる制限を受けて、掘削孔箇所と輪郭線２の間に一定の距離があることを補うとの役割を果たして、そのため深孔は輪郭線２に向かって小さな角度を持ち、短孔を可能な限り輪郭線２に配置することで、発破ブラインドゾーンを減らし、周辺孔光の爆発効果を改善する。

周辺深孔１はデカップリング間隔おき爆薬充填構造を採用し、周辺深孔１は、孔の底から孔の開口部に向かって順に、雷管４、第１の爆薬ロール５、第１のステミング６、導爆線７、第２の爆薬ロール８、及び第２のステミング９が設置され、第２の爆薬のロール８と第２のステミング９の間に隙間があり、雷管４は導爆線１０に接続され、雷管４は導爆線７を介して第２の爆薬ロール８に接続され、第１ステミング６及び第２のステミング９の長さはいずれも０．８ｍであり、二つのステミングに分割されて、そのため爆薬が同時に爆発せず、爆発の伝達に短い遅延があり、爆発の衝撃力を軽減し、減衰効果に優れて、周囲の岩への損傷がほとんどなく、スムースな表面成形の効果を改善する。

第２爆薬ロール８と第２ステミング９の間の気柱は、周囲の岩に対する爆発応力波の瞬間的な増加の影響を軽減し、周囲の岩の自己安定維持能力を高める。孔口の第１ステミング９は発破の効果発揮時間を長くし、爆発応力波の接線方向の引張効果を完全に発揮して、スムースな表面発破効果を確保した。２つの方面の組み合わせにより、トンネルの高効率振動低減とスムースな表面及びボトムの発破方法が実現された。

本発明はさらに、
１．トンネルの中の切断孔は、くさび形複式切断孔を使用し、いくつかの中間の切断孔、切断孔、内輪孔、底板孔、補助孔及び上記複式周辺孔が設置され、中間の切断孔、切断孔、内輪孔、複式周辺孔、補助孔及び底板孔の数はトンネルのサイズに応じて決められ、
２．中間の切断孔、切断孔、内輪孔及び底板孔はいずれも連続爆薬充填構造を採用し、
３．補助孔は、孔の底に二つの爆薬ロールが配置され、補助孔の開口部はステミングでブロックし、補助孔中のステミングの長さが０．８ｍであり、
４．中間の切断孔、切断孔、内輪孔、複式周辺孔、補助孔及び底板孔の一端はいずれもトンネル作業面に近く、且つ中間の切断孔、切断孔、内輪孔、複式周辺孔、補助孔及び底板孔、トンネル作業面はトンネルの長さ方向の平面に垂直する面であり、
５．中間の切断孔、切断孔、内輪孔、複式周辺孔、補助孔及び底板孔の爆薬はいずれもトンネル作業面により近い一端に位置し、
６．中間の切断孔、切断孔、内輪孔、複式周辺孔、補助孔及び底板孔の中に爆薬に密接するステミングは配置され、爆薬はトンネル作業面とステミングの間にある、トンネルで効率的に振動を低減し、表面及びボトムをスムースにするトンネル発破方法を提供する。

本実施例の、トンネルの高効率振動低減とスムースな表面及びボトムの発破方法は、フルコンピューター３アーム掘削ジャンボを使用して孔を掘削し、爆薬は２番の岩石乳化爆薬を使用し、使用される雷管４は非電気ミリ秒雷管である。

本実施例の高効率振動低減とスムースな表面及びボトムの発破方法において、表面のスムースな発破効果は、上記の複式周辺孔及びその爆薬充填構造によって保証され、ボトムのスムースな発破効果は、すべての発破孔の底が実質的に同じ垂直面あるようにし、且つ最底部まで爆薬充填させて、ステミングでブロックする手段によって保証され、効率な発破掘り進みは、主に切断孔、補助孔、底板孔に両端が傘の形で、中央部がステミングであるブロッキング材料を使用して、摩擦を増加し、発破におけるステミングの運動速度を遅くし、特に切断孔の底に爆薬があり、切断孔の中に爆薬以外の空間はステミングで完全に充填されることで、孔の底の爆発力が増加し、孔の底で爆発応力の作用時間が大幅に延長されて、発破掘り進み距離が４．２ｍから５．０ｍまでに向上することが保証され、残留孔の深さが減少し、超深孔の効率的な発破が実現される。

本実施例の、トンネルの高効率振動低減とスムースな表面及びボトムの発破方法において、底板孔を長くし、傾斜させて、且つ最終に爆発させると、一方では、全断面が爆発されて落ちる岩が二次衝突して、爆薬を減らした条件下で二次衝突を行うのに有利であり、一方では、適切にスラグを外に飛ばして、発破後の岩がトンネル作業面に溜まらず、掘削機を使用せずに、直接サイド排出ローダーでスラグを輸送車両の積み込むことができ、スラグを出す速度を加速し、機械を使用する費用を減らした。中間の切断孔の数が４個であり、深さが３．０ｍであり、切断孔の数が７８個であり、深さが５．５ｍであり、内輪孔の数が９６個であり、深さが５．２ｍであり、補助孔の数が４８個であり、深さが５．０ｍであり、底板孔の数が３６個であり、深さが５．５ｍである。

本実施例のトンネルの高効率振動低減とスムースな表面及びボトムの発破方法において、中間の切断孔、切断孔、内輪孔、複式周辺孔、補助孔及び底板孔の下端はいずれもトンネル作業面に近接し垂直になっていて、爆薬を孔の底に配置し、爆薬と密接するステミングを配置することでスムースなボトムの発破効果が達成でき、発破後のトンネル作業面が実質的に平らなままであることが保証され、発破後にトンネル作業面の測定のためのラインの設置、発破孔の位置をマークすること、及び掘削孔前の孔の確定に便利になり、掘削孔の品質が要件を満たすように確保し、類推により、良い循環が形成される。

表１の複式周辺孔の高効率振動低減発破のパラメータ表と、表２の複式周辺孔の高効率振動低減発破の結果表を参照すると、本実施例のトンネルの高効率振動低減とスムースな表面及びボトムの発破方法は爆薬充填構造とブロッキングステミング構造の革新により、全断面で超深孔振動を低減し、表面及びボトムをスムースにするトンネル発破が実現され、発破孔の深度と爆薬充填が実質的に変更しない前提の下で、発破の掘り進む距離は従来の３．９～４．２ｍから４．８～５．０ｍまで向上し、発破孔の利用率は従来の７６～８４％から９６～１００％に向上させた。施工の速度も毎月６０～９０メートルから１００～１３０メートルまで向上させた。複式周辺孔と気柱で間隔を置いて爆薬を充填すること、及び気柱で間隔置いてステミングを装填することを結び合わせることにより、スラリが少なくなるだけでなく、吹き付けコンクリートの量が削減され、特に周囲の岩石の自己安定維持時間を増加させ、ドロップブロック、さらには地滑りの安全上のリスクも削減された。

実際には、トンネル１メートルあたりの爆薬の消費量が従来の１３２．４～１４６．３Ｋｇから１１５～１１９．８Ｋｇに減少し、トンネル１メートルあたりの雷管４の消費量が８０．７～８９．２個から７５～７８．１個に減少し、明らかに爆薬を節約し、コストを削減し、また、スラリと吹き付けコンクリートの量を削減することで、大きな経済的利益をもたらす。

表１は複式周辺孔の高効率振動低減発破のパラメータ表を示す。

表２は複式周辺孔の高効率振動低減発破の結果表を示す。

本発明の記載において、「第１」および「第２」という用語は説明目的のみに使用され、相対的な重要性を示すまたは暗示することと理解できないことに留意されたい。

本明細書では、本発明の原理及び実施方法を説明するために特定の例を使用したが、上記の実施形態の説明は、本発明の方法及びその核となる概念の理解を助けるためにのみ使用され、同時に、当業者にとって、本発明の着想によれば、特定の実装および適用範囲に変更がある。要約すると、本明細書の内容は、本発明に対する制限として解釈されるべきではない。

１ 周辺深孔
２ 輪郭線
３ 周辺短孔
４ 雷管
５ 第１爆薬ロール
６ 第１ステミング
７ 導爆線
８ 第２爆薬ロール
９ 第２ステミング
１０ 導爆チューブ

Claims (9)

1. 複数の周辺深孔と複数の周辺短孔とを含み、前記周辺深孔の深さ方向がトンネルの輪郭線に対して傾斜して、前記周辺短孔の深さ方向がトンネルの輪郭線に沿っていることを特徴とする複式周辺孔を設置する、トンネルの発破方法。
2. 前記周辺深孔が２つあり、前記周辺短孔が１つあり、二つの前記周辺深孔はそれぞれ前記周辺短孔の両側に位置することを特徴とする請求項１に記載の複式周辺孔を設置する、トンネルの発破方法。
3. 前記周辺深孔はデカップリング間隔おき爆薬充填構造を採用し、前記周辺深孔は、孔の底から孔の開口部に向かって順に、雷管、第１の爆薬ロール、第１のステミング、導爆線、第２の爆薬ロール、及び第２のステミングが設置され、前記第２の爆薬のロールと第２のステミングの間に隙間があり、前記雷管は導爆線に接続され、前記雷管は導爆線を介して前記第２の爆薬ロールに接続されることを特徴とする請求項１に記載の複式周辺孔を設置する、トンネルの発破方法。
4. トンネルの中の切断孔は、くさび形複式切断孔を使用し、いくつかの中間の切断孔、切断孔、内輪孔、底板孔、補助孔及び請求項１～３のいずれか１項に記載の複式周辺孔が設置され、前記中間の切断孔、前記切断孔、前記内輪孔、前記複式周辺孔、前記補助孔及び前記底板孔の数はトンネルのサイズに応じて決められ、
   前記中間の切断孔、前記切断孔、前記内輪孔及び底板孔はいずれも連続爆薬充填構造を採用し、
   前記補助孔は、孔の底に二つの爆薬ロールが配置され、前記補助孔の開口部はステミングでブロックし、
   前記中間の切断孔、前記切断孔、前記内輪孔、前記複式周辺孔、前記補助孔及び前記底板孔の一端はいずれもトンネル作業面に密接し、
   前記中間の切断孔、前記切断孔、前記内輪孔、前記複式周辺孔、前記補助孔及び前記底板孔の中の爆薬はいずれもトンネル作業面により近い一端に位置し、
   前記中間の切断孔、前記切断孔、前記内輪孔、前記複式周辺孔、前記補助孔及び前記底板孔の中にはいずれも爆薬に密接するステミングは配置され、前記爆薬はトンネル作業面とステミングの間にあること、を特徴とするトンネルの高効率振動低減とスムースな表面及びボトムの発破方法。
5. フルコンピューター３アーム掘削ジャンボで孔を掘削し、使用される爆薬は岩石乳化爆薬であり、使用される雷管は非電気ミリ秒雷管であることを特徴とする請求項４に記載のトンネルの高効率振動低減とスムースな表面及びボトムの発破方法。
6. 前記切断孔は、孔の底に爆薬が装填され、前記切断孔中の、爆薬以外の空間は、ステミングで完全に充填されることを特徴とする請求項４に記載のトンネルの高効率振動低減とスムースな表面及びボトムの発破方法。
7. 前記底板孔は長くされることを特徴とする請求項４に記載のトンネルの高効率振動低減とスムースな表面及びボトムの発破方法。
8. 第１ステミングと第２ステミングの長さがいずれも０．８ｍであり、前記補助孔の中のステミング長さが０．８ｍであることを特徴とする設置する複式周辺孔は請求項３に記載される複式周辺孔である、請求項４に記載のトンネルの高効率振動低減とスムースな表面及びボトムの発破方法。
9. 前記中間切断孔の数が４個であり、深さが３．０ｍであり、前記切断孔の数が７８個であり、深さが５．５ｍであり、前記内輪孔の数が９６個であり、深さが５．２ｍであり、前記補助孔の数が４８個であり、深さが５．０ｍであり、前記底板孔の数が３６個であり、深さが５．５ｍであることを特徴とする請求項４に記載のトンネルの高効率振動低減とスムースな表面及びボトムの発破方法。

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