一种大倾角湿法钻孔膨胀剂静态破岩施工方法与流程

本发明涉及破岩施工领域，特别涉及一种大倾角湿法钻孔膨胀剂静态破岩施工方法。

背景技术：

膨胀剂静态破碎岩石施工技术由于破碎岩石过程中无震动、飞石、噪音等，安全环保，在许多对施工安全性要求很高的城市复杂环境下的岩石开挖项目中得到应用；

目前，现有的在膨胀剂静态破岩施工方法使用时存在一定的弊端，一是传统的膨胀剂施工工艺固有的钻孔密度大、原材料单价高且消耗量大、作业循环周期长、劳动环境恶劣等特点，和炸药爆破开挖和液态二氧化碳相变致裂开挖等施工工艺相比，存在施工成本高，效率低的缺陷，特别是在作业空间较小的地铁基坑、隧道等施工作业环境下，这种缺陷会因施工作业临空面不足而更加突出；二是现有的膨胀剂均采用灌盖的方式注入到孔中，而膨胀剂在孔中空气的作用下，会有残留一定的空气，导致膨胀剂膨胀时，膨胀体积达不到预定标准，导致膨胀破岩效果降低，影响岩石破除开挖施工效率，为此，我们提出一种大倾角湿法钻孔膨胀剂静态破岩施工方法。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种大倾角湿法钻孔膨胀剂静态破岩施工方法，可以有效解决背景技术中的问题，其主要用于各类大型能源电力设施基础建设和市政工程建设中土石方工程所涉及的基坑、隧道、桩井等受限空间内施工作业场地缺少足够作业临空面(只有水平临空面而无竖直临空面)的作业条件下。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种大倾角湿法钻孔膨胀剂静态破岩施工方法，该方法包括以下步骤：

测量定位和布孔：在岩石表面划定破碎线，并沿着破碎线等间距划定钻孔位；

湿法钻孔：使用凿岩机对准钻孔位采用湿法钻孔；

高压风管吹孔：采用高压风管逐一吹干钻孔内积水；

膨胀剂配制与装填：先将辅助杆插入钻好的孔中，之后将配置好的膨胀剂分段倒入孔内；

二次破碎：利用液压破碎锤对已被膨胀致裂的岩层进行二次破碎解小；

清碴转运：采用挖掘机挖斗将二次破碎后的岩石清理转移，以露出新的开挖作业面。

优选的，所述测量定位和布孔中，钻孔位之间间距为200-800mm，孔径为40-100mm。

优选的，所述湿法钻孔时，钻孔方向与开挖岩体上表面夹角为150°-165°。

优选的，膨胀剂配制与装填过程中，所述辅助杆包括多组相互螺纹连接的连接杆以及通过螺纹连接在连接杆外部呈环状的挡盘，所述连接杆的外部靠近挡盘位置开设有多组通孔，且通孔与连接杆中心处开设的输料孔连通，所述输料孔的内部安装有与其内壁贴合的挡板。

优选的，所述挡板通过连接在其顶部的牵引绳与最顶部连接杆外侧的收卷辊连接。

优选的，相邻两组所述通孔之间安装有挡片。

优选的，所述膨胀剂与水比为4:1，根据膨胀剂类型和施工季节性气温差异，可适当调整水灰比，配置时，先将膨胀剂倒入和料桶，之后再向和料桶中加入按水灰比计算出的合适水量，同时使用手持式电动搅拌机以80-120r/min的转速搅拌，搅拌后得到配置好的膨胀剂。

优选的，所述分段倒入包括以下步骤：

步骤一：先将牵引绳放出，待挡板移动到最上方的通孔位置处停止，同时向输料孔中倒入配置好的膨胀剂；

步骤二：待膨胀剂将最上方两组挡盘之间的空间填满后，使用风机向输料孔中吹气；

步骤三：步骤二完成后，放出牵引绳，待挡板移动到下一层通孔位置处停止同时向输料孔中倒入配置好的膨胀剂；

步骤四：依次重复步骤二到步骤三，待挡板移动到辅助杆的最低端时停止；

步骤五：将塞杆插入到连接杆顶部的输料孔中。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

一是节省了开设临空面的时间和金钱成本，提高了各类大型能源电力设施基础建设和市政工程建设中土石方工程所涉及的基坑、隧道、桩井等受限空间施工场地无临空面或临空面有限作业条件下的岩石破除和开挖效率；同时也从根本上解决了膨胀剂施工过程中的粉尘污染问题，达到了安全、高效和环保的目的；

二是通过使用辅助杆向孔中倒入膨胀剂，能够避免灌注膨胀剂时孔中残留空气，从而提高膨胀剂膨胀致裂岩石的效果；

三是通过逐层分时段向孔中倒入膨胀剂，形成不同段层膨胀剂膨胀致裂作用时间差，可实现自上而下逐层破碎岩石，上层岩石先致裂后可为下层岩石提供新的自由面和膨胀空间，从而可提高下层岩石致裂效果。

附图说明

图1为本发明一种大倾角湿法钻孔膨胀剂静态破岩施工方法整体流程图；

图2为本发明一种大倾角湿法钻孔膨胀剂静态破岩施工方法中辅助杆的结构图；

图3为本发明一种大倾角湿法钻孔膨胀剂静态破岩施工方法中连接杆的局部截面图。

图中：1、连接杆；2、挡盘；3、挡板；4、牵引绳；5、通孔。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参照图1所示，一种大倾角湿法钻孔膨胀剂静态破岩施工方法，该方法包括以下步骤：

测量定位和布孔：在岩石表面划定破碎线，并沿着破碎线等间距划定钻孔位，钻孔位之间间距为800mm，孔径为100mm；

湿法钻孔：使用凿岩机对准孔位采用湿法钻孔，钻孔方向与开挖岩体表面夹角为150°；

高压风管吹孔：采用高压风管逐一吹干钻孔内积水；

膨胀剂配制与装填：先将辅助杆插入都钻好的孔中，之后将配置好的膨胀剂分段倒入孔内，膨胀剂与水质量比为4:1，配置时，先将膨胀剂倒入和料桶中，之后再向和料桶中加入按水灰比计算出的合适水量，同时使用手持式电动搅拌机以80r/min的转速搅拌，搅拌后得到配置好的膨胀剂，分段倒入包括以下步骤：

步骤一：先将牵引绳4放出，待挡板3移动到最上方的通孔5位置处停止，同时向输料孔中倒入配置好的膨胀剂；

步骤二：待膨胀剂将最上方两组挡盘2之间的空间填满后，使用风机向输料孔中吹气；

步骤三：步骤二完成后，放出牵引绳4，待挡板3移动到下一层通孔5位置处停止同时向输料孔中倒入配置好的膨胀剂；

步骤四：依次重复步骤二到步骤三，待挡板3移动到辅助杆的最低端时停止；

步骤五：将塞杆插入到连接杆1顶部的输料孔中。

二次破碎：利用液压破碎锤对已被膨胀致裂的岩层进行二次破碎解小；

清碴转运：采用挖掘机挖斗将二次破碎后的岩石清理转移，以露出新的开挖作业面。

参照图2和图3所示，所述辅助杆包括多组相互螺纹连接的连接杆1以及通过螺纹连接在连接杆1外部呈环状的挡盘2，所述连接杆1的外部靠近挡盘2位置开设有多组通孔5，且通孔5与连接杆1中心处开设的输料孔连通，所述输料孔的内部安装有与其内壁贴合的挡板3。

参照图2和图3所示，挡板3通过连接在其顶部的牵引绳4与最顶部连接杆1外侧的收卷辊连接。

参照图2所示，相邻两组所述通孔5之间安装有挡片。

使用时，先在岩石的表面划定破碎线，并沿着破碎线等间距划定钻孔位，钻孔位之间间距为800mm，孔径为100mm；待破碎线划定后，使用凿岩机对准孔位采用湿法钻孔，且钻孔方向与开挖岩体表面夹角为150°，钻完孔后采用高压风管逐一吹干钻孔内积水。

完成钻孔后，开始拼接辅助杆，通过螺纹连接将各个连接杆1连接在一起，待辅助杆拼接完成后，再将拼接好的辅助杆插入都钻好的孔中，之后将配置好的膨胀剂分段倒入孔内，其中，膨胀剂与水比为4:1，配置时，先将膨胀剂倒入和料桶，之后向和料桶加入按水灰比计算出的合适水量，，同时使用手持式电动搅拌机以80r/min的转速搅拌，搅拌后得到配置好的膨胀剂，分段倒入包括以下步骤：

步骤一：先将牵引绳4放出，待挡板3移动到最上方的通孔5位置处停止，同时向输料孔中倒入配置好的膨胀剂；

步骤二：待膨胀剂将最上方两组挡盘2之间的空间填满后，使用风机向输料孔中吹气，能够使膨胀剂均匀的填充到挡盘2中间的空隙中，避免出现间隙；

步骤三：步骤二完成后，放出牵引绳4，待挡板3移动到下一层通孔5位置处停止同时向输料孔中倒入配置好的膨胀剂；

步骤四：依次重复步骤二到步骤三，待挡板3移动到辅助杆的最低端时停止。完成膨胀剂的注入。

步骤五：将塞杆插入到连接杆1顶部的输料孔中，其中塞杆的外直径与输料孔的内直径相等，从而将输料孔堵住，防止膨胀剂膨胀时，进入到连接杆1的输料孔中，同时还能加强连接杆1的硬度，防止膨胀剂膨胀时，将连接杆1挤压变形，由于膨胀剂由上到下等间距分时段注入，因此膨胀剂会自上到下依次膨胀致裂岩石，上层先致裂的岩石可为下层岩石的致裂提供新的临空面和膨胀空间，从而显著提高靠近膨胀剂孔底部岩层的膨胀致裂效果。

二次破碎：利用液压破碎锤对已被膨胀致裂的岩层进行二次破碎解小；

清碴转运：采用挖掘机挖斗将二次破碎后的岩石清理转移，以露出新的开挖作业面。

使用后，将连接杆外部凝固的膨胀剂剥落，从而方便装置的重复使用。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。