采用瞬时胀裂器掘进巷道的方法与流程

[0001]
本公开涉及爆破技术领域，尤其涉及一种采用瞬时胀裂器掘进巷道的方法。


背景技术：

[0002]
目前，在巷道挖掘中，普遍利用的是钻爆法或者盾构机来形成巷道。但是采用钻爆法需要使用大量的炸药，从而会面临炸药运输和管理的成本高以及安全性低的问题，并且采用钻爆法振动大、噪音大，从而对巷道周边的围岩扰动大，不利于后期支护和围岩稳定。另外，采用盾构机来形成巷道的设备成本过大，导致整个巷道掘进的成本过高。
[0003]
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

[0004]
本公开目的在于提供一种能够完全替代炸药，且安全性高、破岩噪声小、振动小的采用瞬时胀裂器掘进巷道的方法。
[0005]
本公开提供了一种采用瞬时胀裂器掘进巷道的方法，所述巷道具有中间区域、第一周边区域和第二周边区域，所述第一周边区域环绕所述第二周边区域的外围，所述第二周边区域环绕在所述中间区域的外围，所述第一周边区域具有多个边缘部分和连接相邻两个边缘部分的连接部分，所述采用瞬时胀裂器掘进巷道的方法，包括：
[0006]
采用采掘装置将所述中间区域的岩石清除；
[0007]
在所述第一周边区域和所述第二周边区域中设置多个切缝孔；
[0008]
在位于所述边缘部分的所述切缝孔中设置第一瞬时胀裂器，所述第一瞬时胀裂器具有第一聚能管，所述第一聚能管具有两排第一聚能孔，所述第一聚能孔朝向其所在的边缘部分的延伸方向；
[0009]
在位于所述连接部分的所述切缝孔中设置第二瞬时胀裂器，所述第二瞬时胀裂器具有第二聚能管，所述第二聚能管具有两排第二聚能孔，两排所述第二聚能孔分别朝向相邻的所述边缘部分；
[0010]
在位于所述第二周边区域的所述切缝孔中设置第三瞬时胀裂器，所述第三瞬时胀裂器具有第三聚能管；
[0011]
引发所述第一瞬时胀裂器、第二瞬时胀裂器和第三瞬时胀裂器。
[0012]
在本公开的一种示例性实施例中，所述引发所述第一瞬时胀裂器、第二瞬时胀裂器和第三瞬时胀裂器，包括：
[0013]
将所述第一瞬时胀裂器、第二瞬时胀裂器和第三瞬时胀裂器与电流引发装置连接；
[0014]
开启所述电流引发装置引发所述第一瞬时胀裂器、第二瞬时胀裂器和第三瞬时胀裂器。
[0015]
在本公开的一种示例性实施例中，所述第一瞬时胀裂器、第二瞬时胀裂器和第三
瞬时胀裂器分时引发。
[0016]
在本公开的一种示例性实施例中，引发所述第一瞬时胀裂器、第二瞬时胀裂器和第三瞬时胀裂器之前，所述采用瞬时胀裂器掘进巷道的方法，还包括：
[0017]
在所述第一瞬时胀裂器、第二瞬时胀裂器、第三瞬时胀裂器靠近所述切缝孔的孔口的一侧设置炮泥。
[0018]
在本公开的一种示例性实施例中，所述第三聚能管具有处处连续的管壁。
[0019]
在本公开的一种示例性实施例中，所述第三聚能管具有多排第三聚能孔，各所述第三聚能管上的第三聚能孔的朝向相互对应。
[0020]
在本公开的一种示例性实施例中，所述第一聚能管上的两排所述第一聚能孔之间的夹角为180
°
。
[0021]
在本公开的一种示例性实施例中，所述第二聚能管上的两排所述第二聚能孔之间的夹角为90
°
。
[0022]
在本公开的一种示例性实施例中，相邻两个所述切缝孔之间的间距为300mm～600mm。
[0023]
在本公开的一种示例性实施例中，所述切缝孔的深度为1m～3m。
[0024]
本公开提供的技术方案可以达到以下有益效果：
[0025]
本公开所提供的采用瞬时胀裂器掘进巷道的方法，采用采掘装置将中间区域的岩石清除，以使第一周边区域形成临空面，并通过第一瞬时胀裂器、第二瞬时胀裂器和第三瞬时胀裂器将第一周边区域和第二周边区域破碎。其中，由于第二周边区域环绕中间区域，从而使得中间区域的面积较小，使用采掘装置进行采掘时，能够节省大量的时间和成本。
[0026]
另外，由于本公开的方法在进行掘进巷道的过程中完全不使用炸药，而是使用瞬时胀裂器，从而本公开提供的方法在爆破过程中的振动小、噪声小，从而不会影响巷道周围的围岩，也就利于后期的支护和围岩的稳定，并且瞬时胀裂器的运输和管理成本低、安全性高。除此之外，上述瞬时胀裂器的制造成本低，从而相对于盾构机形成巷道来说，能够节省大量的成本。
[0027]
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0028]
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。
[0029]
图1示出了根据本公开一示例性实施例的采用瞬时胀裂器掘进巷道的方法的流程示意图；
[0030]
图2示出了根据本公开一示例性实施例的巷道区域分布的示意图；
[0031]
图3示出了根据本公开另一示例性实施例的巷道区域分布的示意图；
[0032]
图4示出了根据本公开又一示例性实施例的巷道区域分布的示意图；
[0033]
图5示出了根据本公开一示例性实施例的分时引发的效果示意图；
[0034]
图6示出了根据本公开一示例性实施例的第一瞬时胀裂器的整体示意图；
[0035]
图7示出了根据本公开一示例性实施例的图6中a-a截面的结构示意图；
[0036]
图8示出了根据本公开一示例性实施例的第二瞬时胀裂器的整体示意图；
[0037]
图9示出了根据本公开一示例性实施例的图8中a-a截面的结构示意图；
[0038]
图10示出了根据本公开一示例性实施例的第三瞬时胀裂器的整体示意图；
[0039]
图11示出了根据本公开一示例性实施例的图10中a-a截面的结构示意图；
[0040]
图12示出了根据本公开另一示例性实施例的第三瞬时胀裂器的整体示意图；
[0041]
图13示出了根据本公开一示例性实施例的图12中a-a截面的结构示意图；
[0042]
图14示出了根据本公开一示例性实施例的第一瞬时胀裂器安装的结构示意图；
[0043]
图15示出了根据本公开一示例性实施例的第一瞬时胀裂器的结构示意图；
[0044]
图16示出了根据本公开一示例性实施例的图15中a-a截面的结构示意图。
[0045]
附图标记说明：
[0046]
1、中间区域；2、第一周边区域；3、第二周边区域；4、第一瞬时胀裂器；5、第二瞬时胀裂器；6、第三瞬时胀裂器；7、切缝孔；8、炮泥；9、胀裂件；10、第一耦合介质部；11、第二耦合介质部；21、边缘部分；22、连接部分；41、第一聚能管；51、第二聚能管；61、第三聚能管；91、容纳管；92、胀裂剂；93、第一引线；94、第二引线；95、第三引线；96、引发头；97、固定部；411、第一聚能孔；511、第二聚能孔；611、第三聚能孔。
具体实施方式
[0047]
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本申请将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
[0048]
用语“一个”、“一”、“该”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。
[0049]
如图1所示，本公开提供了一种采用瞬时胀裂器掘进巷道的方法，该方法也适用于对隧道的掘进。如图2～4所示，上述巷道可以具有中间区域1和第一周边区域2和第二周边区域3，其中，第一周边区域2可以环绕第二周边区域3的外围，第二周边区域3可以环绕中间区域1的外围。该第一周边区域2可以具有多个边缘部分21和连接相邻两个边缘部分21的连接部分22。
[0050]
详细说明，中间区域1可以位于巷道的任意位置，只要中间区域1的外围能够设置第一周边区域2和第二周边区域3即可，例如：如图2～4所示，中间区域1的中心点可以设置在巷道中心点偏左的位置或巷道中心点偏右的位置等，本公开对中间区域1的中心点的位置不做限定，均在本公开的保护范围之内。除此之外，该中间区域1可以为正方形、长方形、圆形等，本公开对中间区域1的形状也不做限定，例如中间区域1还可以为三角形、五边形等，这均在本公开的保护范围之内。
[0051]
在本公开的一个实施例中，该中间区域1为正方形，其中心点可以与巷道的中心点
重合。通过将中间区域1设置为正方形，并使得中间区域1的中心点可以与巷道的中心点重合，能够使得第一周边区域2和第二周边区域3的分布更加均匀，使得瞬时胀裂器对第一周边区域2和第二周边区域3进行胀裂时更加均匀。
[0052]
上述多个边缘部分21可以将第二周边区域3包围在其中。由于实际工程的需要，巷道的形状可以是不同的，所以多个边缘部分21的形状也可以是不同的。例如：当巷道的横截面形状为拱形时，多个边缘部分21中的至少一个边缘部分21的形状可以为弧形，其余的边缘部分21的形状可以为直线形，可以理解的是，多个边缘部分21中保证巷道横截面呈现拱形的至少一个边缘部分21的形状为弧形。当巷道的横截面形状为矩形时，多个边缘部分21的形状均为直线形。
[0053]
进一步的，本公开对第二周边区域3的形状不做限定，例如第二周边区域3的形状可以与第一周边区域2的形状相似，但第二周边区域3的形状还可以为其他形状，只要第二周边形状环绕中间区域1即可，这均在本公开的保护范围之内。
[0054]
如图1所示，上述采用瞬时胀裂器掘进巷道的方法可以包括：
[0055]
步骤s10、采用采掘装置将中间区域1的岩石清除；
[0056]
步骤s20、在第一周边区域2和第二周边区域3中设置多个切缝孔7；
[0057]
步骤s30、在位于边缘部分21的切缝孔7中设置第一瞬时胀裂器4，第一瞬时胀裂器4具有第一聚能管41，第一聚能管41具有两排第一聚能孔411，第一聚能孔411朝向其所在的边缘部分21的延伸方向；
[0058]
步骤s40、在位于连接部分22的切缝孔7中设置第二瞬时胀裂器5，第二瞬时胀裂器5具有第二聚能管51，第二聚能管51具有两排第二聚能孔511，两排第二聚能孔511分别朝向相邻的边缘部分21；
[0059]
步骤s50、在位于第二周边区域3的切缝孔7中设置第三瞬时胀裂器6，第三瞬时胀裂器6具有第三聚能管61；
[0060]
步骤s60、引发第一瞬时胀裂器4、第二瞬时胀裂器5和第三瞬时胀裂器6。
[0061]
下面对上述步骤进行详细说明：
[0062]
在本公开的一个实施例中，如图2～4所示，在步骤s10中，可以利用采掘装置将中间区域1的岩石清除，具体地，该采掘装置可以为掘进机，但不限于此，也可以为其他能够采掘的装置，例如钻机等，这均在本公开的保护范围之内。通过采掘装置将中间区域1的岩石清除能够使得第二周边区域3形成临空面，使得第二周边区域3在临空面处的应力为零，从而使得第二周边区域3能够胀裂。
[0063]
在步骤s20中，可以在第一周边区域2和第二周边区域3中设置多个切缝孔7。具体地，可以使用钻机在第一周边区域2和第二周边区域3中设置多个切缝孔7，可以理解的是，在每个第一周边区域2和第二周边区域3中均设置有切缝孔7。同时，为了保证良好的胀裂效果，第一周边区域2和第二周边区域3的各个切缝孔7的深度可以为1m～3m，例如：可以为1m、1.5m、2m、2.5m、3m。第一周边区域2和第二周边区域3中相邻切缝孔7之间的间距可以为300mm～600mm，例如：可以为300mm、400mm、500mm、600mm。
[0064]
在步骤s30中，可以在位于边缘部分21的切缝孔7中设置第一瞬时胀裂器4。
[0065]
如图6～7所示，该第一瞬时胀裂器4可以具有第一聚能管41，第一聚能管41上可以形成有两排第一聚能孔411，第一聚能管41上的两排第一聚能孔411均可以朝向其所在的边
缘部分21的延伸方向。
[0066]
具体地，该第一瞬时胀裂器4可以为单裂面瞬时胀裂器，即第一瞬时胀裂器4的第一聚能管41上的两排第一聚能孔411的夹角可以为180
°
，并且每一排聚能孔均朝向其所在的边缘部分21的延伸方向。第一聚能管41的形状可以为圆柱形，相对两侧可以开有两排第一聚能孔411，一排第一聚能孔411可以具有多个第一聚能孔411。在边缘部分21使用该第一瞬时胀裂器4时，能够根据实际的需要使得巷道的边缘在爆破后更加整齐，并且能够更好地成型，即：能够更好地呈现出所需要的形状。但不限于此，第一瞬时胀裂器4上的两排聚能孔之间的夹角也可以不为180
°
，可以根据实际情况设置。
[0067]
在步骤s40中，可以在位于连接部分22的切缝孔7中设置第二瞬时胀裂器5，第二瞬时胀裂器5具有第二聚能管51，第二聚能管51具有两排第二聚能孔511，两排第二聚能孔511分别朝向相邻的边缘部分21。
[0068]
具体地，如图8～9所示，该第二瞬时胀裂器5可以为直角型瞬时胀裂器，即第二瞬时胀裂器5的第二聚能管51上的两排第二聚能孔511的夹角可以为90
°
。另外，第二聚能管51的形状可以为圆柱形，且每一排第二聚能孔511可以具有多个第二聚能孔511。通过在连接部分22设置第二瞬时胀裂器5能够使得连接部分22为转角形状，从而使得巷道的边缘成型的更加平顺，并且还能够使得胀裂后的岩石更好地垮塌。需要说明的是，本公开对第二瞬时胀裂器5上的两排第二聚能孔511的夹角不做限制，可以根据实际需要设置。
[0069]
在步骤s50中，可以在位于第二周边区域3的切缝孔7中设置第三瞬时胀裂器6，第三瞬时胀裂器6具有第三聚能管61。
[0070]
具体地，如图10～11所示，该第三瞬时胀裂器6可以具有第三聚能管61，该第三聚能管61可以具有处处连续的管壁，可以理解的是，该第三聚能管61的管壁是完整的、连续不断的，即：第三聚能管61的管壁上可以不设置聚能孔，也就是说第三瞬时胀裂器6上可以不设置聚能孔。由于第三瞬时胀裂器6中的第三聚能管61不设置聚能孔，从而增大了第三瞬时胀裂器6的爆破威力，进而能够快速的对第二周边区域3进行不定向的爆破，使得第二周边区域3的岩石胀裂的更加彻底。
[0071]
在本公开的一个实施例中，如图12～13所示，该第三瞬时胀裂器6的第三聚能管61还可以具有多排第三聚能孔611，各第三聚能管61上的第三聚能孔611的朝向相互对应。举例而言：第三瞬时胀裂器6还可以具有2n排第三聚能孔611，相邻两排第三聚能孔611之间的夹角可以为2n/360
°
。第三聚能管61的形状可以为圆柱形，每一排第三聚能孔611可以具有多个第三聚能孔611。使用该第三瞬时胀裂器6，裂缝面能够沿着第三聚能孔611的朝向定向开裂，胀裂面的数目可以为第三聚能管61上第三聚能孔611的排数。通过将各第三瞬时胀裂器6上的第三聚能孔611的朝向相互对应，能够使得不同的第三瞬时胀裂器6爆破后在岩石上的胀裂面能够相互连接，以使得通过第三瞬时胀裂器6爆破后的岩石能够几何成型，从而能够使得爆破后的岩石能够二次利用。
[0072]
在步骤s60中，可以引发第一瞬时胀裂器4、第二瞬时胀裂器5和第三瞬时胀裂器6。
[0073]
具体地，可以将第一瞬时胀裂器4、第二瞬时胀裂器5和第三瞬时胀裂器6与电流引发装置连接，开启电流引发装置引发第一瞬时胀裂器4、第二瞬时胀裂器5和第三瞬时胀裂器6，从而将个第一周边区域2和第二周边区域3的岩石破碎。
[0074]
在本公开的一个实施例中，第一瞬时胀裂器4、第二瞬时胀裂器5和第三瞬时胀裂
器6可以分时引发，可以理解的是，第一瞬时胀裂器4、第二瞬时胀裂器5和第三瞬时胀裂器6可以不同时进行引发，第一周边区域2和第二周边区域3不同时胀裂。例如：如图5所示，可以优先引发位于第二周边区域3的第三瞬时胀裂器6，使得第一周边区域2形成临空面，再引发第一瞬时胀裂器4和第二瞬时胀裂器5，使得位于第一周边区域2的岩石胀裂。并且位于边缘部分21的所有第一瞬时胀裂器4可以不同时引发，位于连接部分22的第二瞬时胀裂器5可以不同时引发，位于第二周边区域3的所有第三瞬时胀裂器6也可以不同时引发。例如：可以一部分一部分的引发第三瞬时胀裂器6，以使得位于第二周边区域3的岩石一部分一部分的进行爆破。可以一部分一部分的引发第一瞬时胀裂器4和第二瞬时胀裂器5，使得位于边缘部分21和连接部分22的岩石也可以一部分一部分的进行爆破。采用分时引发的方式，能够防止岩石胀裂的过程中发生过大的振动，同时还能够防止瞬时胀裂器同时引发时，巷道中的岩石无法全部垮落下来的问题。
[0075]
在本公开的一个实施例中，如图14所示，可以在第一瞬时胀裂器4、第二瞬时胀裂器5、第三瞬时胀裂器6靠近切缝孔7的孔口的一侧设置炮泥8，以使各切缝孔7内形成密封环境，从而增加第一瞬时胀裂器4、第二瞬时胀裂器5和第三瞬时胀裂器6爆破的威力。
[0076]
在本公开的一个实施例中，在设置第一瞬时胀裂器4、第二瞬时胀裂器5、第三瞬时胀裂器6之前，可以利用空气压缩机将切缝孔7中的岩渣和积水吹出，从而使得第一瞬时胀裂器4、第二瞬时胀裂器5和第三瞬时胀裂器6的胀裂效果更好。但不限于此，也可以使用其他设备将切缝孔7中的岩渣和积水吹出，这均在本公开的保护范围之内。
[0077]
在本公开的一个实施例中，如图15～16所示，上述第一聚能管41、第二聚能管51和第三聚能管61可以具有胀裂件9，该胀裂件9可包括容纳管91，胀裂剂92，第一引线93、第二引线94、第三引线95和引发头96。其中，容纳管91可设置于胀裂件9内。容纳管91可为有塑料制成的塑膜，其作用有两个：一方面，由于胀裂剂92颗粒较小，一般情况下呈黑色固体颗粒状，直径3mm，长度7mm，无法直接固定在胀裂器中，需要将胀裂剂92装到容纳管91中，才可以固定，所以该容纳管91用来承装胀裂剂92；另一方面，由于有些巷道的钻孔中会有一些水，所以容纳管91可以起到防水防潮的作用。由于容纳管91的表面张力远远小于胀裂剂92引发后的冲击力，所以容纳管91在胀裂剂92引发后破裂，胀裂剂92引发后产生的大量能量可从聚能孔中排出。
[0078]
固体圆柱颗粒状的胀裂剂92装在两端开口的筒状容纳管91中，在装胀裂剂92前，先把引发头96及第一引线93、第二引线94放入容纳管91中，第一引线93从容纳管91一端引出，第二引线94从容纳管91另一端引出；然后调整引发头96，可通过使用尺子测量塑膜的中间位置，使得引发头96位于容纳管91中间，接着把容纳管91的一端用细铁丝或铝丝封口，封口所用材质不限于此；接着开始装入胀裂剂92，胀裂剂92装完后再对容纳管91的另一端进行封口。装填胀裂剂92的多少依据现场岩性的强度和地应力的大小决定。
[0079]
胀裂件9还可包括至少两个固定部97，至少两个固定部97分别穿过设置在聚能管的管壁上的固定孔，以用于对容纳管91进行限位。
[0080]
优选的，带有胀裂剂92的容纳管91可放在聚能管的正中间，固定部97为铁丝，容纳管91的两端用铁丝通过固定孔固定。其中，铁丝与固定孔之间可以存在间隙，从而胀裂件9在胀裂过程中释放出来的冲击力也可以从固定孔中排出。但应当理解的是，容纳管91在聚能管中的位置不限于此，可根据具体情况而定。
[0081]
上述第一聚能管41、第二聚能管51和第三聚能管61还可以包括第一耦合介质部10和第二耦合介质部11。其中，第一耦合介质部10和第二耦合介质部11位于聚能管内，且第一耦合介质部10和第二耦合介质部11在聚能管的轴向上间隔设置，举例而言第一耦合介质和第二耦合介质可分别设置于胀裂件9沿轴向方向的两端，即胀裂件9可设置在第一耦合介质部10和第二耦合介质部11之间。
[0082]
进一步的，第一耦合介质部10和第二耦合介质部11可以具有相同的材料，可为空气，水，沙，土，岩棉，膏体等，通过更换不同材质的耦合介质，可以起到阻燃，聚力，降尘的功用。
[0083]
由于第一聚能管41、第二聚能管51和第三聚能管61中装入的是胀裂剂92，该胀裂剂92可由煤粉、煤矸石粉、过氧化钙粉、高氯酸钾粉制成，从而该胀裂剂92并非为炸药，且该胀裂剂92为非易爆品。从而在利用第一瞬时胀裂器4、第二瞬时胀裂器5和第三瞬时胀裂器6进行爆破时能够提高巷道掘进的安全性，并降低了爆破的成本。同时，还能够减少爆破岩石的声音和振动。
[0084]
需要说明的是，上述所提到的聚能管均为第一聚能管41、第二聚能管51和第三聚能管61。
[0085]
在本公开的一个实施例中，重复上述步骤，以完成对所需深度的巷道的掘进。
[0086]
本公开所提供的采用瞬时胀裂器掘进巷道的方法能够在掘进的过程中完全不使用炸药，从而在形成巷道的过程中的振动小、噪声小，进而不会影响巷道周围的围岩，也就利与后期的支护和围岩的稳定，并且本公开所用的瞬时胀裂器的运输和管理成本低、安全性高。除此之外，上述瞬时胀裂器的制造成本低，从而相对于盾构机形成巷道来说，能够节省大量的成本。
[0087]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由所附的权利要求指出。