专利名称:一种掌子面强或极强岩爆防治开挖方法
技术领域：
本发明涉及一种掌子面强或极强岩爆防治开挖方法。主要适用于交通、采矿、水利水电等深埋硬岩隧道工程。
背景技术：
在构造运动强烈区域，深埋硬岩隧道的施工过程中往往会遭遇到各种形式的岩爆，其中以发生在掌子面的强、极强岩爆给施工作业人员的人身安全和机械设备造成的威胁最为严重。如图1所示的常规掌子面，若直接进行掘进爆破的话，很容易发生岩爆。并且，掌子面岩爆对施工人员的心理具有很强的威慑作用，一旦进入潜在强岩爆洞段，因对岩爆的恐惧而导致的窝工和施工进度拖慢等现象屡见不鲜。
掌子面岩爆的主动控制方法似乎很多，包括浇水软化、钻设应力解除孔、应力解除爆破等等，实践表明上述方法未必都能取得令人满意的效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对客观存在的强岩爆洞段，提供一种能够有效减少掌子面岩爆发生频次，减弱岩爆破坏程度的掌子面强或极强岩爆防治开挖方法，以保证正常掘进速度和工人员在造孔装药过程中的人身安全。
本发明所采用的技术方案是针对极强、强岩爆洞段分别提供在同一发明构思下、 技术参数略有不同的掌子面岩爆防治开挖方法，
掌子面极强岩爆防治开挖方法，其特征在于具体步骤包括，
a、按照常规掏槽方案进行爆破孔布置和装药设计，在常规掌子面上开出V型掏槽，该掏槽最宽处距离开挖边线的距离为0. 25-0. 3倍的隧洞直径，掏槽最窄处为0. 15-0. 2 倍的隧洞直径；
b、在开设掏槽的掌子面上钻设掘进爆破孔和应力解除爆破孔，其中掘进爆破孔中的崩落爆破孔和光面爆破孔的布置参考常规的布置形式进行设计，应力解除爆破孔有四列，对称均布于掏槽两侧，距两侧壁开挖边线的距离分别为0. 8-1. ail和1. 8-2. 2m，应力解除爆破孔均倾向隧洞轴线，其中距离侧壁较近的两列孔与隧洞轴线的夹角为15度，距离侧壁较远的两列孔与隧洞轴线的夹角为20度，所述应力解除爆破孔的孔长较掘进进尺L长 4-5m ；
C、对于掘进爆破孔，按照常规形式进行装药，对于应力解除爆破孔，采用32mm孔底部2-; 深埋范围装药；
d、依次起爆应力解除爆破孔和掘进爆破孔；
e、出渣，并重复循环上述步骤直至开挖完成。
所述掏槽最宽处距离开挖边线的距离为0. 3倍的隧洞直径，最窄处为0. 15倍的隧
洞直径。
所述应力解除爆破孔有四行、四列总共十六个，靠近隧洞3开挖两侧壁的两列孔距侧壁的距离为lm，靠近隧洞3轴线的两列孔距侧壁的距离为2m，孔长较掘进进尺长4. 5m, 采用32mm孔底部2. 5m深埋范围装药。
掌子面强岩爆防治开挖方法，其特征在于具体步骤包括，
a、按照常规掏槽方案进行爆破孔布置和装药设计，在常规掌子面上开出V型掏槽，该掏槽最宽处距离开挖边线的距离为0. 25-0. 3倍的隧洞直径，掏槽最窄处为0. 15-0. 2 倍的隧洞直径；
b、在开设掏槽的掌子面上钻设掘进爆破孔和应力解除爆破孔，其中掘进爆破孔中的崩落爆破孔和光面爆破孔的布置参考常规的布置形式进行设计，应力解除爆破孔有四列，对称均布于掏槽两侧，距两侧壁开挖边线的距离分别为0. 8-1. ail和1. 8-2. 2m，应力解除爆破孔均倾向隧洞轴线，其中距离侧壁较近的两列孔与隧洞轴线的夹角为15度，距离侧壁较远的两列孔与隧洞轴线的夹角为20度，所述应力解除爆破孔的孔长较掘进进尺L长 2. 5-3. 5m ；
C、对于掘进爆破孔，按照常规形式进行装药，对于应力解除爆破孔，采用32mm孔底部1-1. an深埋范围装药；
d、依次起爆应力解除爆破孔和掘进爆破孔；
e、出渣，并重复循环上述步骤直至开挖完成。
所述掏槽最宽处距离开挖边线的距离为0. 3倍的隧洞直径，最窄处为0. 15倍的隧
洞直径。
所述应力解除爆破孔有四行、四列总共十六个，靠近隧洞3开挖两侧壁的两列孔距侧壁的距离为lm，靠近隧洞3轴线的两列孔距侧壁的距离为2m，孔长较掘进进尺长3m，采用32mm孔底部1. Im深埋范围装药。
本发明的有益效果是本发明在带有V型掏槽的掌子面上进行掘进爆破和应力解除爆破，将掌子面前方的高应力区域推向深部(高应力区域是强岩爆的动力源)，通过加大屈服区域岩盘厚度提高掌子面围岩的抗岩爆冲击能力；在掘进爆破之前进行应力解除爆破，降低了前方岩体应力集中区域的能量水平和掌子面岩爆风险，从而确保了施工人员在造孔和装药过程中的人身安全；同时，由于本发明没有从根本上改变常规掘进爆破的作业方式，因此可以最大限度地保障施工进度。
图1是本发明中背景技术的掌子面结构。
图2是本发明中掏槽和应力解除爆破孔的布置图。
图3是图2的左视图。
具体实施方式
如图2、图3所示，本发明中D为隧洞3直径，L为掘进进尺。
实施例1 掌子面极强岩爆防治开挖方法，其特征在于具体步骤包括，
a、按照常规掏槽方案进行爆破孔布置和装药设计，在常规掌子面上开出V型掏槽 1，该掏槽最宽处距离开挖边线的距离为0. 3倍的隧洞3直径D，掏槽1最窄处为0. 15倍的隧洞3直径D ；[0029]b、在开设掏槽的掌子面上钻设掘进爆破孔和应力解除爆破孔2，其中掘进爆破孔中的崩落爆破孔和光面爆破孔的布置参考常规的布置形式进行设计，应力解除爆破孔2有四列，共十六个，对称均布于掏槽1两侧，距两侧壁开挖边线的距离分别为Im和2m，应力解除爆破孔2均倾向隧洞3轴线，其中距离侧壁较近的两列孔与隧洞轴线的夹角为15度，距离侧壁较远的两列孔与隧洞轴线的夹角为20度，所述应力解除爆破孔2的孔长较掘进尺L 长 4. 5m ；
C、对于掘进爆破孔，按照常规形式进行装药，对于应力解除爆破孔2，采用32mm孔底部2. 5m深埋范围装药；
d、依次起爆应力解除爆破孔2和掘进爆破孔；
e、出渣，并重复循环上述步骤直至开挖完成。
本例中掏槽1爆破与掘进爆破两道工序互为前提，每一道工序完成后，下一道工序实施过程中的掌子面岩爆风险都可以得到有效的控制，确保施工人员在造孔和装药过程中的人身安全。
实施例2 掌子面强岩爆防治开挖方法，其特征在于具体步骤包括，
a、按照常规掏槽方案进行爆破孔布置和装药设计，在常规掌子面上开出V型掏槽 1，该掏槽最宽处距离开挖边线的距离为0. 3倍的隧洞3直径D，掏槽1最窄处为0. 15倍的隧洞3直径D ；
b、在开设掏槽的掌子面上钻设掘进爆破孔和应力解除爆破孔2，其中掘进爆破孔中的崩落爆破孔和光面爆破孔的布置参考常规的布置形式进行设计，应力解除爆破孔2有四列，共十六个，对称均布于掏槽1两侧，距两侧壁开挖边线的距离分别为Im和2m，应力解除爆破孔2均倾向隧洞3轴线，其中距离侧壁较近的两列孔与隧洞轴线的夹角为15度，距离侧壁较远的两列孔与隧洞轴线的夹角为20度，所述应力解除爆破孔2的孔长较掘进进尺 L 长 3m ；
C、对于掘进爆破孔，按照常规形式进行装药，对于应力解除爆破孔2，采用32mm孔底部1.1m深埋范围装药；
d、依次起爆应力解除爆破孔2和掘进爆破孔；
e、出渣，并重复循环上述步骤直至开挖完成。
权利要求
1.一种掌子面极强岩爆防治开挖方法，其具体步骤包括a、按照常规掏槽方案进行爆破孔布置和装药设计，在常规掌子面上开出V型掏槽(1)， 该掏槽最宽处距离开挖边线的距离为0. 25-0. 3倍的隧洞(3)直径，掏槽(1)最窄处距离开挖边线的距离为0. 15-0. 2倍的隧洞(3)直径；b、在开设掏槽的掌子面上钻设掘进爆破孔和应力解除爆破孔O)，其中掘进爆破孔中的崩落爆破孔和光面爆破孔的布置参考常规的布置形式进行设计，应力解除爆破孔(2)有四列，对称均布于掏槽(1)两侧，距两侧壁开挖边线的距离分别为0. 8-1. an和1. 8-2. 2m，应力解除爆破孔(2)均倾向隧洞(3)轴线，其中距离侧壁较近的两列孔与隧洞轴线的夹角为 15度，距离侧壁较远的两列孔与隧洞轴线的夹角为20度，所述应力解除爆破孔(2)的孔长较掘进进尺L长4-5m ；c、对于掘进爆破孔，按照常规形式进行装药，对于应力解除爆破孔( ，采用直径是 32mm的孔，在距孔底部2- !深埋范围装药；d、依次起爆应力解除爆破孔( 和掘进爆破孔；e、出渣，并重复循环上述步骤直至开挖完成。
2.根据权利要求
1所述的掌子面极强岩爆防治开挖方法，其特征在于所述掏槽(1) 最宽处距离开挖边线的距离为0. 3倍的隧洞(3)直径，最窄处距离开挖边线的距离为0. 15 倍的隧洞⑶直径。
3.根据权利要求
1或2所述的掌子面极强岩爆防治开挖方法，其特征在于所述应力解除爆破孔⑵有四行、四列总共十六个，靠近隧洞⑶开挖两侧壁的两列孔距侧壁的距离为lm，靠近隧洞(3)轴线的两列孔距侧壁的距离为an，孔长较掘进进尺长4. 5m，采用直径是 32mm的孔，在距孔底部2. 5m深埋范围装药。
4.一种掌子面强岩爆防治开挖方法，其具体步骤包括，a、按照常规掏槽方案进行爆破孔布置和装药设计，在常规掌子面上开出V型掏槽(1)， 该掏槽最宽处距离开挖边线的距离为0. 25-0. 3倍的隧洞(3)直径，掏槽(1)最窄处距离开挖边线的距离为0. 15-0. 2倍的隧洞(3)直径；b、在开设掏槽的掌子面上钻设掘进爆破孔和应力解除爆破孔O)，其中掘进爆破孔中的崩落爆破孔和光面爆破孔的布置参考常规的布置形式进行设计，应力解除爆破孔(2)有四列，对称均布于掏槽(1)两侧，距两侧壁开挖边线的距离分别为0. 8-1. an和1. 8-2. 2m，应力解除爆破孔(2)均倾向隧洞(3)轴线，其中距离侧壁较近的两列孔与隧洞轴线的夹角为 15度，距离侧壁较远的两列孔与隧洞轴线的夹角为20度，所述应力解除爆破孔(2)的孔长较掘进进尺L长2. 5-3. 5m ；c、对于掘进爆破孔，按照常规形式进行装药，对于应力解除爆破孔( ，采用直径是 32mm的孔，在距孔底部1_1. ^ii深埋范围装药；d、依次起爆应力解除爆破孔( 和掘进爆破孔；e、出渣，并重复循环上述步骤直至开挖完成。
5.根据权利要求
4所述的掌子面强岩爆防治开挖方法，其特征在于所述掏槽(1)最宽处距离开挖边线的距离为0.3倍的隧洞(3)直径，最窄处距离开挖边线的距离为0. 15倍的隧洞⑶直径。
6.根据权利要求
4或5所述的掌子面强岩爆防治开挖方法，其特征在于所述应力解除爆破孔⑵有四行、四列总共十六个，靠近隧洞⑶开挖两侧壁的两列孔距侧壁的距离为 lm，靠近隧洞(3)轴线的两列孔距侧壁的距离为an，孔长较掘进进尺长:3m，采用直径是32mm 的孔，在距孔底部1. Im深埋范围装药。
专利摘要
本发明涉及一种掌子面强或极强岩爆防治开挖方法。所要解决的技术问题是提供一种能够有效减少掌子面岩爆发生频次，减弱岩爆破坏程度的掌子面强或极强岩爆防治开挖方法。本发明的具体步骤包括，a、按照常规掏槽方案进行爆破孔布置和装药设计；b、在开设掏槽的掌子面上钻设掘进爆破孔和应力解除爆破孔；c、对于掘进爆破孔，按照常规形式进行装药，对于应力解除爆破孔，采用32mm孔底部2-3m深埋范围装药；d、依次起爆应力解除爆破孔和掘进爆破孔；e、出渣，并重复循环上述步骤直至开挖完成。本发明主要适用于交通、采矿、水利水电等深埋硬岩隧道工程。
文档编号F42D3/04GKCN101560882 B发布类型授权 专利申请号CN 200910098391
公开日2011年10月5日 申请日期2009年5月14日
发明者单治纲, 周垂一, 张春生, 褚卫江 申请人:中国水电顾问集团华东勘测设计研究院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan专利引用 (6),