隧洞内爆破破岩方法及系统、电子设备

本发明涉及岩体爆破，尤其涉及一种隧洞内爆破破岩方法及系统、电子设备。

背景技术：

1、深埋隧洞岩体处于高地应力状态，特别是在导洞开挖完成后，由于地应力重分布，导洞周边的扩挖岩体可能会出现局部的应力集中。并且由于导洞开挖后的地应力重分布，导洞周边扩挖岩体出现的地应力集中会导致扩挖岩体产生损伤，损伤岩体的力学性能较差，爆破损伤岩体所需的炸药爆炸能较少。但传统的tbm导洞-爆破扩挖法主要应用于浅埋隧洞开挖，没有考虑地应力对岩体爆破过程的影响以及岩体爆破过程中地应力(应变能)快速释放所产生的动力扰动，从而在深埋隧洞采用tbm导洞-爆破扩挖法开挖时出现了岩体爆破破碎难、大块率高等问题，严重情况下爆破开挖产生的动力扰动还会诱发微地震、岩爆等工程动力灾害。

2、因此，对于深埋隧洞开挖，需要一种考虑地应力影响的隧洞内爆破破岩方法。

技术实现思路

1、本发明提供一种隧洞内爆破破岩方法及系统、电子设备，用以解决现有技术中的破岩方法容易导致岩体爆破破碎难、大块率高，严重情况下爆破开挖产生的动力扰动还会诱发微地震、岩爆等工程动力灾害的缺陷，在爆破破岩的过程中考虑了隧洞内的地应力影响，可以减小扩挖岩体爆破炸药用量，降低扩挖岩体应变能释放速率，炸药爆炸产生的动力扰动和扩挖岩体应变能快速释放产生的动力扰动均得到降低，从而可降低围岩动力灾害风险。

2、本发明提供一种隧洞内爆破破岩方法，包括：

3、在隧洞内待爆破岩体的中心区域开挖中心导洞；

4、在中心导洞外围布置若干个爆破孔，爆破孔内填充炸药，若干个爆破孔围绕中心导洞形成若干个椭圆形结构；

5、有序引爆若干个爆破孔内的炸药，实现隧洞内爆破破岩。

6、根据本发明提供的隧洞内爆破破岩方法，在隧洞内待爆破岩体的中心区域开挖一个中心导洞之前，还包括：

7、对待爆破岩体进行地应力测试，确定待爆破岩体的应力分布，基于待爆破岩体的应力分布，确定中心导洞外围炮孔的布置和起爆顺序。

8、根据本发明提供的隧洞内爆破破岩方法，在中心导洞外围布置若干个爆破孔，包括：

9、s1：基于地应力测试的结果，在中心导洞周围设置第一圈椭圆形分布的爆破孔；

10、s2：设置爆破孔之后，并在已有爆破孔的外围，继续设置一圈椭圆形分布的爆破孔；

11、s3：重复上述步骤s2，直至待爆破岩层无法再设置爆破孔。

12、根据本发明提供的隧洞内爆破破岩方法，s1中基于地应力测试的结果，在中心导洞周围设置第一圈椭圆形分布的爆破孔，包括：

13、基于地应力测试的结果，确定待爆破岩层的最大应力方向和最小应力方向；

14、以最大应力方向为椭圆形的短轴，以最小应力方向为椭圆形的长轴，设置椭圆形分布的爆破孔。

15、根据本发明提供的隧洞内爆破破岩方法，同一圈爆破孔中，长轴方向的爆破孔之间的间距大于短轴方向的爆破孔之间的间距。

16、根据本发明提供的隧洞内爆破破岩方法，有序引爆若干个爆破孔内的炸药，包括：

17、内圈的爆破孔的爆破顺序优先于外圈的爆破孔的爆破顺序。

18、根据本发明提供的隧洞内爆破破岩方法，有序引爆若干个爆破孔内的炸药，包括：

19、同一圈爆破孔中，长轴方向的爆破孔的爆破顺序优先于短轴方向的爆破孔的爆破顺序。

20、根据本发明提供的隧洞内爆破破岩方法，爆破孔内还设置电雷管，有序引爆若干个爆破孔内的炸药，包括：

21、对不同的爆破孔内的电雷管进行独立控制，使电雷管以毫秒级的时间延迟，有序引爆爆破孔内的炸药。

22、本发明还公开一种隧洞内爆破破岩系统，包括：

23、导洞开挖模块，用于在隧洞内待爆破岩体的中心区域开挖中心导洞；

24、爆破孔布置模块，用于在中心导洞外围布置若干个爆破孔，爆破孔内填充炸药，若干个爆破孔围绕中心导洞形成若干个椭圆形结构；

25、破岩模块，用于有序引爆若干个爆破孔内的炸药，实现隧洞内爆破破岩。

26、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如上述任一种隧洞内爆破破岩方法。

27、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种隧洞内爆破破岩方法。

28、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种隧洞内爆破破岩方法。

29、本申请的方案中公开的隧洞内爆破破岩方法及系统，使用tbm开挖导洞可以更好的控制岩体应变能的释放速率，有效地解决了围岩在掏槽爆破时可能发生破坏的风险，同时利用了地应力重分布对扩挖岩体的损伤来辅助破岩，提高了岩体破碎效果，减少了炸药用量。深埋隧洞经过tbm开挖导洞后，导洞周边扩挖岩体力学性能下降明显，再对其爆破扩挖可以减少一定的炸药用量，同时降低炸药爆炸产生的动力扰动，对周围环境起到一定的保护作用，更加绿色环保。另外，爆破孔布置呈椭圆形排列，可以利用其布置优势，先爆破开挖应变能较小处的部分岩体，再爆破开挖应变能较大处的岩体，从而降低了扩挖岩体应变能释放速率，减小了应变能快速释放产生的动力扰动。综上，本申请的方案使得大规模深埋隧洞开挖过程可以高效、安全、环保的进行。

技术特征：

1.隧洞内爆破破岩方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的隧洞内爆破破岩方法，其特征在于，所述在隧洞内待爆破岩体的中心区域开挖一个中心导洞之前，还包括：

3.根据权利要求1所述的隧洞内爆破破岩方法，其特征在于，所述在所述中心导洞外围布置若干个爆破孔，包括：

4.根据权利要求3所述的隧洞内爆破破岩方法，其特征在于，所述s1中基于所述地应力测试的结果，在所述中心导洞周围设置第一圈椭圆形分布的爆破孔，包括：

5.根据权利要求4所述的隧洞内爆破破岩方法，其特征在于，同一圈所述爆破孔中，长轴方向的所述爆破孔之间的间距大于短轴方向的所述爆破孔之间的间距。

6.根据权利要求3或4所述的隧洞内爆破破岩方法，其特征在于，所述有序引爆若干个所述爆破孔内的炸药，包括：

7.根据权利要求4所述的隧洞内爆破破岩方法，其特征在于，所述有序引爆若干个所述爆破孔内的炸药，包括：

8.根据权利要求1所述的隧洞内爆破破岩方法，其特征在于，所述爆破孔内还设置电雷管，所述有序引爆若干个所述爆破孔内的炸药，包括：

9.隧洞内爆破破岩系统，其特征在于，包括：

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至8任一项所述隧洞内爆破破岩方法。

技术总结
本发明涉及岩体爆破领域，提供一种隧洞内爆破破岩方法及系统、电子设备，其中隧洞内爆破破岩方法包括：在隧洞内待爆破岩体的中心区域开挖中心导洞；在中心导洞外围布置若干个爆破孔，爆破孔内填充炸药，若干个爆破孔围绕中心导洞形成若干个椭圆形结构；有序引爆若干个爆破孔内的炸药，实现隧洞内爆破破岩。用以解决现有技术中的破岩方法容易导致岩体爆破破碎难、大块率高，严重情况下爆破开挖产生的动力扰动还会诱发微地震、岩爆等工程动力灾害的缺陷，可以减小扩挖岩体爆破炸药用量，降低扩挖岩体应变能释放速率，炸药爆炸产生的动力扰动和扩挖岩体应变能快速释放产生的动力扰动均得到降低，从而可降低围岩动力灾害风险。

技术研发人员：杨建华,危亮星,丁贾峻,叶志伟,姚池,张小波,马永力
受保护的技术使用者：南昌大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22