[發(fā)明專利]隧洞開挖中水平V形掌子面的應(yīng)用方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810046140.7
• 申請(qǐng)日: 2008-09-24
• 公開（公告）號(hào): CN101363321A
• 公開（公告）日: 2009-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊玉銀;梁濤;于永
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國水利水電第五工程局有限公司
• 主分類號(hào): E21D9/00
• 分類號(hào): E21D9/00;E21D9/10;F42D3/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種隧洞開挖的施工方法，特別涉及水平V形掌子面在隧洞開挖中使用的施工方法。

背景技術(shù)

長期以來，隧洞開挖一直采用平齊的掌子面，而由于自由面的大小和數(shù)量對(duì)爆破效果有著明顯的影響。平齊掌子面爆破時(shí)受巖石的夾制作用大，爆破困難，單位炸藥消耗量高。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本發(fā)明公布了一種隧洞開挖中水平V形掌子面的應(yīng)用方法。該方法步驟如下：

1)確定鉆孔直徑B值；

2)根據(jù)出渣設(shè)備和施工進(jìn)度安排確定鉆孔深度L值及V形掌子面內(nèi)斜深度L1；

3)根據(jù)巖石硬度確定掏槽方式；

4)根據(jù)掏槽方式和巖石硬度以及節(jié)理發(fā)育情況、鉆孔深度L，確定V形掌子面內(nèi)斜角a值；

5)根據(jù)鉆孔直徑B、鉆孔深度L、V形掌子面內(nèi)斜深度L1、V形掌子面內(nèi)斜角a值以及選定的掏槽方式進(jìn)行掏槽；

6)掏槽完成后，進(jìn)行爆破作業(yè)。

其中，V形掌子面內(nèi)斜角a，在采用楔形掏槽時(shí)取25～40°；當(dāng)采用直孔掏槽時(shí)取30～50°。而當(dāng)巖石硬度高、節(jié)理不發(fā)育、鉆孔較深時(shí)取大值，當(dāng)巖石硬度低、節(jié)理發(fā)育、鉆孔較淺時(shí)取小值。鉆孔深度L取值范圍為0.5～0.95B，V形掌子面內(nèi)斜深度L₁＝(B/2)tg?a。

同時(shí)，掏槽方式為當(dāng)巖石硬度f≤8，且孔深不受隧洞斷面限制時(shí)，采用楔型掏槽，當(dāng)巖石致密堅(jiān)硬，f>8，且節(jié)理不發(fā)育或鉆孔深度受隧洞斷面限制時(shí)，或采用楔型掏槽而效果較差時(shí)，采用直孔掏槽

本發(fā)明大大提高了爆破鉆孔利用率、降低炸藥單耗、減少鉆孔數(shù)量，并使單循環(huán)進(jìn)尺超過鉆孔深度成為可能。由于炸藥單耗和鉆孔數(shù)量的減少，成本也大大降低。

附圖說明

圖1為通過掏槽中心的掌子面水平剖面圖；

圖2為本發(fā)明中V形掌子面各要素示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)解釋。

一種隧洞開挖中水平V形掌子面的應(yīng)用方法，該方法步驟如下：

1)確定鉆孔直徑B值；

2)根據(jù)出渣設(shè)備和施工進(jìn)度安排確定鉆孔深度L值及V形掌子面內(nèi)斜深度L1；

3)根據(jù)巖石硬度確定掏槽方式；

4)根據(jù)掏槽方式和巖石硬度以及節(jié)理發(fā)育情況、鉆孔深度L，確定V形掌子面內(nèi)斜角a值；

5)根據(jù)鉆孔直徑B、鉆孔深度L、V形掌子面內(nèi)斜深度L1、V形掌子面內(nèi)斜角a值以及選定的掏槽方式進(jìn)行掏槽；

6)掏槽完成后，進(jìn)行爆破作業(yè)。

爆破中，自由面的大小和數(shù)量對(duì)爆破效果有著明顯的影響，自由面面積越小、個(gè)數(shù)越少，爆破時(shí)巖石的夾制作用大，爆破困難，單位炸藥消耗量增高。掌子面的位置對(duì)爆破也有影響，炮孔中的裝藥在掌子面上的投影愈大，愈有利于爆炸應(yīng)力波的反射，對(duì)破碎巖石愈有利。采用平齊掌子面時(shí)炮孔中的裝藥與掌子面是垂直的，在掌子面上的投影極小，所以爆破破碎范圍也很??；當(dāng)炮孔與掌子面成斜交布置時(shí)，裝藥在掌子面上的投影面積比較大，爆破破碎范圍也比較大。

參閱圖1，從圖中可以看出，掌子面由原來一個(gè)平齊自由面變成兩個(gè)相對(duì)傾斜的自由面，自由面的面積也隨之增大。另外，前排炮孔爆破后為后排炮孔創(chuàng)造的臨空面面積也比平齊掌子面時(shí)增大很多，更重要的是前排炮孔創(chuàng)造的臨空面深度都大大超過后排鉆孔孔底，從而使爆破夾制作用減至最小。A₁為平齊掌子面時(shí)前排炮孔所留殘孔；A₂為V形掌子面為后排繃落孔增大的臨空面；A為V行掌子面比平齊掌子面時(shí)增大的臨空面。

由此，采用水平V形掌子面，無論是自由面數(shù)量還是自由面面積均比采用平齊掌子面時(shí)有很大提高，因而爆破時(shí)的夾制作用也大大減小，提高了爆破效果，降低單位炸藥消耗量。此外，水平V形掌子面與主爆孔成斜交，增加了炮孔在掌子面上的投影面積，從而增大了炮孔爆破破碎范圍，有利于爆破效果的改善。

如圖2，V形掌子面的要素中，a為掌子面內(nèi)斜角；L為設(shè)計(jì)鉆孔深度；L1為掌子面內(nèi)斜深度；B為隧洞開挖直徑。為了取得良好的爆破效果，必須正確確定上述掌子面要素。

多次施工實(shí)踐表明，a值的選取與掏槽方式、巖石硬度、節(jié)理發(fā)育情況及鉆孔深度有關(guān)。當(dāng)采用楔型掏槽時(shí)，a取25～40°；當(dāng)采用直孔掏槽時(shí)，a取30～50°；且當(dāng)圍巖硬度高、節(jié)理不發(fā)育、鉆孔較深時(shí)，取大值，反之取小值，其取值大小還根據(jù)施工情況不斷調(diào)整，以適應(yīng)不斷變化的圍巖。L值可取為：L＝0.5～0.95B，其具體取值與出渣設(shè)備及施工進(jìn)度安排等有關(guān)。掌子面內(nèi)斜深度L₁＝(B/2)tg?a。