[發明專利]一種地鐵雙線大跨度隧道微振爆破工藝

在審

• 申請號: 201610726659.4
• 申請日: 2016-08-26
• 公開（公告）號: CN107063009A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 邢亞遷
• 申請（專利權）人: 中國鐵建大橋工程局集團有限公司
• 主分類號: F42D1/00
• 分類號: F42D1/00;F42D3/04;E21C37/14
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司21001
• 代理人: 任玉龍

技術領域

本發明涉及城市淺埋地鐵隧道爆破開挖領域，特別涉及了一種地鐵雙線大跨度隧道微振爆破工藝。

背景技術

隧道爆破從野外進入了城區，從過去的單純追求進尺，進入到保護性爆破開挖階段，隧道掘進爆破引起的振動危害問題也越來越引起人們的重視，一是隧道爆破開挖的過大振動可能損傷圍巖，影響隧道的穩定性；二是隧道掘進時會穿越各種地表和地下建筑物，為了確保城市居民及各類建筑物的安全，避免發生不必要的索賠和糾紛問題，隧道爆破振動控制更顯得尤為重要。

液態二氧化碳相變致裂技術是一種理念先進、方法安全、效果顯著的爆破技術，屬于物理爆破技術，具有爆破過程無火花外露、爆破威力大、無需驗炮、操作簡便、不屬于民爆產品，其運輸、儲存和使用獲豁免審批等優點，被廣泛應用于采煤、清堵、建筑物拆除。

液態二氧化碳相變致裂屬于物理致裂過程，通過化學加熱液態二氧化碳，使其壓力劇增至20MPa～60MPa，高壓液態二氧化碳沖破定壓剪切片迅速轉化為氣態，體積膨脹600多倍，瞬間釋放的氣體膨脹能使鉆孔周邊煤體致裂；液態二氧化碳體積膨脹過程會吸收大量的熱量，能有效降低致裂范圍內的煤體溫度，有利于抑制煤層自燃；液態二氧化碳相變致裂采用低壓啟動，即9v，比傳統爆破更安全，且不需要驗炮，爆破后即可進人，實現連續工作。

二氧化碳爆破器的原理：二氧化碳氣體在一定的高壓下可轉變為液態，通過高壓泵將液態的二氧化碳壓縮至圓柱體容器即爆破管內，裝入破裂片、導熱棒和密封圈，擰緊合金帽即完成了爆破前的準備工作。將爆破管和安全云毫差起爆器及電源線攜至爆破現場，把爆破管插入鉆孔中固定好，連接起爆器電源。當微電流通過高導熱棒時，產生高溫擊穿安全膜，瞬間將液態二氧化碳氣化，急劇膨脹產生高壓沖擊波致泄壓閥自動打開，被爆破物品或堆積物受幾何級當量沖擊波向外迅猛推進，從起爆至結束整個過程只需0.4毫秒，且是低溫下運行，與周圍環境的液體，氣體不相融合，不產生任何有害氣體，不產生電弧和電火花，不受高溫、高熱、高濕、高寒影響。在井下爆破時對瓦斯具有稀釋作用，無震蕩，無粉塵。二氧化碳屬于惰性氣體非易燃易爆物質，爆破過程就是體積膨的過程，物理做功而非化學反應。

經對現有技術的文獻檢索，還未發現有關于城市地鐵隧道利用二氧化碳致裂器爆破的相關專利和文獻。目前還沒有城市地鐵隧道采用二氧化碳相變致裂器進行組織爆破施工。

發明內容

本發明的目的是針對現有的炸藥爆破振速值無法滿足施工及環境保護要求，而采取的一種新型的物理爆破方式。適用于城市地鐵暗挖隧道減震爆破施工，尤其在穿越特、一級風險源、大跨度及小間距隧道減震爆破施工方面效果較為顯著，特提供了一種地鐵雙線大跨度隧道微振爆破工藝。

本發明提供了一種地鐵雙線大跨度隧道微振爆破工藝，其特征在于：利用二氧化碳相變致裂器為爆破器材的爆破方式，通過管內液態二氧化碳迅速膨脹作用，達到隧道開挖目的；致裂器長度控制鉆孔深度不小于1.5m，孔徑不大于63mm；打設周邊眼預裂導向孔，孔距10～50cm，孔深小于致裂孔20～30cm；

根據設計進尺深度，選用長度1000mm或1500mm型的致裂器，本專利設計采用的致裂器為MZL150-53/1500型致裂器，管徑致裂器長度1.5m，膨脹壓力150Mpa；打眼工具使用YT-28手持風鉆，鉆頭直徑為成孔后直徑約為63mm；本設計對鉆孔孔徑精度要求較小，對鉆孔垂直度精度要求較高，若出現偏孔，則可能導致致裂器無法安裝，所以在打孔過程不易過快，以穩為主；

減震爆破設計致裂孔孔深1.5m，致裂導向孔孔深1.3m，致裂孔孔距800mm，排距800mm，斷面中心部位設計致裂導向孔，導向孔距致裂孔400mm，呈環形布置，主要起到減震以及減少圍巖的夾制作用，斷面周邊為保證爆破效果，避免出現超欠挖現象，設計致裂孔孔距600mm，致裂孔中間打設致裂導向孔，導向孔相對致裂孔要淺，孔深小于致裂孔200～300mm；

主要起到圍巖開裂的導向作用，可保證爆破效果，達到光面爆破的目的，減震爆破設計需配套設備包括：根據斷面大小儲備100～150根致裂器、1臺無損快速組裝機、一個499L儲氣罐、一臺充裝機、一個充裝臺、加熱裝置、定壓剪切片個1000個以及380V交流電等設備及材料，整套設備可采用租賃或購買，其中一根致裂器可重復使用4000次以上；

二氧化碳爆破在煤礦中使用分為五個工作步驟：

第一步驟地面操作間的裝管；第二步爆破工作面的打眼；第三步將裝好氣的致裂管運輸到工作面；第四步把二氧化碳致裂管放炮眼里面，并且封孔，放炮；第五步回收；

一、地面操作間裝管