[發明專利]一種控制輪廓面平整度的地下硐室光面爆破方法

在審

• 申請號: 201710324976.8
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN107024155A
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 孔洋;石崇;阮懷寧;高朋飛;羅志華;孫赑
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: F42D1/00
• 分類號: F42D1/00;F42D3/04
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 劉艷艷,董建林

技術領域

本發明涉及一種控制輪廓面平整度的地下硐室光面爆破方法，屬于工程爆破與巖石力學技術領域。

背景技術

近年來，隨著我國基礎建設進程的加快與西部大開發戰略的深化實施，水利水電工程、隧道工程及地下空間結構工程日益增多，地下硐室“大埋深、大斷面、復雜環境”是我國地下硐室建設領域所面臨的新形式。

炸藥在爆炸的瞬間可以釋放出巨大的能量，故爆破技術被廣泛應用于水利、采礦、交通及建筑工程等領域。炸藥爆炸時短時間內可放出大量的能量，使其被廣泛應用于礦山、水利、道路、交通及國防等國民經濟建設領域。光面爆破是地下硐室開挖掘進的一種典型控制爆破形式，通過在硐室斷面的設計輪廓線合理布置周邊孔而進行控制爆破，實際就是爆破光面層，在爆破完成之后，在硐室斷面形成一個光滑平整的邊壁，該輪廓面即滿足設計開挖要求，又能保持圍巖的完整性，可達到安全、便捷、高效的施工目的。

我國自20世紀60年代以來在基礎設施建設中積累了大量光面爆破施工經驗，取得了不少工程成果。但光面爆破一直是地下硐室安全生產工作的關鍵技術問題，在具體實施過程中，受巖石的非均質性、不連續性與各向異性，光面爆破作用機理研究不足，爆破參數大多憑借工程經驗確定等因素影響，實際施工現場通常會出現超欠挖現象，以致地下硐室輪廓面的平直度質量較差，給工程建設造成了較大的損失。

發明內容

目的：為了彌補現有技術的不足，本發明提供一種控制輪廓面平整度的地下硐室光面爆破方法。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種控制輪廓面平整度的地下硐室光面爆破方法，包括以下步驟：

步驟一：根據實際施工效果中存在的超欠挖現象，組織課題攻關小組進行現場調查，收集現場圖片；

步驟二：進行數理分析，評定既有光面爆破效果；

步驟三：分析確定光面爆破的關鍵參數，如周邊孔孔距、最小抵抗線、周邊孔密集系數、周邊孔裝藥量及裝藥結構和起爆時差等；

步驟四：根據流體動力學理論進行地下硐室周邊孔孔距核算；

步驟五：結合現場調查、試驗數據與理論分析結果，制定具體對策和實施計劃；

步驟六：光面爆破效果校核。

進一步的，所述地下硐室進行掘進光面爆破，且鉆孔深度≤3m時，光面爆破效果主要評價指標為：1)平均線性超挖量≤100mm，最大線性超挖量≤250mm；2)爆破進尺達到設計要求，爆破塊度滿足裝渣要求；3)不應欠挖：當圍巖堅硬完整時，允許巖石個別突出部分(≤0.1m²/1m²)侵入襯砌，并且對噴錨襯砌的侵入值應≤5cm，地下硐室拱、墻腳以上1m內斷面嚴禁欠挖；4)孔痕率(殘留有痕跡的炮孔/周邊孔總數)：硬巖應＞80％，中硬巖應＞70％，軟巖應＞50％，并且均勻分布在輪廓線上。

進一步的，所述光面爆破參數選擇與巖石和地質條件、炸藥性能、掘進斷面的面積等因素有關，硐室周邊孔爆破一般采用小直徑炮孔，裝藥量小，要求爆落巖體的同時，形成光滑、平整的輪廓面。爆破施工中應要求炮孔利用率高，開挖輪廓及尺寸準確，對圍巖振動及破壞較小。

進一步的，所述周邊孔密集系數m＝a/w，其中a為周邊孔孔距w為最小抵抗線。m值隨周邊孔孔距a和光面層厚的改變而變化。m值選擇過大，則爆破后光面炮孔間容易留下巖埂，造成欠挖；m值選擇過小，可能會出現超挖。在以往的施工經驗中一般采用“小孔距大抵抗線”，即m值一般小于1，實踐表明m值等于0.8時，爆破后光面效果較好。當圍巖條件較差時，除縮小孔距、減少裝藥量或增打導向空孔外，應稍加大光面層厚度，m值甚至可以接近0.5。

進一步的，所述光面炮孔直徑在35-45mm之間時，對于預留光面層單獨剝落情況，一般軟巖的線裝藥密度為0.07-0.12kg/m，中硬巖為0.10-0.15kg/m，硬巖為0.15-0.25kg/m；對于全斷面一次爆破的，為減少殘孔，線裝藥密度可適當增加，硬巖可達到0.30-0.35kg/m。

進一步的，所述起爆方法為全斷面法，全斷面法可以采用毫秒延期雷管全斷面一次起爆，一般起爆順序是：掏槽孔、輔助孔、崩落孔、周邊孔(底孔、幫孔、頂孔)。

進一步的，所述各層炮孔間起爆時間間隔一般不應＜25ms，一般以50-100ms為宜。為保證光面效果，周邊孔的起爆時間一般滯后相鄰的崩落孔100ms-150ms，并保證周邊孔齊發爆破。