[發明專利]一種計算巖石開挖參數的試驗方法

有效

• 申請號: 201810638025.2
• 申請日: 2018-06-20
• 公開（公告）號: CN110618045B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 滿軻;成功
• 申請（專利權）人: 核工業北京地質研究院
• 主分類號: G01N3/313
• 分類號: G01N3/313;G01N3/22;G01N3/08;G01N33/24
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 閆兆梅

1.一種計算巖石開挖參數的試驗方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

步驟一：爆破試驗；

步驟二：掘進機開挖試驗；

步驟三：確定爆破參數及掘進機開挖參數；

步驟四：實施多斷面爆破施工；

步驟五：掘進機開挖；

步驟六：巖石開挖參數優化；

所述步驟六：巖石開挖參數優化，包括：

步驟6.1施工工效統計：重點對施工效率、刀具磨損、圍巖損傷、作業環境、工人健康、安全衛生進行評估；

步驟6.2爆破參數及機械開挖參數反饋：根據上述評估結果，對擬定的掘進機掘進參數進行反饋、分析；

步驟6.3巖石開挖參數優化：根據步驟6.2的反饋結果，優化擬定巖石開挖參數；

所述的步驟一，爆破試驗，還包括：

步驟1.1，單孔爆破試：

首先在擬施工的巖體中，進行單孔爆破試驗，單孔爆破時，根據炸藥量、孔深、炮孔不耦合參數和最小抵抗線等爆破參數的不同，得出炸藥的爆破效果及圍巖損傷影響范圍；

所述炸藥量范圍為：200g～800g、孔深：1.8m～8m、炮孔不耦合參數為：1.0～2.5、最小抵抗線為：20cm～80cm；巖體單軸抗壓強度范圍：100～300兆帕；

根據上述單孔爆破參數通過公式(1)計算得出單孔爆破爆破試驗炸藥的爆破效果及圍巖損傷影響范圍；公式(1)如下所示：

公式(1)中，Q₁表示單孔爆破時的總炸藥量；q表示線裝藥密度；L表示炮孔長度；表示爆破時炸藥造成的圍巖損傷面積，該值為無量綱，其中S_i為某一單截炸藥造成的圍巖損傷面積，S₀為炮孔橫截面積；表示炸藥在單孔內不同裝藥布置情況下的分布權重值，該值為無量綱，其中l_i為某一單截炸藥的分布權重長度；

步驟1.2，多孔爆破試：其次進行多孔爆破試驗，多孔爆破時，根據炸藥量、布孔空間分布、起爆順序、雷管段別和炮孔堵塞方式參數的不同，得出炸藥的爆破效果及圍巖損傷影響范圍；

所述炮孔堵塞方式包括：有堵塞和無堵塞；所述有堵塞情況下堵塞長度范圍：20～100cm、堵塞材料為炮泥和高強粘結劑相結合；

根據上述多孔爆破參數，通過公式(2)計算多孔爆破試驗炸藥的爆破效果及圍巖損傷影響范圍；公式(2)如下所示：

公式(2)中，Q₂表示多孔爆破時的總炸藥量；表示編號為j的孔的炸藥量；q_j為編號為j的孔的線裝藥密度；L表示炮孔長度；表示爆破時炸藥造成的圍巖損傷面積，該值為無量綱，其中S_i為某一單截炸藥造成的圍巖損傷面積，S₀為炮孔橫截面積；表示炸藥在單孔內不同裝藥布置情況下的分布權重值，該值為無量綱，其中l_i為某一單截炸藥的分布權重長度；

步驟1.3，匯總爆破效果及損傷范圍：通過步驟1.1單孔爆破試驗以及步驟1.2多孔爆破試驗，匯總出對應不同爆破參數情況下炸藥的爆破效果及圍巖損傷影響范圍；

步驟1.4，獲得初步爆破參數；根據步驟1.1和步驟1.2中單孔、多孔爆破試驗不同爆破參數情況下炸藥的爆破效果及圍巖損傷范圍得到初步爆破參數。

2.根據權利要求1所述的一種計算巖石開挖參數的試驗方法，其特征在于：所述的步驟二：掘進機開挖試驗，還包括：

步驟2.1推力扭矩掘進試驗，根據掘進機的掘進效果獲得掘進初步開挖參數；所述推力扭矩掘進試驗參數包括：推力和扭矩；所述推力參數范圍為：15000KN～18000KN，扭矩：1000KNm～2500KNm；

步驟2.2大貫入度掘進試驗，所述大貫入度掘進試驗參數包括：貫入度、扭和刀具轉速；所述貫入度參數范圍為：1mm/r～4mm/r，刀具轉速：5rpm～6rpm；

步驟2.3計算掘進效果及損傷范圍；

步驟2.4獲得機械開挖參數；根據步驟2.3計算掘進效果及損傷范圍，重點對掘進機的開挖效率、圍巖損傷以及掘進機的推力、扭矩、刀具轉速和貫入度進行數值分析；得到擬定機械開挖參數。