[發(fā)明專利]一種控制基巖損傷和振動效應的二氧化碳爆破施工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011165250.2
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112364489B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設計）人: 李海波;王犇;李曉鋒;夏祥;武仁杰;劉黎旺;吳迪
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;F42B3/04;F42D1/00
• 代理公司: 武漢匯知云專利代理事務所(普通合伙) 42283
• 代理人: 張熔舟

本發(fā)明公開了一種控制基巖損傷和振動效應的二氧化碳爆破施工方法，包括：設計爆破參數(shù)；鉆孔及爆破前聲波測試：爆破筒安裝，設置爆破振動監(jiān)測點并安裝速度/加速度傳感器；起爆，速度/加速度傳感器采集該爆破振動監(jiān)測點的爆破振動速度；檢查、回收爆破筒，再次進行聲波測試；根據(jù)爆破后和爆破后的聲波波率，判斷基巖聲波波速降低是否在允許范圍內、以及爆破振動速度是否滿足要求；若兩個均滿足要求則繼續(xù)施工，若不滿足要求則修改爆破設計參數(shù)。本發(fā)明提供了對基巖損傷和爆破振動有控制要求的特殊環(huán)境作業(yè)下二氧化碳爆破施工工藝中的參數(shù)設計(如爆破筒型號、爆孔間距)方法，明顯降低了基巖損傷和爆破振動，在效率和降低副作用上達到了平衡。

技術領域

本發(fā)明涉及巖體爆破技術領域，特別是一種控制基巖損傷和振動效應的二氧化碳爆破施工方法。

背景技術

二氧化碳爆破是利用一定壓力和溫度下的液態(tài)二氧化碳(當溫度超過31.1℃且壓力超過7.38MPa，二氧化碳變?yōu)槌R界狀態(tài))通過發(fā)熱管快速加熱使其快速膨脹，產(chǎn)生強大物理壓力，從而達到破巖的效果。相比炸藥爆破，二氧化碳爆破威力小、作用時間長，在爆破過程中不會產(chǎn)生短波，對周圍環(huán)境影響小，該技術的應用越來越廣泛，二氧化碳爆破技術已經(jīng)越來越多地應用于隧(巷)道掘進、煤層增透、地鐵站基坑開挖等領域。然而，目前二氧化碳爆破技術在實際運用中的難點和關鍵施工工藝仍舊無法攻克，在不同作業(yè)環(huán)境下的關鍵參數(shù)的設計缺乏可參照的標準和可借鑒的經(jīng)驗。許多工程對基巖損傷、爆破振動的控制非常嚴格，而目前關于二氧化碳爆破損傷、振動控制方面的報道還比較少。

中國發(fā)明專利“路基石方二氧化碳靜態(tài)爆破施工方法”(申請?zhí)?01810724873.5)、“一種用于隧道的二氧化碳爆破方法”(申請?zhí)?02010020402.3)、“一種地鐵車站人工挖孔樁二氧化碳爆破的施工方法”(申請?zhí)?01710236496.6)、“智能二氧化碳爆破工藝方法”(申請?zhí)?01610791383.8)分別提出了二氧化碳爆破在不同施工環(huán)境下的操作流程，然而都沒有涉及到爆破損傷、振動控制。發(fā)明專利“一種超臨界CO2相變脈沖下巖體沖擊致裂損傷測試方法”(申請?zhí)?01910724139.3)，提出了爆破損傷測試的方法，但沒有指出在施工過程中如何控制損傷及振動效應。

水電、核電等許多工程對基巖損傷控制的要求非常嚴格，如何合理設計二氧化碳爆破參數(shù)，同時控制損傷、振動是一個重要的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種控制基巖損傷和振動效應的二氧化碳爆破施工方法，以解決上述技術背景中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種控制基巖損傷和振動效應的二氧化碳爆破施工方法，包括以下步驟：

步驟一、設計爆破參數(shù)；

依據(jù)巖石強度選取爆破筒型號，并根據(jù)公式(1)計算爆孔間距：

式中，a_d表示應力波作用下產(chǎn)生裂紋的長度；a_s表示氣體準靜態(tài)作用下裂紋進一步擴展的長度；a為爆孔間距；d_b為爆孔直徑；ν為巖石泊松比；p為二氧化碳爆破筒的設計壓力，λ為孔壁沖擊壓力與爆破筒設計壓力之比，取0.3～0.6；α是應力波衰減系數(shù)，取1.8；σ_t是巖石的抗拉強度；V₀是二氧化碳充裝體積，V是爆孔與爆破筒之間空隙的體積；γ是二氧化碳的絕熱指數(shù)，取1.3；

步驟二、鉆孔、聲波測試：

選擇與爆孔對應尺寸沖擊器，在工作面上布設爆孔，選擇其中幾個爆孔兼做聲波孔，聲波孔深度比爆孔深3m；爆破前進行聲波試驗得到基巖爆破前聲波波速值，然后將聲波孔孔底超深部分填塞至爆孔設計標高；

步驟三、爆破筒安裝、并設置爆破振動監(jiān)測點；