《一种碳质片岩隧道爆破方法及施工方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种碳质片岩隧道爆破方法及施工方法.pdf（12页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN103344154A43申请公布日20131009CN103344154ACN103344154A21申请号201310281287522申请日20130705F42D1/00200601F42D3/04200601E21D9/0020060171申请人武汉科技大学地址430081湖北省青山区和平大道947号72发明人蔡路军马建军万胜武雷学文龚建伍王帅姜贵74专利代理机构武汉荆楚联合知识产权代理有限公司42215代理人刘治河54发明名称一种碳质片岩隧道爆破方法及施工方法57摘要本发明公开了一种碳质片岩隧道爆破方法及施工方法。碳质片岩隧道施工方法，先采用碳质片岩隧道爆破方法进行。
2、爆破；再通过机械设备清除渣体、挖出未脱落岩体，并对隧轮廓线进行修整。碳质片岩隧道爆破方法包括将掌子面分为碳质片岩区域与非碳质片岩区域；在掌子面上设置多个炮孔并形成孔网，在碳质片岩区域上的炮孔密度小于碳质片岩区域的炮孔；将炸药及起爆雷管装入到炮孔；将起爆雷管联网，按照预设起爆顺序起爆。采用爆破与机械联合开挖方法，先进行爆破，无需完全抛掷出来，减小对围岩的扰动及损伤，再利用机械设备清除渣体、挖出未脱落岩体，可提高掘进效率，同时对围岩扰动小，减小围岩损伤；超欠挖控制效果好，改善开挖效果，开挖质量高。51INTCL权利要求书1页说明书5页附图5页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求。
3、书1页说明书5页附图5页10申请公布号CN103344154ACN103344154A1/1页21一种碳质片岩隧道爆破方法，其特征在于，包括以下步骤根据掌子面上碳质片岩分布绘制隧道断面图，将掌子面分为碳质片岩区域与非碳质片岩区域；在所述掌子面上设置多个炮孔并形成孔网，其中，设置在所述碳质片岩区域上的炮孔密度小于设置在所述碳质片岩区域的炮孔密度；将炸药及起爆雷管装入到所述炮孔中；将所述起爆雷管联网，按照预设起爆顺序进行起爆。2根据权利要求1所述的碳质片岩隧道爆破方法，其特征在于，爆破的循环进尺小于或等于12M。3根据权利要求1所述的碳质片岩隧道爆破方法，其特征在于，所述炮孔包括掏槽孔、辅助孔和周。
4、边孔，所述掏槽孔位于隧道中心偏下位置，所述周边孔沿隧道轮廓线排布设置，所述辅助孔位于所述掏槽孔与所述周边孔之间；所述掏槽孔和所述辅助孔均采用连续装药结构，所述起爆雷管设置在炮孔底部，爆炸聚能穴指向孔口进行反向起爆；所述周边孔采用不耦合间隔装药结构，将乳化炸药药卷沿轴向一分为二，并将其与导爆索绑扎在一起放入所述周边孔，形成环向不耦合系数为2327的装药结构，利用所述导爆索传爆。4根据权利要求3所述的碳质片岩隧道爆破方法，其特征在于，掏槽孔采用楔形布置方式，炮孔倾角为6575；所述辅助孔和所述周边孔均为垂直孔。5根据权利要求3所述的碳质片岩隧道爆破方法，其特征在于，在碳质片岩区域，相对非碳质片岩区。
5、域，掏槽孔的排间距增大20，孔间距相同；其余炮孔的孔网参数增大50；所有炮孔的孔口孔径相同，均为4040MM；所述炮孔的装药量相同。6根据权利要求5所述的碳质片岩隧道爆破方法，其特征在于，在非碳质片岩区域上的掏槽孔的排距08M、孔底距04M、孔口距14M，辅助孔间距在1112M、排间距111M，周边孔间距09M，底边孔间距06M；在碳质片岩区域上，辅助孔孔间距18M，排间距12M，底边孔孔间距13M，周边孔孔间距09M。7根据权利要求1所述的碳质片岩隧道爆破方法，其特征在于，所述起爆雷管为非电毫秒导爆管雷管。8根据权利要求1所述的碳质片岩隧道爆破方法，其特征在于，所述预设起爆顺序为由中心向四周。
6、，按先掏槽后扩槽从低段到高段逐段起爆，周边孔最后起爆。9一种碳质片岩隧道施工方法，其特征在于，包括以下步骤采用权利要求1至8任一项所述的碳质片岩隧道爆破方法进行爆破；通过机械设备清除渣体、挖出未脱落岩体，并对隧道轮廓线进行修整，控制超欠挖。10根据权利要求9所述的碳质片岩隧道施工方法，其特征在于，采用上下台阶法施工，开挖工序依次为上台阶开挖、下台阶开挖；所述下台阶开挖与所述上台阶开挖的间距控制在1015M。权利要求书CN103344154A1/5页3一种碳质片岩隧道爆破方法及施工方法技术领域0001本发明涉及隧道工程开挖技术领域，尤其涉及一种碳质片岩隧道爆破方法及施工方法。背景技术0002在隧。
7、道开挖过程中，经常会遇到一些特殊的复杂的地质条件，比如十白高速花石沟隧道，开挖过程中就出现大面积的碳质片岩。碳质片岩具有变形量大、变形持续时间长、变形不收敛和对爆破震动影响较敏感等特性，施工过程中极易出现坍塌或变形侵限等问题，采用一般的方法难以达到良好的效果。0003国内隧道施工一般采用钻爆法或机械开挖法。钻爆法对围岩扰动大，经常因为震动过大影响岩体稳定性，造成灾害，并且爆破效果不理想，拱部易掉块，超挖严重，并且碳质片岩对爆破敏感性较高，爆破震动极易引起围岩较大的变形。机械开挖法开挖软岩效率较高，对围岩的扰动小，开挖质量高，隧道轮廓线规整，但隧道地质条件复杂，碳质片岩生成形态并无规律，出露面积。
8、不定，有时占整个掌子面面积的90以上，有时只占20左右，机械无法有效地挖出非片岩岩体，因此效率不高。目前现有技术中针对碳质片岩隧道的开挖尚无成熟的方法。发明内容0004本发明所要解决的技术问题在于，提供一种碳质片岩隧道爆破方法及施工方法，减小围岩损伤，提高掘进效率，改善开挖效果。0005为了解决上述技术问题，一方面，本发明的实施例提供了一种碳质片岩隧道爆破方法，包括以下步骤根据掌子面上碳质片岩分布绘制隧道断面图，将掌子面分为碳质片岩区域与非碳质片岩区域；在所述掌子面上设置多个炮孔并形成孔网，其中，设置在所述碳质片岩区域上的炮孔密度小于设置在所述碳质片岩区域的炮孔密度；将炸药及起爆雷管装入到所述。
9、炮孔中；将所述起爆雷管联网，按照预设起爆顺序进行起爆。0006在本发明所述的碳质片岩隧道爆破方法中，爆破的循环进尺小于或等于12M。0007在本发明所述的碳质片岩隧道爆破方法中，所述炮孔包括掏槽孔、辅助孔和周边孔，所述掏槽孔位于隧道中心偏下位置，所述周边孔沿隧道轮廓线排布设置，所述辅助孔位于所述掏槽孔与所述周边孔之间；所述掏槽孔和所述辅助孔均采用连续装药结构，所述起爆雷管设置在炮孔底部，爆炸聚能穴指向孔口进行反向起爆；所述周边孔采用不耦合间隔装药结构，将乳化炸药药卷沿轴向一分为二，并将其与导爆索绑扎在一起放入所述周边孔，形成环向不耦合系数为2327的装药结构，利用所述说明书CN10334415。
10、4A2/5页4导爆索传爆。0008在本发明所述的碳质片岩隧道爆破方法中，掏槽孔采用楔形布置方式，炮孔倾角为6575；所述辅助孔和所述周边孔均为垂直孔。0009在本发明所述的碳质片岩隧道爆破方法中，在碳质片岩区域，相对非碳质片岩区域，掏槽孔的排间距增大20，孔间距相同；其余炮孔的孔网参数增大50；所有炮孔的孔口孔径相同，均为4040MM；所述炮孔的装药量相同。0010在本发明所述的碳质片岩隧道爆破方法中，在非碳质片岩区域上的掏槽孔的排距08M、孔底距04M、孔口距14M，辅助孔间距在1112M、排间距111M，周边孔间距09M，底边孔间距06M；在碳质片岩区域上，辅助孔孔间距18M，排间距12M。
11、，底边孔孔间距13M，周边孔孔间距09M。0011在本发明所述的碳质片岩隧道爆破方法中，所述起爆雷管为非电毫秒导爆管雷管。0012在本发明所述的碳质片岩隧道爆破方法中，所述预设起爆顺序为由中心向四周，按先掏槽后扩槽从低段到高段逐段起爆，周边孔最后起爆。0013另一方面，本发明还提供了一种碳质片岩隧道施工方法，包括以下步骤采用前述的碳质片岩隧道爆破方法进行爆破；通过机械设备清除渣体、挖出未脱落岩体，并对隧道轮廓线进行修整，控制超欠挖。0014在所述的碳质片岩隧道施工方法中，采用上下台阶法施工，开挖工序依次为上台阶开挖、下台阶开挖；所述下台阶开挖与所述上台阶开挖的间距控制在1015M。0015本发。
12、明实施例提供的碳质片岩隧道爆破方法，将掌子面分为碳质片岩区域和非碳质片岩区域，在不同区域布设不同的炮孔，使各区域岩土均松动崩落，无需完全抛掷出来，减小对围岩的扰动及损伤，利于下一步的机械开挖，提高掘进效率。0016本发明实施例提供的碳质片岩隧道施工方法，采用爆破与机械联合开挖方法，先进行爆破，无需完全抛掷出来，减小对围岩的扰动及损伤，再利用机械设备清除渣体、挖出未脱落岩体，可提高掘进效率，同时对围岩扰动小，减小围岩损伤；超欠挖控制效果好，改善开挖效果，开挖质量高。附图说明0017为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而。
13、易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。0018图1是本发明优选实施例中碳质片岩隧道施工方法的流程图；图2是本发明优选实施例中上下台阶法施工的流程图；图3是本发明优选实施例中对上台阶开挖的流程图；图4是本发明优选实施例中对上台阶进行爆破的流程图；图5是本发明优选实施例中在上台阶上的炮孔布置图；图6是本发明优选实施例中在下台阶左半部分上的炮孔布置图；说明书CN103344154A3/5页5图7是本发明优选实施例中在下台阶右半部分上的炮孔布置图。具体实施方式0019下面将结合本发明实施例中的附图，。
14、对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。0020参见图1，为本发明优选实施例旨在提供一种能够高效开挖碳质片岩隧道并减小对围岩破坏的碳质片岩隧道开挖方法，该方法尤其适用于V级围岩碳质片岩隧道开挖，同时，特别是碳质片岩面积占隧道掌子面面积60或以上的情况。0021如图1所示，本发明优选实施例提供的碳质片岩隧道施工方法，包括采用碳质片岩隧道爆破方法进行爆破施工；通过机械设备清除渣体、挖出未脱落岩体，并对隧道轮廓线进行修整。本实施例中，根据碳质片岩隧道地质情况，采用上下台阶法施工，开挖工序依次为上台阶开挖、下台阶开挖；所述下台阶开挖分左右两个部分依次开挖；下台阶开挖与上台阶开挖的间距控制在10。
15、15M。同时，采用隧道爆破与机械联合开挖法，即先进行隧道爆破、再利用机械进行开挖。0022如图2所示，上下台阶法施工包括以下步骤。0023S1、将隧道掌子面分为上台阶及下台阶；S2、对上台阶开挖；S3、对下台阶开挖。0024下台阶开挖与上台阶开挖的间距控制在1015M，每循环开挖后立即进行初期支护施工。爆破循环进尺控制在12M以内，这样爆破装药量较小，从而引起的震动也较小，对围岩扰动也较小，并且挖掘机开挖和装运岩石的效率也高，故可以提高爆破和掘进效率，改善开挖效果，减小对围岩的震动影响，确保隧道开挖过程安全。0025步骤S2中，如图3所示，对上台阶采用碳质片岩隧道施工方法进行开挖，具体包括以下。
16、步骤。0026S21、对上台阶采用碳质片岩隧道爆破方法进行施工。如图4所示，该碳质片岩隧道爆破方法包括以下步骤。0027S211、根据掌子面上碳质片岩分布绘制隧道断面图，根据掌子面上碳质片岩的出露面积将掌子面分为碳质片岩区域1A与非碳质片岩区域1B。0028S212、在所述掌子面上设置多个炮孔并形成孔网，其中，设置在所述碳质片岩区域1A上的炮孔密度小于设置在所述碳质片岩区域1A的炮孔密度。本步骤中，可根据预先设计，用隧道端面仪激光确定炮孔位置，所述炮孔的孔口孔径均相同，为4044MM，本实施例中所有炮孔孔径均为42MM。0029炮孔包括掏槽孔、辅助孔和周边孔。0030掏槽孔位于隧道中心偏下位置。
17、，利用掏槽孔可在隧道掌子面上进行掏槽。掏槽孔采用楔形布置方式，炮孔倾角为6575，成排布置在隧道中间偏下位置。本实施例中，掏槽孔为图5中的第1段炮孔，共三排六个，炮孔倾角为70，当然掏槽孔的数目并不局限于此，可根据隧道掌子面的大小具体确定。0031辅助孔为图5中第3、5、7段炮孔，位于掏槽孔与周边孔之间，近似均匀分布在崩落区域，利用辅助孔可进行扩槽。辅助孔亦成排设置，并确保排间距大于孔间距，以利于岩石说明书CN103344154A4/5页6崩落。0032周边孔为图5中第13段炮孔，沿隧道轮廓线排布设置，以炸出轮廓线。周边孔采用光面爆破技术，但孔间距可比一般的V级围岩隧道光面爆破的孔间距增大。0。
18、033为了更好地由扩槽后到轮廓线的过渡，炮孔还包括内圈孔，内圈孔为图5中第9段炮孔，多个内圈孔所形成的弧形形状小于多个周边孔所形成的弧形形状，内圈孔的孔参数可与周边孔相同。0034由于先对上台阶进行开挖，上台阶上沿其底边还设置有一排底边孔，即图5中第11段炮孔。0035设置在所述碳质片岩区域1A上的炮孔密度小于设置在所述碳质片岩区域1A的炮孔密度，以减小对碳质片岩区域1A的爆破力度，从而减小对围岩的扰动。设置在碳质片岩区域1A与非碳质片岩区域1B上的炮孔的布局形式相同，而炮孔孔网参数（如排间距、孔间距等影响炮孔密度的参数）不同，使得炮孔的密度不同。本实施例中，在非碳质片岩区域1B上的掏槽孔的排。
19、距08M、孔底距04M、孔口距14M，辅助孔间距在1112M、排间距111M，周边孔间距09M，底边孔间距06M。在碳质片岩区域1A，相对非碳质片岩区域1B，掏槽孔的排间距增大20，孔间距相同；其余炮孔的孔网参数增大50，本实施方式中，孔间距相对增大50。即辅助孔孔间距18M，排间距12M，底边孔孔间距13M，周边孔孔间距09M。此处的孔间距均为位于同一排的炮孔之间的孔间距。0036S213、将炸药及起爆雷管装入到所述炮孔中。0037同一类型炮孔在非碳质片岩区域1B与碳质片岩区域1A的装药量相同。具体地，掏槽孔每孔装药08KG，辅助孔每孔装药06KG，底边孔每孔装药06KG，周边孔每孔装药03。
20、KG。0038掏槽孔和辅助孔均采用连续装药结构，起爆雷管放置在炮孔底部、其聚能穴指向孔口进行反向起爆，以减小对围岩的扰动，本实施例中，起爆雷管选用非电毫秒导爆管雷管。周边孔采用不耦合间隔装药结构，将乳化炸药药卷沿轴向一分为二，并将其与导爆索绑扎在一起放入所述周边孔，形成环向不耦合系数为2327的装药结构，利用导爆索传爆，以减小对围岩的扰动。本实施例中，乳化炸药药卷的直径为32MM，利用电工胶布将其与导爆索绑扎在一起放入周边孔，形成环向不耦合系数近似为25的装药结构。0039S214、将所述起爆雷管联网，按照预设起爆顺序进行起爆。本实施方式中，预设起爆顺序整体呈由中心向四周的起爆顺序。0040具。
21、体地，本实施例中，分1、3、5、7、9、11、13段共7段起爆。起爆顺序依次为掏槽孔、辅助孔、内圈孔、底板孔、周边孔，按先掏槽后扩槽从低段到高段逐段起爆，周边孔最后起爆。0041对掏槽孔、辅助孔和周边孔实施孔间微差间隔起爆，掏槽孔采用1段雷管起爆，辅助孔延迟掏槽孔50100MS起爆，辅助孔孔间微差起爆时间间隔50100MS，周边孔采用同段雷管起爆，导爆索引爆炸药。0042通过上述爆破，对坚硬岩石采取适当加大孔网参数的爆破方法，无需完全抛掷出来，只需要松动崩落即可；对碳质片岩，采用超大间距孔网参数，即使是周边孔部分，也不用加密周边孔的布置，只需要炸松围岩即可，以利于下一步的机械施工。0043通过。
22、步骤S211至S214上台阶爆破完成，进行下一步施工。说明书CN103344154A5/5页70044S22、采用机械对上台阶进行开挖，其包括以下步骤。0045S221、采用装载机将爆下的松散岩体装渣运出。0046S222、大面积渣体运出洞外后，采用挖掘机对尚未完全脱落的掌子面上的岩体进行挖掘清理工作，并根据要求修整隧道轮廓线，控制超欠挖，并及时处理欠挖部分。此时，测量人员提前到位，如有欠挖部分，立即处理。0047通过以上步骤完成对上台阶的开挖。0048在步骤S3对下台阶开挖，包括以下步骤。0049S31、对下台阶进行爆破。具体地，将下台阶分为左右半部分，对左右半部分依次采用爆破方法进行爆破。。
23、可先对左半部分进行爆破后对右半部分进行爆破，亦可先对右半部分进行爆破后对左半部分进行爆破。每部分分别采用同上台阶一样的爆破方法，同样分为碳质片岩区域1A和非碳质片岩区域1B，布置炮孔，装药起爆。左半部分炮孔布置如图6所示，分5段进行起爆。右半部分炮孔布置如图7所示，亦分5段进行起爆。0050S32、通过机械清除渣体、挖出未脱落岩体，并对隧道轮廓线进行修整，控制超欠挖。0051本步骤中，直接利用挖掘机将松散岩体装碴运出，挖出未脱落岩体，修整轮廓线。测量人员到场后，使用仪器检测开挖轮廓线，如偏差较大，需要挖掘机进一步修整，如偏差较小，则进入下一个工序施工。0052本发明提供的碳质片岩隧道施工方法，。
24、采用爆破与机械联合开挖方法，先进行爆破，无需完全抛掷出来，减小对围岩的扰动，再利用机械设备清除渣体、挖出未脱落岩体，可提高掘进效率，同时对围岩扰动小，减小围岩损伤；改善开挖效果，开挖质量高。0053以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。说明书CN103344154A1/5页8图1图2图3说明书附图CN103344154A2/5页9图4说明书附图CN103344154A3/5页10图5说明书附图CN103344154A104/5页11图6说明书附图CN103344154A115/5页12图7说明书附图CN103344154A12。