一种硬岩深孔掏槽爆破方法

    技术2024-11-05  11


    本发明涉及爆破方法,尤其涉及一种硬岩深孔掏槽爆破方法。


    背景技术:

    1、目前,钻爆法广泛应用于各类岩体开挖工程,特别是矿山井巷、交通隧道以及水工隧洞等地下硐室掘进项目。在地下硐室钻爆掘进过程中,掏槽爆破的主要作用是:形成额外自由面和降低后续爆破难度,因此良好的掏槽爆破效果是实现地下硐室高效钻爆掘进的关键所在。

    2、掏槽爆破的特点在于自由面单一,仅有工作面这一较大的自由面,围岩夹制作用较强。对于目前普遍使用的孔深低于1.8m的浅孔爆破而言,通常能够获得较好的掏槽爆破效果,然而浅孔爆破单次循环进尺比较小,循环转换过程中的辅助作业占用时间较长,影响地下硐室钻爆掘进的整体效率。随着对地下掘进速度要求的逐渐提高,采用孔深大于2.5m的深孔爆破技术成为地下硐室钻爆掘进的必然选择。

    3、但是,炮孔深度的增加将会显著增强围岩夹制作用,使得槽腔岩体难以完全抛掷出槽腔,进而导致掏槽爆破效果变差;而且,当地下掘进过程中所遇岩层十分坚硬时,炸药爆破致裂范围受到限制,各炮孔之间爆生裂隙难以相互贯穿,槽腔内部岩体不能有效破碎分解,大块岩石不利于抛掷成腔,这将使得掏槽爆破效果变得更差;另外,为了提高掏槽效果,通常将孔布置的十分密集,装药量大,造成一次爆破时药量大,对围岩损伤破坏严重,爆破冲击波大。

    4、因此,如何提高硬岩深孔掏槽爆破效果,是目前地下硐室钻爆掘进工程中亟待解决的问题。


    技术实现思路

    1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明的一个目的在于提出一种硬岩深孔掏槽爆破方法,能够提高槽腔岩体破坏程度,削弱围岩夹制作用,充分抛掷槽腔岩体,改善硬岩深孔掏槽爆破效果。

    2、为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:

    3、一种硬岩深孔掏槽爆破方法,包括如下步骤:

    4、s1 确定拟爆破区域的基准面,近似划分为具有对称性的掏槽区域,将掏槽区域关于其对称线划分为若干多边形爆破单元区域,各爆破单元区域关于该对称线对称;

    5、s2 在爆破单元区域的中心布置中心直孔,并在划分的爆破单元区域的端点处布置倾斜掏槽孔,倾斜掏槽孔倾斜方向朝向爆破单元区域的内侧;

    6、s3 在开设的孔中依次分段装填若干组爆破料及封堵料,并满足中心直孔的一次爆破深度与倾斜掏槽孔的再次爆破深度匹配;

    7、s4 引爆倾斜掏槽孔中浅孔位置的爆破料;

    8、s5 再引爆与s4中倾斜掏槽孔水平深度对应的中心直孔中的浅孔及该浅孔相邻的至少一个深孔位置处的爆破料;

    9、s6 引爆与s5中与中心直孔中底部深孔位段深度相适应的倾斜掏槽孔中相应位段的爆破料,以使得中心直孔的一次爆破深度与倾斜掏槽孔的再次爆破深度匹配;

    10、s7 重复s4-s6,直到倾斜掏槽孔2最深段的爆破料爆破完成。

    11、基于上述技术方案,基于倾斜掏槽孔布置于中心直孔的外围,并控制倾斜掏槽孔及中心直孔中分段先后分段起爆,可以在爆破区域产生新的自由面,降低槽腔底部岩体的围岩夹制作用,且能够提高槽腔岩体的破坏程度,使得槽腔底部岩体在后续倾斜掏槽孔的深孔位的爆破中也能够被充分抛出,改善爆破效果。

    12、进一步地,爆破单元区域为具有几何中心的对称性多边形形状。

    13、基于上述技术方案,利于均匀布置规划各掏槽孔,形成整体相对规则的爆破区域。

    14、进一步地,中心直孔中心与倾斜掏槽孔的间隔为500-800mm。

    15、进一步地,中心直孔中心与倾斜掏槽孔的孔径为30-60mm。

    16、进一步地,倾斜掏槽孔与基准面的夹角为80°-87°。

    17、进一步地,中心直孔中心与倾斜掏槽孔的槽孔水平深度不小于2.5m。

    18、进一步地,爆破料的长度设置为400-1000mm,封堵料的填充长度设置为300-800mm。

    19、基于上述技术方案,可以结合爆破区域面积大小及深度,合理选择规划开孔及爆破料、封堵料规格。

    20、进一步地,爆破料包括炸药和起爆装置,炸药为胶质炸药或铵梯炸药,起爆装置为雷管。

    21、进一步地,封堵材料为封堵炮泥,其包括水泡泥和普通炮泥;且/或,水泡泥与普通炮泥的长度比为(0.3:0.7)-(0.5:0.5);且/或,水泡泥先于普通炮泥进行装填。

    22、基于上述技术方案,设置添加有水泡泥的复合炮泥,可以在爆破产生的高温作用下气化,增加爆破作用;同时,水泡泥作为传递爆炸压力的介质用于破坏岩体。

    23、进一步地,中心直孔底部形成超深孔。

    24、进一步地,超深孔的超深深度为100-400mm。

    25、基于上述技术方案,超深孔的设置有利于爆破后形成相对平整的底部平台结构。

    26、进一步地,在中心直孔的装药段至少对应超深孔处开设具有尖端、且尖端环形分布的切槽。

    27、进一步地,尖端角度为20-60°,切槽的径向深度与孔径适配。

    28、基于上述技术方案,超深孔处设置具有尖端的切槽,易于爆破冲击波的透射,从而易于形成平整的爆破断裂面。

    29、进一步地,装填的爆破料设置为定向爆破料,其对应拟爆破的掏槽区设置有通道,用于爆破产生的能量的定向倾泻。

    30、基于上述技术方案,爆破料能够产生定向爆破,利于破岩及致裂,也可避免破坏非爆破掏槽区。

    31、进一步地,中心直孔内的爆破料包括一型定向爆破药柱,一型定向爆破药柱包括第一套管和填装在套管内的炸药,第一套管沿其轴向开设若干轴向切缝,轴向切缝的开口通道对准与其相邻的槽孔。

    32、基于上述技术方案,可以使得爆破产生的冲击作用易相互贯穿,对硬岩的爆破破碎效果更佳。

    33、进一步地,轴向切缝的内壁切口宽度大于外壁切口宽度。

    34、基于上述技术方案,可以形成由内向外内缩的槽口结构,以形成对爆轰产物的引导、集中作用,增加爆破效果。

    35、进一步地,轴向切缝的内壁切口宽度与外壁切口宽度比值大于2.0。

    36、基于上述技术方案,可以保证爆轰产物能够产生的爆破增益效果较为显著。

    37、进一步地,倾斜掏槽孔的爆破料包括二型定向爆破药柱,二型定向爆破药柱包括第二套管和填装在其内的炸药,二型定向爆破药柱的无套管侧朝向掏槽区域。

    38、基于上述技术方案,弧形套管对爆生气体具有一定的约束作用,配合倾斜掏槽孔,可以促使爆生气体膨胀作用全部用于对槽腔内部岩体施加向外的抛掷作用力,充分抛掷槽腔岩体。

    39、进一步地,在弧形套管内壁处填设爆轰抑制剂。

    40、基于上述技术方案,可以降低弧形套管内壁处炸药的爆破反应能量,来抑制对非爆破掏槽区域的破坏。

    41、进一步地,在弧形套管管体中填设夹层。

    42、基于上述技术方案,管体中设置夹层,可以增加弧形套管管体的强度,来减少爆炸冲击波对非爆破掏槽区域的影响,并反射爆炸产生的冲击波。

    43、进一步地,夹层材质设置为耐冲击强度较高材料,其形状可以为波浪形或板型材质。

    44、基于上述技术方案,可以加强弧形套管的耐冲击性,且波浪形材质还可进一步增加缓冲性。

    45、进一步地,中心直孔的各分段装药的起爆点设置在爆破料的顶部。

    46、基于上述技术方案,起爆点设置在装药顶部,则稳定传播爆轰波将会在装药底部与岩体发生碰撞,加剧装药底部岩体破坏的程度。

    47、进一步地,倾斜掏槽孔的各分段装药起爆点设置在爆破料的底部。

    48、基于上述技术方案,起爆点设置在装药底部,则爆轰波将会在装药顶部与岩体发生碰撞,加剧装药顶部岩体的破坏程度。

    49、进一步地,在相邻中心直孔间开设有空孔。

    50、基于上述技术方案,设置空孔可以提供自由面和导向裂纹扩展作用,增强爆破效果。

    51、进一步地,空孔内装填水泡泥装置,其内灌注有爆破液。

    52、基于上述技术方案,空孔内设置水泡泥装置,水在炸药爆炸作用下雾化可以减少爆破粉尘,改善施工作业环境。

    53、进一步地,水泡泥装置中的袋体外侧设置糙化结构。

    54、基于上述技术方案,袋体外侧糙化结构的设置,可以增加与孔内壁面的摩擦作用力,避免爆炸的冲击作用使得被过早抛出。

    55、进一步地,在袋体内密封的安设有圆管,圆管长度与袋体长度匹配。

    56、基于上述技术方案,袋体内设置圆管,可以起到支撑作用,便于将波纹状袋体完全送入空孔之中。

    57、进一步地,圆管单侧向外贯通,并在圆管侧面开设若干孔,圆管外侧通过注水机构向袋体内注水。

    58、基于上述技术方案,便于向袋体内注水。

    59、进一步地,注水机构中包括水压监测装置。

    60、基于上述技术方案,方便监测及控制的水压。


    技术特征:

    1.一种硬岩深孔掏槽爆破方法,其特征在于,包括如下步骤:

    2.如权利要求1所述的爆破方法,其特征在于,中心直孔中心与倾斜掏槽孔的间隔为500-800mm;

    3.如权利要求1所述的爆破方法,其特征在于,中心直孔的各分段装药的起爆点设置在爆破料的顶部;

    4.如权利要求1所述的爆破方法,其特征在于,封堵材料为封堵炮泥,其包括水泡泥和普通炮泥;

    5.如权利要求1所述的爆破方法,其特征在于,中心直孔底部形成超深孔;

    6.如权利要求5所述的爆破方法,其特征在于,尖端夹角为20-60°,切槽的径向深度与孔径适配。

    7.如权利要求1所述的爆破方法,其特征在于,装填的爆破料设置为定向爆破料,其对应拟爆破的掏槽区设置有通道,用于爆破产生的能量的定向倾泻。

    8.如权利要求7所述的爆破方法,其特征在于,中心直孔内的爆破料包括一型定向爆破药柱,一型定向爆破药柱包括第一套管和填装在套管内的炸药,第一套管沿其轴向开设若干轴向切缝,轴向切缝的开口通道对准与其相邻的槽孔;

    9.如权利要求8所述的爆破方法,其特征在于,轴向切缝的内壁切口宽度大于外壁切口宽度。

    10.如权利要求8所述的爆破方法,其特征在于,在弧形套管内壁处填设爆轰抑制剂;

    11.如权利要求1-10中任意一项所述的爆破方法,其特征在于,在相邻中心直孔间开设有空孔,空孔内装填水泡泥装置,其内灌注有爆破液。

    12.如权利要求11所述的爆破方法,其特征在于,水泡泥装置的袋体外侧设置糙化结构,并在袋体内密封的安设有圆管,圆管长度与袋体长度匹配,圆管单侧向外贯通,并在圆管侧面开设若干孔,圆管外侧通过注水机构向袋体内注液。


    技术总结
    本发明涉及一种硬岩深孔掏槽爆破方法,属于爆破技术领域,包括以下步骤:S1确定拟爆破区域的基准面,划分为具有对称性的掏槽区域,将掏槽区域划分为若干多边形爆破单元区域;S2在爆破单元区域的中部位置布置中心直孔,并在划分的爆破单元区域的端点处布置倾斜掏槽孔,倾斜掏槽孔朝向爆破单元区域的内侧倾斜;S3在开设的孔中依次分段装填爆破料及封堵料,并满足中心直孔的一次爆破深度与倾斜掏槽孔的再次爆破深度匹配,先后重复引爆倾斜掏槽孔及中心直孔中的对应深度的爆破料,以使得中心直孔的一次爆破深度与倾斜掏槽孔的再次爆破深度匹配。本发明能够提高槽腔岩体破坏程度,削弱围岩夹制作用,充分抛掷槽腔岩体,改善硬岩深孔掏槽爆破效果。

    技术研发人员:程兵,叶福,汪泉,程详,袁炜其,程扬帆,李洪伟,高朋飞,宗琦,汪海波,郑强强,吕闹,王梦想,段继超
    受保护的技术使用者:安徽理工大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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