CN111536839B - 一种用于节理裂隙发育岩体隧道的水压爆破施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于节理裂隙发育岩体隧道的水压爆破施工方法，涉及隧道爆破工程技术领域，其技术方案要点是：1)钻取炮孔；2)采用特制的浆液对炮孔内壁进行冲洗；3)在聚能管内间隔装填炸药；4)将聚能管安装于炮孔内，采用特制炮泥封堵炮孔，并预留注水管；5)注水，利用注水管将炮孔内注满水；6)采用封堵炮泥封孔，连接传爆导线起爆。针对节理裂隙发育岩体，能够堵塞炮孔内壁的节理裂隙，防止注入炮孔内的水在爆破准备阶段流失，耦合介质水将爆炸能量均匀传递作用于岩石上，提高炸药与水的耦合作用效果，提升炮眼利用率及爆破效率，减少炸药使用量，且能降低爆破后作业现场的粉尘浓度，改善作业现场环境，同时，施工效率高，成本低。

Description

一种用于节理裂隙发育岩体隧道的水压爆破施工方法

技术领域

本发明涉及隧道爆破工程技术领域，更具体地说，它涉及一种用于节理裂隙发育岩体隧道的水压爆破施工方法。

背景技术

隧道是公路、铁路等建设的重点和关键工程。随着我国基础设施建设不断加大和科技的进步，使用爆破施工的隧道也越来越多。爆破作为一种高危作业，在高速公路、铁路的隧道施工和矿产资源的开采等等方面均离不开爆破技术。

目前，水压爆破在隧道等地下工程中也逐渐在推广应用，但与严格意义上的水压爆破存在差别。现有技术中，采用乳化炸药、水袋间隔布置与聚能管进行水压爆破时，水与炸药的耦合作用效果差，不能充分体现水压爆破技术的优越性。

现有技术中，在进行隧道爆破施工时，采用传统的爆破方式，其爆炸能量传播损失较大，炸药耗量大，且不能充分发挥爆破效果，容易出现超挖、欠挖的情况，此外，起爆后粉尘量大，产生大量粉尘污染空气，且爆碴块度大，使得装碴作业效率低，从而使得隧道施工效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于节理裂隙发育岩体隧道的水压爆破施工方法，针对节理裂隙发育岩体，能够堵塞炮孔内壁的节理裂隙，防止注入炮孔内的水在爆破准备阶段流失，耦合介质水将爆炸能量均匀传递作用于岩石上，提高炸药与水的耦合作用效果，提升炮眼利用率及爆破效率，减少炸药使用量，且能降低爆破后作业现场的粉尘浓度，改善作业现场环境，同时，施工效率高，成本低。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于节理裂隙发育岩体隧道的水压爆破施工方法，具体包括以下步骤：

1)钻取炮孔，根据炮孔分布设计，在开挖面中心钻掏槽眼，开挖面沿着掏槽眼向外钻辅助眼，开挖面底部钻底边眼，开挖面周边钻周边眼，并对钻取的掏槽眼、辅助眼、底边眼和周边眼进行清孔；

2)对炮孔进行浆液冲洗，在步骤1)中钻取的掏槽眼、辅助眼、底边眼和周边眼内插入端部靠近炮孔底端的注浆管，通过与注浆管连接的注浆泵向炮孔内注入特制的浆液，控制注浆泵的压力不大于12Mpa，并在注浆泵注浆的同时，朝炮孔外的方向旋转拖拉注浆管，对炮孔内壁进行冲洗，使得炮孔内壁形成防水渗漏膜；

3)装填炸药，将乳化炸药卷分段后间隔装填至管径小于炮孔半径的聚能管内，将传爆导线与聚能管内的乳化炸药卷连接，然后在聚能管外壁套上塑橡圈；

4)安装聚能管，将步骤3)中间隔装填有乳化炸药卷的聚能管安装于炮孔内，并使聚能管的传爆导线延伸至炮孔外，并将设有注水孔的特制炮泥塞入至炮孔孔口与聚能管端部之间的封孔段，对炮孔进行封堵，然后预留与特制炮泥上的注水孔连接注水管；

5)注水，针对为俯孔的炮孔，将直径小于步骤4)中注水管的水管插入注水管内，向炮孔内的注水区进行注水，直至水由注水管流出为止；针对为仰孔的炮孔，计算出炮孔内注水区的容积值，然后将直径小于注水管的水管插入注水管内，并将注水管底端进行可拆卸封闭，通过水管将与注水区容积值相对应的水注入至炮孔的注水区内；

6)封孔起爆，采用封堵炮泥将炮孔进行封孔，并使传爆导线延伸出封堵炮泥，然后将炮孔延伸出的传爆导线连接后进行起爆。

通过采用上述技术方案，针对于节理裂隙发育岩体的隧道开挖爆破施工，根据炮孔分布设计，在开挖面依次钻取掏槽眼、辅助眼、底边眼和周边眼后并进行清孔工序，然后分别在钻取的掏槽眼、辅助眼、底边眼和周边眼内注入特制的浆液对孔内进行冲洗，使得喷注与炮孔内的特制的浆液在炮孔内壁形成一层稀薄的防水渗漏膜，从而便于将炮孔内壁的孔壁孔隙进行封堵，从而能够防止在炮孔内注入的水在起爆时间段由炮孔内壁的孔壁孔隙渗流影响爆破质量；通过将乳化炸药卷间隔安装于聚能管中后再安装于炮孔中，便于炸药的快速安装；同时，将乳化炸药卷间隔安装于聚能管中进行爆破，便于控制爆破波方向，使得爆破能量传递均匀，从而提高爆破质量；通过封堵炮泥，便于对安装有聚能管和注满水的炮孔进行密封，从而便于保证爆破质量；通过中在安装有聚能管的炮孔内进行注水，使得在爆破过程中，经过耦合介质水将爆炸能量均匀传递后作用于岩石上；同时，利用水的难压缩性，能够提高炸药与水的耦合作用效果，提升炮眼利用率及爆破效率，减少炸药使用量，并且，爆炸产生的“水楔”效应，能够降低爆破后作业现场的粉尘浓度，改善作业现场环境。

本发明进一步设置为：步骤2)中特制的浆液为水泥砂浆液，所述水泥砂浆液由水泥、细骨料、水、防水剂和速凝剂构成，所述水泥、细骨料、水、防水剂和速凝剂质量比为30～47：3～15：25～32：0.03～0.1：0.02～0.09。

通过采用上述技术方案，通过质量比为30～47：3～15：25～32：0.03～0.1：0.02～0.09的水泥、细骨料、水、防水剂和速凝剂调配而成的水泥沙浆液，便于使炮孔内壁的水泥砂浆快速凝固形成用于防止炮孔内水渗流且不影响爆破能量传递至岩层的防水渗漏膜。

本发明进一步设置为：步骤1)中所述的炮孔的孔径比步骤3)中所述的聚能管的直径大0.8cm，所述炮孔深度比聚能管的长度大20cm；步骤4)中位于炮孔内的聚能管靠近炮孔孔口的端部与炮孔孔口之间部分为空留区。

通过采用上述技术方案，炮孔的直径比聚能管的直径大0.8cm，便于将聚能管安装于炮孔内；炮孔深度比聚能管的长度大20cm，便于在将聚能管安装于炮孔内后聚能管靠近炮孔孔口的端部与炮孔孔口之间形成空留区，从而便于后续使用炮泥对炮孔孔口处进行封堵。

本发明进一步设置为：步骤3中所述的聚能管的外壁为非光滑曲面，所述聚能管的横截面为圆形。

通过采用上述技术方案，聚能管的外壁为非光滑曲面，横截面为圆形，便于使得聚能管内的乳化炸药爆炸后爆炸能量传递均匀。

本发明进一步设置为：步骤3)中聚能管内的乳化炸药卷为等间距分布。

通过采用上述技术方案，聚能管内的乳化炸药卷为等间距分布，在能够节省乳化炸药使用量，减少爆破成本的同时，还能够保证爆破质量。

本发明进一步设置为：步骤2)中对炮孔进行浆液冲洗的过程中，将炮孔进行封堵。

通过采用上述技术方案，对炮孔进行浆液冲洗的过程中，将炮孔进行封堵，便于防止注入炮孔内的特制的浆液直接由炮孔内流出，从而便于特制的浆液在炮孔内形成一层不影响爆破效果且能封堵炮孔内壁裂隙的防水渗漏膜。

本发明进一步设置为：步骤4)中所述的特制炮泥和步骤6)中所述的封堵炮泥均由黏土、砂和水混合拌和后放入炮泥机中制备而成；所述黏土、砂和水的体积比为0.75∶0.10∶0.15。

通过采用上述技术方案，由体积比为0.75∶0.10∶0.15混合拌和后放入炮泥机中制备而成的炮泥，便于制备成软硬适中的炮泥，从而便于将炮泥塞入炮孔孔口端对炮孔孔口进行封堵及封孔的操作。

综上所述，本发明具有以下有益效果：该施工方法适用于各类节理裂隙发育岩体隧道的爆破施工，通过炮孔分布设计，在开挖面依次钻取掏槽眼、辅助眼、底边眼和周边眼后并进行清孔工序，然后采用特制的浆液分别对钻取的掏槽眼、辅助眼、底边眼和周边眼进行浆液冲洗，便于特制的浆液在炮孔内壁形成一层既不影响爆破效果又能封堵炮孔内壁裂隙的防水渗漏膜，从而能够防止在炮孔内注入的水后的起爆时间段水由炮孔内壁的孔壁孔隙渗流影响爆破质量；通过将乳化炸药卷间隔安装于聚能管中后再安装于炮孔中，便于炸药的快速安装；同时，将乳化炸药卷间隔安装于聚能管中进行爆破，便于控制爆破波方向，使得爆破能量传递均匀，从而提高爆破质量；通过中在安装有聚能管的炮孔内进行注水，使得在爆破过程中，经过耦合介质水将爆炸能量均匀传递后作用于岩石上；同时，利用水的难压缩性，能够提高炸药与水的耦合作用效果，提升炮眼利用率及爆破效率，减少炸药使用量，并且，爆炸产生的“水楔”效应，能够降低爆破后作业现场的粉尘浓度，改善作业环境。

附图说明

图1是本发明实施例中的流程图；

图2是本发明实施例中的炮孔分布图；

图3是本发明实施例中炮孔装药结构示意图；

图4是本发明实施例中炮孔平面示意图；

图5是本发明实施例中聚能管的结构示意图。

图中：1、炮孔；2、聚能管；3、空留区；4、特制炮泥；5、封堵炮泥；6、防水渗漏膜；7、孔壁孔隙；8、注水区；9、注水孔；10、注水管。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本发明作进一步详细说明。

实施例：一种用于节理裂隙发育岩体隧道的水压爆破施工方法，如图1、图2、图3、图4和图5所示，具体包括以下步骤：

1)钻取炮孔1，根据炮孔1分布设计，在开挖面中心钻掏槽眼，开挖面沿着掏槽眼向外钻辅助眼，开挖面底部钻底边眼，开挖面周边钻周边眼，并对钻取的掏槽眼、辅助眼、底边眼和周边眼进行清孔。

2)对炮孔1进行浆液冲洗，在步骤1)中钻取的掏槽眼、辅助眼、底边眼和周边眼内插入端部靠近炮孔1底端的注浆管，通过与注浆管连接的注浆泵向炮孔1内注入特制的浆液，控制注浆泵的压力不大于12Mpa，并在注浆泵注浆的同时，朝炮孔1外的方向旋转拖拉注浆管，对炮孔内壁进行冲洗，使得炮孔1内壁形成防水渗漏膜6。

3)装填炸药，将乳化炸药卷分段后间隔装填至管径小于炮孔1半径的聚能管2内，将传爆导线与聚能管2内的乳化炸药卷连接，然后在聚能管2外壁套上塑橡圈。

4)安装聚能管2，将步骤3)中间隔装填有乳化炸药卷的聚能管2安装于炮孔1内，并使聚能管2的传爆导线延伸至炮孔1外，并将设有注水孔9的特制炮泥4塞入至炮孔1孔口与聚能管2端部之间的封孔段，对炮孔1进行封堵，然后预留与特制炮泥4上的注水孔9连接注水管10。

5)注水，针对为俯孔的炮孔1，将直径小于步骤4)中注水管10的水管插入注水管10内，向炮孔1内的注水区8进行注水，直至水由注水管10流出为止；针对为仰孔的炮孔1，计算出炮孔1内注水区8的容积值，然后将直径小于注水管10的水管插入注水管内，并将注水管10底端进行可拆卸封闭，通过水管将与注水区8容积值相对应的水注入至炮孔1的注水区8内。

6)封孔起爆，采用封堵炮泥5将炮孔1进行封孔，并使传爆导线延伸出封堵炮泥5，然后将炮孔1延伸出的传爆导线连接后进行起爆。

在本实施例中，聚能管2可采用现有技术中普通的聚能管2或如图5中所示的聚能管。针对于节理裂隙发育岩体的隧道开挖爆破施工，根据炮孔1分布设计，在开挖面依次钻取掏槽眼、辅助眼、底边眼和周边眼后并进行清孔工序，然后分别在钻取的掏槽眼、辅助眼、底边眼和周边眼内注入特制的浆液对孔内进行冲洗，使得喷注与炮孔1内的特制的浆液在炮孔1内壁形成一层稀薄的防水渗漏膜6，从而便于将炮孔1内壁的孔壁孔隙7进行封堵，从而能够防止在炮孔1内注入的水在起爆时间段由炮孔1内壁的孔壁孔隙7渗流影响爆破质量。通过将乳化炸药卷间隔安装于聚能管2中后再安装于炮孔1中，便于炸药的快速安装。同时，将乳化炸药卷间隔安装于聚能管2中进行爆破，便于控制爆破波方向，使得爆破能量传递均匀，从而提高爆破质量。通过封堵炮泥5，便于对安装有聚能管2和注满水的炮孔1进行密封，从而便于保证爆破质量。通过中在安装有聚能管2的炮孔1内进行注水，使得在爆破过程中，经过耦合介质水将爆炸能量均匀传递后作用于岩石上。同时，利用水的难压缩性，能够提高炸药与水的耦合作用效果，提升炮眼利用率及爆破效率，减少炸药使用量，并且，爆炸产生的“水楔”效应，能够降低爆破后作业现场的粉尘浓度，改善作业现场环境。

步骤2)中特制的浆液为水泥砂浆液，水泥砂浆液由水泥、细骨料、水、防水剂和速凝剂构成，水泥、细骨料、水、防水剂和速凝剂质量比为30～47：3～15：25～32：0.03～0.1：0.02～0.09。

在本实施例中，通过质量比为30～47：3～15：25～32：0.03～0.1：0.02～0.09的水泥、细骨料、水、防水剂和速凝剂调配而成的水泥沙浆液，便于使炮孔1内壁的水泥砂浆快速凝固形成用于防止炮孔1内水渗流且不影响爆破能量传递至岩层的防水渗漏膜6。

步骤1)中的炮孔1的孔径比步骤3)中的聚能管2的直径大0.8cm，炮孔1深度比聚能管2的长度大20cm。步骤4)中位于炮孔1内的聚能管2靠近炮孔1孔口的端部与炮孔1孔口之间部分为空留区3。

在本实施例中，炮孔1的直径比聚能管2的直径大0.8cm，便于将聚能管2安装于炮孔1内。炮孔1深度比聚能管2的长度大20cm，便于在将聚能管2安装于炮孔1内后聚能管2靠近炮孔1孔口的端部与炮孔1孔口之间形成空留区3，从而便于后续使用炮泥对炮孔1孔口处进行封堵。

步骤3中的聚能管2的外壁为非光滑曲面，聚能管2的横截面为圆形。

在本实施例中，聚能管2包括管体和扣盖，管体上沿其走向纵向贯通开设有条形开口，扣盖盖设于条形开口上，并与管体共同形成用于装填炸药的腔体。管体的左右两侧均朝向管体内凹陷，两侧凹陷处在管体外壁沿管体走向均形成条形聚能穴。在同一横截面上，连接两侧聚能穴的中心点与管体的中心点，在管体中心点处相交形成的夹角与隧道的弧度值相一致。聚能管2的外壁为非光滑曲面，横截面为圆形，便于使得聚能管2内的乳化炸药爆炸后爆炸能量传递均匀。

步骤3)中聚能管2内的乳化炸药卷为等间距分布。

在本实施例中，聚能管2内的乳化炸药卷为等间距分布，在能够节省乳化炸药使用量，减少爆破成本的同时，还能够保证爆破质量。

步骤2)中对炮孔1进行浆液冲洗的过程中，将炮孔1进行封堵。

在本实施例中，对炮孔1进行浆液冲洗的过程中，将炮孔1进行封堵，便于防止注入炮孔1内的特制的浆液直接由炮孔1内流出，从而便于特制的浆液在炮孔1内形成一层不影响爆破效果且能封堵炮孔1内壁裂隙的防水渗漏膜6。

步骤4)中的特制炮泥4和步骤6)中的封堵炮泥5均由黏土、砂和水混合拌和后放入炮泥机中制备而成。黏土、砂和水的体积比为0.75∶0.10∶0.15。

在本实施例中，黏土采用含水量小于等于8％的普通黏土，且黏土的颗粒大小不超过10mm。由体积比为0.75∶0.10∶0.15混合拌和后放入炮泥机中制备而成的炮泥，便于制备成软硬适中的炮泥，从而便于将炮泥塞入炮孔1孔口端对炮孔1孔口进行封堵及封孔的操作。

工作原理：针对于节理裂隙发育岩体的隧道开挖爆破施工，根据炮孔1分布设计，在开挖面依次钻取掏槽眼、辅助眼、底边眼和周边眼后并进行清孔工序，然后利用特制的浆液分别对钻取的掏槽眼、辅助眼、底边眼和周边眼进行浆液冲洗工序，使得特制的浆液在炮孔1内壁形成一层既不影响爆破质量又能对炮孔内壁裂隙进行封堵的防水渗漏膜6，从而能够防止在炮孔1内注入的水在起爆时间段由炮孔1内壁的孔壁孔隙7渗流影响爆破质量。通过将乳化炸药卷安装于聚能管2中后再安装于炮孔1中，便于炸药的快速安装。同时，将乳化炸药卷安装于聚能管2中进行爆破，便于控制爆破波方向，使得爆破能量传递均匀，从而提高爆破质量。通过封堵炮泥5，便于对安装有聚能管2和注满水的炮孔1进行密封，从而便于保证爆破质量。通过中在安装有聚能管2的炮孔1内进行注水，使得在爆破过程中，经过耦合介质水将爆炸能量均匀传递后作用于岩石上。同时，利用水的难压缩性，能够提高炸药与水的耦合作用效果，提升炮眼利用率及爆破效率，减少炸药使用量，并且，爆炸产生的“水楔”效应，能够降低爆破后作业现场的粉尘浓度，改善作业现场环境。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (5)

1.一种用于节理裂隙发育岩体隧道的水压爆破施工方法，其特征是：具体包括以下步骤：

1）钻取炮孔(1)，根据炮孔(1)分布设计，在开挖面中心钻掏槽眼，开挖面沿着掏槽眼向外钻辅助眼，开挖面底部钻底边眼，开挖面周边钻周边眼，并对钻取的掏槽眼、辅助眼、底边眼和周边眼进行清孔；

2）对炮孔（1）进行浆液冲洗，在步骤1）中钻取的掏槽眼、辅助眼、底边眼和周边眼内插入端部靠近炮孔(1)底端的注浆管，通过与注浆管连接的注浆泵向炮孔(1)内注入特制的浆液，控制注浆泵的压力不大于12Mpa，并在注浆泵注浆的同时，朝炮孔（1）外的方向旋转拖拉注浆管，对炮孔内壁进行冲洗，使得炮孔(1)内壁形成防水渗漏膜(6)；

3）装填炸药，将乳化炸药卷分段后间隔装填至管径小于炮孔(1)半径的聚能管（2）内，将传爆导线与聚能管（2）内的乳化炸药卷连接，然后在聚能管（2）外壁套上塑橡圈；

4）安装聚能管(2)，将步骤3）中间隔装填有乳化炸药卷的聚能管(2)安装于炮孔(1)内，并使聚能管(2)的传爆导线延伸至炮孔(1)外，并将设有注水孔（9）的特制炮泥(4)塞入至炮孔（1）孔口与聚能管(2)端部之间的封孔段，对炮孔（1）进行封堵，然后预留有特制炮泥（4）上的注水孔（9）连接注水管（10）；

5）注水，针对为俯孔的炮孔（1），将直径小于步骤4）中注水管（10）的水管插入注水管（10）内，向炮孔（1）内的注水区（8）进行注水，直至水由注水管（10）流出为止；针对为仰孔的炮孔（1），计算出炮孔（1）内注水区（8）的容积值，然后将直径小于注水管（10）的水管插入注水管内，并将注水管（10）底端进行可拆卸封闭，通过水管将与注水区（8）容积值相对应的水注入至炮孔（1）的注水区（8）内；

6）封孔起爆，采用封堵炮泥（5）将炮孔(1)进行封孔，并使传爆导线延伸出封堵炮泥（5），然后将炮孔(1)延伸出的传爆导线连接后进行起爆；

步骤2）中的特制的浆液为水泥砂浆液，所述水泥砂浆液由水泥、细骨料、水、防水剂和速凝剂构成，所述水泥、细骨料、水、防水剂和速凝剂质量比为30～47：3～15：25～32：0.03～0.1：0.02～0.09；

步骤4）中位于炮孔(1)内的聚能管(2)靠近炮孔(1)孔口的端部与炮孔(1)孔口之间部分为空留区(3)；

步骤4）中所述的特制炮泥(4)和步骤6）中所述的封堵炮泥（5）均由黏土、砂和水混合拌和后放入炮泥机中制备而成；所述黏土、砂和水的体积比为0.75∶0.10∶0.15。

2.根据权利要求1所述的一种用于节理裂隙发育岩体隧道的水压爆破施工方法，其特征是：步骤1）中所述的炮孔(1)的孔径比步骤3）中所述的聚能管(2)的直径大0.8cm，所述炮孔(1)深度比聚能管(2)的长度大20cm。

3.根据权利要求1所述的一种用于节理裂隙发育岩体隧道的水压爆破施工方法，其特征是：步骤3） 中所述的聚能管(2)的外壁为非光滑曲面，所述聚能管(2)的横截面为圆形。

4.根据权利要求1所述的一种用于节理裂隙发育岩体隧道的水压爆破施工方法，其特征是：步骤3）中聚能管(2)内的乳化炸药卷为等间距分布。

5.根据权利要求1所述的一种用于节理裂隙发育岩体隧道的水压爆破施工方法，其特征是：步骤2）中对炮孔（1）进行浆液冲洗的过程中，将炮孔进行封堵。

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