[发明专利]一种低损伤定向聚能护壁爆破方法

说明书

技术领域

本发明涉及定向断裂控制爆破技术领域，具体的说是一种低损伤定向聚能护壁爆破方法。

背景技术

目前，定向断裂控制爆破技术已大量应用于隧道掘进施工过程中，主要有炮孔切槽爆破法、聚能药包爆破法、切缝药包爆破法。其中，切槽爆破是指在炮孔轴向孔壁上按爆破开裂方向和设计要求切出一定深度的槽，然后进行装药爆破，其实质是从控制炮孔形状来改变爆破后炮孔周围应力分布，使爆炸应力集中作用于缝槽尖端处，进而实现岩体定向断裂。然而，传统的机械切槽法容易出现卡钎、不易定向、槽口有扭曲且刀头磨蚀严重，修磨不方便等问题。聚能药包爆破法是利用药包爆炸后聚能槽的聚能作用和射流的侵彻作用，首先在炮孔一定部位产生初始裂缝，然后在爆生气体作用下裂缝继续扩展，形成定向断裂面，普通聚能药包较简单可靠，但是要求药包精确地放置在炮孔中，而矩形药包和设置高介质药包加工复杂、技术要求高，工业应用很难推广。切缝药包爆破法是利用轴向切槽后的硬质管，将炸药装于管内，再装入炮孔中爆炸，对准管缝处的孔壁较早受到较大的爆炸载荷作用产生微小径向裂缝，导致径向裂缝在预定方向上的扩展优先于其他区域，并在爆生气体的准静作用下继续扩展，同时硬质管对爆生气体的径向膨胀起着限制作用，延长了爆生气体在装药空间的滞留时间，使爆生气体向切缝方向聚焦，能流速度加大，因而切缝药包具有定向断裂和保护围岩的作用。虽然切缝药包爆破有一定的降低围岩损伤作用，但是定向裂纹的扩展以及裂隙的发育却不及前两种方法。综上，各种常规定向断裂爆破措施在隧道掘进中得到了应用，并产生了一定的经济效益，然而单一的手段都存在各方面的不足，无法满足实现隧道安全低损伤掘进的要求。因此，在隧道掘进过程中，如何进一步降低围岩损伤，减少超欠挖，形成光滑平整壁面，对于保障施工安全、提高经济效益具有重要的理论和现实意义。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种工艺简单、操作方便、安全可靠、控制性好、效果良好的低损伤定向聚能护壁爆破方法，将切槽爆破、聚能药包爆破和切缝药包爆破有机地结合起来，有效地发挥了它们的优势，克服了单一方式存在的缺点，从而达到降低围岩损伤，形成光滑平整壁面的目的。

一种低损伤定向聚能护壁爆破方法，包括如下步骤：

⑴钻孔：利用钻机向预掘进的隧道岩体钻孔，按照巷道掘进爆破方案施工至准确位置；

⑵高压水射流切槽：对周边眼进行水力切槽，使切槽方向与巷道轮廓线一致，切槽后在孔壁形成两条似矩形缝槽；

⑶装药：将聚能药包装入切缝管，然后把装药后的切缝管放入钻孔，使聚能药包的聚能槽、切缝管的管缝和孔壁的缝槽方向一致；

⑷封孔：使用黄泥封孔，并保证起爆系统完好；

⑸爆破：采用电力起爆系统起爆，起爆后爆炸应力波和爆生气体沿着缝槽方向传播，使巷道形成平整光滑壁面。

所述切缝管为切缝后的无毒硬质工业塑料管。

所述切缝管长度大于或等于钻孔深度。

所述封孔长度为0.3～0.4m。

所述似矩形缝槽的宽度为0.3～0.4mm，长度为2～4cm。

所述炮孔直径与切缝管直径之比为1.1～1.3:1。

本发明低损伤定向聚能护壁爆破方法的优点是：在隧道掘进中使用定向聚能护壁爆破法，能充分合理地将炮孔切槽爆破、聚能药包爆破以及切缝药包爆破结合起来，实现优势互补。本方法中所使用高压水射流切槽方式克服了传统机械切槽方式所存在的缺点，它几乎可以对所有岩体进行定向切缝，对于裂隙发育，夹层较多的软弱岩体，也不存在卡刀、抱钻等问题，同时，由于有水的存在，它可以流畅地将炮孔内的石渣清理干净，便于后续装药的进行，鉴于射流割缝深度可以利用切割速度及压力随时调整，故不存在因切缝浅而影响爆破效果的问题。切槽后集中地应力进一步向岩体深部转移，降低了由爆破开挖引发岩爆的风险。聚能药包和切缝管的使用，使得保护围岩的同时加强定向效果成为可能，且解决了聚能药包不能精确地在炮孔中放置的问题。起爆后，在缝槽方向形成加强聚能射流，并较早作用于缝槽处，爆炸应力波首先作用于缝槽尖端引起应力集中而开裂，然后在爆炸气体作用下，使裂隙沿缝槽方向持续开裂，直到相邻炮孔贯穿，同时切缝管的存在起到一定的缓冲作用与导向作用，消弱了爆炸应力波和爆生气体对围岩的破坏，从而达到降低围岩损伤，形成光滑平整壁面的目的。

附图说明

图1为本发明低损伤定向聚能护壁爆破方法的示意图。

图2为本发明巷道断面炮眼布置示意图。