[发明专利]一种双层同时同向开挖的深埋隧洞岩爆解除结构及其应用

说明书

本发明属于地下工程领域，尤其是涉及一种双层同时同向开挖的深埋隧洞岩爆解除结构及其应用。本发明所提供的双层同时同向开挖的深埋隧洞岩爆解除结构及其应用在深埋隧洞应力集中区域通过钻孔、合理布置爆破孔及其布置方向、控制起爆顺序和排渣顺序，采用短进尺、多循环的开挖爆破方式改变岩体形状，消除或降低了岩体重的能量积累水平，大大改善了施工安全（包括人员安全和设备安全）；同时有效地保证了掘进进度，并在保证质量的前提下，缩短了工期。

技术领域

本发明属于地下工程领域，尤其是涉及一种双层同时同向开挖的深埋隧洞岩爆解除结构及其应用。

背景技术

岩爆是地下工程开挖过程中，岩体中积累的势能或应变能的突然释放导致的围岩破坏，可导致人员伤亡、工作面或设备发生破坏，其基本特性是突然和剧烈。受工期或其它因素影响，有时需要同时同向掘进上、下两层的多个洞室。当两个这种地下深埋洞室群岩体的间距小于上、下洞室的洞径时，极有可能发生该部位岩体岩爆。这种岩爆破坏方向垂直于洞室方向，可使围岩大片围岩脱落，造成坍塌，贯通2个相邻的洞室，严重影响甚至摧毁工程。这种岩爆发生时，震动强烈，持续时间长，破坏范围大，成为控制工程施工安全、掘进进度、乃至成败的关键因素。

截至目前，全世界的深埋地下工程建设中还没有一个固定的双层同时同向开挖岩爆施工控制方法，国内往往分步开挖的办法，但是这种办法需要耗费较大的人力、财力和时间成本，较为有效的该种岩爆控制方法基本处于空白状态。

发明内容

本发明的第一个目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种双层同时同向开挖的深埋隧洞岩爆解除结构。

为此，本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：

一种双层同时同向开挖的深埋隧洞岩爆解除结构，所述双层同时同向开挖的深埋隧洞岩爆解除结构包括上层硐室和下层硐室，上层硐室和下层硐室呈上下布置在岩体上，所述上层硐室和下层硐室均为城门洞型；所述上层硐室的岩体上自上而下分别设置上层顶孔、上层中孔、上层下孔和上层底孔，所述下层硐室的岩体上自上而下分别设置下层顶孔、下层中孔、下层下孔和下层底孔，所述上层顶孔、上层中孔、上层下孔以及下层中孔、下层下孔和下层底孔为爆破孔，所述上层底孔和下层顶孔为控制孔，爆破孔内用于装载炸药，控制孔内不用于装载炸药；所述上层顶孔设置在城门洞型上层硐室的洞顶区域对应的岩体上，所述上层中孔和上层下孔设置在城门洞型上层硐室的洞身区域对应的岩体上，所述上层底孔设置在城门洞型上层硐室的洞底面对应的岩体上；所述下层顶孔设置在城门洞型下层硐室的洞顶面对应的岩体上，所述下层中孔和下层下孔设置在城门洞型下层硐室的洞身区域对应的岩体上，所述下层底孔设置在城门洞型下层硐室的洞身区域下部对应的岩体上。

在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：

所述上层顶孔为四个，四个上层顶孔设置为两排，四个上层顶孔布置在弧线上。

所述下层顶孔为四个，四个下层顶孔设置为两排，四个下层顶孔布置在洞顶面投影在岩体上的弧线上。

所述上层中孔、上层下孔和上层底孔均为多个且分别设置在同一个水平面上。

所述下层中孔、下层下孔和下层底孔均为多个且分别设置在同一个水平面上。

所述控制孔的孔深长度相同，所述爆破孔的孔深长度相同；所述控制孔的孔深长于爆破孔的孔深。

所述上层中孔斜向上布置且与水平方向的夹角为5~6度，所述上层下孔斜向上布置且与水平方向的夹角为2~3度；所述下层中孔斜向下布置且与水平方向的夹角为2~3度，所述下层下孔斜向下布置且与水平方向的夹角为2~3度。

所述控制孔的孔深长度为4.5 m，所述爆破孔的孔深长度为4 m；上层底孔、下层顶孔分别与上层下孔、下孔中孔的距离不小于0.5 m。