[发明专利]一种计算岩石开挖参数的试验方法

说明书

本发明属于掘进技术领域，具体涉及一种计算岩石开挖参数的试验方法，该方法包括以下步骤：步骤一：爆破试验；步骤二：掘进机开挖试验；步骤三：确定爆破参数及掘进机开挖参数；步骤四：实施多断面爆破施工；步骤五：掘进机开挖；步骤六：岩石开挖参数优化。本发明利用爆破开挖进尺可控的优点，以及掘进机机械开挖围岩损伤范围小的优点，既能实现高效开挖，又能控制围岩损伤，同时避免掘进机在极硬岩石中开挖具有掘进速度慢、刀具磨损高等缺点，以及爆破开挖围岩损伤大的劣势，将“爆破‑掘进机”二者工法相结合进行施工，发挥各自工法的优点，同时避免自身工法的缺陷，从而达到良好的开挖效果。

技术领域

本发明属于掘进技术领域，具体涉及一种计算岩石开挖参数的试验方法。

背景技术

开挖施工方法对软、硬岩石巷道等掘进工程具有重要的意义，直接决定了掘进作业的掘进效率与工程周期。特别是对于极硬岩体的工程开挖，不同的开挖方式更是起决定性作用，选择合理的开挖方式不仅有利于岩体的开挖效率，并且利于掌子面围岩的损伤控制，从而达到良好的掘进效果与开挖进尺。目前国内外工程的开挖方式可分为爆破开挖与机械开挖两类，其中爆破开挖是采用炸药、雷管等爆破耗材引爆岩土体的方式实施掘进，而机械开挖则是利用回转刀具破碎洞内围岩的方式而掘进。其中，机械开挖设备以盾构机和硬岩隧道掘进机为主，现有用于工程掘进的开挖方法，以爆破开挖和机械开挖为主。其中爆破开挖为传统开挖方式，其优点是开挖进尺可控，但是围岩损伤范围较大(达到数十厘米乃至更大范围)，不利于工程的长期稳定性，往往需采取锚喷、注浆等支护措施对围岩实施加固。机械开挖优点是开挖损伤区较小(仅为数十毫米)，且周边巷道成型良好，无需或仅需少量支护。但是在中、硬岩体中掘进时，刀具磨损量大，导致开挖进尺有限，严重制约工程进度。因此，如何计算出一种进尺高效且损伤可控的开挖方法进行破岩，特别是在极硬岩中，从而加快掘进速度，是岩体开挖工程施工中亟待解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种计算岩石开挖参数的试验方法，通过实施不同工况下的爆破实验及掘进实验和掘进数值模拟工作，拟定最终的掘进方法，从而在极硬岩中实现高效掘进的施工方法。该开挖方法特别适宜于极硬岩等巷道工程。

本发明所采用的技术方案是：

一种计算岩石开挖参数的试验方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：爆破试验；

步骤二：掘进机开挖试验；

步骤三：确定爆破参数及掘进机开挖参数；

步骤四：实施多断面爆破施工；

步骤五：掘进机开挖；

步骤六：岩石开挖参数优化。

如上所述的步骤一，爆破试验，还包括：

步骤1.1，单孔爆破试：

首先在拟施工的岩体中，进行单孔爆破试验，单孔爆破时，根据炸药量、孔深、炮孔不耦合参数和最小抵抗线等爆破参数的不同，得出炸药的爆破效果及围岩损伤影响范围。

步骤1.2，多孔爆破试：其次进行多孔爆破试验，多孔爆破时，根据炸药量、布孔空间分布、起爆顺序、雷管段别和炮孔堵塞方式参数的不同，得出炸药的爆破效果及围岩损伤影响范围。

步骤1.3，汇总爆破效果及损伤范围：通过步骤1.1单孔爆破试验以及步骤1.2多孔爆破试验，汇总出对应不同爆破参数情况下炸药的爆破效果及围岩损伤影响范围。

步骤1.4，获得初步爆破参数；根据步骤1.1和步骤1.2中单孔、多孔爆破试验不同爆破参数情况下炸药的爆破效果及围岩损伤范围得到初步爆破参数。

如上所述的步骤二：掘进机开挖试验，还包括：