[发明专利]一种计算岩石爆破参数的试验方法

说明书

本发明属于掘进技术领域，具体涉及一种计算岩石爆破参数的试验方法，该方法包括以下步骤：步骤一：单孔爆破试验；步骤二：多孔爆破试验；步骤三：综合计算爆破效果及损伤范围；步骤四：获得初步爆破参数；步骤五：结合掘进机开挖参数确定爆破参数；步骤六：爆破施工及掘进机施工；步骤七：爆破参数优化。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爆破参数的试验方法。

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。因此，如何设计出一种进尺高效且损伤可控的爆破开挖方法进行破岩，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爆破参数的试验方法，用于针对普通和极硬岩体工况，通过实施不同工况下的爆破实验及掘进数值模拟工作，计算出一种进尺高效且损伤可控的爆破开挖方法进行破岩，特别是在极硬岩中，从而加快掘进速度，提高岩体开挖工程施工效率。

本发明所采用的技术方案是：

一种计算岩石爆破参数的试验方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：单孔爆破试验；

步骤二：多孔爆破试验；

步骤三：综合计算爆破效果及损伤范围；

步骤四：获得初步爆破参数；

步骤五：结合掘进机开挖参数确定爆破参数；

步骤六：爆破施工及掘进机施工；

步骤七：爆破参数优化。

如上所述的步骤一：单孔爆破试验；在拟施工的岩体中，进行单孔爆破试验，单孔爆破试验爆破参数包括：炸药量、孔深、炮孔不耦合参数和最小抵抗线；所述炸药量范围为：200g～800g、孔深：1.8m～8m、炮孔不耦合参数为：1.0～2.5、最小抵抗线为：20cm～80cm；岩体单轴抗压强度范围：100～300兆帕；

根据上述单孔爆破参数通过公式(1)计算得出单孔爆破爆破试验炸药的爆破效果及围岩损伤影响范围；公式(1)如下所示：

公式(1)中，Q₁表示单孔爆破时的总炸药量；q表示线装药密度；L表示炮孔长度；表示爆破时炸药造成的围岩损伤面积，该值为无量纲，其中S_i为某一单截炸药造成的围岩损伤面积，S₀为炮孔横截面积；表示炸药在单孔内不同装药布置情况下的分布权重值，该值为无量纲，其中l_i为某一单截炸药的分布权重长度。