[发明专利]一种控制隧道爆破飞石的限飞洞钻爆方法

说明书

本发明公开了一种控制隧道爆破飞石的限飞洞钻爆方法，它是在隧道掘进断面的下部开挖一个具有超前隧道掘进断面的限飞洞，通过设置不同围岩条件下，限飞洞的开挖深度、超前掘进断面与隧道掘进断面的爆破循环进尺之间的关系；同时设置起爆时间，使得在坚硬围岩条件下隧道掘进断面先起爆的炮孔爆落的岩碴能够在限飞洞内形成碴堆并能有效阻挡超前掘进断面爆破向外抛掷的飞石；使得在软弱围岩条件下超前掘进断面先行爆破，为隧道掘进断面的爆破创造出良好的自由面。本发明初次开挖一次限飞洞，每次循环后主动形成新的限飞洞，可以持续的进行下一个循环的爆破施工，再次提高了工作效率，为隧道高效安全施工提供了一条可行的途径。

技术领域

本发明属于地下工程爆破施工领域，具体地说，涉及一种隧道在掘进爆破施工时控制爆破飞石的限飞洞钻爆方法。

背景技术

在隧道开挖施工过程中，为了提高爆破效率，常需要通过加大掏槽部位的装药量以达到良好的爆破效果。常规的掏槽方式和爆破方法产生的飞石抛掷距离通常距工作面20～30m，个别飞石能达到40m，爆破飞石会对掘进工作面附近的设备、设施产生较为严重的破坏。在隧道开挖施工过程中，为了探明开挖工作面前方的地质情况、加快施工进度、提高隧道开挖施工过程中的安全性，常采用开挖超前导洞的方法为后续的隧道开挖施工创造良好的施工条件。

在煤矿岩巷掘进施工中，为提高岩巷开挖钻爆施工的机械化水平，在掘进施工中开始使用钻、装、运一体机。这类一体机由于设备结构特点所致，爆破时一体机的机头只能撤至距掘进工作面15～20m的位置。为了避免爆破飞石对一体机机头的破坏，需要在掘进工作面与机头间搭设多重防护设施，增加了施工工序、施工成本，降低了施工效率。即使增加了防护设施，也很难消除爆破飞石对一体机机头的破坏。因此，有必要研究出更加合理的爆破方法，有效降低爆破飞石的抛掷距离，控制爆堆形态，降低爆破飞石对一体机的破坏。

《水工隧洞爆破进洞施工中爆破飞石的防护》(宋彧，黑龙江水利科技，2019年47卷08期，第150～152页)提出“对场区内不便撤离的大型设备，使用橡胶软垫、棉垫或者厚重树枝等起到缓冲作用的防护用品对其进行遮挡覆盖，用于减小飞石动能，并有效防护飞石弹射，可以有效降低设备损坏率”。这种加强覆盖与遮挡的方法属于被动防护，成本高、工序多、劳动强度大。防护作业对掘进进尺无贡献，对防护用品的承载能力、质量要求较高，且不能完全避免飞石对设备的破坏。

中国专利CN201310534938.7公开了一种下穿文保建筑隧道爆破综合减震方法，此专利虽采用超前导洞的开挖方法，但其目的是控制爆破振速，未对爆破飞石特别是超前导洞爆破飞石的抛掷方向、抛掷距离及抛掷范围进行有效地控制。

中国专利公开号CN107218043 A公开了一种破碎围岩洞室开挖方法，其特征是导洞开挖在主洞中部靠下位置，采用风钻钻爆进行小导洞开挖，开挖一个循环进尺；主洞扩挖，由洞中心向周边孔方向依次起爆，出渣；主洞支护。该专利本质上采用的是分断面法施工，并未形成超前掘进工作面的导洞。存在的问题有：(1)钻爆开挖过程中，未能对爆破飞石特别是导洞爆破飞石的抛掷方向、抛掷距离及抛掷范围进行有效地控制，无法解决爆破飞石对工作面附近的设备、设施造成破坏的问题。(2)导洞与掘进工作面同步开挖，并未形成超前工作面。该发明专利附图1“导洞开挖”步骤的碴堆形状与工程实际不符。实际工程中，导洞爆落的岩碴会散落在导洞爆破断面两侧，填埋两侧未爆破的工作面下部。必须在清除这些岩碴后才能进行导洞两侧工作面的后续工序，如钻孔、装药、连线、起爆等，这样就大大降低了施工效率。

中国专利公开号CN102758633 B公开了一种围岩情况较好的大断面隧道的施工方法，该方法未对爆破飞石特别是超前导洞爆破飞石的抛掷方向、抛掷距离及抛掷范围进行有效地控制，无法解决爆破飞石对工作面附近的设备、设施产生破坏的问题。