小断面隧洞长短直眼组合掏槽爆破方法与流程

本发明属于隧道爆破技术，涉及一种小断面隧洞长短直眼组合掏槽爆破方法。

背景技术：

1、国际遂协把断面面积为3.0～10.0m2的隧洞划分为小断面隧洞。小断面隧洞采用钻爆施工时，为了取得较长爆破进尺通常采用直眼槽。直眼掏槽眼长度相同，孔深基本是2.5m，由于爆破夹制作用较大，爆破进尺在2m，通常留下较长的残孔，严重影响爆破进尺，掘进效率低，不能满足当今社会的基础建设的需要。因此提高小断面隧洞爆破进尺对于缓解社会需求、降低工人作业周期和生产风险都有着重要的作用。

2、近些年，随着我国国民经济快速发展，隧洞快速施工问题急需解决，其中，小端面隧洞的掏槽爆破在整个爆破过程中起到形成槽腔，为后续炮孔爆破创造自由面，同时为岩石破碎提供补偿空间的作用，是整个爆破的关键步骤，其破岩成腔质量将直接影响到后续炮孔的爆破效果。掏槽孔起爆时由于只有一个自由面，四周岩石夹制力很大，相较其余炮孔受到的夹制作用最为明显，且这种作用随隧道埋深的增加而增加，除此之外，由于断面跨度较小，限制掏槽眼倾斜角度和深度，进而限制了爆破进尺。因此，研究出合理的掏槽方式和掏槽参数，使岩石完全破碎并抛出，从而获得较高的炮孔利用率，对于指导小断面隧洞安全快速的爆破施工有重要意义。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种小断面隧洞长短直眼组合掏槽电子雷管爆破技术，为了提高循环进尺和炮眼利用率，需要增加炮眼深度，小断面隧洞采用斜眼掏槽受断面限制较大，掏槽眼角度一般与工作面夹角55°～75°，难以进行深孔爆破，因此选用直眼掏槽，掏槽孔均平行垂直于工作面，随着炮孔深度增加，岩石的夹制力越大，抗爆能力增强，当炸药距离工作面较远时不会产生爆破漏斗，隧洞掘进中使用的为柱状药包，由于柱状药包较长，导致底部炸药到自由面的距离远大于最小抵抗线，因此炮孔很难完全利用，并且随着孔深增加炮孔利用率进一步降低。

2、本发明具体技术方案如下：

3、一种小断面隧洞长短直眼组合掏槽爆破方法，包括如下步骤：

4、步骤一：在钻爆挖掘断面进行炮孔的钻设，所述炮孔布置如下，掏槽孔采用直眼掏槽，包括5组掏槽孔，每组掏槽孔包括一个掏槽浅孔和一个掏槽深孔，所述掏槽浅孔的孔深为150cm，所述掏槽深孔的孔深为300cm，所述掏槽浅孔位于所述掏槽深孔10cm处，所述掏槽浅孔爆破后100ms，所述掏槽深孔再起爆；其中，4组掏槽孔呈长方形对称分布在隧道中心线两边，掏槽浅孔竖向孔距为40cm，所述掏槽深孔位于所述掏槽浅孔竖向外侧，所述掏槽深孔的的竖向孔距为60cm；还有1组掏槽孔，位于所述隧道中心线，设在所述四方形的中心位置；

5、所述掏槽浅孔爆破时所述掏槽深孔上部不装药的部分为所述掏槽浅孔提供自由面和碎胀空间；所述掏槽深孔爆破时所述掏槽浅孔爆破形成的漏斗为深眼提供自由面；

6、所述掏槽孔外侧设有扩槽孔，所述扩槽孔外侧设有边崩落孔，所述掏槽孔上部设有两排崩落孔，分别为第一上崩落孔和第二上崩落孔，所述第二上崩落孔位于所述第一上崩落孔上部；

7、沿着所述断面区域的轮廓边缘布置有底板孔和周边孔，所述底板孔位于所述掏槽孔下部；

8、所述扩槽孔、边崩落孔、第一上崩落孔、第二上崩落孔、底板孔和周边孔的炮眼深度均为2.7～2.8m；

9、步骤二：在钻爆挖掘断面上钻设的炮孔中进行装药，装药均采用电子雷管；

10、步骤三：对每个炮孔内的电子雷管进行延时设置；其中，所述掏槽浅孔统一设置为0毫秒，所述掏槽深孔统一设置为100毫秒，所述扩槽孔统一设置为,200毫秒，所述边崩落孔统一设置为300毫秒，所述第一上崩落孔统一设置为400毫秒，所述第二上崩落孔统一设置为500毫秒，所述底板孔统一设置为600毫秒，所述周边孔统一设置为700毫秒；

11、步骤四：延时设置完成后进行连线，确定无误后按顺序起爆。

12、进一步地，所述扩槽孔为8个，所述边崩落孔为6个，所述第一上崩落孔为3个，所述第二上崩落孔为2个，所述底板孔为5个，所述周边孔为15个。

13、进一步地，所述扩槽孔竖向排列，竖向孔距为40cm，所述扩槽孔与所述掏槽孔列间距为50cm。

14、进一步地，所述边崩落孔竖向排列，左右各三个，所述边崩落孔与所述扩槽孔列间距为50cm。

15、进一步地，所有炮孔的孔径为42mm，装药直径为32mm。

16、进一步地，所述掏槽浅孔的单孔药量为4支，所述掏槽深孔的单孔药量为6支，每支药量为0.3kg。

17、进一步地，所述扩槽孔的单孔药量为8支，所述边崩落孔的单孔药量为7支，所述第一上崩落孔的单孔药量为6支，所述第二上崩落孔的单孔药量为6支，所述底板孔的单孔药量为8支，所述周边孔的单孔药量为3-4支，每支药量为0.3kg。

18、进一步地，所述电子雷管延时误差为0.1-0.5毫秒。

19、进一步地，0ms时5个一段掏槽浅孔同时起爆，100ms时破碎的岩石已经完全抛出，形成体积最大的爆破漏斗，为深孔爆破提供自由面和补偿空间，此时5个二段掏槽深孔药包中心距离新的自由面恰好达到最佳埋深，5个二段掏槽深孔同时起爆；200ms时掏槽深孔破碎的岩石已经完全被抛出形成深度2.8m槽腔，此时8个三段扩槽孔同时起爆；300ms时扩槽孔内部岩石被抛出，此时6个四段边崩落孔同时起爆；400ms时6个四段边崩落孔把掌子面下部岩石全部抛出，此时3个五段上崩落孔1同时起爆；500ms时上3个第一崩落孔把岩石全部抛出，3个第二崩落孔同时起爆；600ms时上3个第二崩落孔把岩石全部抛出，5个底板孔同时起爆；700ms时15个周边孔同时起爆，形成比较光滑的轮廓面，爆破进尺可以达到2.5m以上。

20、本发明具有如下技术效果：

21、浅孔爆破时深眼上部不装药的部分为浅眼提供自由面和碎胀空间；浅孔长度接近最佳埋深，爆破时岩石处于破碎冲击状态:自由面附近的岩石会被破坏，岩石中形成的爆破漏斗体积最大。浅孔爆破所形成的漏斗为深孔爆破提供新自由面和补偿空间，同时产生的新自由面能减少岩石的抗爆能力和最小抵抗线。这样就避免了深孔直眼掏槽爆破后残孔过长深孔底部岩石被抛不出来的难题。如图4所示：oa表示岩石的抗爆能力，o1a1表示浅孔爆破后岩石的抗爆能力。bc表示炸药的破岩能力。左图为深孔爆破单独破岩能力示意图，右图为深浅孔相互配合破岩能力示意图。左图中深孔单独爆破bc位于oa上方时表示可以有效破碎岩石并抛掷，oa位于bc上方时表示岩石处于弹性变形状态：当炸药距离自由面较远，爆炸产生的能量仅能使岩石弹性变形，当爆炸载荷卸载后，岩石会释放储存的弹性势能恢复到原有状态，不会发生破坏。右图中浅孔爆破时bc位于oa上方时表示可以有效破碎岩石并抛掷，形成了新的自由面，同时形成了新的抗爆曲线o1a1，深孔爆破时bc位于新的抗爆曲线o1a1上方，依然可以有效破碎岩石并抛掷形成更大的槽腔。

22、基于上述理论，0ms时5个一段掏槽浅孔同时起爆，爆破后岩石产生的裂隙所需时间为1～2ms，脱离母岩一般所需时间在8～68ms。本专利为确保前段炮孔爆出的岩石完全抛出，为后续炮孔创造良好的临空面，延时间隔为100ms，由于浅孔中药包中心距离自由面达到最佳埋深，100ms时破碎的岩石已经完全抛出，形成体积最大的爆破漏斗，为深孔爆破提供自由面和补偿空间，此时5个二段掏槽深孔药包中心距离新的自由面恰好达到最佳埋深，200ms时掏槽深孔破碎的岩石已经完全被抛出形成深度2.8m槽腔，此时8个三段扩槽孔同时起爆；300ms时扩槽孔内部岩石被抛出，此时6个四段边崩落孔同时起爆；400ms时6个四段边崩落孔把掌子面下部岩石全部抛出，此时3个五段上崩落孔1同时起爆；500ms时上3个崩落孔1把岩石全部抛出，3个崩落孔2同时起爆破岩；600ms时上3个崩落孔2把岩石全部抛出，5个底板孔同时起爆破岩；700ms时15个周边眼同时起爆，形成比较光滑的轮廓面，爆破进尺可以达到2.5m以上。

23、由上述本发明的技术方案可以看出，本发明通过长短直眼组合掏槽电子雷管爆破技术具有如下技术效果：爆破进尺从1.8--2.0m增加到2.5m以上。