[发明专利]隧洞开挖中水平V形掌子面的应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种隧洞开挖的施工方法，特别涉及水平V形掌子面在隧洞开挖中使用的施工方法。

背景技术

长期以来，隧洞开挖一直采用平齐的掌子面，而由于自由面的大小和数量对爆破效果有着明显的影响。平齐掌子面爆破时受岩石的夹制作用大，爆破困难，单位炸药消耗量高。

发明内容

针对上述问题，本发明公布了一种隧洞开挖中水平V形掌子面的应用方法。该方法步骤如下：

1)确定钻孔直径B值；

2)根据出渣设备和施工进度安排确定钻孔深度L值及V形掌子面内斜深度L1；

3)根据岩石硬度确定掏槽方式；

4)根据掏槽方式和岩石硬度以及节理发育情况、钻孔深度L，确定V形掌子面内斜角a值；

5)根据钻孔直径B、钻孔深度L、V形掌子面内斜深度L1、V形掌子面内斜角a值以及选定的掏槽方式进行掏槽；

6)掏槽完成后，进行爆破作业。

其中，V形掌子面内斜角a，在采用楔形掏槽时取25～40°；当采用直孔掏槽时取30～50°。而当岩石硬度高、节理不发育、钻孔较深时取大值，当岩石硬度低、节理发育、钻孔较浅时取小值。钻孔深度L取值范围为0.5～0.95B，V形掌子面内斜深度L₁＝(B/2)tg a。

同时，掏槽方式为当岩石硬度f≤8，且孔深不受隧洞断面限制时，采用楔型掏槽，当岩石致密坚硬，f>8，且节理不发育或钻孔深度受隧洞断面限制时，或采用楔型掏槽而效果较差时，采用直孔掏槽

本发明大大提高了爆破钻孔利用率、降低炸药单耗、减少钻孔数量，并使单循环进尺超过钻孔深度成为可能。由于炸药单耗和钻孔数量的减少，成本也大大降低。

附图说明

图1为通过掏槽中心的掌子面水平剖面图；

图2为本发明中V形掌子面各要素示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更详细解释。

一种隧洞开挖中水平V形掌子面的应用方法，该方法步骤如下：

1)确定钻孔直径B值；

2)根据出渣设备和施工进度安排确定钻孔深度L值及V形掌子面内斜深度L1；

3)根据岩石硬度确定掏槽方式；

4)根据掏槽方式和岩石硬度以及节理发育情况、钻孔深度L，确定V形掌子面内斜角a值；

5)根据钻孔直径B、钻孔深度L、V形掌子面内斜深度L1、V形掌子面内斜角a值以及选定的掏槽方式进行掏槽；

6)掏槽完成后，进行爆破作业。

爆破中，自由面的大小和数量对爆破效果有着明显的影响，自由面面积越小、个数越少，爆破时岩石的夹制作用大，爆破困难，单位炸药消耗量增高。掌子面的位置对爆破也有影响，炮孔中的装药在掌子面上的投影愈大，愈有利于爆炸应力波的反射，对破碎岩石愈有利。采用平齐掌子面时炮孔中的装药与掌子面是垂直的，在掌子面上的投影极小，所以爆破破碎范围也很小；当炮孔与掌子面成斜交布置时，装药在掌子面上的投影面积比较大，爆破破碎范围也比较大。

参阅图1，从图中可以看出，掌子面由原来一个平齐自由面变成两个相对倾斜的自由面，自由面的面积也随之增大。另外，前排炮孔爆破后为后排炮孔创造的临空面面积也比平齐掌子面时增大很多，更重要的是前排炮孔创造的临空面深度都大大超过后排钻孔孔底，从而使爆破夹制作用减至最小。A₁为平齐掌子面时前排炮孔所留残孔；A₂为V形掌子面为后排绷落孔增大的临空面；A为V行掌子面比平齐掌子面时增大的临空面。

由此，采用水平V形掌子面，无论是自由面数量还是自由面面积均比采用平齐掌子面时有很大提高，因而爆破时的夹制作用也大大减小，提高了爆破效果，降低单位炸药消耗量。此外，水平V形掌子面与主爆孔成斜交，增加了炮孔在掌子面上的投影面积，从而增大了炮孔爆破破碎范围，有利于爆破效果的改善。

如图2，V形掌子面的要素中，a为掌子面内斜角；L为设计钻孔深度；L1为掌子面内斜深度；B为隧洞开挖直径。为了取得良好的爆破效果，必须正确确定上述掌子面要素。

多次施工实践表明，a值的选取与掏槽方式、岩石硬度、节理发育情况及钻孔深度有关。当采用楔型掏槽时，a取25～40°；当采用直孔掏槽时，a取30～50°；且当围岩硬度高、节理不发育、钻孔较深时，取大值，反之取小值，其取值大小还根据施工情况不断调整，以适应不断变化的围岩。L值可取为：L＝0.5～0.95B，其具体取值与出渣设备及施工进度安排等有关。掌子面内斜深度L₁＝(B/2)tg a。