[发明专利]一种适用于深埋隧洞爆破开挖的楔形掏槽炮孔布置方法

说明书

本发明公开了一种适用于深埋隧洞爆破开挖的楔形掏槽炮孔布置方法，所述方法包括：在深埋隧洞开挖掌子面上进行单孔爆破试验；根据炮孔周边的岩体裂纹分布确定所述开挖掌子面上的最大主应力方向；依据所述最大主应力方向确定楔形掏槽爆破炮孔的布置。本发明通过在开挖掌子面上的最大主应力方向布置楔形掏槽爆破炮孔，有利于岩体爆生裂纹扩展以及破碎，减少了掏槽爆破的炸药用量，提高了掏槽效果，保证了设计的隧洞开挖循环进尺。

技术领域

本发明涉及深部岩体爆破技术领域，特别是涉及一种适用于深埋隧洞爆破开挖的楔形掏槽炮孔布置方法。

背景技术

目前在水电、交通、采矿等工程领域的深埋隧洞开挖越来越频繁，钻孔爆破法是深埋隧洞岩体开挖的主要手段。地下隧洞爆破开挖时，按作用原理、布置方式及有关参数的不同，将开挖掌子面上布置的炮孔往往分成掏槽孔、崩落孔和周边孔三类。掏槽孔是开挖掌子面上最先起爆的炮孔，掏槽孔先在开挖掌子面上炸出一个槽腔，为后续炮孔的爆破创造新的自由面。因此，掏槽孔的爆破效果是影响地下隧洞开挖循环进尺的关键。

按炮孔的布置形式，掏槽爆破一般分为直孔掏槽和楔形掏槽。楔形掏槽是由2～4组对称的、相向倾斜的掏槽炮孔组成，掏槽孔的孔底夹角一般在60°左右，爆破后能形成楔形槽。楔形掏槽具有所需掏槽炮孔较少、掏槽体积大、容易将爆渣抛出、炸药耗量低等优点。对于层理大致垂直或倾斜的岩层，多采用垂直楔形掏槽爆破；对于岩层层理接近水平或整体均匀的岩体，多采用水平楔形掏槽爆破。在深埋隧洞爆破开挖时，被爆岩体往往赋存于高地应力环境中，地应力的存在将改变爆生裂纹的传播方向和扩展长度。裂纹首先呈辐射状从炮孔壁向外传播，而后逐渐平行于最大主应力方向向外扩展；随着地应力水平的提高，裂纹扩展范围缩小，地应力对岩体爆破致裂起的抑制作用也就越来越大。若楔形掏槽爆破设计不考虑地应力的影响，则可能会导致掏槽爆破时，岩体破碎不充分，爆渣不易抛出，影响掏槽效果；反过来，为了使掏槽爆破时的岩体破碎充分，就需要使用更多的炸药。而垂直楔形掏槽爆破和水平楔形掏槽爆破，都是针对浅埋隧洞爆破开挖而提出的，未考虑地应力对岩体爆破开裂的影响。因此，对于深埋隧洞爆破开挖，需要一种考虑地应力对岩体爆破开裂影响的楔形掏槽方式。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于深埋隧洞爆破开挖的楔形掏槽炮孔布置方法，以解决现有楔形掏槽爆破方法未考虑地应力对岩体爆破开裂的影响，导致岩体破碎不充分，爆渣不易抛出，掏槽效果差的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种适用于深埋隧洞爆破开挖的楔形掏槽炮孔布置方法，所述方法包括：

在深埋隧洞开挖掌子面上进行单孔爆破，单孔爆破后在炮孔周边岩体形成裂纹；

根据炮孔周边的岩体裂纹分布确定所述开挖掌子面上的最大主应力方向；

依据所述最大主应力方向布置楔形掏槽爆破炮孔。

可选的，所述在深埋隧洞开挖掌子面上进行单孔爆破，单孔爆破后在炮孔周边岩体形成裂纹，具体包括：

在所述开挖掌子面中间位置钻设一水平孔；所述水平孔孔内装有炸药；

采用雷管引爆所述炸药进行单孔爆破，单孔爆破后在炮孔周边岩体形成裂纹。

可选的，所述水平孔的孔径为42mm，孔深50cm。

可选的，所述水平孔孔内装有2节直径为32mm的2号岩石乳化炸药，装药长度40cm。

可选的，所述水平孔的孔口段10cm采用粘土进行堵塞。

可选的，所述根据炮孔周边的岩体裂纹分布确定所述开挖掌子面上的最大主应力方向，具体包括：

所述炮孔周边的岩体裂纹分布呈椭圆形分布，根据岩体裂纹扩展长的方向确定椭圆的长轴，根据岩体裂纹扩展短的方向确定椭圆的短轴；