[发明专利]一种岩性巷道工程预裂布孔结构以及掘进方法

说明书

本申请公开了一种岩性巷道工程预裂布孔结构以及掘进方法，包括边缘作业孔和中央作业孔；边缘作业孔距掘进工作面轮廓线的距离L₁≤r，相邻的两个边缘作业孔之间的距离L₂满足r≤L₂≤2r；相邻的两个中央作业孔之间的距离L₃≤2r，位于最外部的中央作业孔与其相邻的边缘作业孔的距离L₄≤2r。该方法包括步骤：在掘进工作面上打出作业孔；并在作业孔中设置多个冲击波作业点；将多个作业孔分为若干个作业组，对一个作业组中处于同一剖面的所有冲击波作业点同时实施冲击波作业，按照同样的方式对其它作业组实施冲击波作业，进而将岩石预裂为岩块。本申请解决了现有技术中岩性巷道掘进效率低、掘进成本高、以及安全性差等问题。

技术领域

本申请属于工程施工技术领域，具体涉及一种岩性巷道工程预裂布孔结构以及掘进方法。

背景技术

在进行公路、铁路隧道、引水涵洞、煤矿岩巷、金属矿巷道、矿井立井、大型桩柱建设以及坑采金属矿等工程施工时，均需要在岩层(还包括土层、矿层、煤层等地质体，本文仅以岩层举例说明)中，开掘各种形状、断面或纵横交错的井、巷或峒室。

针对一般强度（100MPa以内）的岩层，常规掘进方式均可顺利破岩。但是，在掘进过程中碰到强度较高的岩层时，常规掘进方式难以破岩。例如通过掘进机破岩时，掘进机的滚刀挤压破岩的效率随之降低，滚刀异常磨损和更换频率的增加，最终会导致掘进效率降低、以及掘进成本的增加。目前还有通过钻爆法进行破岩，针对较硬的岩层，需要设置能够产生较大冲击力的炸药包，但是冲击力大的炸药包对围岩扰动较大，存在难以控制和安全性差等问题，进而难以实现高效、安全、文明的施工。因此，现有的工程掘进施工方法难以满足当前工程掘进的施工需求。

发明内容

本申请实施例通过提供一种岩性巷道工程预裂布孔结构以及掘进方法，解决了现有技术中岩性巷道掘进效率低、掘进成本高、以及安全性差等问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种岩性巷道工程预裂布孔结构，包括多个用于对掘进工作面上的岩石实施冲击波作业的作业孔，所述作业孔包括边缘作业孔和中央作业孔；

多个所述边缘作业孔设置在掘进工作面的两侧及上方；每个所述边缘作业孔距掘进工作面轮廓线的距离L₁≤r，相邻的两个所述边缘作业孔之间的距离L₂满足r≤L₂≤2r；

多个所述中央作业孔设置在多个所述边缘作业孔围合成的区域内；相邻的两个所述中央作业孔之间的距离L₃≤2r，位于最外部的所述中央作业孔与其相邻的所述边缘作业孔的距离L₄≤2r；

其中，r为冲击波预裂半径，所述冲击波预裂半径指对所述掘进工作面上的岩石实施冲击波作业后冲击波作业点至裂纹端部的距离。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述边缘作业孔距掘进工作面轮廓线的距离L₁=r，相邻的两个所述边缘作业孔之间的距离L₂=2r。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，多个所述中央作业孔位于一个虚拟网格的节点处，所述虚拟网格由多个正三角形构成，所述中央作业孔位于所述正三角形的顶点处。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，该岩性巷道工程预裂布孔结构还包括设置在掘进工作面上的导向孔，所述导向孔位于所述正三角形的几何中心处。

第二方面，本发明实施例还提供了一种岩性巷道工程预裂掘进方法，采用第一方面及第一方面的各种可能实现方式中所述的岩性巷道工程预裂布孔结构，包括以下步骤：