[发明专利]富水复合地层疏水降压稳定掌子面的施工方法

权利要求书

1.富水复合地层疏水降压稳定掌子面的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、探测富水复合地层(102)的位置，计算掌子面(101)至富水复合地层(102)的最小安全距离；

S2、当掌子面(101)到富水复合地层(102)的实际距离大于最小安全距离时，在掌子面(101)的中上部钻设交错布置的炸药孔(103)和容积补偿孔(104)；所述炸药孔(103)和容积补偿孔(104)均沿掌子面(101)至富水复合地层(102)的方向延伸；所述炸药孔(103)和容积补偿孔(104)的深度均小于掌子面(101)到富水复合地层(102)的实际距离；

S3、在每个炸药孔(103)的底部装设炸药(105)；然后起爆炸药(105)，以在岩体内形成将富水复合地层(102)、炸药孔(103)和容积补偿孔(104)相互连通的炮振裂隙(106)；然后通过炸药孔(103)和容积补偿孔(104)将富水复合地层(102)内的地下水排走；

所述炸药孔(103)内装设炸药(105)的线装药密度按公式(1)计算：

其中，q₁为线装药密度，单位是kg/m；σ_c为岩石的单轴抗压强度，单位是MPa；a为相邻孔之间的间距，单位是m；d_b为炸药孔的直径，单位是m；

S4、当炸药孔(103)或容积补偿孔(104)内的排水量小于10m³/h后，将所有炸药孔(103)和容积补偿孔(104)注浆加固；

S5、当所有炸药孔(103)和容积补偿孔(104)注浆加固完成后，从掌子面(101)处进行隧道洞身的开挖作业。

2.根据权利要求1所述的富水复合地层疏水降压稳定掌子面的施工方法，其特征在于，所述炸药孔(103)的底部到富水复合地层(102)的距离为L1；其中，0.2m≤L1≤0.5m；所述炸药孔(103)内装设炸药(105)的长度为L2；其中，4.4×L1≤L2≤10.55×L1。

3.根据权利要求1或2所述的富水复合地层疏水降压稳定掌子面的施工方法，其特征在于，所述炸药孔(103)和容积补偿孔(104)的孔径相等，且任意相邻两孔之间的距离相等。

4.根据权利要求3所述的富水复合地层疏水降压稳定掌子面的施工方法，其特征在于，所述炸药孔(103)和容积补偿孔(104)的孔径为40-100mm；任意相邻两孔之间的距离为孔径的7-12倍。

5.根据权利要求1或2所述的富水复合地层疏水降压稳定掌子面的施工方法，其特征在于，所述掌子面(101)的边部到每个炸药孔(103)的最小距离为0.5m；所述掌子面(101)的边部到每个容积补偿孔(104)的最小距离为0.5m。

6.根据权利要求1或2所述的富水复合地层疏水降压稳定掌子面的施工方法，其特征在于，步骤S2中，所述炸药孔(103)和容积补偿孔(104)沿掌子面(101)至富水复合地层(102)的方向向上倾斜设置。

7.根据权利要求6所述的富水复合地层疏水降压稳定掌子面的施工方法，其特征在于，所述炸药孔(103)和容积补偿孔(104)分别与水平面之间的夹角为β；其中，4°≤β≤8°。

8.根据权利要求1或2所述的富水复合地层疏水降压稳定掌子面的施工方法，其特征在于，步骤S4中，当向某一炸药孔(103)或容积补偿孔(104)注浆时，以未注浆的炸药孔(103)或容积补偿孔(104)有浆液流出作为终止注浆的判断标准。

9.根据权利要求1所述的富水复合地层疏水降压稳定掌子面的施工方法，其特征在于，所述掌子面(101)至富水复合地层(102)的最小安全距离按公式(2)计算:

其中，L为掌子面(101)至富水复合地层(102)的最小安全距离，单位是m；σ₃为极限平衡状态下碎屑流地层对岩盘的侧向压力，单位是Pa；D为隧道洞径，单位是m；为岩盘处岩体内摩擦角，单位是°；σ₁^′为岩盘处竖向土压力，单位是Pa；λ^′为岩盘处侧压力系数；c^′为岩盘处岩体内黏聚力，单位是Pa。/