一种岩柱型岩爆风险解除结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种岩柱型岩爆风险解除的施工结构。本实用新型专利技术的目的是提供一种岩柱型岩爆风险解除结构及施工方法，通过先锋洞降低前方岩柱中的能量聚集，之后通过树脂锚杆加固先锋洞周边围岩，为安全实施应力解除爆破提供条件，通过综合采用多种方式最大程度地降低岩柱型岩爆风险，保证施工安全。本实用新型专利技术的技术方案是：本实用新型专利技术的一种岩柱型岩爆风险解除结构，所述结构是用于两个对打的第一掌子面和第二掌子面之间的岩爆风险解除，第一掌子面的直径大于或等于第二掌子面的直径，所述结构包括设置在第一掌子面和第二掌子面之间的先锋洞，所述先锋洞一端连通第一掌子面，所述先锋洞周围布置应力解除爆破孔。

【技术实现步骤摘要】
一种岩柱型岩爆风险解除结构
本技术涉及具有岩爆风险的深埋地下工程的
，尤其涉及一种岩柱型岩爆风险解除的施工结构。
技术介绍
岩爆是深埋地下工程开挖过程中常见的一种地质灾害，以剧烈性和突然性为主要特点。由于在深埋地下工程中高应力不可避免，当围岩满足导致岩爆发生条件时，围岩破坏及其导致的岩爆是一种必然结果，严重威胁到人员和施工设备安全。岩爆按其发生条件和机理可以分为三大类型，即应变型岩爆、断裂滑移型岩爆以及岩柱型岩爆。岩柱型岩爆主要是由于两个开挖面不断逼近，残留的岩柱承受的荷载不断增加，当荷载超过岩柱的承载力时，发生突然的强烈破坏，即为岩柱型岩爆。岩柱型岩爆的发生条件主要取决于岩柱的受力状态，只有当岩柱形成过程中有利于岩柱内垂直向应力的急剧集中时，才具备导致岩柱型岩爆的应力条件，特别是当两个相向掘进的掌子面前方应力集中区相互叠加，极可能导致岩柱应力状态的恶化而出现岩爆破坏。因此，产生岩柱型岩爆的前提条件是掌子面前方需要成为应力集中区，在给定工程条件下，掌子面前方是否形成应力集中现象、以及应力集中程度与初始地应力场条件密切相关，或者受到初始地应力场的控制。目前对于岩爆风险的解除方法主要包括主动和被动两种方法，主动方法主要是降低围岩中能量集中水平，如应力解除爆破、优化开挖方式、优化开挖面形态等，这类措施的工程性价比相对较高，但技术难度较大；被动方法主要是提高围岩在岩爆条件下的自稳能力，主要依靠支护提高围岩的抗冲击能力，但造价相对较高。岩柱型岩爆风险由于处于两个对打掌子面之间，预警困难，并且缺少足够的工作面和操作平台，因此一直缺乏有效的岩爆风险解除方法。
技术实现思路
本技术是为了克服现有技术中的岩柱型岩爆风险由于处于两个对打掌子面之间，预警困难的问题，提供一种岩柱型岩爆风险解除结构及施工方法，通过先锋洞降低前方岩柱中的能量聚集，之后通过树脂锚杆加固先锋洞周边围岩，为安全实施应力解除爆破提供条件，通过综合采用多种方式最大程度地降低岩柱型岩爆风险，保证施工安全。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：本技术的一种岩柱型岩爆风险解除结构，所述结构是用于两个对打的第一掌子面和第二掌子面之间的岩爆风险解除，第一掌子面的直径大于或等于第二掌子面的直径，所述结构包括设置在第一掌子面和第二掌子面之间的先锋洞，所述先锋洞一端连通第一掌子面，所述先锋洞周围布置应力解除爆破孔。作为优选，在所述先锋洞的掌子面前方和外围布置应力解除爆破孔，所述各个应力解除爆破孔相对于先锋洞前进方向斜向延伸整体构成一个扇形区域。作为优选，所述先锋洞的掌子面和第二掌子面距离为1倍第一掌子面的直径。作为优选，应力解除爆破孔间排距1～1.5m，应力解除爆破孔延伸方向相对于先锋洞前进方向倾角20～30°，应力解除爆破孔深度大于或等于1倍先锋洞的直径。本技术还提供了一种岩柱型岩爆风险解除施工方法，所述方法包括以下步骤：步骤1，识别风险区域，在两个对打的掌子面，其中第一掌子面的直径D大于或等于第二掌子面的直径d，第一掌子面和第二掌子面之间的岩柱厚度L为3～5倍D时，具有发生岩柱型岩爆的风险，停止掘进，进行岩爆风险处理；步骤2，开挖先锋洞，利用直径为D的第一掌子面开挖先锋洞，先锋洞的掌子面和对打第二掌子面距离为1倍直径d时，停止掘进并及时支护；步骤3，布置应力解除爆破孔，先锋洞开挖时在掌子面前方和外围一个扇形范围内布置应力解除爆破孔，实施应力解除爆破，解除岩柱体内的聚集能量；步骤4，隧洞开挖跟进，先锋洞实施完毕应力解除爆破后，第一掌子面单方向进行扩挖跟进直至与第二掌子面对接贯通。作为优选，所述步骤2，进一步包括：先锋洞直径为3～5m，先锋洞的开挖进尺为0.75～1.25m，先锋洞的掌子面和对打第二掌子面距离为1倍直径d时，停止掘进，并及时采用喷层封闭和脆性树脂锚杆进行支护，提高围岩的抗冲击能力，便于后续隧洞扩挖跟进；作为优选，所述应力解除爆破孔间排距1～1.5m，应力解除爆破孔延伸方向相对于先锋洞前进方向倾角20～30°，应力解除爆破孔深度大于或等于1倍先锋洞的直径。作为优选，所述步骤4，进一步包括：隧洞开挖跟进，先锋洞实施完毕应力解除爆破后，第一掌子面单方向进行，开挖进尺应控制在1.5～2m，扩挖跟进直至与第二掌子面对接贯通。本技术申请提供了一种岩柱型岩爆风险解除结构及施工方法，利用先锋洞对岩爆风险进行超前处理，能够同时降低岩柱能量聚集，提高围岩的抗冲击能力，为后续隧洞跟进开挖提供了安全的施工环境，并且对施工进度影响较小，做到安全与进度的有效结合。附图说明图1为本技术的一种岩柱型岩爆风险解除结构的结构示意图。图中：1、第一掌子面；2、第二掌子面；3、先锋洞；4、应力解除爆破孔。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步描述。如图1所示，本技术的一种岩柱型岩爆风险解除结构，所述结构是用于两个对打的第一掌子面1和第二掌子面2之间的岩爆风险解除，第一掌子面的直径大于或等于第二掌子面的直径。所述先锋洞的掌子面和第二掌子面距离为1倍第一掌子面的直径。所述结构包括设置在第一掌子面和第二掌子面之间的先锋洞3，所述先锋洞一端连通第一掌子面，所述先锋洞周围布置应力解除爆破孔4。应力解除爆破孔布置在所述先锋洞的掌子面前方和外围，所述各个应力解除爆破孔相对于先锋洞前进方向斜向延伸整体构成一个扇形区域。应力解除爆破孔间排距1～1.5m，应力解除爆破孔延伸方向相对于先锋洞前进方向倾角20～30°，应力解除爆破孔深度大于或等于1倍先锋洞的直径。本技术同时提供的一种岩柱型岩爆风险解除施工方法，所述方法包括以下步骤：步骤1，识别风险区域，在两个对打的掌子面，其中第一掌子面的直径D大于或等于第二掌子面的直径d，第一掌子面和第二掌子面之间的岩柱厚度L为3～5倍D时，具有发生岩柱型岩爆的风险，停止掘进，进行岩爆风险处理；步骤2，开挖先锋洞，利用直径为D的第一掌子面开挖先锋洞，先锋洞的掌子面和对打第二掌子面距离为1倍直径d时，停止掘进并及时支护。具体的，所述步骤2，进一步包括：先锋洞直径为3～5m，先锋洞的开挖进尺为0.75～1.25m，先锋洞的掌子面和对打第二掌子面距离为1倍直径d时，停止掘进，并及时采用喷层封闭和脆性树脂锚杆进行支护，提高围岩的抗冲击能力，便于后续隧洞扩挖跟进。步骤3，布置应力解除爆破孔，先锋洞开挖时在掌子面前方和外围一个扇形范围内布置应力解除爆破孔，实施应力解除爆破，解除岩柱体内的聚集能量。所述应力解除爆破孔间排距1～1.5m，应力解除爆破孔延伸方向相对于先锋洞前进方向倾角20～30°，应力解除爆破孔深度大于或等于1倍先锋洞的直径。步骤4，隧洞开挖跟进，先锋洞实施完毕应力解除爆破后，第一掌子面单方向进行扩挖跟进直至与第二掌子面对接贯通。具体的，所述步骤4，进一步包括：隧洞开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种岩柱型岩爆风险解除结构，所述结构是用于两个对打的第一掌子面和第二掌子面之间的岩爆风险解除，第一掌子面的直径大于或等于第二掌子面的直径，其特征是，所述结构包括设置在第一掌子面和第二掌子面之间的先锋洞，所述先锋洞一端连通第一掌子面，所述先锋洞周围布置应力解除爆破孔。/n

【技术特征摘要】
1.一种岩柱型岩爆风险解除结构，所述结构是用于两个对打的第一掌子面和第二掌子面之间的岩爆风险解除，第一掌子面的直径大于或等于第二掌子面的直径，其特征是，所述结构包括设置在第一掌子面和第二掌子面之间的先锋洞，所述先锋洞一端连通第一掌子面，所述先锋洞周围布置应力解除爆破孔。


2.根据权利要求1所述的一种岩柱型岩爆风险解除结构，其特征是，在所述先锋洞的掌子面前方和外围布置应力解除爆破孔，各个所述应力解除爆...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宁，侯靖，褚卫江，彭鹏，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33