高地应力下诱导岩爆减少岩爆持续时间的隧道施工方法技术

本公开涉及地下工程技术领域，提供了一种高地应力下诱导岩爆提前发生并减少岩爆持续时间的隧道施工方法，通过提高周边眼的装药集中度，用于增加周边眼内炸药起爆时的爆破能量，诱导岩爆提前发生减少岩爆持续时间；通过冷水高压冲击爆破后的岩石岩面，用于与高温高地应力岩石进行迅速的热量、能量传导，以释放岩体内部分高地应力所赋予的能量和软化岩体，同时对岩石施加高压冲击力进一步诱导岩爆的提前发生；通过对爆破后的本体围岩沿开挖轮廓进行物理冲击既达到找顶排险，又再次激发围岩本体残余能量的岩爆发生，从而减少岩爆持续时间，极大地减轻了岩爆对施工人员和设备构成的安全隐患，降低了岩爆对施工效率的影响加快了工作效率。工作效率。工作效率。

【技术实现步骤摘要】
高地应力下诱导岩爆减少岩爆持续时间的隧道施工方法


[0001]本公开涉及地下工程
，尤其涉及一种高地应力下诱导岩爆减少岩爆持续时间的隧道施工方法。

技术介绍

[0002]岩爆是在高地应力区硬岩地下工程修建中的一种地质现象，通常指岩体在受到外界作用影响下，自身的结构平衡被破坏，其内部聚集的瞬间弹性形变势能不能全被破坏过程所消耗而突然释放，导致岩体发生剥落、爆裂甚至弹射出来的现象。岩爆是地下工程面临的主要安全隐患之一，中等、强烈岩爆会对施工人员和设备构成极大的安全隐患，岩爆可能瞬间发生，也可能持续发生，该种岩爆现象短则持续6至72小时，长则持续数周甚至数月，严重影响施工效率。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本公开提供了一种高地应力下诱导岩爆减少岩爆持续时间的隧道施工方法。
[0004]本公开提供了一种高地应力下诱导岩爆减少岩爆持续时间的隧道施工方法，包括以下步骤：
[0005]S1、根据地质预报数据及地应力反演计算，预测岩爆可能发生的断面位置、岩爆等级及岩爆规模；
[0006]S2、在掌子面钻设光面爆破孔，爆破孔包括在隧道断面限界内，由中心向外布置的掏槽眼、辅助眼和周边眼；
[0007]S3、遵循爆破设计在爆破孔中装入炸药，并使周边眼的装药集中度高于同类型围岩非岩爆区域的周边眼装药集中度；
[0008]S4、通过雷管引爆炸药，顺序为先起爆掏槽眼，而后起爆辅助眼，最后起爆周边眼；
[0009]S5、通过冷水高压冲击本体围岩和爆破后的岩石岩面；
[0010]S6、对爆破后的本体围岩沿开挖轮廓进行物理冲击找顶排险，再次激发残余能量的岩爆发生；
[0011]S7、进行出渣和支护作业。
[0012]可选地，步骤S3所述的周边眼的装药集中度高于同类型围岩非岩爆区域的周边眼装药集中度的量为0.05～0.1kg/m。
[0013]可选地，步骤S5所述的冷水水温低于20℃。
[0014]可选地，步骤S5所述的冷水高压冲击本体围岩和爆破后的岩石岩面的水压为2Mpa至3Mpa。
[0015]可选地，步骤S5所述的冷水高压冲击作业至岩石不再发生岩爆现象或岩爆不足以对人员设备形成安全威胁为止时可停止。
[0016]可选地，在隧道内设置排水设施，用于将步骤S5所述的冲击本体围岩和爆破后的
岩石岩面的冷水导流至不影响下一步作业的区域。
[0017]可选地，步骤S2所述的钻设光面爆破孔完成后，对爆破孔进行清孔和验孔。
[0018]可选地，步骤S2所述的周边眼沿隧道断面限界排布。
[0019]可选地，步骤S2所述的辅助眼与所述掏槽眼间的距离大于所述辅助眼与所述周边眼之间的距离。
[0020]可选地，步骤S6所述的物理冲击找顶排险通过振动锤挖掘机或钻孔机械大臂对本体围岩进行振动敲击，再次激发残余能量的岩爆发生。
[0021]本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
[0022]通过提高周边眼的装药集中度，用于增加周边眼内炸药起爆时的爆破能量，诱导岩爆提前发生；通过冷水高压冲击本体围岩和爆破后的岩石岩面，用于与高温高地应力岩石进行迅速的热量交换、能量传导，以释放岩体内部分高地应力所赋予的能量和软化岩体，同时对岩石施加高压冲击力进一步诱导岩爆的发生；通过对爆破后的本体围岩沿开挖轮廓进行物理冲击找顶排险，用于向本体围岩施力，以再次激发围岩本体的岩爆发生，使岩爆在隧道开挖阶段被彻底解除。该施工方法通过在隧道开挖阶段人为地提前诱导岩爆发生并减少岩爆延续时间，极大地减轻了岩爆对施工人员和设备构成的安全隐患，降低了岩爆对施工效率的影响加快了工作效率。
附图说明
[0023]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
[0024]为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本公开实施例所述爆破孔的示意图；
[0026]图2为本公开实施例所述高地应力下诱导岩爆减少岩爆持续时间的隧道施工方法的示意图。
[0027]其中，1、掏槽眼；2、辅助眼；3、周边眼；A、掏槽眼设置区；B、辅助眼设置区；C、周边眼设置区；D、本体围岩。
具体实施方式
[0028]为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0029]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0030]结合图1和图2所示，本公开实施例提供的一种高地应力下诱导岩爆减少岩爆持续时间的隧道施工方法，包括以下步骤：
[0031]S1、根据地质预报数据及地应力反演计算，预测岩爆可能发生的断面位置、岩爆等
级及岩爆规模；
[0032]S2、在掌子面钻设光面爆破孔，爆破孔的孔位的平面布置、角度、深度遵循爆破设计；爆破孔包括在隧道断面限界内，由中心向外布置的掏槽眼1、辅助眼2和周边眼3；
[0033]S3、遵循爆破设计在爆破孔中装入炸药，并使周边眼3的装药集中度高于同类型围岩非岩爆区域的周边眼3装药集中度；
[0034]S4、通过雷管引爆炸药，顺序为先起爆掏槽眼1，而后起爆辅助眼2，最后起爆周边眼3；
[0035]S5、通过冷水高压冲击本体围岩和爆破后的岩石岩面；
[0036]S6、对爆破后的本体围岩沿开挖轮廓进行物理冲击找顶排险，再次激发残余能量的岩爆发生；
[0037]S7、进行出渣和支护作业。
[0038]在上述的高地应力下诱导岩爆减少岩爆持续时间的隧道施工方法中通过提高周边眼3的装药集中度，用于增加周边眼3内炸药起爆时的爆破能量，诱导岩爆提前发生；通过冷水高压冲击本体围岩和爆破后的岩石岩面，用于与高温岩石进行迅速的热量交换，同时对岩石施加高压冲击力进一步诱导岩爆的发生；通过对爆破后的本体围岩沿开挖轮廓进行找顶排险，用于向本体围岩施力，以再次激发围岩本体的岩爆发生，使岩爆在隧道开挖阶段被彻底解除。
[0039]通过采用上述的施工方法，能够在隧道开挖阶段人为地提前诱导岩爆发生，使岩爆在隧道开挖后持续的时间基本控制在3小时内，避免岩爆发生在施工阶段，消除了岩爆对施工人员和设备构成的安全隐患，降低了岩爆对施工效率的影响；再通过初期支护辅助措施，极大地提高了施工的安全性和工作效率。
[0040]在一些更详细的实施例中，可以通过以静力学分析为基础的预测法、以探测技术为基础的岩爆预测法、岩爆临界深本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高地应力下诱导岩爆减少岩爆持续时间的隧道施工方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据地质预报数据及地应力反演计算，预测岩爆可能发生的断面位置、岩爆等级及岩爆规模；S2、在掌子面钻设光面爆破孔，所述爆破孔包括在隧道断面限界内，由中心向外布置的掏槽眼、辅助眼和周边眼；S3、遵循爆破设计在所述爆破孔中装入炸药，并使所述周边眼的装药集中度高于同类型围岩非岩爆区域的周边眼装药集中度；S4、通过雷管引爆炸药，顺序为先起爆所述掏槽眼，而后起爆所述辅助眼，最后起爆所述周边眼；S5、通过冷水高压冲击本体围岩和爆破后的岩石岩面；S6、对爆破后的本体围岩沿开挖轮廓进行物理冲击，实现找顶排险，并再次激发残余能量的岩爆发生；S7、进行出渣和支护作业。2.根据权利要求1所述的高地应力下诱导岩爆减少岩爆持续时间的隧道施工方法，其特征在于，步骤S3所述的周边眼的装药集中度高于同类型围岩非岩爆区域的周边眼装药集中度的量为0.05～0.1kg/m。3.根据权利要求1所述的高地应力下诱导岩爆减少岩爆持续时间的隧道施工方法，其特征在于，步骤S5所述的冷水水温低于20℃。4.根据权利要求1所述的高地应力下诱导岩爆减少岩爆持续时间的隧道施工方法，其特征在于，步骤S5所述的冷水高压冲击本体围岩...

【专利技术属性】
技术研发人员：管振祥，寇海军，
申请(专利权)人：中铁十九局集团第五工程有限公司，
类型：发明
国别省市：