一种大断面瓦斯隧道爆破揭煤施工方法技术

本发明专利技术属于隧道施工技术领域，具体的说是一种大断面瓦斯隧道爆破揭煤施工方法，包括以下步骤：对隧道掘进掌子面前方应力分布特征进行分析，随后基于极限平衡理论的预留岩墙厚度计算模型；建立隧道模型，模拟施工工况与施工结果分析，确定预留岩墙的厚度；通过固定砂环将雷管固定，通过调节防护板使得雷管与施工孔相适配，随后将雷管埋入到孔洞中，引爆雷管进行隧道施工；所述固定砂环与调节防护板之间固定有延长环；通过建立了瓦斯突出工区揭煤预留岩墙模型，分析模型极限平衡区单元体受力状态推导出临界岩墙尺寸计算公式，从而准确确定了预留岩墙的厚度，达到了在保证隧道掘进安全的同时，有效缩短通过煤层工期的效果。有效缩短通过煤层工期的效果。有效缩短通过煤层工期的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种大断面瓦斯隧道爆破揭煤施工方法


[0001]本专利技术属于隧道施工
，具体的说是一种大断面瓦斯隧道爆破揭 煤施工方法。

技术介绍

[0002]随着交通基础设施的全面推进，尤其是高速铁路以顺直的大半径曲线穿 山越岭，线路不可避免地穿越大量的煤系地层。隧道穿越煤层时，发生煤与 瓦斯突出的风险很大。煤与瓦斯突出伴随的强大冲击力，不仅会破坏隧道结 构、通风系统，甚至可能导致瓦斯突出、窒息或爆炸，严重威胁隧道的安全 施工。
[0003]隧道揭煤前，应预留一定厚度的安全岩墙，既能防止瓦斯突出，又便于 采取防突措施。合理预留安全岩墙厚度是大断面隧道瓦斯突出工区揭煤施工 安全的关键参数。如果预留岩墙厚度过小，难以抵抗地应力和瓦斯压力自行 揭穿煤层，造成瓦斯突出等安全隐患。反之会影响施工进度，影响揭煤作业。 为此，本专利技术提供一种大断面瓦斯隧道爆破揭煤施工方法。

技术实现思路

[0004]为了弥补现有技术的不足，解决
技术介绍
中所提出的至少一个技术问题。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术所述的一种大断面 瓦斯隧道爆破揭煤施工方法，包括以下步骤：
[0006]S1、对隧道掘进掌子面前方应力分布特征进行分析，随后基于极限平衡 理论的预留岩墙厚度计算模型；
[0007]S2、建立隧道模型，模拟施工工况与施工结果分析，确定预留岩墙的厚 度；
[0008]S3、通过固定砂环将雷管固定，通过调节防护板使得雷管与施工孔相适 配，随后将雷管埋入到孔洞中，引爆雷管进行隧道施工；工作时，通过建立 了瓦斯突出工区揭煤预留岩墙模型，分析模型极限平衡区单元体受力状态推 导出临界岩墙尺寸计算公式，从而准确确定了预留岩墙的厚度，达到了在保 证隧道掘进安全的同时，有效缩短通过煤层工期的效果。
[0009]优选的，所述固定砂环与调节防护板之间固定有延长环，所述调节防护 板下方转动连接有支撑脚，所述支撑脚远离调节防护板的一端呈尖锐状，所 述固定砂环内部贯通连接有多个挤压杆，多个所述挤压杆呈阵列分布，多个 所述挤压杆靠近固定砂环中心的一端均固定有贴合板，所述贴合板远离挤压 杆的一侧固定有海绵垫；工作时，在确定了预留岩墙的厚度后，使用雷管进 行爆破时，需要员工首先将雷管放入到固定砂环的内部，而后推挤挤压杆带 动贴合板运动，直至多个贴合板均与雷管的表面贴合，随后即完成对雷管的 固定，这时再将雷管放入到提前挖掘好的炮孔后，调节支撑脚的角度对调节 防护板进行支撑，进而对雷管进行支撑，如此便可确保雷管在放置后不会出 现偏位的情况，从而有效的确保了施工的质量。
[0010]优选的，所述挤压杆外部固定有弧形块，所述弧形块外部滑动连接有支 撑弹片，所述支撑弹片与固定砂环固定连接，所述支撑弹片共有多个并阵列 分布在固定砂环的内部，所述弧形块与支撑弹片均呈弧形且相互适配；工作 时，在安装挤压杆的过程中，通过推挤挤压杆的方式带动弧形块滑动，弧形 块在滑动的过程中会与支撑弹片接触，从而推动支撑弹片弯曲形变，直至弧 形块完全滑动过支撑弹片，当弧形块滑动过支撑弹片后支撑弹片复位从而会 对弧形块进行限位，防止弧形块进行复位，如此便可有效的对弧形块进行限 位进而对挤压杆与贴合板进行限位，防止在安装后雷管自固定砂环的内部滑 出的情况出现。
[0011]优选的，所述挤压杆内部固定有防爆壳体，所述防爆壳体内部设置有通 电磁铁，所述通电磁铁靠近贴合板的一侧设置有配重块，所述配重块内部固 定有随动磁铁，所述通电磁铁通电后与随动磁铁的磁性为同性，所述配重块 远离通电磁铁的一侧固定有敲击针头，所述敲击针头远离通电磁铁的一侧设 置有玻璃壳体，所述防爆壳体底端开设有排液孔，所述挤压杆、贴合板内部 均开设有与排液孔相适配的通孔；工作时，在正常情况下，雷管会爆炸从而 将岩土炸开，然而部分雷管会因为内部故障出现无法爆炸的情况，这种被称 为盲炮，一旦出现盲炮需要谨慎处理，需要以员工的安全为第一位，部分盲 炮无法再次使用需要进行安全拆除与销毁，此时员工可以远程启动通电磁铁 的开关信号，使得通电磁铁通电运行，从而对随动磁铁施加斥力，此时的配 重块会在斥力的作用下推动敲击针头进行运动，直至敲击针头与玻璃壳体发 生撞击，当敲击针头与玻璃壳体发生撞击后玻璃壳体便会破裂，从而其内部 存储的腐蚀液便会渗出，渗出的腐蚀液会通过排液孔与通孔滴落在雷管表面， 从而对雷管进行腐蚀直至将其内部的火药浸湿，使其彻底失效，需要说明的 是整个腐蚀过程根据腐蚀液的浓度不同所需的时间也不同，员工在腐蚀作业 完成后的半个小时才可到雷管附近回收处理，如此便可自动对盲炮进行销毁 处理保护员工的生命安全。
[0012]优选的，所述配重块外部滑动连接有限位架，所述配重块两侧且位于限 位架的内部设置与弹性片，所述弹性片对配重块进行支撑；工作时，而在雷 管正常爆炸后，固定砂环会被爆炸的冲击力分解，同时挤压杆也会在爆炸的 作用下破碎，这时防爆壳体会对其内部的结构进行保护，抵御爆炸的冲击力 对其内部的结构造成的破坏，此时弹性片对配重块进行支撑限位，防止配重 块在雷管爆炸的过程中将玻璃壳体撞碎，而需要说明的是，通电磁铁启动后 产生的斥力大小应当足以带动配重块推动弹性片使其形变，如此便可实现了 循环使用的效果。
[0013]优选的，所述限位架远离通电磁铁的一端固定有橡胶环，所述玻璃壳体 外部与防爆壳体之间放置有缓冲海绵；工作时，橡胶环与缓冲海绵的设计可 以在雷管爆炸后防爆壳体翻滚的过程中对玻璃壳体进行保护限位，防止玻璃 壳体破裂或是与敲击针头发生接触。
[0014]优选的，所述排液孔远离缓冲海绵的一侧滑动连接有磁性闭合块，所述 磁性闭合块与防爆壳体之间固定有伸缩杆，所述闭合块靠近缓冲海绵的一侧 固定有伸缩针头；工作时，在配重块带动敲击针头将玻璃壳体敲碎后，其会 沉入到玻璃壳体的底部，在此过程中，随动磁铁的磁力会作用在磁性闭合块 上，从而带动磁性闭合块压缩伸缩杆后推动伸缩针头运动，需要说明的是伸 缩针头为伸缩式，从而于此同时伸缩针头也会同时在磁力的作用下伸出与玻 璃壳体接触，进而将玻璃壳体刺穿使其破碎，进一步的确保了在销毁盲炮时 腐蚀液的正常流动性，提高了盲炮销毁的稳定性，需要说明的是在正常状态 下磁性闭合块
完全压缩伸缩杆后伸缩针头不会与玻璃壳体接触。
[0015]优选的，所述防爆壳体远离贴合板的一侧插接有空心柱，所述空心柱内 部填充有大量有色烟气，所述空心柱内部开设有多个排气孔，所述排气孔内 部设置有配重球，所述配重球外部固定有多个穿刺针头，所述配重球与空心 柱之间固定有支撑弹杆，所述配重球两侧均设置有弹性膜，所述挤压杆内部 开设有多个与排气孔相适配的通孔；工作时，在雷管正常爆炸后，防爆壳体 内部的结构件由于防爆壳体的保护大多完好可重复利用，而在雷管爆炸的过 程中，产生的冲击力会使得配重球带动支撑弹杆往复的晃动，在配重球晃动 的过程中其会带动穿刺针头将弹性膜刺穿，弹性膜在被刺穿后存储与空心柱 内部的有色烟气便会逸出，从而对防爆壳体的位置进行定位，便于爆破后的 回收利用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大断面瓦斯隧道爆破揭煤施工方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、对隧道掘进掌子面前方应力分布特征进行分析，随后基于极限平衡理论的预留岩墙厚度计算模型；S2、建立隧道模型，模拟施工工况与施工结果分析，确定预留岩墙的厚度；S3、通过固定砂环(1)将雷管固定，通过调节防护板(3)使得雷管与施工孔相适配，随后将雷管埋入到孔洞中，引爆雷管进行隧道施工。2.根据权利要求1所述的一种大断面瓦斯隧道爆破揭煤施工方法，其特征在于：所述固定砂环(1)与调节防护板(3)之间固定有延长环(2)，所述调节防护板(3)下方转动连接有支撑脚(4)，所述支撑脚(4)远离调节防护板(3)的一端呈尖锐状，所述固定砂环(1)内部贯通连接有多个挤压杆(5)，多个所述挤压杆(5)呈阵列分布，多个所述挤压杆(5)靠近固定砂环(1)中心的一端均固定有贴合板(6)，所述贴合板(6)远离挤压杆(5)的一侧固定有海绵垫(7)。3.根据权利要求2所述的一种大断面瓦斯隧道爆破揭煤施工方法，其特征在于：所述挤压杆(5)外部固定有弧形块(8)，所述弧形块(8)外部滑动连接有支撑弹片(9)，所述支撑弹片(9)与固定砂环(1)固定连接，所述支撑弹片(9)共有多个并阵列分布在固定砂环(1)的内部，所述弧形块(8)与支撑弹片(9)均呈弧形且相互适配。4.根据权利要求2所述的一种大断面瓦斯隧道爆破揭煤施工方法，其特征在于：所述挤压杆(5)内部固定有防爆壳体(10)，所述防爆壳体(10)内部设置有通电磁铁(11)，所述通电磁铁(11)靠近贴合板(6)的一侧设置有配重块(12)，所述配重块(12)内部固定有随动磁铁(13)，所述通电磁铁(11)通电后与随动磁铁(13)的磁性为同性，所述配重块(12)远离通电磁铁(11)的一侧固定有敲击针头(14)，所述敲击针头(14)远离通电磁铁(11)的一侧设置有玻璃壳体(18)，所述防爆壳体(10)底端开设有排液孔，所述挤压杆(5)、贴合板(6)内部均开设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫肃，匡亮，王武现，黄明利，赵万强，杜亮，晋刘杰，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司北京交通大学中铁十六局集团第四工程有限公司，
类型：发明
国别省市：