專利名稱:一種巖爆的主動防治方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于巖土工程施工技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種隧洞施工中巖爆的主動防治方法。
背景技術(shù)：
在埋深較大或構(gòu)造運(yùn)動強(qiáng)烈區(qū)域的硬巖中建造隧洞，因地應(yīng)力水平較高，施工過程中在掌子面及掌子面前數(shù)倍洞徑范圍的洞壁處往往會發(fā)生各種形式的巖爆，給施工人員和機(jī)械設(shè)備的安全造成嚴(yán)重威脅，進(jìn)而影響施工進(jìn)度，增大工程投資。已有的巖爆的防治方法大致可歸為1、開挖前的應(yīng)力解除法，2、開挖過程中的巖爆控制法，3、開挖后的支護(hù)措施法，4、綜合防治法。開挖前的應(yīng)力解除法及開挖過程中的巖爆控制法，重點(diǎn)是通過在掌子面鉆小直徑的應(yīng)力解除孔，裝藥起爆后期望解除圍巖的高應(yīng)力狀態(tài)，實(shí)際上，由于孔徑小，裝藥少，較難形成一個(gè)較大的影響圈以解除圍巖的高應(yīng)力狀態(tài)，而開挖后的支護(hù)措施法及綜合防治法，重點(diǎn)在開挖輪廓形成后的支護(hù)、監(jiān)測及其他安全措施，屬于一種被動的巖爆防治措施。實(shí)踐表明，上述方法較難取得滿意的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的狀況，針對存在巖爆的洞段，提供一種可有效減少掌子面及洞壁巖爆發(fā)生頻次，減弱巖爆破壞程度的巖爆主動防治方法，以保證施工人員及機(jī)械設(shè)備的安全。
本發(fā)明的技術(shù)方案由下述步驟依次構(gòu)成
1、在隧洞洞壁開挖輪廓面上布設(shè)聚能致裂爆破孔；
2、在聚能致裂爆破孔中安置帶有楔形藥型罩的聚能藥包，且其聚能藥包的聚能穴朝向與隧洞的徑向一致；
3、引爆帶有楔形藥型罩的聚能藥包，使隧洞洞壁開挖輪廓面的徑向上形成可降低洞壁圍巖環(huán)向應(yīng)力的分布式楔型裂縫。
為了進(jìn)一步增強(qiáng)防治的效果
1、本發(fā)明的聚能藥包采用高能炸藥，其藥包側(cè)面安置有導(dǎo)爆索。
2、本發(fā)明的聚能致裂爆破孔，其孔徑選擇> 60mm ；其孔深選擇> 6m。
實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明可根據(jù)圍巖主應(yīng)力方向及水平，采用與其相適應(yīng)的聚能致裂爆破孔布置方式
1、當(dāng)主應(yīng)力水平相當(dāng)時(shí)，其聚能致裂爆破孔沿隧洞洞壁開挖輪廓面呈均勻?qū)ΨQ分布；
2、當(dāng)主應(yīng)力水平相差較大時(shí)，其聚能致裂爆破孔的布置方式為
1)沿與隧洞圍巖最大主應(yīng)力方向垂直的隧洞洞壁開挖輪廓面上對稱布置兩個(gè)，并且在該兩孔各自與隧洞中心點(diǎn)連線上士30°的隧洞洞壁開挖輪廓面上各布置1個(gè)。
2)沿隧洞圍巖最大主應(yīng)力方向的隧洞洞壁開挖輪廓面上對稱布置2個(gè)。[0016]本發(fā)明可直接利用施工現(xiàn)場的鉆孔設(shè)備鉆設(shè)致裂爆破孔，在孔中裝設(shè)帶楔形藥型罩和導(dǎo)爆索的聚能藥包，采用導(dǎo)爆索起爆，利用聚能藥包的射流作用及爆生氣體的劈裂作用，在圍巖表層形成分布式楔形裂縫，主動解除洞壁圍巖表層的高應(yīng)力狀態(tài)，有效地降低或消除巖爆危險(xiǎn)。本發(fā)明可用于水利水電工程、交通、礦山等行業(yè)高地應(yīng)力區(qū)隧洞的開挖工程中。


附圖1為應(yīng)力水平相差較大時(shí)聚能致裂爆破孔的布置示意圖。
附圖2為附圖1的A-A剖面圖。
附圖3為180°洞周角(β )的聚能致裂爆破孔裝藥結(jié)構(gòu)圖。
附圖4為起爆后形成的裂縫分布示意圖。
附圖5為楔形裂縫結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中，1-隧洞；2-聚能致裂爆破孔；3-聚能藥包；4-楔形藥型罩；5-導(dǎo)爆索； 6-裂縫。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖所示實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的介紹。
本實(shí)施例中，待開挖隧洞圍巖的主應(yīng)力方向?yàn)樗较蚝拓Q直向。其水平向主應(yīng)力約為30MPa ；其豎直向應(yīng)力為水平向的1. 5倍。根據(jù)本發(fā)明依次進(jìn)行以下步驟
1、鉆設(shè)聚能致裂爆破孔
在隧洞1開挖輪廓面根據(jù)圍巖主應(yīng)力方向及大小布置聚能致裂爆破孔2，因水平向主應(yīng)力小于豎直向主應(yīng)力，且相差較大，在隧洞洞周角β為0°與180°位置的掌子面緊挨洞壁處鉆設(shè)2個(gè)聚能致裂爆破孔2，洞周角β為士30°、90°、150°、210°及270°處各布置1個(gè)聚能致裂爆破孔2，孔徑均為110mm，孔深20m，如附圖1和附圖2所示。
2、安置聚能藥包
在聚能致裂爆破孔中裝聚能藥包3，其裝藥結(jié)構(gòu)剖面示意見附圖3，聚能藥包內(nèi)置高能炸藥及導(dǎo)爆索5，高能炸藥由乳化炸藥和黑索金混裝，導(dǎo)爆索引出孔外，采用紫銅材質(zhì)的楔形藥型罩4，藥包聚能穴朝向與隧洞的徑向一致。爆破孔孔口 an范圍內(nèi)采用炮泥堵塞。
3、起爆形成裂縫
聚能藥包裝好后，利用毫秒延時(shí)導(dǎo)爆管雷管連接導(dǎo)爆索，采用微差起爆網(wǎng)路，孔間延時(shí)不小于50ms。起爆后，在隧洞徑向形成端部寬3 8cm、長50 IOOcm的分布式楔形裂縫6，如附圖4和附圖5所示。楔形裂縫6形成后，即可解除隧洞開挖后洞壁圍巖環(huán)向應(yīng)力集中狀態(tài)，有效降低或消除了巖爆危險(xiǎn)。
權(quán)利要求
1.一種巖爆的主動防治方法，其特征在于由下述步驟依次所構(gòu)成1)在隧洞洞壁開挖輪廓面上布設(shè)聚能致裂爆破孔；2)在聚能致裂爆破孔中安置帶有楔形藥型罩的聚能藥包，且其聚能藥包的聚能穴朝向與隧洞的徑向一致；3)引爆帶有楔形藥型罩的聚能藥包，使隧洞洞壁開挖輪廓面的徑向上形成可降低洞壁圍巖環(huán)向應(yīng)力的分布式楔型裂縫。
2.如權(quán)利要求
1所述的一種巖爆的主動防治方法，其特征在于1)所述的聚能藥包采用高能炸藥，其藥包側(cè)面安置有導(dǎo)爆索；2)所述的聚能致裂爆破孔孔徑彡60mm，孔深彡6m。
3.如權(quán)利要求
1或2所述的一種巖爆的主動防治方法，其特征在于所述的聚能致裂爆破孔沿隧洞洞壁開挖輪廓面呈均勻?qū)ΨQ分布。
4.如權(quán)利要求
1或2所述的一種巖爆的主動防治方法，其特征在于所述的聚能致裂爆破孔1)沿與隧洞圍巖最大主應(yīng)力方向垂直的隧洞洞壁開挖輪廓面上對稱布置有兩個(gè)，并且在該兩孔各自與隧洞中心點(diǎn)連線上士30°的隧洞洞壁開挖輪廓面上各布置有1個(gè)；2)沿隧洞圍巖最大主應(yīng)力方向的隧洞洞壁開挖輪廓面上對稱布置有2個(gè)。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種巖爆的主動防治方法。針對高地應(yīng)力區(qū)隧洞工程施工中巖爆的特點(diǎn)，根據(jù)主應(yīng)力方向及水平，在待開挖的隧洞壁鉆大直徑的深孔，在孔中安置聚能藥包，采用導(dǎo)爆索起爆，利用聚能藥包的射流作用及爆生氣體的劈裂作用，在洞壁徑向形成一定長度和端部有一定寬度的分布式楔形裂縫，降低洞壁圍巖環(huán)向應(yīng)力，減弱或消除巖爆危險(xiǎn)。本發(fā)明可用于水利水電、交通、礦山等行業(yè)高地應(yīng)力區(qū)隧洞的開挖工程中，以主動減弱或消除巖爆危險(xiǎn)。
文檔編號E21D9/00GKCN101864961 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請?zhí)朇N 201010188993
公開日2011年11月16日 申請日期2010年5月27日
發(fā)明者盧文波, 周創(chuàng)兵, 陳明 申請人:武漢大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan