專利名稱:隧洞開挖中水平v形掌子面的應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種隧洞開挖的施工方法，特別涉及水平V形掌子面在隧
洞開挖中使用的施工方法。
背景技術(shù)：
長期以來，隧洞開挖一直采用平齊的掌子面，而由于自由面的大小和 數(shù)量對(duì)爆破效果有著明顯的影響。平齊掌子面爆破時(shí)受巖石的夾制作用大， 爆破困難，單位炸藥消耗量高。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明公布了一種隧洞開挖中水平V形掌子面的應(yīng)用
方法。該方法步驟如下-
1)確定鉆孔直徑B值；
2) 根據(jù)出渣設(shè)備和施工進(jìn)度安排確定鉆孔深度L值及V形掌子面內(nèi) 斜深度L1;
3) 根據(jù)巖石硬度確定掏槽方式；
4) 根據(jù)掏槽方式和巖石硬度以及節(jié)理發(fā)育情況、鉆孔深度L，確定V 形掌子面內(nèi)斜角a值；
5) 根據(jù)鉆孔直徑B、鉆孔深度L、 V形掌子面內(nèi)斜深度L1、 V形掌子 面內(nèi)斜角a值以及選定的掏槽方式進(jìn)行掏槽；
6) 掏槽完成后，進(jìn)行爆破作業(yè)。
其中，V形掌子面內(nèi)斜角a，在采用楔形掏槽時(shí)取25 40° ;當(dāng)采用直 孔掏槽時(shí)取30 5(T 。而當(dāng)巖石硬度高、節(jié)理不發(fā)育、鉆孔較深時(shí)取大值， 當(dāng)巖石硬度低、節(jié)理發(fā)育、鉆孔較淺時(shí)取小值。鉆孔深度L取值范圍為 0.5~0.95B， V形掌子面內(nèi)斜深度L產(chǎn)(B/2)《a。
同時(shí)，掏槽方式為當(dāng)巖石硬度f《8，且孔深不受隧洞斷面限制時(shí)，采 用楔型掏槽，當(dāng)巖石致密堅(jiān)硬，f>8，且節(jié)理不發(fā)育或鉆孔深度受隧洞斷 面限制時(shí)，或采用楔型掏槽而效果較差時(shí)，采用直孔掏槽
本發(fā)明大大提高了爆破鉆孔利用率、降低炸藥單耗、減少鉆孔數(shù)量， 并使單循環(huán)進(jìn)尺超過鉆孔深度成為可能。由于炸藥單耗和鉆孔數(shù)量的減少， 成本也大大降低。


圖1為通過掏槽中心的掌子面水平剖面圖； 圖2為本發(fā)明中V形掌子面各要素示意圖。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)解釋。
i種隧洞開挖中水平V形掌子面的應(yīng)用方法，該方法步驟如下 1)確定鉆孔直徑B值；2) 根據(jù)出渣設(shè)備和施工進(jìn)度安排確定鉆孔深度L值及V形掌子面內(nèi) 斜深度L1;
3) 根據(jù)巖石硬度確定掏槽方式；
4) 根據(jù)掏槽方式和巖石硬度以及節(jié)理發(fā)育情況、鉆孔深度L，確定V 形掌子面內(nèi)斜角a值；
5) 根據(jù)鉆孔直徑B、鉆孔深度L、 V形掌子面內(nèi)斜深度L1、 V形掌子 面內(nèi)斜角a值以及選定的掏槽方式進(jìn)行掏槽；
6) 掏槽完成后，進(jìn)行爆破作業(yè)。
爆破中，自由面的大小和數(shù)量對(duì)爆破效果有著明顯的影響，自由面面 積越小、個(gè)數(shù)越少，爆破時(shí)巖石的夾制作用大，爆破困難，單位炸藥消耗 量增高。掌子面的位置對(duì)爆破也有影響，炮孔中的裝藥在掌子面上的投影 愈大，愈有利于爆炸應(yīng)力波的反射，對(duì)破碎巖石愈有利。采用平齊掌子面 時(shí)炮孔中的裝藥與掌子面是垂直的，在掌子面上的投影極小，所以爆破破 碎范圍也很??；當(dāng)炮孔與掌子面成斜交布置時(shí)，裝藥在掌子面上的投影面 積比較大，爆破破碎范圍也比較大。
參閱圖1，從圖中可以看出，掌子面由原來一個(gè)平齊自由面變成兩個(gè) 相對(duì)傾斜的自由面，自由面的面積也隨之增大。另外，前排炮孔爆破后為 后排炮孔創(chuàng)造的臨空面面積也比平齊掌子面時(shí)增大很多，更重要的是前排 炮孔創(chuàng)造的臨空面深度都大大超過后排鉆孔孔底，從而使爆破夾制作用減 至最小。^為平齊掌子面時(shí)前排炮孔所留殘孔；A2為V形掌子面為后排繃 落孔增大的臨空面；A為V行掌子面比平齊掌子面時(shí)增大的臨空面。
由此，采用水平V形掌子面，無論是自由面數(shù)量還是自由面面積均比
采用平齊掌子面時(shí)有很大提高，因而爆破時(shí)的夾制作用也大大減小，提高
了爆破效果，降低單位炸藥消耗量。此外，水平V形掌子面與主爆孔成斜
交，增加了炮孔在掌子面上的投影面積，從而增大了炮孔爆破破碎范圍， 有利于爆破效果的改善。
如圖2， V形掌子面的要素中，a為掌子面內(nèi)斜角；L為設(shè)計(jì)鉆孔深度；
Ll為掌子面內(nèi)斜深度；B為隧洞開挖直徑。為了取得良好的爆破效果，必
須正確確定上述掌子面要素。
多次施工實(shí)踐表明，a值的選取與掏槽方式、巖石硬度、節(jié)理發(fā)育情況 及鉆孔深度有關(guān)。當(dāng)采用楔型掏槽時(shí)，a取25 40。；當(dāng)采用直孔掏槽時(shí)， a取30 50。；且當(dāng)圍巖硬度高、節(jié)理不發(fā)育、鉆孔較深時(shí)，取大值，反之 取小值，其取值大小還根據(jù)施工情況不斷調(diào)整，以適應(yīng)不斷變化的圍巖。L 值可取為L=0.5 0.95B，其具體取值與出渣設(shè)備及施工進(jìn)度安排等有關(guān)。 掌子面內(nèi)斜深度L產(chǎn)(B/2) ^a。
而施工中，掏槽孔的布置要考慮巖石的硬度。當(dāng)巖石硬度f《8，且孔 深不受隧洞斷面限制時(shí)，采用楔型掏槽，當(dāng)巖石致密堅(jiān)硬，f>8，且節(jié)理 不發(fā)育或鉆孔深度受隧洞斷面限制時(shí)，或采用楔型掏槽而效果較差時(shí)，采 用直孔掏槽。
趙山渡引水工程中，在許岙進(jìn)口，當(dāng)f為10 12時(shí)，采用平齊掌子面, 孔深2.3111，循環(huán)數(shù)20個(gè)，進(jìn)尺33.6m，孔數(shù)52土1個(gè)，則炸藥的單耗為 2.8kg.m'3，鉆孔的利用率則是73.0%。
同樣，在許吞進(jìn)口當(dāng)f為10~12時(shí)，采用水平V形掌子面，孔深2.8m， 循環(huán)數(shù)20個(gè)，進(jìn)尺57,2m，孔數(shù)47士1個(gè)，則炸藥的單耗為1.95 kg.m'3，
鉆孔利用率為102.1%
在上安隧洞進(jìn)口，當(dāng)f為6 8時(shí)，采用平齊掌子面，孔深2.3111，循環(huán) 數(shù)20個(gè)，進(jìn)尺34.0m，孔數(shù)50士1，則炸藥單耗為2.1 kg.nf3,鉆孔利用率 為73.9%。
在上安隧洞出口，當(dāng)f為6 8時(shí)，采用水平V形掌子面，孔深2.3111， 循環(huán)數(shù)20個(gè)，進(jìn)尺34.0m，孔數(shù)48土1，則炸藥的單耗為1.69 kg.m'3，鉆 孔利用率為99.1%。
因此，采用水平V形掌子面進(jìn)行隧洞開挖能大大提高爆破鉆孔利用率、 降低炸藥單耗、減少鉆孔數(shù)量，并使單循環(huán)進(jìn)尺進(jìn)尺超過鉆孔深度成為可 能。
權(quán)利要求
1.一種隧洞開挖中水平V形掌子面的應(yīng)用方法，其特征在于，該方法步驟如下 1)確定鉆孔直徑B值； 2)根據(jù)出渣設(shè)備和施工進(jìn)度安排確定鉆孔深度L值及V形掌子面內(nèi)斜深度L1； 3)根據(jù)巖石硬度確定掏槽方式； 4)根據(jù)掏槽方式和巖石硬度以及節(jié)理發(fā)育情況、鉆孔深度L，確定V形掌子面內(nèi)斜角a值； 5)根據(jù)鉆孔直徑B、鉆孔深度L、V形掌子面內(nèi)斜深度L1、V形掌子面內(nèi)斜角a值以及選定的掏槽方式進(jìn)行掏槽； 6)掏槽完成后，進(jìn)行爆破作業(yè)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述一種隧洞開挖中水平V形掌子面的應(yīng)用方法， 其特征在于，所述V形掌子面內(nèi)斜角a，在采用楔形掏槽時(shí)取25~40° ; 當(dāng)采用直孔掏槽時(shí)取30~50° 。
3. 根據(jù)權(quán)利要求
2所述一種隧洞開挖中水平V形掌子面的應(yīng)用方法， 其特征在于，所述V形掌子面內(nèi)斜角a，當(dāng)巖石硬度高、節(jié)理不發(fā)育、鉆 孔較深時(shí)取大值，當(dāng)巖石硬度低、節(jié)理發(fā)育、鉆孔較淺時(shí)取小值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求
2所述一種隧洞開挖中水平V形掌子面的應(yīng)用方法， 其特征在于，所述鉆孔深度L取值范圍為0.5~0.95B。
5. 根據(jù)權(quán)利要求
2所述一種隧洞開挖中水平V形掌子面的應(yīng)用方法， 其特征在于，所述V形掌子面內(nèi)斜深度L產(chǎn)(B/2) /ga。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述一種隧洞開挖中水平V形掌子面的應(yīng)用方法， 其特征在于，所述掏槽方式當(dāng)巖石硬度f《8，且孔深不受隧洞斷面限制時(shí)， 采用楔型掏槽，當(dāng)巖石致密堅(jiān)硬，f>8，且節(jié)理不發(fā)育或鉆孔深度受隧洞 斷面限制時(shí)，或采用楔型掏槽而效果較差時(shí)，采用直孔掏槽。
專利摘要
本發(fā)明涉及水平V形掌子面在隧洞開挖中使用的施工方法，該方法首先確定鉆孔直徑B值，然后根據(jù)出渣設(shè)備和施工進(jìn)度安排確定鉆孔深度L值及V形掌子面內(nèi)斜深度L1，再根據(jù)巖石硬度確定掏槽方式，根據(jù)掏槽方式和巖石硬度以及節(jié)理發(fā)育情況、鉆孔深度L，確定V形掌子面內(nèi)斜角a值。最后，根據(jù)鉆孔直徑B、鉆孔深度L、V形掌子面內(nèi)斜深度L1、V形掌子面內(nèi)斜角a值以及選定的掏槽方式進(jìn)行掏槽，掏槽完成后，進(jìn)行爆破作業(yè)。本發(fā)明大大提高了爆破鉆孔利用率、降低炸藥單耗、減少鉆孔數(shù)量，并使單循環(huán)進(jìn)尺超過鉆孔深度成為可能。由于炸藥單耗和鉆孔數(shù)量的減少，成本也大大降低。
文檔編號(hào)F42D3/00GKCN101363321SQ200810046140
公開日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2008年9月24日
發(fā)明者永 于, 楊玉銀, 濤 梁 申請(qǐng)人:中國水利水電第五工程局有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan