一种大断面隧道空孔直线掏槽高效掘进方法与流程

本发明涉及隧道施工，具体涉及一种大断面隧道空孔直线掏槽高效掘进方法。

背景技术：

1、中国专利cn112964143a公开了一种中空孔直眼掏槽三次爆破方法，该方法是利用空孔直眼掏槽爆破先行开挖超前导洞，空孔直线掏槽方式为四部掏槽，并非断面整体开挖向前掘进，不利于隧道项目的快速进行；中国专利cn110260735a公开了一种菱形大直径空孔直眼掏槽结构及平巷施工工艺，该工艺需更换钻头对空孔进行扩孔再形成最终的大直径空孔，开挖进尺为2-3m，开挖断面为4m×3.5m，空孔直线掏槽方式为五星掏槽，同楔形掏槽爆破相比优势不明显，且泛用性不佳；中国专利cn104457460b公开了一种巷道大空孔直眼掏槽快速爆破方法，该方法开挖进尺为2m，开挖断面为4m×3.6m，空孔数量为1-3个，同样与传统楔形掏槽相比优势不明显，且泛用性不佳；中国专利cn110953944a公开了一种特长隧道平导直眼掏槽逐孔起爆快速掘进的方法，该方法开挖进尺为4.4m，开挖断面为5.1m×6.25m，空孔直线掏槽方式为五星掏槽，泛用性不佳。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种大断面隧道空孔直线掏槽高效掘进方法，通过设置1-6个大直径空孔作为补偿空间，增加掏槽孔自由面，使用孔内外双延期起爆网络增加延期段别，从而更有利于岩石位移，获得更大的爆破循环进尺，更好地减小爆破振动。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种大断面隧道空孔直线掏槽高效掘进方法，包括如下步骤：

4、s1．确定围岩等级及爆破开挖进尺，根据隧道超前地质探孔、取样岩石单轴抗压强度、裂隙长度及角度等参数按rmr岩体分级法确定围岩等级，根据围岩等级参照设计规范确定爆破循环进尺；

5、s2，计算各项爆破参数，根据爆破器材的种类、炸药参数、岩石参数、隧道开挖断面面积、循环进尺计算各项爆破参数，爆破参数包括炮孔数量、修正炸药单耗、填塞长度、空孔数量、空孔直径以及各部位不同炮孔类型的孔距和排距；

6、s3，编制爆破设计，爆破设计包括爆破参数表及炮孔布置图，并做好爆破技术交底、安全交底；

7、s4，完成各部位不同炮孔类型钻孔，将炮孔布置图信息输入三臂凿岩台车电脑系统，按爆破设计完成各部位不同炮孔类型钻孔；

8、s5，组织人员对各部位不同炮孔类型进行清孔、验孔；

9、s6，装药填塞，实施起爆，按照爆破参数表完成各部位不同炮孔类型的装药填塞、孔内起爆雷管和孔外连接雷管的布设，检查无误后，按照爆破流程实施起爆，使用孔内起爆雷管与孔外连接雷管双延期起爆网络增加延期段别；

10、s7，通风、出渣，然后测量隧道爆破循环进尺及超欠挖情况，并根据本次爆破效果及围岩状况对下循环爆破方案进行调整。

11、进一步的，步骤s1中循环进尺为1.5-5m。

12、更进一步的，步骤s2中炮孔类型包括空孔、掏槽孔、辅助孔、崩落孔一、崩落孔二、崩落孔三、崩落孔四、崩落孔五、底板孔一、底板孔二、周边孔。

13、更进一步的，步骤s2中空孔数量为1-6个，直径为64-140mm，孔深为2.2-5m。

14、更进一步的，步骤s3的爆破参数表包括炮孔类型，以及各部位不同炮孔类型对应的炮孔数量、炮孔深度、填塞长度、单孔药量、孔内起爆雷管延期时间、总装药量和装药直径数据信息；炮孔布置图包括空孔、掏槽孔、辅助孔、崩落孔一、崩落孔二、崩落孔三、崩落孔四、崩落孔五、周边孔、底板孔一和底板孔二的孔位信息和孔内起爆雷管延期时间信息。

15、更进一步的，空孔数量为一个时，掏槽孔数量为八个，八个掏槽孔包括四个内掏槽孔一和四个外掏槽孔一，四个内掏槽孔一以空孔的孔心为中心、环向等间距分布于空孔四周，四个外掏槽孔一以空孔的孔心为中心、环向等间距分布于内掏槽孔一四周，在隧道截面内，定义空孔孔心为坐标原点，经过空孔孔心的水平线为x轴，经过空孔孔心的竖线为y轴，四个内掏槽孔一孔心分别位于x轴正方向上、x轴负方向上、y轴正方向上、y轴负方向上，四个外掏槽孔一孔心分别位于第一象限内与x轴夹角45度的斜线上、第二象限内与x轴夹角45度的斜线上、第三象限内与x轴夹角45度的斜线上、第四象限内与x轴夹角45度的斜线上，内掏槽孔一与空孔之间的孔心距离为a1，环向相邻内掏槽孔一之间的孔心距离为b1，外掏槽孔一孔心和相近的两个内掏槽孔一的孔心连线之间的距离为c1，a1：b1为1:1.414，b1：c1为1:1.414；空孔数量为两个时，掏槽孔数量为九个，包括五个内掏槽孔二和四个外掏槽孔二，五个内掏槽孔二包括中心内掏槽孔二和以中心内掏槽孔二的孔心为中心、环向等间距分布于中心内掏槽孔四周的边部内掏槽孔二，四个外掏槽孔二以中心内掏槽孔二的孔心为中心、环向等间距分布于边部内掏槽孔二四周，两个空孔分别对称位于中心内掏槽孔二两侧且位于四个边部内掏槽孔二的边部孔心连线中部，在隧道截面内，定义中心内掏槽孔二孔心为坐标原点，经过中心内掏槽孔二孔心的水平线为x轴，经过中心内掏槽孔二孔心的竖线为y轴，四个边部内掏槽孔二孔心分别位于第一象限内与x轴夹角45度的斜线上、第二象限内与x轴夹角45度的斜线上、第三象限内与x轴夹角45度的斜线上、第四象限内与x轴夹角45度的斜线上，四个外掏槽孔二孔心分别位于x轴正方向上、x轴负方向上、y轴正方向上、y轴负方向上，两个空孔孔心分别位于x轴正方向上和x轴负方向上，空孔与中心内掏槽孔二之间的孔心距离为a2，环向相邻边部内掏槽孔二之间的孔心距离为b2，外掏槽孔二孔心和相近的两个边部内掏槽孔二的孔心连线之间的距离为c2，a2：b2为1:2，b2：c2为1:1.414；空孔数量为三个时，掏槽孔数量为七个，三个空孔环向等间距分布，七个掏槽孔包括一个内掏槽孔三和六个外掏槽孔三，内掏槽孔三位于三个空孔中部，六个外掏槽孔三以内掏槽孔三为中心、环向等间距分布于三个空孔四周，在隧道截面内，定义内掏槽孔三孔心为坐标原点，经过内掏槽孔三孔心的水平线为x轴，经过内掏槽孔三孔心的竖线为y轴，三个空孔孔心分别位于y轴正方向上、第四象限内与x轴夹角30度的斜线上、第三象限内与x轴夹角30度的斜线上，六个外掏槽孔三分别位于y轴正方向上、第二象限内与x轴夹角30度的斜线上、第三象限内与x轴夹角30度的斜线上、y轴负方向上、第四象限内与x轴夹角30度的斜线上、第一象限内与x轴夹角30度的斜线上，空孔与内掏槽孔三之间的孔心距离为a3，环向相邻空孔之间的孔心距离为b3，第一象限内与x轴夹角30度斜线上的外掏槽孔三孔心与相近的两个空孔的孔心连线之间的距离为c3，a3：b3为1:1.732，b3：c3为1:1；空孔数量为四个时，掏槽孔数量为五个，四个空孔环向等间距分布，五个掏槽孔包括一个内掏槽孔四和四个外掏槽孔四，内掏槽孔四位于四个空孔中部，四个外掏槽孔四以内掏槽孔四为中心、环向等间距分布于四个空孔四周，在隧道截面内，定义内掏槽孔四孔心为坐标原点，经过内掏槽孔四孔心的水平线为x轴，经过内掏槽孔四孔心的竖线为y轴，四个空孔孔心分别位于x轴正方向上、x轴负方向上、y轴正方向上、y轴负方向上，四个外掏槽孔四孔心分别位于第一象限内与x轴夹角45度的斜线上、第二象限内与x轴夹角45度的斜线上、第三象限内与x轴夹角45度的斜线上、第四象限内与x轴夹角45度的斜线上，空孔与内掏槽孔四之间的孔心距离为a4，环向相邻空孔之间的孔心距离为b4，第一象限内与x轴夹角45度斜线上的外掏槽孔四孔心与相近的两个空孔的孔心连线之间的距离为c4，a4：b4为1:1.414，b4：c4为1:1.414；空孔数量为五个时，掏槽孔数量为五个，五个空孔环向等间距分布，五个掏槽孔包括一个内掏槽孔五和四个外掏槽孔五，内掏槽孔五位于五个空孔中部，四个外掏槽孔五以内掏槽孔五为中心、环向等间距分布于五个空孔四周，在隧道截面内，定义内掏槽孔五孔心为坐标原点，经过内掏槽孔五孔心的水平线为x轴，经过内掏槽孔五孔心的竖线为y轴，五个空孔孔心分别位于y轴正方向上、第二象限内与x轴夹角18度的斜线上、第三象限内与x轴夹角54度的斜线上、第四象限内与x轴夹角54度的斜线上、第一象限内与x轴夹角18度的斜线上，四个外掏槽孔五分别位于x轴正方向上、x轴负方向上、y轴正方向上、y轴负方向上，空孔与内掏槽孔五之间的孔心距离为a5，环向相邻空孔之间的孔心距离为b5，y轴负方向上的外掏槽孔五孔心与相近的两个空孔的孔心连线之间的距离为c5，a5：b5为1:1.176，b5：c5为1:1.863；空孔数量为六个时，掏槽孔数量为五个，六个空孔环向等间距分布，五个掏槽孔包括一个内掏槽孔六和四个外掏槽孔六，内掏槽孔六位于六个空孔中部，四个外掏槽孔六以内掏槽孔六为中心、环向等间距分布于六个空孔四周，在隧道截面内，定义内掏槽孔六孔心为坐标原点，经过内掏槽孔六孔心的水平线为x轴，经过内掏槽孔六孔心的竖线为y轴，六个空孔孔心分别位于y轴正方向上、第二象限内与x轴夹角30度的斜线上、第三象限内与x轴夹角30度的斜线上、y轴负方向上、第四象限内与x轴夹角30度的斜线上、第一象限内与x轴夹角30度的斜线上，四个外掏槽孔六分别位于x轴正方向上、x轴负方向上、y轴正方向上、y轴负方向上，空孔与内掏槽孔六之间的孔心距离为a6，环向相邻空孔之间的孔心距离为b6，x轴正方向上的外掏槽孔六孔心与相近的两个空孔的孔心连线之间的距离为c6，a6：b6为1:1，b6：c6为1:2.135。

16、更进一步的，辅助孔位于外掏槽孔外侧四周，崩落孔一、崩落孔二、崩落孔三、崩落孔四、崩落孔五和周边孔均在辅助孔外侧依次向外呈拱型分布，底板孔一和底板孔二依次向下呈条形分布在空孔、掏槽孔、辅助孔、崩落孔一、崩落孔二、崩落孔三、崩落孔四、崩落孔五底部。

17、更进一步的，步骤s6中各部位不同炮孔类型的孔内起爆雷管延期时间为100-4000ms，孔外连接雷管延期时间为0-25ms。

18、更进一步的，空孔的孔内起爆雷管延期时间为100ms，掏槽孔的孔内起爆雷管延期时间为100~300ms，辅助孔的孔内起爆雷管延期时间为300~600ms，崩落孔一的孔内起爆雷管延期时间为700ms，崩落孔二的孔内起爆雷管延期时间为800~900ms，崩落孔三的孔内起爆雷管延期时间为1000~1100ms，崩落孔四的孔内起爆雷管延期时间为1200~1400ms，崩落孔五的孔内起爆雷管延期时间为1600~1800ms，底板孔一的孔内起爆雷管延期时间为2000~2400ms，底板孔二的孔内起爆雷管延期时间为2800~3200ms，周边孔的孔内起爆雷管延期时间为3600~4000ms。

19、与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

20、本发明通过设置1-6个大直径空孔作为补偿空间，增加掏槽孔自由面，使用孔内外双延期起爆网络增加延期段别，从而更有利于岩石位移，获得更大的爆破循环进尺，空孔直线掏槽爆破的掏槽孔无同时起爆联合抛掷的需求，可以通过孔内外双延期方案灵活调整最大单段药量，有利于控制爆破振动，可以起到提高施工效率，节约施工时间的技术效果，同时也可以节约炸药、雷管、钻孔数量，经济效益显著提高，且空孔直线掏槽爆破不受隧道断面尺寸影响，相比而言楔形掏槽受掏槽孔角度影响，挤占了大量钻孔空间；空孔直线掏槽爆破所设置的大直径空孔可对小进尺向下兼容，适用于4.5m的空孔直径、数量与布置方式可用于1.5-4.5m的爆破方案，因此在遇到围岩变弱需要减小进尺的情况下，减少炮孔深度即可，剩余的孔位和孔内起爆雷管段别均保持不变，经简单交底即可让钻孔及装药班组了解新的方案变化，有利于快速化施工并减少施工错误；空孔直线掏槽爆破炮孔均匀分布在隧道断面上，且延期段别较多，爆破后爆堆集中，块度较小利于装运，具有安全、适用等特点，有很好的推广和实用价值，广泛的推广应用后会产生良好的经济效益。