复杂环境隧道掘进聚能水压光面爆破施工技术研究

云南丘砚高速3标的赵凹塘隧道,其基岩主要是灰岩,特征为中度风化、微晶质结构、厚层和大块构造;其岩石质地良好,岩溶景象突出,围岩等级为Ⅲ~Ⅳ级。为保障施工安全和保持基岩稳定,选定了聚能水压光面爆破技术,利用水的不可压缩特性,将爆破能量无损转移,围岩爆破形成的“水楔”作用进一步破碎围岩,还可防止岩爆。该技术成功解决隧道挖掘过程中围岩扰动、超挖、补炮次数多,爆破后尘埃浓度高、隧道内空气差等问题,为以后复杂环境中的隧道挖掘提供了重要的参考。

多楔形掏槽聚能水压光面爆破技术优化

为了解决煤矿巷道爆破掘进过程中传统爆破出现的超挖欠挖以及掘进速度慢等问题,提出了聚能水压光面爆破技术,并针对巷道净宽×净高=4 600 mm×4 100 mm的断面进行了现场实地应用,取得了良好效果。为了使聚能水压光面爆破技术在不同巷道断面得到应用,通过优化炮眼布置参数及装药结构,提出了多楔形炮眼布置,即三竖一回拱炮眼布置法,同时配合聚能水压光面爆破技术,形成了多楔形聚能水压光面爆破新技术。该技术打破了常规光面爆破技术条件的约束,实现了少打眼少装药,提高了单炮进度且光爆效果好,达到了节能降耗快速掘进的目的。

基于聚能水压光爆技术的周边眼装药结构优化研究

为获得聚能水压光爆技术周边眼的最优装药结构,基于聚能水压光爆机制,采用基于LS-DYNA的数值模拟试验和现场试验,分别对聚能水压光爆的围岩动力响应特性及光爆效果进行对比研究,优化周边眼装药结构。数值模拟试验表明,采用装药结构4时,聚能方向上有效应力值最大,裂隙区范围最大,超过50 cm,且聚能效果及控制爆破振动效果较好。现场试验表明,周边眼按照组4的结构进行装药时,眼痕率达到95%以上,超欠挖值最小,炮眼利用率最高,光爆效果最好。综合分析,确定装药结构4,即底部加强药×30 cm+聚能管装置×100 cm×3(间隔装药)+水袋×30 cm+空气间隔×40 cm+孔口水砂袋×30 cm为同一地质条件下6种试验方案中的最优方案。

基于C型聚能管的聚能水压光面爆破技术原理及应用

针对常规光面爆破存在的问题,依托栾卢高速公路碾盘隧道现场施工,详细分析了聚能水压光面爆破技术原理,阐述了第二代C型聚能管的结构特点、技术优势、装置组装流程及装药结构,并开展了聚能水压光面爆破技术现场试验研究。理论分析证明:在空气-水复合介质作用下,聚能水压爆破冲击波到达孔壁时的应力较常规光面爆破时增大,围岩振速降低。侵入岩体后,成缝过程可分为聚能射流切缝阶段、岩体压碎阶段、裂缝发育阶段、裂缝扩展阶段、最终成缝阶段。现场试验及工程应用表明:与常规光面爆破相比,采用聚能水压光面爆破技术时,周边眼间距增大,炮孔利用率提高约16.69%,半眼痕率增加约40.47%,最大超挖降低约49.88%,围岩平均峰值合振速降低约48.96%,有效保护了围岩稳定性,且爆破效果得到显著改善。

第二代聚能管水压光面爆破技术在下归里隧道的应用

下归里隧道以砂质板岩为主,围岩较破碎,以Ⅳ级、Ⅴ级围岩为主。开挖过程中,板岩隧道由于其层间结合差的地质特性,采用传统爆破方法施工时易出现滑层现象,导致隧道超挖严重。为有效解决板岩隧道滑层引起的超挖问题,采用聚能水压光面爆破技术,有效控制隧道开挖轮廓,减小隧道超挖量。聚能管水压光面爆破炮孔中由聚能管装置替代常规光面爆破炮孔中的药卷和传爆线,通过聚能管的高压射流切割作用保证光面爆破效果,同时由于在光爆炮孔中采用水袋进行填塞,爆破过程中产生的水雾可起到一定的降尘效果,有利于改善作业环境,保护施工人员的身体健康。

浅析水压光面爆破技术在公路隧道开挖中的应用

以高楼山特长隧道工程为实例,介绍了一种公路隧道节能环保爆破技术——水压光面爆破技术。从经济效益、社会效益等方面分析了该爆破技术的节能环保优势。

谈长大隧道软弱围岩聚能水压光面爆破施工技术

介绍了聚能水压光面爆破技术及其工艺流程,结合汉十高铁余家山隧道工程对聚能水压光面爆破技术进行分析,通过与普通的光面爆破技术效果进行对比,可知该工程取得了良好的经济效益。

隧道掘进水压爆破技术发展与创新

隧道掘进水压爆破技术于2002年12月18日通过了由重庆市科委组织的专家鉴定,鉴定认为该项技术为国内领先、国际先进;从鉴定到现在已近20个年头了,经不断持续研究和实际应用,其间有很大变化发展提高,以实际爆破效果和钻爆作业人员认可与否作为标准,把隧道掘进水压爆破技术发展分为三个阶段;重点阐述了各个阶段水压爆破技术的发展、创新、推广应用,特别是炮眼装药结构改进变化发展提高及其取得的效果,尤其是第三个阶段很受隧道掘进作业人员欢迎青睐,现在凡是推广隧道掘进水压爆破技术的队伍几乎全部采取第三个阶段的炮眼装药结构;最后,指出了下一步可研究方向,以期为同行参考。