用于掌子面爆破施工中的掏槽孔布置结构的制作方法

1.本实用新型涉及隧洞爆破技术领域，具体的是一种用于掌子面爆破施工中的掏槽孔布置结构。

背景技术：

2.小型隧道机械钻爆开挖过程中，掌子面爆破是对凿岩钻孔的后续工作的完善，更是对前一道工序的完善和补充。在不考虑外因的基础上，直接影响爆破质量及爆破效率的主要因素是掌子面掏槽孔的布置方式。如何实现在不同工况下达到最优的爆破效果是目前在小型隧道开挖及矿山采矿工程领域中需要解决的技术难题。在采用机械化作业方式对小型隧道及矿山开采等工程开挖中，目前主要采用的掏槽方式有三种即七星、九星或螺旋掏槽。随着机械化程度的不断提高，机械钻孔技术也得到了进一步提升，部分小型隧道亦采用空气孔掏槽方式。但均存在掏槽孔布置不当而导致爆破质量及爆破效率低下，甚至会出现拒爆，“三材”消耗不断攀升，从而给爆破的围岩安全控制及需要投入过多的机械及人工。不断影响施工安全，同时直接影响工程进度和开挖成本的增加。

技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于掌子面爆破施工中的掏槽孔布置结构，能够有效提高安全及作业效率和降低施工成本，并降低掌子面爆破施工作业难度。
4.为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种用于掌子面爆破施工中的掏槽孔布置结构，包括一段孔，所述的一段孔包括多个空气孔与多个爆破孔，空气孔直径φ76mm-φ110mm，孔间距控制在600mm-700mm，爆破孔直径φ40mm-φ50mm，孔间距控制在150mm-250mm；
5.所述的空气孔设置在掌子面靠近底部1/3位置处，爆破孔设置在多个空气孔的中间位置上。
6.优选的方案中，所述的一段孔包括三个空气孔，分别为第一空气孔、第二空气孔和第三空气孔；
7.所述的第一空气孔、第二空气孔和第三空气孔呈三角形分布于掌子面上；
8.所述的一段孔包括两个爆破孔，分别为第一爆破孔和第二爆破孔；
9.所述的第一爆破孔和第二爆破孔呈垂直向下分布于三个空气孔中间区域上。
10.优选的方案中，所述的一段孔包括四个空气孔，四个空气孔呈菱形分布于掌子面上，爆破孔设置在四个空气孔所形成的的菱形区域内。
11.优选的方案中，所述的一段孔外围掌子面上设有呈矩形分布的四个二段孔；
12.所述的二段孔外围掌子面上设有呈菱形分布的四个三段孔；
13.所述的三段孔外围掌子面上设有呈矩形分布的四个四段孔；
14.所述的四段孔外围掌子面上设有呈三角形分布的三个五段孔；
15.所述的五段孔上方掌子面上设有两个六段孔；
16.所述的六段孔上方掌子面以及掌子面靠近底部的位置上设有四个呈矩形分布的七段孔；
17.所述的七段孔两侧掌子面上设有八段孔；
18.所述的掌子面边缘设有九段孔；
19.所述的掌子面四个角落位置处设有十段孔。
20.优选的方案中，所述的第二空气孔和第三空气孔位于第一空气孔两侧并形成正三角形布置，第一爆破孔与第二爆破孔设置于第一空气孔的正下方；
21.所述的第一爆破孔的所在高度高于第二空气孔和第三空气孔，第二爆破孔的所在高度低于第二空气孔和第三空气孔。
22.本实用新型所提供的一种用于掌子面爆破施工中的掏槽孔布置结构，通过采用上述结构,具有以下有益效果：
23.（1）在实施爆破作业时，爆破孔双一段布置在三角形空气孔内部更能提高对三角形稳定性的破坏，同时以三角形对边画圆面积为最大值，从而最大限度放大爆破临空面，临空面将被放大两倍以上；
24.（2）由于爆破破碎效果多为漏斗状向四周辐射，更有利于药量能效的发挥，掏槽孔内双一段爆破孔设计更能保证爆破质量的稳定性；
25.（3）由于自由面的放大和爆破临空面的增加，减小了后续段位压力，降低了的能量消耗比，为后续孔位布置及段位分布的减少提供条件。
附图说明
26.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
27.图1为本实用新型的整体布置示意图。
28.图中：一段孔1，第一空气孔1-1，第二空气孔1-2，第三空气孔1-3，第一爆破孔1-4，第二爆破孔1-5，二段孔2，三段孔3，四段孔4，五段孔5，六段孔6，七段孔7，八段孔8，九段孔9，十段孔10。
具体实施方式
29.如图1中，一种用于掌子面爆破施工中的掏槽孔布置结构，包括一段孔1，所述的一段孔1包括多个空气孔与多个爆破孔，空气孔直径φ76mm-φ110mm，孔间距控制在600mm-700mm，爆破孔直径φ40mm-φ50mm，孔间距控制在150mm-250mm；
30.所述的空气孔设置在掌子面靠近底部1/3位置处，爆破孔设置在多个空气孔的中间位置上。
31.优选的方案中，所述的一段孔1包括三个空气孔，分别为第一空气孔1-1、第二空气孔1-2和第三空气孔1-3；
32.所述的第一空气孔1-1、第二空气孔1-2和第三空气孔1-3呈三角形分布于掌子面上；
33.所述的一段孔1包括两个爆破孔，分别为第一爆破孔1-4和第二爆破孔1-5；
34.所述的第一爆破孔1-4和第二爆破孔1-5呈垂直向下分布于三个空气孔中间区域上。
35.优选的方案中，所述的一段孔1包括四个空气孔，四个空气孔呈菱形分布于掌子面上，爆破孔设置在四个空气孔所形成的的菱形区域内。
36.优选的方案中，所述的一段孔1外围掌子面上设有呈矩形分布的四个二段孔2；
37.所述的二段孔2外围掌子面上设有呈菱形分布的四个三段孔3；
38.所述的三段孔3外围掌子面上设有呈矩形分布的四个四段孔4；
39.所述的四段孔4外围掌子面上设有呈三角形分布的三个五段孔5；
40.所述的五段孔5上方掌子面上设有两个六段孔6；
41.所述的六段孔6上方掌子面以及掌子面靠近底部的位置上设有四个呈矩形分布的七段孔7；
42.所述的七段孔7两侧掌子面上设有八段孔8；
43.所述的掌子面边缘设有九段孔9；
44.所述的掌子面四个角落位置处设有十段孔10。
45.优选的方案中，所述的第二空气孔1-2和第三空气孔1-3位于第一空气孔1-1两侧并形成正三角形布置，第一爆破孔1-4与第二爆破孔1-5设置于第一空气孔1-1的正下方；
46.所述的第一爆破孔1-4的所在高度高于第二空气孔1-2和第三空气孔1-3，第二爆破孔1-5的所在高度低于第二空气孔1-2和第三空气孔1-3。
47.实施例2：
48.在参照上述布孔方案实施掌子面掏槽孔布孔时，将空气孔呈三角形或菱形方式布置在掌子面1/3位置，间距为600mm-700mm；
49.爆破孔以直线方式垂直布置与空气孔之间位置；
50.两个爆破孔与空气孔均呈三角形（菱形）布置，间距为150-250mm之间；
51.爆破孔爆破段位均为双1段设计。
52.在实施爆破作业时，爆破孔双1段布置在三角形空气孔内部更能提高对三角形稳定性的破坏。同时以三角形对边画圆面积为最大值，从而最大限度放大爆破临空面，临空面将被放大两倍以上。主要是由于爆破破碎效果多为漏斗状向四周辐射，更有利于药量能效的发挥，掏槽孔内双1段爆破孔设计更能保证爆破质量的稳定性。同时由于自由面的放大和爆破临空面的增加，减小了后续段位压力，降低了的能量消耗比，为后续孔位布置及段位分布的减少提供条件。一般情况下爆破孔段位至少会减少5个以上，同比减少装药量约12kg。
53.通过验证，钻孔深度为3.8m，实际进尺在3.5m以上，炮孔的有效利用率超过92%以上。
54.的使用量约2.4kg/m3，同比下降12%，机械钻孔时间同比降低了10%以上，爆破质量稳定性超过99%。掌
55.子面爆破的抛掷料均控制在10m-12m以内。
56.抛掷料块度均匀，料堆顶部呈椭圆型,断面的正面呈平锅底状且中间偏下方略凹，周边轮廓成规则的圆弧型和直线型，围岩扰动相对较小。
57.掌子面周边预留岩壁松软浮石较少，岩石呈爆破切削状，破碎块状物符合装载要求，撬毛难度同比减小，对围岩破坏性相对较小。
58.本发明的小型隧道机械钻爆开挖掏槽孔布孔方法，解决了目前小型隧道机械钻爆
作业中爆破质量不佳、爆破效果差及“三材”耗材量大等技术问题，在保证安全的基础上，减小了危岩体因过量扰动带来的不因素的影响，有效提高了爆破作业质量及工程开挖进度，一定程度上降低了爆破成本及支护成本，同时因等耗材的降低，减少了有多有害气体排放，从而改善了隧道空气质量。

技术特征：

1.一种用于掌子面爆破施工中的掏槽孔布置结构，包括一段孔（1），其特征在于：所述的一段孔（1）包括三个空气孔，分别为第一空气孔（1-1）、第二空气孔（1-2）和第三空气孔（1-3）；所述的第一空气孔（1-1）、第二空气孔（1-2）和第三空气孔（1-3）呈三角形分布于掌子面上；所述的一段孔（1）包括两个爆破孔，分别为第一爆破孔（1-4）和第二爆破孔（1-5）；所述的第一爆破孔（1-4）和第二爆破孔（1-5）呈垂直向下分布于三个空气孔中间区域上；所述的一段孔（1）中，空气孔直径φ76mm-φ110mm，孔间距控制在600mm-700mm，爆破孔直径φ40mm-φ50mm，孔间距控制在150mm-250mm；所述的空气孔设置在掌子面靠近底部1/3位置处，爆破孔设置在多个空气孔的中间位置上。2.根据权利要求1所述的一种用于掌子面爆破施工中的掏槽孔布置结构，其特征在于：所述的一段孔（1）包括四个空气孔，四个空气孔呈菱形分布于掌子面上，爆破孔设置在四个空气孔所形成的菱形区域内。3.根据权利要求1所述的一种用于掌子面爆破施工中的掏槽孔布置结构，其特征在于：所述的一段孔（1）外围掌子面上设有呈矩形分布的四个二段孔（2）；所述的二段孔（2）外围掌子面上设有呈菱形分布的四个三段孔（3）；所述的三段孔（3）外围掌子面上设有呈矩形分布的四个四段孔（4）；所述的四段孔（4）外围掌子面上设有呈三角形分布的三个五段孔（5）；所述的五段孔（5）上方掌子面上设有两个六段孔（6）；所述的六段孔（6）上方掌子面以及掌子面靠近底部的位置上设有四个呈矩形分布的七段孔（7）；所述的七段孔（7）两侧掌子面上设有八段孔（8）；所述的掌子面边缘设有九段孔（9）；所述的掌子面四个角落位置处设有十段孔（10）。4.根据权利要求1所述的一种用于掌子面爆破施工中的掏槽孔布置结构，其特征在于：所述的第二空气孔（1-2）和第三空气孔（1-3）位于第一空气孔（1-1）两侧并形成正三角形布置，第一爆破孔（1-4）与第二爆破孔（1-5）设置于第一空气孔（1-1）的正下方；所述的第一爆破孔（1-4）的所在高度高于第二空气孔（1-2）和第三空气孔（1-3），第二爆破孔（1-5）的所在高度低于第二空气孔（1-2）和第三空气孔（1-3）。

技术总结

一种用于掌子面爆破施工中的掏槽孔布置结构，包括一段孔，所述的一段孔包括多个空气孔与多个爆破孔，空气孔直径φ76mm-φ110mm，孔间距控制在600mm-700mm，爆破孔直径φ40mm-φ50mm，孔间距控制在150mm-250mm；空气孔设置在掌子面靠近底部1/3位置处，爆破孔设置在多个空气孔的中间位置上。本新型采用上述结构，能够有效提高安全及作业效率和降低施工成本，并降低掌子面爆破施工作业难度。并降低掌子面爆破施工作业难度。并降低掌子面爆破施工作业难度。