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本發(fā)明公開(kāi)了一種用于巖基開(kāi)挖的輪廓爆破方法，適用于水利水電、鐵道、城市建設(shè)等工程領(lǐng)域的 爆破開(kāi)挖工程。利用有較高粘結(jié)強(qiáng)度的堵塞材料加強(qiáng)輪廓爆破孔堵塞物的作用效果，并且導(dǎo)爆索不穿過(guò) 堵塞段，同時(shí)采用雷管引爆輪廓孔內(nèi)的導(dǎo)爆索與炸藥，從而大幅延長(zhǎng)爆生氣體在孔內(nèi)的作用時(shí)間，實(shí)現(xiàn) 裝藥量是常規(guī)裝藥量 1/3~1/2 的前提下達(dá)到相同的輪廓面開(kāi)挖效果;減小爆破振動(dòng);降低保留巖體的損 傷。該

彈藥工程與爆破技術(shù)、爆炸及應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件工程國(guó)際貿(mào)易

受深部“三高一擾動(dòng)”復(fù)雜環(huán)境影響，煤巖石往往表現(xiàn)出強(qiáng)流變性和剪脹擴(kuò)容破壞特征，在中硬及以下圍巖條件下，圍巖表現(xiàn)出變形量大、變形持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，控制難度大。為此發(fā)明了大變形拉壓耦合注漿錨桿索和高強(qiáng)速凝微膨脹性注漿材料，提出了支護(hù)參數(shù)最優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，有效控制了圍巖變形，工程實(shí)踐驗(yàn)證了技術(shù)成果的科學(xué)性和有效性。

針對(duì)爆破振動(dòng)波、沖擊波對(duì)周邊環(huán)境和建筑物影響，本團(tuán)隊(duì)組織開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，主要成果包括： 1.首次基于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，驗(yàn)證了多次鉆爆沖擊波作用下，單層鋼化玻璃的疲勞破壞現(xiàn)象；制定臨建建筑物多次爆破沖擊波破壞效應(yīng)的控制標(biāo)準(zhǔn)。 2.總結(jié)與圍巖等級(jí)相匹配的量產(chǎn)常用炸藥類型、水封爆破技術(shù)；建立了炸藥、巖石不同匹配值與爆破塊度之關(guān)系：對(duì)強(qiáng)度大于30MPa的III級(jí)及以上硬質(zhì)圍巖，應(yīng)采用2號(hào)巖石乳化炸藥；對(duì)強(qiáng)度介于5-30MPa的IV級(jí)軟巖，應(yīng)采用二級(jí)煤礦許用炸藥。對(duì)強(qiáng)度小于5MPa的V圍巖，應(yīng)采用三級(jí)煤礦許用炸藥，最優(yōu)阻抗匹配系數(shù)為2.53-3.30。另?yè)?jù)試驗(yàn)結(jié)果知，為滿足隧道施工中裝運(yùn)碴土要求，炸藥巖石阻抗匹配并非在匹配系數(shù)為1.0時(shí)最優(yōu)，而在1.98-3.30之間，且圍巖強(qiáng)度越低，其對(duì)應(yīng)最優(yōu)阻抗匹配值越大。發(fā)現(xiàn)在藥量相同的情況下，水封爆破的振速小于常規(guī)爆破振速的非慣性推測(cè)現(xiàn)象，水封爆破有明顯的減振作用。初步分析認(rèn)為，一是水封不同于水介質(zhì)爆破；二是“水袋+炮泥”的可靠堵塞比常規(guī)堵塞和不堵塞工況，使爆破振動(dòng)的各向分布均勻化所致。隧道水封爆破相比常規(guī)爆破工藝，具有降低炸藥單耗，提高能量利用率，提高循環(huán)進(jìn)尺，降低振速，減小粉塵濃度等優(yōu)勢(shì)，具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效應(yīng)。 圖1 測(cè)點(diǎn)布置示意圖 圖2 玻璃前后沖擊波超壓峰值變化曲線 圖3 爆破沖擊波反復(fù)作用下鋼化玻璃現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生破裂

本成果揭示了深部圍巖粘彈介質(zhì)積蓄與釋放能量機(jī)理，針對(duì)深部開(kāi)采條件提出了煤巖組合沖擊能速度指數(shù)和卸圍壓沖擊能速度指數(shù)兩個(gè)新指標(biāo)，建立了深部應(yīng)變型、深部堅(jiān)硬頂板型、深部斷層滑移型三類沖擊地壓傾向性評(píng)價(jià)方法及最優(yōu)模糊識(shí)別模型；獲得了深部三類沖擊地壓的前兆信息特征并給出了監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，自主研發(fā)了相應(yīng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；提出了深部三類沖擊地壓的組合解危技術(shù)，研發(fā)了與之相配套的卸壓解危裝備，為深部不同類型沖擊地壓有效防治提供了有力技術(shù)和裝備支撐。

采用超前深孔爆破技術(shù)，破壞厚硬頂板的完整性，使得頂板在自重應(yīng)力和原巖應(yīng)力的作用下斷裂。1）采用深孔爆破技術(shù)，鉆孔數(shù)量少；2）采用專用封孔技術(shù)，封堵質(zhì)量可靠，不出現(xiàn)沖孔等問(wèn)題；3）施工工藝簡(jiǎn)單、易于掌握。

本項(xiàng)成果以以急傾斜特厚煤層深部煤巖動(dòng)力失穩(wěn)防治為目標(biāo)，系統(tǒng)研究工程尺度采動(dòng)卸壓條件下煤巖體的破壞機(jī)理，揭示急傾斜特厚煤層深部綜放開(kāi)采期間煤巖動(dòng)力失穩(wěn)致災(zāi)規(guī)律，建立了動(dòng)壓預(yù)報(bào)技術(shù)，制訂適合急傾斜煤層深部動(dòng)壓危險(xiǎn)預(yù)警與管理制度，實(shí)現(xiàn)安全開(kāi)采。項(xiàng)目通過(guò)中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)鑒定達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

針對(duì)深部沿空巷道圍巖變形嚴(yán)重、控制困難問(wèn)題，在深入揭示實(shí)體煤幫變形能驅(qū)動(dòng)失穩(wěn)力學(xué)機(jī)理基礎(chǔ)上，提出了“巷旁－煤幫－頂板”系統(tǒng)失穩(wěn)的能量判據(jù)，特別是從理論和技術(shù)層面解答了實(shí)體煤幫卸壓與加固的矛盾問(wèn)題，發(fā)明了與三種典型圍巖類型相適應(yīng)的巷旁支護(hù)技術(shù)與支護(hù)設(shè)計(jì)方法，形成了深部沿空巷道圍巖“卸讓抗”協(xié)同控制關(guān)鍵技術(shù)。經(jīng)20多個(gè)多個(gè)煤礦推廣應(yīng)用實(shí)踐表明，該項(xiàng)技術(shù)成果具有針對(duì)性強(qiáng)、實(shí)用性強(qiáng)、安全可靠。中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)組織專家委員會(huì)鑒定認(rèn)為，該項(xiàng)成果鑒定達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

針對(duì)深部煤巷頂板變形大、下沉嚴(yán)重，錨桿（索）易失效導(dǎo)致巷道坍塌冒頂問(wèn)題，建立不同預(yù)應(yīng)力下“錨桿＋圍巖”復(fù)合加固模型，提出了深部受采動(dòng)影響巷道錨桿（索）支護(hù)頂板“安全潛力”理論和安全性評(píng)價(jià)方法，發(fā)明了頂板離層遙測(cè)系統(tǒng)和基于離層速度比率預(yù)報(bào)頂板冒落的方法，實(shí)現(xiàn)了錨桿（索）支護(hù)頂板安全評(píng)價(jià)及預(yù)警，成果獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

本發(fā)明公開(kāi)了一種深部煤層巷道幫部軟弱煤巖支護(hù)方法，該方法主要針對(duì)深部煤層矩形或梯形巷道，巷道埋深一般為700.0～1100.0m，煤巖巖性粘結(jié)力為0.6～1.2MPa，內(nèi)摩擦角為18°～28°。該方法主要根據(jù)深部煤層巷道兩幫煤巖位移梯度分布量化確定深部煤層巷道幫部軟弱煤巖合理的錨桿、錨索及金屬支架支護(hù)參數(shù)，保持深部軟弱煤巖變形穩(wěn)定。