[发明专利]一种高地应力条件下的掏槽爆破优化设计方法

说明书

本发明公开了一种高地应力条件下的掏槽爆破优化设计方法，其特征是，包括如下步骤：1)确定掌子面上的最大主应力的方向和最小主应力的方向；2)根据最大主应力和最小主应力的方向设计菱形掏槽爆破孔，菱形的长对角线与最大主应力方向相同，菱形的短对角线与最小主应力的方向相同；3)根据菱形掏槽爆破孔的布置方式，在菱形面的中心设置有中心孔；4)起爆外部的掏槽孔，然后起爆空孔内的炸药，起到抛掷岩体的作用。本发明所达到的有益效果：通过掏槽孔和中心孔的设计克服高地应力下岩体掏槽爆破困难，并能够起到给深部岩体泄压作用，使得一些岩体内部能量能够过早的释放，能够有利于降低岩爆的发生机率。

技术领域

本发明涉及一种高地应力条件下的掏槽爆破优化设计方法，属于深部岩体爆破技术领域。

背景技术

在水利水电、交通及采矿工程中都会遇到采用钻爆法开挖深部岩体，由于受到高地应力的作用，深部岩体在掏槽爆破开挖过程中，由于受到高地应力的作用，掏槽爆破开挖深部岩体会出现困难。根据已有的研究表明，地应力大小，以及最大主应力和最小主应力差引起的损伤各向异性是导致深部岩体掏槽爆破开挖困难的主要原因。由于深部岩体埋深大，除受自重应力外，还受到构造应力作用，通常情况下岩体受到非静水压力作用，此时，使得深部岩体掏槽爆破开挖出现困难。目前，在掏槽爆破开挖过程中，掏槽爆破开挖设计中，并没有考虑岩体在爆破开挖时，损伤的各向异性造成的掏槽爆破开挖困难。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高地应力条件下的掏槽爆破优化设计方法，充分利用深部岩体掏槽爆破中掏槽炮孔之间的裂纹开裂方向以及规律，解决深部岩体掏槽爆破开挖困难的问题。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种高地应力条件下的掏槽爆破优化设计方法，其特征是，包括如下步骤：

1)确定掌子面上的最大主应力的方向和最小主应力的方向；

2)根据最大主应力和最小主应力的方向设计菱形掏槽爆破孔；所述菱形掏槽爆破孔包括四个掏槽孔；所述菱形掏槽爆破孔形成的菱形面中，菱形的对角线长度由数值模拟结果得到，菱形的长对角线与最大主应力方向相同，菱形的短对角线与最小主应力的方向相同；

3)根据菱形掏槽爆破孔的布置方式，在菱形面的中心设置有中心孔；所述中心孔的半径大于掏槽孔的半径，且中心孔的深度大于掏槽孔的深度；

4)起爆外部的掏槽孔，使得外部的掏槽孔起到泄压爆破作用，菱形内部压力得到释放，然后起爆空孔内的炸药，起到抛掷岩体的作用。

前述的一种高地应力条件下的掏槽爆破优化设计方法，其特征是，所述步骤3)中掏槽孔距离中心孔的距离由数值模拟软件模拟得到。

前述的一种高地应力条件下的掏槽爆破优化设计方法，其特征是，所述数值模拟软件采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件，并采用RHT模型模拟损伤结果得到。

前述的一种高地应力条件下的掏槽爆破优化设计方法，其特征是，所述掏槽孔和中心孔中从下而上均设置有炸药和黏土。

前述的一种高地应力条件下的掏槽爆破优化设计方法，其特征是，所述中心孔内部的炸药深度低于掏槽孔内部的炸药深度。

优选地，所述掏槽孔和中心孔均采用直孔布置方式。

优选地，所述掏槽孔的开挖深度为2米，炸药深度为1.5米，黏土深度为0.5米，中心孔的开挖深度为2.5米，炸药深度0.5米，黏土深度为2米。

本发明所达到的有益效果：本方法充分利用深部岩体掏槽爆破中掏槽炮孔之间的裂纹开裂方向以及规律，解决深部岩体掏槽爆破开挖困难的问题，通过掏槽孔和中心孔的设计克服高地应力下岩体掏槽爆破困难，并能够起到给深部岩体泄压作用，使得一些岩体内部能量能够过早的释放，能够有利于降低岩爆的发生机率。