摘要：在沙特NEOM隧道支洞项目中,4#支洞为全线路的关键段,前期开挖爆破中采用4空孔直线掏槽方法,掏槽效果不稳定,平均进尺为4.55 m,炮孔利用率为91%,爆破后凿欠和修整的时间较长,影响隧道掘进效率,无法满足施工进度要求,且不利于控制施工成本。为此,在综合考虑隧道围岩及钻孔条件后,设计了一种3×Ф127 mm空孔的双螺旋掏槽方案,理论开挖进尺为5.0m,经过85个开挖循环的测试统计,大直径空孔双螺旋掏槽方案的平均循环进尺为4.86 m,炮孔利用率为97.2%,循环进尺比前期采用的4空孔直线掏槽方案提高了0.31 m,实际爆破炸药及炮孔消耗均有所降低。在软弱、中硬及坚硬条件下的大断面隧道施工中,与传统的掏槽爆破方法相比,大直径空孔双螺旋掏槽方案可提高掘进效率,降低爆破成本,经济价值显著。

摘要：为提高立井基岩段掘进爆破效率,改善破碎块度,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,探讨深孔直眼掏槽大直径中心空孔的作用机理。理论研究表明:空孔为装药掏槽炮孔提供了一个与其相平行的辅助自由面和破碎岩石的补偿空间,加大了爆炸应力波的反射拉伸作用,空孔的存在造成了槽腔岩石中的拉应力集中,从而增大了岩石中的拉应力作用强度,引起槽腔中裂隙的进一步扩展延伸,使槽腔内岩石的破裂和破碎更充分。数值模拟结果进一步验证了大直径中心空孔所具有的应力叠加和反射拉伸作用。在此基础上,对空孔与装药孔间距的合理取值进行了理论分析计算,中心空孔应处在掏槽孔形成的爆破裂隙区之内,并选用较大的松动爆破作用指数进行设计。

摘要：为提高立井井筒坚硬岩石段掘进施工的爆破效率,设计在两阶同深桶形直眼掏槽中心布置一个直径100 mm的空孔。根据理论计算和工程实践经验选定掏槽爆破参数,一阶掏槽孔圈径1 700 mm、间距850 mm,二圈掏槽孔圈径2 500 mm、间距650 mm。运用有限元软件LS-DYNA对一阶掏槽孔爆破后的爆炸应力场进行数值模拟分析和爆破参数合理性验证。模拟结果表明:增加的中心大直径空孔能够提高爆炸应力波峰值和延长作用时间,空孔周围岩体中应力波峰值为无空孔时的2.2倍。同时,数值模拟还更直观地表现直眼掏槽时爆炸应力波在空孔处的应力叠加和反射拉伸现象、以及空孔具有的导向作用。在此基础上,进行立井坚硬岩石段掘进深孔爆破现场试验研究,取得在坚固性系数f=12~17的岩石中平均炮眼利用率达91.7%、爆破块度均匀的良好效果。

摘要：为解决含空孔直眼掏槽中炮孔间距、炮孔与空孔距离的确定问题,首先,从爆生气体膨胀做功致裂岩体和空孔效应入手,推导了爆生裂纹的长度计算公式,确定了掏槽炮孔间距a和炮孔与空孔距离L的计算公式,得到了大空孔直眼掏槽空孔处片裂区长度公式,确立了应力集中作用下空孔迎爆侧径向裂纹产生的判据;然后,以灰岩(硬岩)和泥岩(软岩)对比分析了不同设计思想下的爆破参数和掏槽效果;最后,结合工程实践验证了理论分析的可靠性。结果表明:不同设计思想下,含空孔直眼掏槽的爆破破岩机理不同,以a为主时,相邻炮孔间裂纹的贯通是形成槽腔的关键,而以L为主且考虑空孔效应时,炮孔与空孔优先贯通形成槽腔。硬、软岩中应力波(动作用)与爆生气体(静作用)对爆生裂纹长度的贡献率约为4∶1和9∶1,空孔效应导致的软岩的片裂区大于硬岩的,爆破参数设计时应重点考虑;而空孔处产生径向裂纹的临界距离均小于炮孔爆生裂纹长度与空孔半径之和,因此不会产生径向裂纹,爆破参数设计时可不予考虑。以上结果说明,不同设计思想对槽腔掏槽爆破参数和槽腔爆破效果影响较大,基于爆生气体致裂的爆生裂纹长度计算模型可为爆破参数设计提供参考。

摘要：掏槽是岩石井巷爆破的关键,含空孔直眼掏槽技术在岩石爆破中应用广泛,针对含空孔直眼掏槽参数确定没有可靠依据的问题,以大空孔直眼掏槽为对象,在分析掏槽空孔效应的基础上进行了掏槽参数确定的理论分析,并结合算例验证掏槽爆破参数设计的有效性。研究结果表明:含空孔直眼掏槽,掏槽区岩石的破坏是炮孔产生的裂隙区以及由空孔的应力集中效应、自由面效应和碎胀空间效应共同作用的结果,3种效应对破岩的作用机理不同,应力集中效应对岩石的破坏是因为空孔附近的切向应力起主要作用,切向应力导致径向裂纹的产生,且径向裂纹的产生与炮孔和空孔距离有关,该距离存在临界值;自由面效应与空孔直径相关,大直径空孔加剧了应力波的反射,反射的应力波产生的拉伸破坏范围在空孔与炮孔连心线处存在最大值,连心线两侧拉伸破坏范围逐渐减小,即形成"凹"状片裂破坏;碎胀空间效应为破岩提供了充足的空间,有利于提高爆破效率,提出了动态碎胀系数的概念。从爆生气体对爆生裂纹扩展影响角度,分析了炮泥运动距离对爆生气体压力和裂纹扩展长度的影响,推导了爆生裂纹长度计算公式,空孔处片裂区范围公式、空孔处径向裂纹产生判据公式。含空孔直眼掏槽参数中炮孔与空孔距离L由爆生裂纹区、片裂区、空孔径向裂纹区共同决定,炮孔间距a由爆生裂纹区、空孔的碎胀空间(空孔半径r2)确定。