本發(fā)明涉及工程爆破技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基巖保護層雙預裂控制爆破結(jié)構(gòu)與方法。

背景技術(shù)：
隨著爆破器材和爆破技術(shù)的進步，預裂爆破控制爆破技術(shù)得到廣泛應用，預裂爆破是一種基巖保護層爆破減震的重要方法。預裂爆破減震機理是在主爆區(qū)爆破之前沿設(shè)計輪廓線先爆出一條具有一定寬度的貫穿裂縫，通過裂隙的物理隔離作用，以緩沖、反射開挖爆破的震動波，阻隔剝離層與保護層巖石之間地震波的傳播路徑，控制其對保留巖體的破壞影響，以獲得較平整的開挖輪廓。目前，預裂爆破通常采有微差爆破網(wǎng)絡起爆，微差爆破網(wǎng)絡起爆時，預裂孔首先起爆，形成預裂縫，再依次起爆主爆孔、緩沖孔。由于預裂爆破孔形成的預裂縫隙較小，一般為3～8mm，最先起爆主爆孔的地震波通過預裂縫隙后，預裂縫隙存在收斂趨勢，一旦裂隙巖石接觸后，后續(xù)起爆主爆孔的地震波將通過預裂縫隙巖石接觸面向保護層巖石傳播，導致降震作用下降。實踐中，當主爆區(qū)的微差爆破網(wǎng)絡總延時超過800毫秒時，預裂縫隙的降震作用顯著下降。因此，采用常規(guī)的預裂爆破方法，單次預裂爆破循環(huán)爆破總藥量、微差起爆網(wǎng)絡總延時均不宜過大，這也造成單次預裂爆破循環(huán)的開挖面臺階不能太大，制約了爆破開挖效率，延長了開挖施工工期，如在大邊坡，大跨度洞室開挖時，常規(guī)的單預裂爆破方法的不足之處表現(xiàn)得更為明顯。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基巖保護層雙預裂控制爆破結(jié)構(gòu)與方法，用于較好解決高效破巖與保護基巖的矛盾問題?？紤]到現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，根據(jù)本發(fā)明公開的一個方面，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種基巖保護層雙預裂控制爆破結(jié)構(gòu)，它包括設(shè)置于基巖保護層爆破臺階上的第一主爆區(qū)和第二主爆區(qū)；所述第一主爆區(qū)和第二主爆區(qū)通過施工預裂孔分隔；爆破臺階水平方向從外至內(nèi)的爆破孔布置順序為：位于第一主爆區(qū)上的第一主爆區(qū)主爆孔、第一主爆區(qū)緩沖孔，施工預裂孔，位于第二主爆區(qū)上的第二主爆區(qū)主爆孔、第二主爆區(qū)緩沖孔、結(jié)構(gòu)預裂孔；所述結(jié)構(gòu)預裂孔布置在基巖保護層結(jié)構(gòu)設(shè)計輪廓線上。為了更好地實現(xiàn)本發(fā)明，進一步的技術(shù)方案是：根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，所述施工預裂孔與所述結(jié)構(gòu)預裂孔各設(shè)置為一排。一種基巖保護層雙預裂控制爆破方法，它包括：ⅰ)在基巖保護層爆破臺階上設(shè)置第一主爆區(qū)和第二主爆區(qū)；所述第一主爆區(qū)和第二主爆區(qū)通過施工預裂孔分隔；爆破臺階從外至內(nèi)的爆破孔布置順序為：位于第一主爆區(qū)上的第一主爆區(qū)主爆孔、第一主爆區(qū)緩沖孔，施工預裂孔，位于第二主爆區(qū)上的第二主爆區(qū)主爆孔、第二主爆區(qū)緩沖孔、結(jié)構(gòu)預裂孔；所述結(jié)構(gòu)預裂孔布置在基巖保護層結(jié)構(gòu)設(shè)計輪廓線上；ⅱ)給基巖保護層爆破臺階上的爆破孔裝藥；ⅲ)起爆網(wǎng)絡聯(lián)網(wǎng)；ⅳ)實施爆破與清渣。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，所述施工預裂孔與所述結(jié)構(gòu)預裂孔采用不偶合裝藥和/或空氣間隔裝藥的方式，第一主爆區(qū)緩沖孔和第二主爆區(qū)緩沖孔采用孔內(nèi)藥徑變化的裝藥方式，第一主爆區(qū)主爆孔和第二主爆區(qū)主爆孔采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，爆破時采用微差起爆網(wǎng)絡。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，所述第一主爆區(qū)和第二主爆區(qū)分別起爆。本發(fā)明還可以是：根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，起爆的順序為：施工預裂孔→第一主爆區(qū)主爆孔→第一主爆區(qū)緩沖孔→結(jié)構(gòu)預裂孔→第二主爆區(qū)主爆孔→第二主爆區(qū)緩沖孔。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果之一是：本發(fā)明的一種基巖保護層雙預裂控制爆破結(jié)構(gòu)與方法，具有：1)將大臺階爆破開挖面以兩排獨立的預裂孔作為隔離帶，將主爆區(qū)分為兩個區(qū)域，兩個主爆區(qū)分別起爆，降低主爆區(qū)震動極限振幅；2)爆破時采用微差起爆網(wǎng)絡，兩道預裂縫分別成形，兩個主爆區(qū)分別起爆，每個主爆區(qū)起爆時均有一道完整的預裂縫發(fā)揮減震作用，克服了預裂縫隙收斂特征，確保較好的減震效果以保護基巖。3)大臺階爆破開挖面的兩個主爆區(qū)采用同步鉆孔施工、裝藥聯(lián)網(wǎng)、微差起爆、裝運清渣的施工工序，一個爆破循環(huán)的開挖方量大，效率高，能較大提高施工進度，較好地解決了高效破巖與保護基巖的矛盾關(guān)系。附圖說明為了更清楚的說明本申請文件實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)的描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅是對本申請文件中一些實施例的參考，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，還可以根據(jù)這些附圖得到其它的附圖。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基巖保護層雙預裂控制爆破結(jié)構(gòu)示意圖。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的公路毗鄰邊坡爆破孔剖面示意圖。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的預裂爆破孔裝藥剖面示意圖。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的緩沖爆破孔裝藥剖面示意圖。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的主爆孔裝藥剖面示意圖。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的公路毗鄰邊坡爆破網(wǎng)絡布置示意圖。其中，附圖中的附圖標記所對應的名稱為：1－第一主爆區(qū)，2－第二主爆區(qū)，3－施工預裂孔，4－第一主爆區(qū)主爆孔，5－第一主爆區(qū)緩沖孔，6－第二主爆區(qū)主爆孔，7－第二主爆區(qū)緩沖孔，8－結(jié)構(gòu)預裂孔，9－開挖面輪廓線，10－加強裝藥段，11－正常裝藥段，12－導爆索/導爆管，13－導爆索，14－竹片，15－Φ32直徑藥卷，16－Φ70直徑藥卷，17－Φ70乳化炸藥裝藥結(jié)構(gòu)。具體實施方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。如圖1所示，一種基巖保護層雙預裂控制爆破結(jié)構(gòu)，它包括設(shè)置于基巖保護層爆破臺階上的第一主爆區(qū)1和第二主爆區(qū)2；所述第一主爆區(qū)1和第二主爆區(qū)2通過施工預裂孔3分隔；爆破臺階水平方向從外至內(nèi)的爆破孔布置順序為：位于第一主爆區(qū)1上的第一主爆區(qū)主爆孔4、第一主爆區(qū)緩沖孔5，施工預裂孔3，位于第二主爆區(qū)2上的第二主爆區(qū)主爆孔6、第二主爆區(qū)緩沖孔7、結(jié)構(gòu)預裂孔8；所述結(jié)構(gòu)預裂孔8布置在基巖保護層結(jié)構(gòu)設(shè)計輪廓線上。施工預裂孔3與所述結(jié)構(gòu)預裂孔8各設(shè)置為一排。爆破時采用微差起爆網(wǎng)絡，兩道預裂縫分別成形，兩個主爆區(qū)分別起爆，每個主爆區(qū)起爆時均有一道完整的預裂縫發(fā)揮減震作用。雙預裂控制爆破方法既降低主地震波，也克服了預裂縫隙收斂，形成較好的減震效果以保護基巖。一種基巖保護層雙預裂控制爆破方法，它包括：1)爆破孔布置在開挖面上共布置兩排預裂爆破孔，結(jié)構(gòu)預裂孔布置在基巖保護層結(jié)構(gòu)設(shè)計輪廓線上。施工預裂孔布置在開挖面的中間線上，分隔第一主爆區(qū)與第二主爆區(qū)。爆破臺階水平方向從外至內(nèi)的爆破孔布置為：第一主爆區(qū)主爆孔，第一主爆區(qū)緩沖孔，施工預裂孔，第二主爆區(qū)主爆孔，第二主爆區(qū)緩沖孔，結(jié)構(gòu)預裂孔。2)施工準備與鉆孔首先將預裂爆破所指定的區(qū)域內(nèi)浮渣進行清除，用高壓風將巖面吹洗干凈，便于測量放點。巖面清理完成后，測量按照爆破設(shè)計要求逐孔進行放線，記錄好孔口高程。對測量所放點位采用油漆進行標示、編織袋或紙板進行保護。施鉆時，嚴格按照設(shè)計孔深與角度開鉆，同時控制鉆頭落在設(shè)計點位上，保證孔間距滿足設(shè)計要求。每完成一個孔，立即檢查孔深，對孔深不足的孔及時進行補鉆。3)爆破孔裝藥預裂孔采用不偶合裝藥和空氣間隔裝藥結(jié)構(gòu)，緩沖孔采用孔內(nèi)藥徑變化裝藥結(jié)構(gòu)，主爆孔采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)。預裂孔裝藥結(jié)構(gòu)：在爆破孔底段，由于受到的夾制力最大，因此采用加強裝藥，增加做功能力，促進底部巖石充分預裂；在爆破孔中部，屬于正常裝藥段，采用常見的間隔裝藥結(jié)構(gòu)；在爆破孔上部，受到的夾制力最小，采用減弱裝藥結(jié)構(gòu)。使爆破孔裝藥與最小巖石抵抗線相適應，有效保證預裂效果。緩沖孔裝藥結(jié)構(gòu)：緩沖爆破孔采用變化藥徑裝藥結(jié)構(gòu)，連續(xù)裝藥。在爆破孔底段，由于受到的夾制力最大，采用加強裝藥結(jié)構(gòu)；在爆破孔上段，由于受到的夾制力減小，采用減弱裝藥結(jié)構(gòu)。主爆孔裝藥結(jié)構(gòu)：主爆孔采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，在孔口段要確保封堵效果。4)起爆網(wǎng)絡聯(lián)網(wǎng)采用毫秒延期間隔起爆網(wǎng)絡，預裂孔采用導爆索傳爆。延時起爆順序為：施工預裂孔→第一爆區(qū)主爆孔→第一爆區(qū)緩沖孔→結(jié)構(gòu)預裂孔→第二爆區(qū)主爆孔→第二爆區(qū)緩沖孔。5)爆破與清渣爆破前在預定位置布設(shè)監(jiān)測儀器。爆前經(jīng)爆破技術(shù)人員檢查合格后即可實施起爆，爆后進行檢查無異常情況后，裝載出渣。同時對爆破震動監(jiān)測數(shù)據(jù)進行收集分析，評估爆破震動參數(shù)是否在規(guī)定范圍內(nèi)。爆破施工實例：以某公路毗鄰邊坡開挖爆破為例，由于邊坡開挖結(jié)構(gòu)面距離公路基礎(chǔ)距離較近，爆破震動不易控制，容易對公路基礎(chǔ)地質(zhì)造成破壞。同時，由于施工工期緊張，采用傳統(tǒng)的小臺階爆破方法很難滿足工期要求，因此采取雙排預裂控制爆破施工方法。1)爆破孔布置如圖2所示，在邊坡開挖面上共布置兩排預裂爆破孔，結(jié)構(gòu)預裂孔布置馬道設(shè)計開口線上，與結(jié)構(gòu)設(shè)計輪廓傾斜角一致。施工預裂孔布置在距離結(jié)構(gòu)預裂孔9.5米處，分隔第一主爆區(qū)與第二主爆區(qū)。預裂孔采用Φ90孔徑；由于結(jié)構(gòu)預裂孔布置在傾斜的開口線上，而施工預裂孔為垂直布置，結(jié)構(gòu)預裂孔比施工預裂孔相比，前者的孔深必須更長，因此，結(jié)構(gòu)預裂孔孔深取12m，施工預裂孔孔深取8m；結(jié)構(gòu)預裂孔、施工預裂孔的孔間距均為80cm；結(jié)構(gòu)預裂孔、施工預裂孔數(shù)量均為30個。緩沖孔均采用Φ90孔徑；第一爆區(qū)緩沖孔孔深8m，第二爆區(qū)緩沖孔孔深為8.6m；第一爆區(qū)緩沖孔與施工預裂孔間距200cm，第二爆區(qū)緩沖孔與結(jié)構(gòu)預裂孔間距150cm；緩沖孔孔間距均取250cm；第一爆區(qū)緩沖孔、第二爆區(qū)緩沖孔數(shù)量均為11個。主爆孔均采用Φ90孔徑；第一爆區(qū)主爆孔孔深8m，第二爆區(qū)主爆孔孔深隨傾斜角相應變化，孔深為3～5.8m；第一爆區(qū)主爆孔排間距250cm，第二爆區(qū)主爆孔排間距250cm，主爆孔孔間距均取300cm。2)最大單響藥量在爆破試驗中，測得進水口區(qū)域的K＝74，α＝1.6，根據(jù)V＝K(Q1/3/R)α，相鄰建筑物距離開挖面最小距離約為6m，質(zhì)點震動速控制標準為10cm/s，計算得出單響藥量為18.5kg，因此預裂爆破最大單響藥量因控制在該值以下，故在實際施工時，按三孔一段控制藥量不大于18.5kg，以確保臨近建筑物的安全。雙預裂爆破參數(shù)表見表1。表1：公路毗鄰邊坡雙預裂爆破參數(shù)表主爆孔最大單響不大于150kg,單耗0.4kg/m3，主爆孔爆破參數(shù)表見表2表2：公路毗鄰邊坡主爆孔參數(shù)表3)爆孔裝藥結(jié)構(gòu)預裂孔采用不偶合裝藥和空氣間隔裝藥結(jié)構(gòu)，緩沖孔采用孔內(nèi)藥徑變化裝藥結(jié)構(gòu)，主爆孔采用邊續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)。預裂孔裝藥結(jié)構(gòu)：在爆破孔底段，由于受到的夾制力最大，因此采用加強裝藥，增加做功能力，促進底部巖石充分預裂；在爆破孔中部，屬于正常裝藥段，采用常見的間隔裝藥結(jié)構(gòu)；在爆破孔上部，受到的夾制力最小，采用減弱裝藥結(jié)構(gòu)。如圖3所示，包括加強裝藥段10、正常裝藥段11、減弱裝藥段12、導爆索13、竹片14，其加強裝藥段10、正常裝藥段11、減弱裝藥段12由下至上依次設(shè)置，然后通過麻布加炮泥堵塞，加強裝藥段10可以采用6節(jié)2×φ32藥卷，正常裝藥段11可以采用(L-420)/50節(jié)φ32@30cm,減弱裝藥段12可以采用4節(jié)1/2φ32@27.5cm，采用如圖3所示預裂爆破孔裝藥結(jié)構(gòu)，使爆破孔裝藥與最小巖石抵抗線相適應，有效保證預裂效果。緩沖孔裝藥結(jié)構(gòu)：緩沖爆破孔采用變化藥徑裝藥結(jié)構(gòu)，連續(xù)裝藥，如圖4，在上、下部采用Φ32、Φ70兩種直徑藥卷16、15。在爆破孔底段，由于受到的夾制力最大，采用加強裝藥結(jié)構(gòu)，使用Φ70乳化炸藥；在爆破孔上段，由于受到的夾制力減小，采用減弱裝藥結(jié)構(gòu)，使用Φ32直徑藥卷連續(xù)裝藥。主爆孔裝藥結(jié)構(gòu)：如圖5，主爆孔采用Φ70乳化炸藥裝藥結(jié)構(gòu)17，在孔口段要確保封堵效果。4)起爆網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖6所示，采用毫秒延期間隔起爆網(wǎng)絡，預裂孔采用導爆索傳爆。延時起爆順序為：施工預裂孔→第一爆區(qū)主爆孔→第一爆區(qū)緩沖孔→結(jié)構(gòu)預裂孔→第二爆區(qū)主爆孔→第二爆區(qū)緩沖孔。5)爆破震動監(jiān)測與分析為了檢驗雙預裂控制爆破方法的效果，在相同進尺的爆破臺階上分別進行單排預裂、雙排預裂爆破試驗，通過測試保護基巖相同位置的質(zhì)點震動速度來比較兩種方法的優(yōu)劣。為保證試驗數(shù)據(jù)的可比性，單排預裂的主爆區(qū)最大單響藥量仍按150kg控制，因此需要增加雷管段別來延長延期時間。測點布置在公路上部，在兩次爆破試驗邊坡臺階的中間分隔線上設(shè)置一條測線,每隔12m布置震動速度傳感器，共3個測點,取質(zhì)點三個方向震動速度做為評定依據(jù)。表3：公路毗鄰邊坡爆破試驗測點震動參數(shù)表從表3的質(zhì)點震動數(shù)據(jù)可得出：雙排預裂爆破比單排預裂的減震效果更好，本次試驗質(zhì)點震動速度降低約20％～30％。綜上所述，本發(fā)明在開挖面相隔一定距離布置施工預裂、結(jié)構(gòu)預裂兩排預裂孔，把開挖面分隔為兩個主爆區(qū)，各自獨立形成主爆孔、緩沖孔、預裂孔布置順序。爆破時采用微差起爆網(wǎng)絡，兩道預裂縫分別成形，兩個主爆區(qū)分別起爆。雙預裂控制爆破方法既降低主地震波，也克服了預裂縫隙收斂特性，形成較好的減震效果以保護基巖，而且一個爆破循環(huán)的開挖方量大，較好地解決了高效破巖與保護基巖的矛盾關(guān)系。本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其它實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分相互參見即可。在本說明書中所談到的“一個實施例”、“另一個實施例”、“實施例”、等，指的是結(jié)合該實施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點包括在本申請概括性描述的至少一個實施例中。在說明書中多個地方出現(xiàn)同種表述不是一定指的是同一個實施例。進一步來說，結(jié)合任一實施例描述一個具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點時，所要主張的是結(jié)合其他實施例來實現(xiàn)這種特征、結(jié)構(gòu)或者特點也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。盡管這里參照本發(fā)明的多個解釋性實施例對本發(fā)明進行了描述，但是，應該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本申請公開和權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進行多種變型和改進。除了對組成部件和/或布局進行的變型和改進外，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其他的用途也將是明顯的。