本發(fā)明涉及城市淺埋地鐵隧道爆破開挖領(lǐng)域，特別涉及了一種地鐵雙線大跨度隧道微振爆破工藝。

背景技術(shù)：

隧道爆破從野外進(jìn)入了城區(qū)，從過去的單純追求進(jìn)尺，進(jìn)入到保護(hù)性爆破開挖階段，隧道掘進(jìn)爆破引起的振動危害問題也越來越引起人們的重視，一是隧道爆破開挖的過大振動可能損傷圍巖，影響隧道的穩(wěn)定性；二是隧道掘進(jìn)時會穿越各種地表和地下建筑物，為了確保城市居民及各類建筑物的安全，避免發(fā)生不必要的索賠和糾紛問題，隧道爆破振動控制更顯得尤為重要。

液態(tài)二氧化碳相變致裂技術(shù)是一種理念先進(jìn)、方法安全、效果顯著的爆破技術(shù)，屬于物理爆破技術(shù)，具有爆破過程無火花外露、爆破威力大、無需驗炮、操作簡便、不屬于民爆產(chǎn)品，其運輸、儲存和使用獲豁免審批等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于采煤、清堵、建筑物拆除。

液態(tài)二氧化碳相變致裂屬于物理致裂過程，通過化學(xué)加熱液態(tài)二氧化碳，使其壓力劇增至20mpa～60mpa，高壓液態(tài)二氧化碳沖破定壓剪切片迅速轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，體積膨脹600多倍，瞬間釋放的氣體膨脹能使鉆孔周邊煤體致裂；液態(tài)二氧化碳體積膨脹過程會吸收大量的熱量，能有效降低致裂范圍內(nèi)的煤體溫度，有利于抑制煤層自燃；液態(tài)二氧化碳相變致裂采用低壓啟動，即9v，比傳統(tǒng)爆破更安全，且不需要驗炮，爆破后即可進(jìn)人，實現(xiàn)連續(xù)工作。

二氧化碳爆破器的原理：二氧化碳?xì)怏w在一定的高壓下可轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，通過高壓泵將液態(tài)的二氧化碳壓縮至圓柱體容器即爆破管內(nèi)，裝入破裂片、導(dǎo)熱棒和密封圈，擰緊合金帽即完成了爆破前的準(zhǔn)備工作。將爆破管和安全云毫差起爆器及電源線攜至爆破現(xiàn)場，把爆破管插入鉆孔中固定好，連接起爆器電源。當(dāng)微電流通過高導(dǎo)熱棒時，產(chǎn)生高溫?fù)舸┌踩ぃ查g將液態(tài)二氧化碳?xì)饣?，急劇膨脹產(chǎn)生高壓沖擊波致泄壓閥自動打開，被爆破物品或堆積物受幾何級當(dāng)量沖擊波向外迅猛推進(jìn)，從起爆至結(jié)束整個過程只需0.4毫秒，且是低溫下運行，與周圍環(huán)境的液體，氣體不相融合，不產(chǎn)生任何有害氣體，不產(chǎn)生電弧和電火花，不受高溫、高熱、高濕、高寒影響。在井下爆破時對瓦斯具有稀釋作用，無震蕩，無粉塵。二氧化碳屬于惰性氣體非易燃易爆物質(zhì)，爆破過程就是體積膨的過程，物理做功而非化學(xué)反應(yīng)。

經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索，還未發(fā)現(xiàn)有關(guān)于城市地鐵隧道利用二氧化碳致裂器爆破的相關(guān)專利和文獻(xiàn)。目前還沒有城市地鐵隧道采用二氧化碳相變致裂器進(jìn)行組織爆破施工。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的炸藥爆破振速值無法滿足施工及環(huán)境保護(hù)要求，而采取的一種新型的物理爆破方式。適用于城市地鐵暗挖隧道減震爆破施工，尤其在穿越特、一級風(fēng)險源、大跨度及小間距隧道減震爆破施工方面效果較為顯著，特提供了一種地鐵雙線大跨度隧道微振爆破工藝。

本發(fā)明提供了一種地鐵雙線大跨度隧道微振爆破工藝，其特征在于：利用二氧化碳相變致裂器為爆破器材的爆破方式，通過管內(nèi)液態(tài)二氧化碳迅速膨脹作用，達(dá)到隧道開挖目的；致裂器長度控制鉆孔深度不小于1.5m，孔徑不大于63mm；打設(shè)周邊眼預(yù)裂導(dǎo)向孔，孔距10～50cm，孔深小于致裂孔20～30cm；

根據(jù)設(shè)計進(jìn)尺深度，選用長度1000mm或1500mm型的致裂器，本專利設(shè)計采用的致裂器為mzl150-53/1500型致裂器，管徑致裂器長度1.5m，膨脹壓力150mpa；打眼工具使用yt-28手持風(fēng)鉆，鉆頭直徑為成孔后直徑約為63mm；本設(shè)計對鉆孔孔徑精度要求較小，對鉆孔垂直度精度要求較高，若出現(xiàn)偏孔，則可能導(dǎo)致致裂器無法安裝，所以在打孔過程不易過快，以穩(wěn)為主；

減震爆破設(shè)計致裂孔孔深1.5m，致裂導(dǎo)向孔孔深1.3m，致裂孔孔距800mm，排距800mm，斷面中心部位設(shè)計致裂導(dǎo)向孔，導(dǎo)向孔距致裂孔400mm，呈環(huán)形布置，主要起到減震以及減少圍巖的夾制作用，斷面周邊為保證爆破效果，避免出現(xiàn)超欠挖現(xiàn)象，設(shè)計致裂孔孔距600mm，致裂孔中間打設(shè)致裂導(dǎo)向孔，導(dǎo)向孔相對致裂孔要淺，孔深小于致裂孔200～300mm；

主要起到圍巖開裂的導(dǎo)向作用，可保證爆破效果，達(dá)到光面爆破的目的，減震爆破設(shè)計需配套設(shè)備包括：根據(jù)斷面大小儲備100～150根致裂器、1臺無損快速組裝機(jī)、一個499l儲氣罐、一臺充裝機(jī)、一個充裝臺、加熱裝置、定壓剪切片個1000個以及380v交流電等設(shè)備及材料，整套設(shè)備可采用租賃或購買，其中一根致裂器可重復(fù)使用4000次以上；

二氧化碳爆破在煤礦中使用分為五個工作步驟：

第一步驟地面操作間的裝管；第二步爆破工作面的打眼；第三步將裝好氣的致裂管運輸?shù)焦ぷ髅?；第四步把二氧化碳致裂管放炮眼里面，并且封孔，放炮；第五步回收?/p>

一、地面操作間裝管

1、二氧化碳致裂管灌裝前的準(zhǔn)備工作

①需要給充裝機(jī)、拆裝機(jī)供應(yīng)380v交流電；

②儲液罐有足夠的液態(tài)二氧化碳；

③致裂器和相應(yīng)的耗材(加熱棒、爆破片、墊片)；

④萬用表、鉗子、扳手、內(nèi)六角等工具；

2、二氧化碳致裂管組裝

①將致裂器儲液管放在陳列架上，將鐵絲插入主管中，并使帶鉤的一端從主管刻字的一端伸出；然后把用鐵絲勾住加熱裝置的導(dǎo)線并拉動鐵絲使導(dǎo)線從儲液管的另一端伸出；

②將定壓剪切裝上密封墊，并與加熱裝置的導(dǎo)線連接在一起(注意定壓減切片凸起的一端朝里)；然后拉出加熱裝置，使定壓減切片完全進(jìn)入儲液管內(nèi)；

③先擰緊釋放管，再擰緊充裝閥，均擰到手無法擰動為止；

④將擰好的致裂器放在拆裝機(jī)鉗口上，并將充裝閥一頭插入拆裝頭里；然后順時針旋轉(zhuǎn)急停按鈕，按下啟動按鈕以啟動拆裝機(jī)；

⑤按住夾緊按鈕壓力上升到10mpa以上后放開；然后按住緊固按鈕當(dāng)壓力上升至10mpa時，放開緊固按鈕；

⑥按住松開按鈕，然后將致裂器掉頭；

⑦重復(fù)步驟⑤

⑧測量電阻，電阻在1-2歐姆為正常；

3、二氧化碳致裂管充氣

①將致裂器放在充裝臺上對好充裝孔，擰緊夾緊桿并用內(nèi)六角扳手打開充裝閥；然后打開致裂器所對應(yīng)的球閥，關(guān)閉沒有致裂器的球閥；

②按下充裝機(jī)上的清零鍵，將稱重儀表清零；

③放氣：每天首次工作前，需要放氣，將整個管道排空；先打開充裝臺上的進(jìn)口球閥和出口球閥；然后按下放氣按鈕，直到出口球閥噴出連續(xù)不斷的白色氣體后，關(guān)閉出口球閥；

④洗管：按下放氣按鈕后，關(guān)閉進(jìn)口球閥然后打開出口球閥，將致裂器內(nèi)的二氧化碳放出，放出一大部分后關(guān)閉出口球閥；重復(fù)兩到三次，

⑤充裝：關(guān)閉出口球閥后，按下增壓按鈕，待致裂器充滿后機(jī)器會自動停止；機(jī)器停止后，用內(nèi)六角扳手將致裂器的充裝閥關(guān)閉，然后關(guān)閉進(jìn)口球閥，再打開出口球閥將多余氣體放出；

⑥測試密封性：將致裂器的充裝閥和釋放管分別放入水中，確保沒有大量氣泡；

二、二氧化碳致裂器設(shè)備運輸

①儲液管長1.5m，外徑53mm，灌裝液態(tài)二氧化碳后質(zhì)量約為25kg；儲液管采用優(yōu)質(zhì)進(jìn)口鋼材加工而成，結(jié)實耐用，可重復(fù)使用4000次，除了接通電路能啟動爆破外，磕碰、撞擊、高溫都不會對裝置產(chǎn)生損壞；

②儲液管在地面灌裝液態(tài)二氧化碳后，由礦方安排人員提前用礦車運輸至爆破地點；

③實驗無法進(jìn)行或是用不完的儲液管必須及時回收升井，妥善保管；

三、隧道爆破工作面二氧化碳致裂器安裝及起爆

①二氧化碳致裂器裝孔

在充氣閥處接出兩根導(dǎo)線，用防水膠布粘貼好，再將致裂器放入炮眼，預(yù)留出10cm左右，以便連線；

②孔口密封

致裂器安裝結(jié)束后，在孔口用木楔塞緊，并用泡沫劑密封；

③致裂器連線

將每排致裂器尾端甩出的導(dǎo)線進(jìn)行逐一串連連接；

④致裂器起爆

將每炮的串聯(lián)的兩根導(dǎo)線分別接在起爆器上，便可以利用起爆器起爆；

二氧化碳相變致裂器爆破后效果

四、致裂器回收

①將回收好的致裂器用礦車運到操作間，把致裂器放在拆裝機(jī)鉗口上，并將充裝閥一頭插入拆裝頭里；然后順時針旋轉(zhuǎn)急停按鈕，按下啟動按鈕以啟動拆裝機(jī)；

②按住夾緊按鈕壓力上升到10mpa以上后放開；然后按住拆卸按鈕，旋轉(zhuǎn)一至兩圈后，放開拆卸按鈕；

③按住松開按鈕，然后將致裂器掉頭；

④重復(fù)步驟②；

⑤將致裂器內(nèi)部的殘渣清理干凈，以便下次使用；

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，任何未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。

本發(fā)明的優(yōu)點：

本發(fā)明所述的地鐵雙線大跨度隧道微振爆破工藝，利用二氧化碳相變致裂器為爆破器材的爆破方式，通過管內(nèi)液態(tài)二氧化碳迅速膨脹作用，達(dá)到隧道開挖目的。適用于城市地鐵暗挖隧道減震爆破施工，尤其在穿越特、一級風(fēng)險源、大跨度及小間距隧道減震爆破施工方面效果較為顯著。

附圖說明

下面結(jié)合附圖及實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

圖1是本發(fā)明中地鐵隧道單洞雙線斷面爆破設(shè)計圖。

圖2是本發(fā)明中地鐵隧道單洞雙線斷面?zhèn)葘?dǎo)洞爆破參數(shù)圖。

圖3是本發(fā)明中地鐵隧道單洞雙線斷面中導(dǎo)洞爆破參數(shù)圖。

具體實施方式

實施例

本發(fā)明提供了一種地鐵雙線大跨度隧道微振爆破工藝，其特征在于：利用二氧化碳相變致裂器為爆破器材的爆破方式，通過管內(nèi)液態(tài)二氧化碳迅速膨脹作用，達(dá)到隧道開挖目的；致裂器長度控制鉆孔深度不小于1.5m，孔徑不大于63mm；打設(shè)周邊眼預(yù)裂導(dǎo)向孔，孔距10～50cm，孔深小于致裂孔20～30cm；

根據(jù)設(shè)計進(jìn)尺深度，選用長度1000mm或1500mm型的致裂器，本專利設(shè)計采用的致裂器為mzl150-53/1500型致裂器，管徑致裂器長度1.5m，膨脹壓力150mpa；打眼工具使用yt-28手持風(fēng)鉆，鉆頭直徑為成孔后直徑約為63mm；本設(shè)計對鉆孔孔徑精度要求較小，對鉆孔垂直度精度要求較高，若出現(xiàn)偏孔，則可能導(dǎo)致致裂器無法安裝，所以在打孔過程不易過快，以穩(wěn)為主；

減震爆破設(shè)計致裂孔孔深1.5m，致裂導(dǎo)向孔孔深1.3m，致裂孔孔距800mm，排距800mm，斷面中心部位設(shè)計致裂導(dǎo)向孔，導(dǎo)向孔距致裂孔400mm，呈環(huán)形布置，主要起到減震以及減少圍巖的夾制作用，斷面周邊為保證爆破效果，避免出現(xiàn)超欠挖現(xiàn)象，設(shè)計致裂孔孔距600mm，致裂孔中間打設(shè)致裂導(dǎo)向孔，導(dǎo)向孔相對致裂孔要淺，孔深小于致裂孔200～300mm；

主要起到圍巖開裂的導(dǎo)向作用，可保證爆破效果，達(dá)到光面爆破的目的，減震爆破設(shè)計需配套設(shè)備包括：根據(jù)斷面大小儲備100～150根致裂器、1臺無損快速組裝機(jī)、一個499l儲氣罐、一臺充裝機(jī)、一個充裝臺、加熱裝置、定壓剪切片個1000個以及380v交流電等設(shè)備及材料，整套設(shè)備可采用租賃或購買，其中一根致裂器可重復(fù)使用4000次以上；

二氧化碳爆破在煤礦中使用分為五個工作步驟：

第一步驟地面操作間的裝管；第二步爆破工作面的打眼；第三步將裝好氣的致裂管運輸?shù)焦ぷ髅?；第四步把二氧化碳致裂管放炮眼里面，并且封孔，放炮；第五步回收?/p>

一、地面操作間裝管

1、二氧化碳致裂管灌裝前的準(zhǔn)備工作

①需要給充裝機(jī)、拆裝機(jī)供應(yīng)380v交流電；

②儲液罐有足夠的液態(tài)二氧化碳；

③致裂器和相應(yīng)的耗材(加熱棒、爆破片、墊片)；

④萬用表、鉗子、扳手、內(nèi)六角等工具；

2、二氧化碳致裂管組裝

①將致裂器儲液管放在陳列架上，將鐵絲插入主管中，并使帶鉤的一端從主管刻字的一端伸出；然后把用鐵絲勾住加熱裝置的導(dǎo)線并拉動鐵絲使導(dǎo)線從儲液管的另一端伸出；

②將定壓剪切裝上密封墊，并與加熱裝置的導(dǎo)線連接在一起(注意定壓減切片凸起的一端朝里)；然后拉出加熱裝置，使定壓減切片完全進(jìn)入儲液管內(nèi)；

③先擰緊釋放管，再擰緊充裝閥，均擰到手無法擰動為止；

④將擰好的致裂器放在拆裝機(jī)鉗口上，并將充裝閥一頭插入拆裝頭里；然后順時針旋轉(zhuǎn)急停按鈕，按下啟動按鈕以啟動拆裝機(jī)；

⑤按住夾緊按鈕壓力上升到10mpa以上后放開；然后按住緊固按鈕當(dāng)壓力上升至10mpa時，放開緊固按鈕；

⑥按住松開按鈕，然后將致裂器掉頭；

⑦重復(fù)步驟⑤

⑧測量電阻，電阻在1-2歐姆為正常；

3、二氧化碳致裂管充氣

①將致裂器放在充裝臺上對好充裝孔，擰緊夾緊桿并用內(nèi)六角扳手打開充裝閥；然后打開致裂器所對應(yīng)的球閥，關(guān)閉沒有致裂器的球閥；

②按下充裝機(jī)上的清零鍵，將稱重儀表清零；

③放氣：每天首次工作前，需要放氣，將整個管道排空；先打開充裝臺上的進(jìn)口球閥和出口球閥；然后按下放氣按鈕，直到出口球閥噴出連續(xù)不斷的白色氣體后，關(guān)閉出口球閥；

④洗管：按下放氣按鈕后，關(guān)閉進(jìn)口球閥然后打開出口球閥，將致裂器內(nèi)的二氧化碳放出，放出一大部分后關(guān)閉出口球閥；重復(fù)兩到三次，

⑤充裝：關(guān)閉出口球閥后，按下增壓按鈕，待致裂器充滿后機(jī)器會自動停止；機(jī)器停止后，用內(nèi)六角扳手將致裂器的充裝閥關(guān)閉，然后關(guān)閉進(jìn)口球閥，再打開出口球閥將多余氣體放出；

⑥測試密封性：將致裂器的充裝閥和釋放管分別放入水中，確保沒有大量氣泡；

二、二氧化碳致裂器設(shè)備運輸

①儲液管長1.5m，外徑53mm，灌裝液態(tài)二氧化碳后質(zhì)量約為25kg；儲液管采用優(yōu)質(zhì)進(jìn)口鋼材加工而成，結(jié)實耐用，可重復(fù)使用4000次，除了接通電路能啟動爆破外，磕碰、撞擊、高溫都不會對裝置產(chǎn)生損壞；

②儲液管在地面灌裝液態(tài)二氧化碳后，由礦方安排人員提前用礦車運輸至爆破地點；

③實驗無法進(jìn)行或是用不完的儲液管必須及時回收升井，妥善保管；

三、隧道爆破工作面二氧化碳致裂器安裝及起爆

①二氧化碳致裂器裝孔

在充氣閥處接出兩根導(dǎo)線，用防水膠布粘貼好，再將致裂器放入炮眼，預(yù)留出10cm左右，以便連線；

②孔口密封

致裂器安裝結(jié)束后，在孔口用木楔塞緊，并用泡沫劑密封；

③致裂器連線

將每排致裂器尾端甩出的導(dǎo)線進(jìn)行逐一串連連接；

④致裂器起爆

將每炮的串聯(lián)的兩根導(dǎo)線分別接在起爆器上，便可以利用起爆器起爆；

二氧化碳相變致裂器爆破后效果

四、致裂器回收

①將回收好的致裂器用礦車運到操作間，把致裂器放在拆裝機(jī)鉗口上，并將充裝閥一頭插入拆裝頭里；然后順時針旋轉(zhuǎn)急停按鈕，按下啟動按鈕以啟動拆裝機(jī)；

②按住夾緊按鈕壓力上升到10mpa以上后放開；然后按住拆卸按鈕，旋轉(zhuǎn)一至兩圈后，放開拆卸按鈕；

③按住松開按鈕，然后將致裂器掉頭；

④重復(fù)步驟②；

⑤將致裂器內(nèi)部的殘渣清理干凈，以便下次使用；

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，任何未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。