市政工程硬岩隧道二氧化碳致裂器开挖炮孔布置结构及爆破开挖工艺的制作方法

技术特征：
1.市政工程硬岩隧道二氧化碳致裂器开挖炮孔布置结构，其特征在于，包括上台阶工作面和下台阶工作面，所述上台阶工作面上开设有掏槽致裂孔(1)、空孔(2)、第一辅助致裂孔(3)、第二辅助致裂孔(4)、第三辅助致裂孔(5)、第四辅助致裂孔(6)、上台阶底孔(7)和周边孔(8)，所述空孔(2)位于所述上台阶工作面的中部，所述掏槽致裂孔(1)布置在所述空孔(2)的两侧，所述第一辅助致裂孔(3)布置在所述掏槽致裂孔(1)的两侧，所述第二辅助致裂孔(4)布置在所述第一辅助致裂孔(3)的两侧，所述第三辅助致裂孔(5)布置在所述掏槽致裂孔(1)、所述空孔(2)、所述第一辅助致裂孔(3)和所述第二辅助致裂孔(4)的上方，所述第四辅助致裂孔(6)布置在所述第三辅助致裂孔(5)的外圈，所述周边孔(8)布置在所述第四辅助致裂孔(6)的外圈，所述上台阶底孔(7)沿所述上工作面的底部布置；所述下台阶工作面上开设有第一排孔(9)、第二排孔(10)、第三排孔(11)和下台阶底孔(12)，所述第一排孔(9)、所述第二排孔(10)、所述第三排孔(11)和所述下台阶底孔(12)从上至下依次布置在所述下台阶工作面上；所述隧道的垂直中心线为垂直中心线x，所述上台阶工作面和所述下台阶工作面的交界线为工作面分割线(13)。2.根据权利要求1所述的市政工程硬岩隧道二氧化碳致裂器开挖炮孔布置结构，其特征在于，所述空孔(2)沿平行于所述垂直中心线x的方向布置；所述空孔(2)两个为一对开设在所述上台阶工作面上；所述空孔(2)为两个时：两个所述空孔(2)的圆心位于隧道的垂直中心线x上；空孔(2)的数量为大于两个的偶数个时：一对空孔(2)中的两个空孔(2)关于所述垂直中心线x水平镜像对称布置，每个所述空孔(2)与所述垂直中心线x的距离相等。3.根据权利要求1所述的市政工程硬岩隧道二氧化碳致裂器开挖炮孔布置结构，其特征在于，所述掏槽致裂孔(1)、所述第一辅助致裂孔(3)和所述第二辅助致裂孔(4)均关于垂直中心线x对称布置。4.根据权利要求3所述的市政工程硬岩隧道二氧化碳致裂器开挖炮孔布置结构，其特征在于，所述掏槽致裂孔(1)开孔方向与水平面平行，所述掏槽致裂孔(1)孔口与垂直中心线x的水平距离大于所述掏槽致裂孔(1)孔底与垂直中心线x的水平距离；所述第一辅助致裂孔(3)开孔方向与水平面平行，所述第一辅助致裂孔(3)孔口与隧道垂直中心线x的水平距离大于所述第一辅助致裂孔(3)孔底与隧道垂直中心线x的水平距离；所述第二辅助致裂孔(4)开孔方向与工作面垂直。5.根据权利要求1所述的市政工程硬岩隧道二氧化碳致裂器开挖炮孔布置结构，其特征在于，在隧道的同一横截面上，所述第三辅助致裂孔(5)、所述第四辅助致裂孔(6)和所述周边孔(8)分别布置在以隧道轴心为圆心的三条圆弧上；所述第三辅助致裂孔(5)、所述第四辅助致裂孔(6)和所述周边孔(8)至所述隧道轴心的径向距离依次增大；所述上台阶底孔(7)的圆心位于所述工作面分割线(13)上。6.根据权利要求5所述的市政工程硬岩隧道二氧化碳致裂器开挖炮孔布置结构，其特征在于，所述第三辅助致裂孔(5)和所述第四辅助致裂孔(6)的开孔方向均垂直于工作面；所述周边孔(8)孔口与隧道轴线的距离小于所述周边孔(8)孔底与所述隧道轴线的距离。7.根据权利要求1所述的市政工程硬岩隧道二氧化碳致裂器开挖炮孔布置结构，其特征在于，所述第一排孔(9)、所述第二排孔(10)和所述第三排孔(11)均沿垂直中心线x对称布置；所述第一排孔(9)、所述第二排孔(10)和所述第三排孔(11)均与工作面分割线(13)平行；所述下台阶底孔(12)布置在以隧道轴线为圆心的圆弧上。
8.根据权利要求1所述的市政工程硬岩隧道二氧化碳致裂器开挖炮孔布置结构，其特征在于，所述掏槽致裂孔(1)、所述第一辅助致裂孔(3)、所述第二辅助致裂孔(4)、所述第三辅助致裂孔(5)、所述第四辅助致裂孔(6)、所述上台阶底孔(7)、所述周边孔(8)、所述第一排孔(9)、所述第二排孔(10)、所述第三排孔(11)和所述下台阶底孔(12)的孔径均为60mm、沿隧道轴线方向的开孔深度均为1500mm，所述空孔(2)的孔径均为60mm，所述空孔(2)沿隧道轴线方向的开孔深度大于或等于所述第二辅助致裂孔(4)沿隧道轴线方向的开孔深度，所述掏槽致裂孔(1)轴线与工作面夹角范围为74
°‑
86
°
，所述掏槽致裂孔(1)的数量为六个或六个以上的偶数个，六个或六个以上所述掏槽致裂孔(1)关于垂直中心线x对称分布在所述空孔(2)的两侧，每个所述掏槽致裂孔(1)与所述中心线x的距离均相等；所述第一辅助致裂孔(3)与所述工作面的夹角范围为83
°‑
87
°
，所述第一辅助致裂孔(3)的数量为六个或六个以上的偶数个，六个或六个以上所述第一辅助致裂孔(3)关于垂直中心线x对称布置在掏槽致裂孔(1)的外侧，每个所述第一辅助致裂孔(3)与所述垂直中心线x的距离相等；所述第二辅助致裂孔(4)的数量为四个或四个以上的偶数个，所述第二辅助致裂孔(4)关于垂直中心线x对称布置在所述第一辅助致裂孔(3)的外侧，每个所述第二辅助致裂孔(4)与所述垂直中心线x的距离相等；所述周边孔(8)分别在隧道的同一横截面上以隧道轴心为圆心的三条圆弧等间距分布，所述周边孔(8)与上台阶工作面的夹角为99
°
，在两个或两个以上的所述周边孔(8)中：位于两端的周边孔(8)圆心位于工作面分割线(13)上，两个或两个以上的上台阶底孔(7)沿所述工作面分割线(13)等间距分布；在上台阶工作面上，所述空孔(2)之间的垂直中心距、所述掏槽致裂孔(1)之间的垂直中心距、所述第一辅助致裂孔(3)之间的垂直中心距、所述第二辅助致裂孔(4)之间的垂直间距均为500mm，所述掏槽致裂孔(1)与所述空孔(2)的水平距离为500mm，所述第一辅助致裂孔(3)与所述掏槽致裂孔(1)的水平距离为500mm，所述第二辅助致裂孔(4)与所述第一辅助致裂孔(3)的水平距离为499mm，所述第三辅助致裂孔(5)沿以隧道轴心为圆心的半径为2071mm的圆弧等间距布置，相邻两个所述第三辅助致裂孔(5)的圆心距为600mm，所述第四辅助致裂孔(6)沿以隧道轴心为圆心的半径为2571mm的圆弧等间距布置，相邻两个所述第四辅助致裂孔(6)的圆心距为600mm，所述周边孔(8)沿以隧道轴心为圆心的半径为3091mm的圆弧等间距布置，相邻两个所述周边孔(8)的圆心距为500mm，相邻两个上台阶底孔(7)的圆心距为520mm。9.根据权利要求1所述的硬岩隧道二氧化碳致裂器开挖炮孔布置结构，其特征在于，所述第一排孔(9)、所述第二排孔(10)和所述第三排孔(11)均由七个致裂孔组成，所述第一排孔(9)两端的致裂孔、所述二排孔(10)两端的致裂孔、所述第三排孔(11)两端的致裂孔和所述下台阶底孔(12)：其靠近所述下台阶工作面一端与隧道轴心的距离小于其远离所述下台阶工作面一端与隧道轴心的距离，所述第一排孔(9)两端的致裂孔、所述第二排孔(10)两端的致裂孔、所述第三排孔(11)两端的致裂孔和所述下台阶底孔(12)与下台阶工作面的夹角均为102
°
；所述第一排孔(9)与所述工作面分割线(13)的垂直距离为832mm，所述第一排孔(9)与所述第二排孔(10)的垂直距离为832mm，所述第二排孔(10)与所述第三排孔(11)的垂直距离为832mm，所述第一排孔(9)中间的5个致裂孔中相邻两个致裂孔的水平间距为1000mm，所述第二排孔(10)中间的5个致裂孔中相邻两个致裂孔的水平间距为1000mm，所述第三排孔(11)中间的5个致裂孔中相邻两个致裂孔的水平间距均为1000mm，所述下台阶底孔(12)、第一排孔(9)两端的致裂孔、所述第二排孔(10)两端的致裂孔、第三排孔(11)两端
的致裂孔均分布在以隧道轴线为圆心半径为3030mm的圆弧上，所述隧道的直径为6680mm。10.硬岩隧道二氧化碳致裂器爆破开挖工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤a：安装致裂器：在上台阶工作面的掏槽致裂孔(1)、第一辅助致裂孔(3)、第二辅助致裂孔(4)、第三辅助致裂孔(5)、第四辅助致裂孔(6)、上台阶底孔(7)和周边孔(8)内装入二氧化碳致裂器，空孔(2)为空置孔；步骤b：起爆上台阶工作面：第一步起爆掏槽致裂孔(1)内的二氧化碳致裂器，第二步起爆第一辅助致裂孔(3)内的二氧化碳致裂器，第三步起爆第二辅助致裂孔(4)内的二氧化碳致裂器，第四步起爆第三辅助致裂孔(5)内的二氧化碳致裂器，第五步起爆第四辅助致裂孔(6)内的二氧化碳致裂器，最后同时起爆上台阶底孔(7)内的二氧化碳致裂器和周边孔(8)内的二氧化碳致裂器；步骤c：清理上台阶爆破后的岩碴；步骤d：在下台阶工作面的第一排孔(9)、第二排孔(10)、第三排孔(11)和下台阶底孔(12)内装入二氧化碳致裂器；步骤e：起爆下台阶工作面：第一步起爆第一排孔(9)内的二氧化碳致裂器，第二步起爆第二排孔(10)内的二氧化碳致裂器，第三步起爆第三排孔(11)内的二氧化碳致裂器，第四步起爆下台阶底孔(12)内的二氧化碳致裂器。

技术总结
本发明公开市政工程硬岩隧道二氧化碳致裂器开挖炮孔布置结构及爆破开挖工艺，市政工程硬岩隧道二氧化碳致裂器开挖炮孔布置结构包括上台阶工作面和下台阶工作面，所述上台阶工作面和所述下台阶工作面上均开设有相应的炮孔，市政工程硬岩隧道二氧化碳致裂器爆破开挖工艺，先爆破上台阶工作面，再爆破下台阶工作面。采用二氧化碳致裂器对坚硬岩石进行爆破，二氧化碳致裂器爆破相对于炸药爆破震动小且不会产生破坏性的震波，本发明的炮孔布置方法，空孔内不装二氧化碳致裂器，为掏槽致裂孔爆破提供了一定的自由面和补偿空间，能够充分利用空孔的空孔效应，提高了炮孔利用率；且掏槽致裂孔的轴线与工作面斜交，能够将靠近自由面的岩石抛出。面的岩石抛出。面的岩石抛出。


技术研发人员：黄宝龙 高伟 贺超 许舒荣 韩玉福 温汉宏 张亮 张松 董世卓 李宁 方亮文 孔令辉 郑新赟 刘冰 郭鹏
受保护的技术使用者：北京中煤矿山工程有限公司
技术研发日：2021.12.03
技术公布日：2022/4/26