DE102023108911B3

DE102023108911B3 - PRECISE BLASTING CARTRIDGE AND CORRESPONDING EXCAVATION METHODS FOR RAILWAY TUNNELS IN EXPANSIVE SOFT ROCK

Info

Publication number: DE102023108911B3
Application number: DE102023108911.0A
Authority: DE
Inventors: Xin Zhang; Jinshan Sun; Xiangping Zhang
Original assignee: China Railway 18th Bureau Group Co Ltd
Current assignee: China Railway 18th Bureau Group Co Ltd
Priority date: 2022-12-08
Filing date: 2023-04-06
Publication date: 2024-06-13
Anticipated expiration: 2043-04-07
Also published as: CN115854809A; CN115854809B

Abstract

Die vorliegende Offenbarung stellt eine zielgenaue Sprengpatrone und ein entsprechendes Ausbruchverfahren für Eisenbahntunnel in expansivem Weichgestein bereit. Die Sprengpatrone enthält einen Patronenkörper und Sprenglochgruppen, wobei jede Reihe von Sprenglochgruppen eine Mehrzahl von rhombischen Durchgangslöchern enthält und die rhombischen Durchgangslöcher in einer Umfangsrichtung und die benachbarten rhombischen Durchgangslöcher in einer Axialrichtung durch Umschließen eine Sprengzone bilden. In der vorliegenden Offenbarung sind die Mehrzahl der Reihen von Sprenglochgruppen auf dem Patronenkörper angeordnet, die Sprengzone wird durch die abwechselnd platzierten rhombischen Durchgangslöcher gebildet, und die gegenüberliegenden Winkel der rhombischen Durchgangslöcher liegen alle in Richtung der Sprengzone. Wenn ein Sprengstoff im Inneren des Patronenkörpers gezündet wird, wird die Energie des Sprengstoffs aus den rhombischen Durchgangslöchern freigesetzt.The present disclosure provides a precise blasting cartridge and a corresponding excavation method for railway tunnels in expansive soft rock. The blasting cartridge includes a cartridge body and blast hole groups, each row of blast hole groups includes a plurality of rhombic through holes, and the rhombic through holes in a circumferential direction and the adjacent rhombic through holes in an axial direction form a blast zone by enclosing them. In the present disclosure, the plurality of rows of blast hole groups are arranged on the cartridge body, the blast zone is formed by the alternately placed rhombic through holes, and the opposite angles of the rhombic through holes are all in the direction of the blast zone. When an explosive is detonated inside the cartridge body, the energy of the explosive is released from the rhombic through holes.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf das technische Gebiet des Tunnelbaus, im Besonderen auf eine zielgenaue Sprengpatrone und ein entsprechendes Ausbruchverfahren für Eisenbahntunnel in expansivem Weichgestein.The present disclosure relates to the technical field of tunnel construction, in particular to a precise explosive cartridge and a corresponding excavation method for railway tunnels in expansive soft rock.

Bei der Verformung des expansiven Weichgesteins und des Umgebungsgesteins steht die expansive Verformung durch Wasseraufnahme im Vordergrund. Ein Ziel des Ausbaus ist hauptsächlich die expansive Verformung. Eine primäre Aufgabe des Ausbaus ist es, Wasser derart zu verhindern und zu kontrollieren, dass feuchte Luft von dem Umgebungsgestein isoliert wird um dadurch zu verhindern, dass das Umgebungsgestein verwittert und zerfließt, und um die Reduktion der Festigkeit der Gesteinsmasse zu reduzieren. Der Ausbauwiderstand ist bei solchem Weichgestein nicht unbedingt groß. Wenn das Wasser ordnungsgemäß kontrolliert wird und eine Auflockerungszone nicht groß ist, kann das Weichgestein auch in ein leicht auszubauendes Umgebungsgestein umgewandelt werden.In the deformation of expansive soft rock and surrounding rock, expansive deformation due to water absorption is the main focus. One of the objectives of the support is mainly expansive deformation. A primary task of the support is to prevent and control water in such a way that moist air is isolated from the surrounding rock, thereby preventing the surrounding rock from weathering and deliquescing, and to reduce the reduction in the strength of the rock mass. The resistance to support is not necessarily large in such soft rock. If the water is properly controlled and a loosening zone is not large, the soft rock can also be converted into an easily supported surrounding rock.

Ein Tunnel in expansivem, schwachem Umgebungsgestein wird für gewöhnlich durch die Anwendung eines Sprengverfahrens ausgehoben. Während eines Ausbruchvorgangs wird ein Sprengstoffladungsvorgang nicht unmittelbar nach dem Bohren eines Sprenglochs ausgeführt. Das expandierte Umgebungsgestein kann jedoch zu einem reduzierten Lochdurchmesser des Sprenglochs führen; bei anschließendem Sprengstoffladen kann der Sprengstoff nicht bis zum Boden des Sprenglochs geladen werden, weshalb der Sprengstoff im Sprengloch das Sprengloch möglicherweise nicht vollständig sprengt; und nach der Sprengung bleiben mehr Löcher übrig, mit weniger Bohrfortschritt. Selbst wenn der Sprengstoff geladen ist, erzeugt der Sprengstoff möglicherweise ein Passivierungsphänomen und verweigert die Sprengung aufgrund von Verdrängung aus dem expandierten Umgebungsgestein, insbesondere wird durch die Sprengung überhaupt kein Einbruchloch gebildet, sodass nach der Sprengung kein Bohrfortschritt vorhanden ist.A tunnel in expansive, weak surrounding rock is usually excavated by applying a blasting method. During an excavation process, an explosive charging operation is not carried out immediately after drilling a blast hole. However, the expanded surrounding rock may result in a reduced hole diameter of the blast hole; during subsequent explosive charging, the explosive cannot be charged to the bottom of the blast hole, so the explosive in the blast hole may not completely blast the blast hole; and more holes are left after blasting, with less drilling progress. Even if the explosive is charged, the explosive may produce a passivation phenomenon and refuse to blast due to displacement from the expanded surrounding rock, in particular, no collapse hole is formed by the blasting at all, so there is no drilling progress after blasting.

Obwohl in der bekannten Bauweise das Sprengloch nach dem Bohren mit einem Augenscanner gescannt werden kann, kann der Sprengstoff nicht bis zum Boden des Sprenglochs geladen werden, das verbleibende Sprengloch ist nach der Sprengung zu lang und die Sprengwirkung ist aufgrund der expandierten Gesteinsmasse und des reduzierten Lochdurchmessers gering. Ein Loch, das gleich nach dem Bohren mit Sprengstoff geladen wird, braucht lange, um gesprengt zu werden. Das expandierte Umgebungsgestein kann dazu führen, dass die Sprenglochwand verdrängt und emulgiert wird, und der Sprengstoff das Passivierungsphänomen erzeugt. Nach der Sprengung eines Zünders verweigert der Sprengstoff die Sprengung und sprengt nur eine Kuhle; in einem solchen Fall hat das Einbruchloch keinen Bohrfortschritt mehr. Für gewöhnlich wird ein Stahlrohr als Sprengpatrone verwendet, das im Sprengloch angeordnet wird, um dem Einfluss des kontrahierten Umgebungsgesteins auf den Sprengstoff zu widerstehen. Obwohl das Stahlrohr eine stützende Rolle spielt, muss das Stahlrohr bei einem Sprengvorgang zunächst zerbrochen werden, und dann kann das Stahlrohr das Umgebungsgestein sprengen. Für das Zerbrechen des Stahlrohrs wird eine gewisse Sprengenergie verbraucht, so dass die Energie der Explosion, die auf das Umgebungsgestein einwirkt, reduziert wird und die Sprengwirkung verringert wird.In the conventional design, although the blast hole can be scanned by an eye scanner after drilling, the explosive cannot be loaded to the bottom of the blast hole, the remaining blast hole is too long after blasting, and the blasting effect is low due to the expanded rock mass and the reduced hole diameter. A hole loaded with explosives immediately after drilling takes a long time to be blasted. The expanded surrounding rock may cause the blast hole wall to be displaced and emulsified, and the explosive will produce the passivation phenomenon. After a detonator is detonated, the explosive will refuse to blast and only blast a hollow; in such a case, the collapse hole has no drilling progress. Usually, a steel pipe is used as a blasting cartridge, which is placed in the blast hole to resist the influence of the contracted surrounding rock on the explosive. Although the steel pipe plays a supporting role, when blasting, the steel pipe must be broken first, and then the steel pipe can blast the surrounding rock. A certain amount of blasting energy is consumed for the steel pipe to break, so the energy of the explosion acting on the surrounding rock is reduced and the blasting effect is reduced.

Ein Verfahren zur Durchführung von Oberstufen-Sprengungen bei einer ultralangen und großflächigen Tunnelverankerung mit der Nr. CN 106091848 B enthält die folgenden Schritte: (1) Sprenglochplatzierung; (2) Sprengstoffladeaufbau; (3) Sprenglochverdämmung und (4) Sprengnetzplanung. Im Stand der Technik wird beim Ladevorgang der Sprengstoff mit Hilfe eines Ladestocks in das Sprengloch geladen, wobei eine Haltevorrichtung beteiligt ist. Daher erzeugt der Sprengstoff aufgrund der Verdrängung und Emulgierung des expandierten Umgebungsgesteins das Passivierungsphänomen, was zu einem Explosions-Verweigerungs-Phänomen nach der Sprengung des Zünders führt.A method for conducting upper stage blasting in an ultra-long and large-area tunnel anchorage with the No. CN 106091848 B includes the following steps: (1) blast hole placement; (2) explosive loading setup; (3) blast hole damming, and (4) blast net planning. In the prior art, the loading process involves loading the explosive into the blast hole using a loading rod, which involves a holding device. Therefore, the explosive produces the passivation phenomenon due to the displacement and emulsification of the expanded surrounding rock, which leads to a blast refusal phenomenon after the detonator is detonated.

Weiterhin ist in US 7 861 785 B2 eine Treibmittelanordnung zur unterirdischen Frakturierung und ein Verfahren zu deren Verwendung offenbart. Die Anordnung kann ein erstes röhrenförmiges Element, ein zweites röhrenförmiges Element, ein oder mehrere röhrenförmige Treibmittel, die in dem ersten röhrenförmigen Element untergebracht sind, und ein oder mehrere Sprengschnüre, die in dem zweiten röhrenförmigen Element untergebracht sind, umfassen.Furthermore, in US 7 861 785 B2 discloses a propellant assembly for subterranean fracturing and a method of using the same. The assembly may comprise a first tubular member, a second tubular member, one or more tubular propellants housed in the first tubular member, and one or more detonating cords housed in the second tubular member.

US 2004 / 0 231 840 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verwendung in einem Bohrloch, die Führen eines Werkzeugstrangs zu einem Intervall des Bohrlochs und Aktivieren einer ersten Komponente in dem Werkzeugstrang beinhalten. US 2004 / 0 231 840 A1 discloses a method and apparatus for use in a wellbore including guiding a tool string to an interval of the wellbore and activating a first component in the tool string.

US 2006 / 0 185 898 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Stimulierung von unterirdischen Förder- und Injektionsbohrungen, wie z.B. Öl- und Gasbohrungen, unter Verwendung von Raketentreibstoffen. US 2006 / 0 185 898 A1 discloses an apparatus and method for stimulating underground production and injection wells, such as oil and gas wells, using rocket propellants.

US 2016 / 0 153 272 A1 offenbart Sprengstoffeinheiten zur Verwendung in einem Bohrloch, wobei die Ummantelung einen rohrförmigen Außenkörper umfassen kann, der Rillen, Taschen oder andere Abweichungen in der Dicke aufweist. US 2016 / 0 153 272 A1 discloses explosive units for use in a borehole, wherein the casing has a tubular outer body having grooves, pockets or other variations in thickness.

US 2017 / 0 370 182 A1 offenbart eine Untertagekomponente, umfassend einen Körper und einen in dem Körper ausgebildeten Spannungserhöher, der so positioniert und geformt ist, dass er einen vollständigen Bruch des Körpers begünstigt, während die Struktur des Körpers beibehalten wird. US 2017 / 0 370 182 A1 discloses a downhole component comprising a body and a stress raiser formed in the body and positioned and shaped to promote complete rupture of the body while maintaining the structure of the body.

JP 2014 - 085 085 A offenbart ein Treibmittel, bei dem die Installation einfach ist, ein Treibmittelhalter an einer genauen Position installiert werden kann und ein hoher Kontrolleffekt in einer Rissrichtung zum Zeitpunkt des Bruchs erreicht wird. JP 2014 - 085 085 A discloses a propellant in which installation is simple, a propellant holder can be installed at an accurate position, and a high control effect in a cracking direction at the time of rupture is achieved.

Um das obige Problem zu lösen, wird in der vorliegenden Offenbarung eine zielgenaue Sprengpatrone und ein entsprechendes Ausbruchverfahren für Eisenbahntunnel in expansivem Weichgestein derart bereitgestellt, dass das Problem geringer Sprengwirkung in der bekannten Sprengbauweise gelöst wird.To solve the above problem, the present disclosure provides a precise explosive cartridge and a corresponding excavation method for railway tunnels in expansive soft rock such that the problem of low explosive efficiency in the known explosive construction method is solved.

Um die im Stand der Technik bestehenden Probleme zu lösen, dass eine gewisse Sprengenergie für das Zerbrechen des Stahlrohrs verbraucht wird, so dass die Energie der Explosion, die auf das Umgebungsgestein einwirkt, reduziert wird und die Sprengwirkung verringert wird, stellt die vorliegende Offenbarung eine zielgenaue Sprengpatrone und ein entsprechendes Ausbruchverfahren für Eisenbahntunnel in expansivem Weichgestein, die in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 7 spezifiziert sind, derart bereit, dass die Reiß- und Beschädigungswirkung auf den Patronenkörper weiter verstärkt wird, der Verlust der durch den Sprengstoff erzeugten Energie zur Beschädigung des Patronenkörpers verringert wird, sodass die Sprengenergie auf das Umgebungsgestein sowie der Sprengeffekt und die Sprengwirkung erhöht wird.In order to solve the problems in the prior art that a certain blasting energy is consumed for breaking the steel pipe, so that the energy of the explosion acting on the surrounding rock is reduced and the blasting effect is reduced, the present disclosure provides a precise blasting cartridge and a corresponding excavation method for railway tunnels in expansive soft rock, which are specified in independent claims 1 and 7, such that the tearing and damaging effect on the cartridge body is further increased, the loss of the energy generated by the explosive to damage the cartridge body is reduced, so that the blasting energy on the surrounding rock and the blasting effect and blasting action are increased.

Um den oben genannten Zweck zu erreichen, wird in der vorliegenden Offenbarung die nachstehende technische Lösung angewendet:

Eine zielgenaue Sprengpatrone, die einen Patronenkörper zum Laden eines Sprengstoffs zum Sprengen enthält, wobei eine Mehrzahl von Reihen von Sprenglochgruppen in Abständen entlang einer Axialrichtung des Patronenkörpers platziert sind, jede Reihe von Sprenglochgruppen eine Mehrzahl von rhombischen Durchgangslöchern enthält, die entlang einer Umfangsrichtung des Patronenkörpers angeordnet sind, und die rhombischen Durchgangslöcher in benachbarten Reihen von Sprenglochgruppen abwechselnd angeordnet sind; und die benachbarten rhombischen Durchgangslöcher in der Umfangsrichtung und die benachbarten rhombischen Durchgangslöcher in der Axialrichtung umschließen, um eine Sprengzone bilden, und gegenüberliegende Winkel der rhombischen Durchgangslöcher, die die Sprengzone umschließen, alle in Richtung einer Mitte der Sprengzone liegen.

To achieve the above purpose, the following technical solution is applied in the present disclosure:

A precision blasting cartridge including a cartridge body for loading an explosive for blasting, wherein a plurality of rows of blast hole groups are placed at intervals along an axial direction of the cartridge body, each row of blast hole groups includes a plurality of rhombic through holes arranged along a circumferential direction of the cartridge body, and the rhombic through holes in adjacent rows of blast hole groups are alternately arranged; and the adjacent rhombic through holes in the circumferential direction and the adjacent rhombic through holes in the axial direction enclose to form a blast zone, and opposite angles of the rhombic through holes enclosing the blast zone are all toward a center of the blast zone.

Vorzugsweise sind zwei Enden des Patronenkörpers alle mit abnehmbaren Endkappen versehen.Preferably, two ends of the cartridge body are all provided with removable end caps.

Vorzugsweise ist eine wasserdichte Schicht zum Verschließen der rhombischen Durchgangslöcher an einer Innenwand des Patronenkörpers angeordnet.Preferably, a waterproof layer for closing the rhombic through holes is arranged on an inner wall of the cartridge body.

Vorzugsweise beträgt eine Wandstärke des Patronenkörpers 3-5 mm.Preferably the wall thickness of the cartridge body is 3-5 mm.

Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Widerhaken an einer Außenwand des Patronenkörpers angeordnet, die Mehrzahl von Widerhaken sind in gleichen Abständen entlang der Richtung des Patronenkörpers angeordnet, und die Mehrzahl von Widerhaken, die sich auf einem gleichen Abschnitt befinden, sind in gleichmäßigen Abständen entlang der Umfangsrichtung des Patronenkörpers angeordnet.Preferably, a plurality of barbs are arranged on an outer wall of the cartridge body, the plurality of barbs are arranged at equal intervals along the direction of the cartridge body, and the plurality of barbs located on a same portion are arranged at equal intervals along the circumferential direction of the cartridge body.

Vorzugsweise beträgt ein eingeschlossener Winkel zwischen der Mehrzahl von Widerhaken und der Außenwand des Patronenkörpers 30-45 Grad und erstreckt sich in eine Richtung außerhalb des Sprenglochs.Preferably, an included angle between the plurality of barbs and the outer wall of the cartridge body is 30-45 degrees and extends in a direction outside the blast hole.

Ein Verfahren zum Ausbruch eines Eisenbahntunnels in expansivem Weichgestein, das die folgenden Bestandteile enthält: Ausbrechen einer Ortsbrust des Tunnels und Bilden einer oberen Stufe und einer unteren Stufe eines zweistufigen Vorgehens;A method for excavating a railway tunnel in expansive soft rock, comprising the following components: excavating a tunnel face and forming an upper stage and a lower stage of a two-stage approach;

Anordnen einer Mehrzahl von Sprenglöchern in einem Abschnitt der oberen Stufe gemäß einer Planposition und Installieren einer Sprengpatrone innerhalb der Sprenglöcher, während die Sprenglöcher gebohrt werden; und
Zünden der Sprengpatrone und Abschließen der Tunnelsprengung.Arranging a plurality of blast holes in a section of the upper stage according to a plan position and installing a blasting cartridge within the blast holes while the blast holes are being drilled; and
Ignition of the explosive cartridge and completion of the tunnel blasting.

Vorzugsweise enthält jedes Sprengloch ein Bodenloch, das an einer Überschneidung der oberen Stufe und der unteren Stufe angeordnet ist, ein Einbruchloch erster Ordnung, ein Einbruchloch zweiter Ordnung und ein Helferschussloch, das nahe an einem Bereich der oberen Stufe und einem Boden der oberen Stufe angeordnet ist, mindestens drei Reihen von Satellitenlöchern, die auf dem Bereich der oberen Stufe angeordnet sind und sich an den Rändern des Einbruchlochs erster Ordnung und des Einbruchlochs zweiter Ordnung befinden, und Umfangslöcher, die außerhalb der Satellitenlöcher angeordnet sind.. Preferably, each blast hole includes a bottom hole located at an intersection of the upper stage and the lower stage, a first order break hole, a second order break hole and a helper shot hole located near a region of the upper stage and a bottom of the upper stage, at least three rows of satellite holes located on the region of the upper stage and located at the edges of the first order break hole and the second order break hole, and Perimeter holes located outside the satellite holes.

Vorzugsweise wird vor dem Ausbruch der Ortsbrust ein Langloch in einem Gewölbeteil der Ortsbrust gebohrt, eine kleine Leitung mit einem Injektionsloch installiert und eine Vorverpressung zur Verstärkung des Gewölbeteils durchgeführt.Preferably, before the face is excavated, a long hole is drilled in a vaulted part of the face, a small pipe with an injection hole is installed and pre-grouting is carried out to reinforce the vaulted part.

Vorzugsweise wird nach der Sprengung mindestens 30 Minuten lang eine Belüftung durchgeführt, und nachdem die Sprengsituation überprüft und die Sicherheit bestätigt wurde, informiert ein Sprengarbeiter einen Arbeiter eines nächsten Vorgangs zur Aufnahme der Bauarbeiten.Preferably, ventilation is carried out for at least 30 minutes after blasting, and after the blasting situation is checked and safety is confirmed, a blasting operator informs a worker of a next operation to start construction work.

Im Vergleich zum Stand der Technik hat die vorliegende Offenbarung die folgenden technischen Effekte erzielt:

1. In der vorliegenden Offenbarung sind die Mehrzahl der Reihen von Sprenglochgruppen auf dem Patronenkörper angeordnet, die Sprengzone ist durch die abwechselnd platzierten rhombischen Durchgangslöcher gebildet, und die gegenüberliegenden Winkel der rhombischen Durchgangslöcher sind alle in Richtung der Sprengzone ausgerichtet. Wenn der Sprengstoff im Innern des Patronenkörpers gezündet wird, wird die Energie des Sprengstoffs aus den rhombischen Durchgangslöchern freigesetzt. Da die Begrenzungen der rhombischen Durchgangslöcher winkelförmige Begrenzungen sind, ist es für die vom Sprengstoff erzeugte Energie einfacher, die gesamte Sprengzone durch die oberen Ecken zu zerreißen; und gleichzeitig sind die oberen Ecken der vier rhombischen Durchgangslöcher in jeder Sprengzone alle in Richtung der Sprengzone ausgerichtet. Die Sprengzone kann gleichzeitig derart in den vier Richtungen zerrissen und beschädigt werden, dass die Reiß- und Beschädigungswirkung auf den Patronenkörper weiter verstärkt wird, der Verlust der durch den Sprengstoff erzeugten Energie zur Beschädigung des Patronenkörpers verringert wird und dann die Sprengenergie auf das Umgebungsgestein sowie der Sprengeffekt und die Sprengwirkung erhöht wird.
2. In der vorliegenden Offenbarung sind die zwei Enden des Patronenkörpers alle mit den abnehmbaren Endkappen versehen, die das Laden des Sprengstoffs in den Patronenkörper erleichtern.
3. In der vorliegenden Offenbarung ist die wasserdichte Schicht zum Verschließen der rhombischen Durchgangslöcher an der Innenwand des Patronenkörpers derart angeordnet, dass sie der Verdrängung von in den Sprenglöchern eingefrorenem Frost widersteht.
4. In der vorliegenden Offenbarung sind die Mehrzahl von Widerhaken an der Außenwand des Patronenkörpers angeordnet, die Mehrzahl von Widerhaken sind in gleichen Abständen entlang der Richtung des Patronenkörpers angeordnet, und die Mehrzahl von Widerhaken, die sich auf demselben Abschnitt befinden, sind in gleichmäßigen Abständen entlang der Umfangsrichtung des Patronenkörpers angeordnet; und während des Sprengvorgangs können die Widerhaken aufgrund des Zusammenwirkens mit einem Verdämmpfropfen nicht so leicht herausgedrückt werden, wodurch die Wirkungszeit des explosiven Gases und der Sprengdruckwelle verlängert und das Gestein vollständig zerbrochen wird.

Compared with the prior art, the present disclosure has achieved the following technical effects:

1. In the present disclosure, the plurality of rows of blast hole groups are arranged on the cartridge body, the blast zone is formed by the alternately placed rhombic through holes, and the opposite angles of the rhombic through holes are all directed toward the blast zone. When the explosive inside the cartridge body is detonated, the energy of the explosive is released from the rhombic through holes. Since the boundaries of the rhombic through holes are angle-shaped boundaries, it is easier for the energy generated by the explosive to rupture the entire blast zone through the upper corners; and at the same time, the upper corners of the four rhombic through holes in each blast zone are all directed toward the blast zone. The blast zone can be torn and damaged in the four directions at the same time, so that the tearing and damaging effect on the cartridge body is further enhanced, the loss of the energy generated by the explosive to damage the cartridge body is reduced, and then the blasting energy on the surrounding rock and the blasting effect and blasting effect are increased.
2. In the present disclosure, the two ends of the cartridge body are all provided with the removable end caps, which facilitate the loading of the explosive into the cartridge body.
3. In the present disclosure, the waterproof layer for closing the rhombic through holes is arranged on the inner wall of the cartridge body so as to resist the displacement of frost frozen in the blast holes.
4. In the present disclosure, the plurality of barbs are arranged on the outer wall of the cartridge body, the plurality of barbs are arranged at equal intervals along the direction of the cartridge body, and the plurality of barbs located on the same portion are arranged at equal intervals along the circumferential direction of the cartridge body; and during the blasting process, the barbs cannot be easily pushed out due to the cooperation with a plug, thereby prolonging the action time of the explosive gas and the blast pressure wave and completely breaking the rock.

Um die technische Lösung in der vorliegenden Offenbarung oder dem Stand der Technik besser zu verdeutlichen, werden die Zeichnungen, die zur Veranschaulichung der Ausführungsformen erforderlich sind, im Folgenden einfach beschrieben. Es ist offensichtlich, dass die nachstehend beschriebenen Zeichnungen lediglich einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen. Der Fachmann kann auf der Grundlage dieser Zeichnungen ohne schöpferische Arbeit weitere Zeichnungen anfertigen.

1 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Sprengpatrone gemäß der vorliegenden Offenbarung.
2 ist eine schematische Darstellung des inneren Aufbaus einer Sprengpatrone im Sinne der vorliegenden Offenbarung.
3 ist eine Anordnungsdiagramm eines Sprenglochs in der vorliegenden Offenbarung.

In order to better clarify the technical solution in the present disclosure or the prior art, the drawings necessary for illustrating the embodiments are simply described below. It is obvious that the drawings described below only illustrate some embodiments of the present disclosure. Those skilled in the art can make further drawings based on these drawings without creative work.

1 is a schematic representation of the structure of an explosive cartridge according to the present disclosure.
2 is a schematic representation of the internal structure of an explosive cartridge in the sense of the present disclosure.
3 is a layout diagram of a blast hole in the present disclosure.

Wobei 1. Endkappe, 2. Verdämmpfropfen, 3. Sprengstoff, 4. Patronenkörper, 5. Widerhaken, 6. Rhombisches Durchgangsloch, 7. Sprengzone, 8. Umfangsloch, 9. Satellitenloch, 10. Einbruchloch, 11. Helferschussloch, 12. Bodenloch.Where 1. end cap, 2. sealing plug, 3. explosive, 4. cartridge body, 5. barb, 6. rhombic through hole, 7. blast zone, 8. peripheral hole, 9. satellite hole, 10. burglary hole, 11. helper shot hole, 12. bottom hole.

Im Folgenden werden die technischen Lösungen in den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen in den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung klar und vollständig beschrieben. Offensichtlich handelt es sich bei den beschriebenen Ausführungsformen nur um einige, nicht um alle Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Basierend auf den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sollten alle anderen Ausführungsformen, die von einem Fachmann unter der Voraussetzung, dass er keine schöpferische Leistung erbringt, erzielt werden, in den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung fallen.Hereinafter, the technical solutions in the embodiments of the present disclosure will be described clearly and completely with reference to the accompanying drawings in the embodiments of the present disclosure. Obviously, the described embodiments are only some, not all, of the embodiments of the present disclosure. Based on the embodiments of the present disclosure, any other embodiments achieved by a person skilled in the art under the assumption that he does not perform an inventive effort should fall within the scope of the present disclosure.

Die vorliegende Offenbarung zielt darauf ab, eine zielgenaue Sprengpatrone und ein entsprechendes Ausbruchverfahren für Eisenbahntunnel in expansivem Weichgestein derart bereitzustellen, dass eine verbesserte Sprengwirkung erreicht wird.The present disclosure aims to provide a precise explosive cartridge and a corresponding excavation method for railway tunnels in expansive soft rock such that an improved explosive effect is achieved.

Um die oben genannten Zwecke, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung offensichtlicher und verständlicher zu machen, wird die vorliegende Offenbarung nachstehend in Verbindung mit den Zeichnungen und spezifischen Ausführungsarten weiter im Detail beschrieben.In order to make the above purposes, features and advantages of the present disclosure more apparent and understandable, the present disclosure is described in further detail below in conjunction with the drawings and specific embodiments.

Bezug nehmend auf 1 bis 2, eine zielgenaue Sprengpatrone, die einen Patronenkörper 4 zum Laden eines Sprengstoffs 3 zum Sprengen enthält, wobei eine Mehrzahl von Reihen von Sprenglochgruppen in Abständen entlang einer Axialrichtung des Patronenkörpers 4 platziert sind, jede Reihe von Sprenglochgruppen eine Mehrzahl von rhombischen Durchgangslöchern 6 enthält, die entlang einer Umfangsrichtung des Patronenkörpers 4 angeordnet sind, und die rhombischen Durchgangslöcher 6 in den benachbarten Reihen von Sprenglochgruppen abwechselnd angeordnet sind; und die benachbarten rhombischen Durchgangslöcher 6 in der Umfangsrichtung und die benachbarten rhombischen Durchgangslöcher 6 in der Axialrichtung durch Umschließen eine Sprengzone 7 bilden, und die gegenüberliegenden Winkel der rhombischen Durchgangslöcher 6, die die Sprengzone 7 umschließen, alle in Richtung einer Mitte der Sprengzone liegen. In der vorliegenden Offenbarung sind die Mehrzahl der Reihen von Sprenglochgruppen auf dem Patronenkörper 4 angeordnet, die Sprengzone 7 ist durch abwechselnd platzierte rhombische Durchgangslöcher gebildet, und die gegenüberliegenden Winkel der rhombischen Durchgangslöcher 6 sind alle in Richtung der Sprengzone ausgerichtet. Wenn der Sprengstoff 3 im Inneren des Patronenkörpers 4 gezündet wird, wird die Energie des Sprengstoffs 3 aus den rhombischen Durchgangslöchern 6 freigesetzt. Da die Begrenzungen der rhombischen Durchgangslöcher 6 winkelförmige Begrenzungen sind, ist es für die vom Sprengstoff 3 erzeugte Energie einfacher, die gesamte Sprengzone 7 durch die oberen Ecken zu zerreißen; und gleichzeitig sind die oberen Ecken der vier rhombischen Durchgangslöcher 6 in jeder Sprengzone 7 alle in Richtung der Sprengzone 7 ausgerichtet. Die Sprengzone 7 kann gleichzeitig derart in den vier Richtungen zerrissen und beschädigt werden, dass die Reiß- und Beschädigungswirkung auf den Patronenkörper 4 weiter verstärkt wird, der Verlust der durch den Sprengstoff 3 erzeugten Energie zur Beschädigung des Patronenkörpers 4 verringert wird und dann die Sprengenergie auf das Umgebungsgestein sowie der Sprengeffekt und die Sprengwirkung erhöht wird.Referring to 1 until 2 , a precision blasting cartridge including a cartridge body 4 for loading an explosive 3 for blasting, wherein a plurality of rows of blast hole groups are placed at intervals along an axial direction of the cartridge body 4, each row of blast hole groups includes a plurality of rhombic through holes 6 arranged along a circumferential direction of the cartridge body 4, and the rhombic through holes 6 in the adjacent rows of blast hole groups are alternately arranged; and the adjacent rhombic through holes 6 in the circumferential direction and the adjacent rhombic through holes 6 in the axial direction form a blast zone 7 by enclosing them, and the opposite angles of the rhombic through holes 6 enclosing the blast zone 7 are all toward a center of the blast zone. In the present disclosure, the plurality of rows of blast hole groups are arranged on the cartridge body 4, the blast zone 7 is formed by alternately placed rhombic through holes, and the opposite angles of the rhombic through holes 6 are all directed toward the blast zone. When the explosive 3 inside the cartridge body 4 is detonated, the energy of the explosive 3 is released from the rhombic through holes 6. Since the boundaries of the rhombic through holes 6 are angle-shaped boundaries, it is easier for the energy generated by the explosive 3 to rupture the entire blast zone 7 through the upper corners; and at the same time, the upper corners of the four rhombic through holes 6 in each blast zone 7 are all directed toward the blast zone 7. The blast zone 7 can be simultaneously torn and damaged in the four directions such that the tearing and damaging effect on the cartridge body 4 is further increased, the loss of the energy generated by the explosive 3 to damage the cartridge body 4 is reduced, and then the blasting energy on the surrounding rock as well as the blasting effect and the blasting action are increased.

Bezugnehmend auf 1 bis 2 sind zwei Enden des Patronenkörpers 4 alle mit abnehmbaren Endkappen 1 versehen, die das Laden des Sprengstoffs 3 in den Patronenkörper 4 erleichtern.Referring to 1 until 2 two ends of the cartridge body 4 are all provided with removable end caps 1, which facilitate the loading of the explosive 3 into the cartridge body 4.

Ferner ist eine wasserdichte Schicht zum Verschließen der rhombischen Durchgangslöcher 6 an einer Innenwand des Patronenkörpers 4 derart angeordnet, die sie der Verdrängung von in den Sprenglöchern eingefrorenem Frost widersteht; und ferner handelt es sich bei der wasserdichten Schicht um Kraftpapier, das eine bessere wasserdichte Wirkung und niedrige Kosten aufweist.Further, a waterproof layer for closing the rhombic through holes 6 is disposed on an inner wall of the cartridge body 4 in such a manner as to resist the displacement of frost frozen in the blast holes; and further, the waterproof layer is kraft paper which has a better waterproof effect and a low cost.

Ferner beträgt eine Wandstärke des Patronenkörpers 4 3-5 mm, und die Stärke des Patronenkörpers 4 kann der Ausdehnung und Verdrängung der Sprenglochwand widerstehen und den Sprengeffekt nicht beeinträchtigen.Furthermore, a wall thickness of the cartridge body 4 is 3-5 mm, and the thickness of the cartridge body 4 can resist the expansion and displacement of the blast hole wall and not affect the blasting effect.

Bezug nehmend auf 1 sind eine Mehrzahl von Widerhaken 5 an der Außenwand des Patronenkörpers 4 angeordnet, die Mehrzahl von Widerhaken 5 sind in gleichen Abständen entlang der Richtung des Patronenkörpers 4 angeordnet, und die Mehrzahl von Widerhaken 5, die sich auf demselben Abschnitt befinden, sind in gleichmäßigen Abständen entlang der Umfangsrichtung des Patronenkörpers 4 angeordnet; und während des Sprengvorgangs können die Widerhaken 5 aufgrund des Zusammenwirkens mit einem Verdämmpfropfen 2 nicht so leicht herausgedrückt werden, wodurch die Wirkungszeit des explosiven Gases und der Sprengdruckwelle verlängert und das Gestein vollständig zerbrochen wird.Referring to 1 a plurality of barbs 5 are arranged on the outer wall of the cartridge body 4, the plurality of barbs 5 are arranged at equal intervals along the direction of the cartridge body 4, and the plurality of barbs 5 located on the same portion are arranged at equal intervals along the circumferential direction of the cartridge body 4; and during the blasting process, the barbs 5 cannot be easily pushed out due to the cooperation with a stopper 2, thereby prolonging the action time of the explosive gas and the blast pressure wave and completely breaking the rock.

Ferner ist ein eingeschlossener Winkel zwischen der Mehrzahl von Widerhaken 5 und der Außenwand des Patronenkörpers 30-45 Grad und erstreckt sich in eine Richtung außerhalb des Sprenglochs.Furthermore, an included angle between the plurality of barbs 5 and the outer wall of the cartridge body is 30-45 degrees and extends in a direction outside the blast hole.

Bezug nehmend auf 2, ein Ausbruchverfahren für Eisenbahntunnel in expansivem Weichgestein, das folgende Bestandteile enthält: Ausbrechen einer Ortsbrust des Tunnels und Bilden einer oberen Stufe und einer unteren Stufe; Anordnen einer Mehrzahl von Sprenglöchern in einem Abschnitt der oberen Stufe gemäß einer Planposition und Installieren einer Sprengpatrone innerhalb der Sprenglöcher, während die Sprenglöcher gebohrt werden; und Zünden der Sprengpatrone und Abschließen der Tunnelsprengung.Referring to 2 , an excavation method for railway tunnels in expansive soft rock, comprising: excavating a tunnel face and forming an upper stage and a lower stage; arranging a plurality of blast holes in a section of the upper stage according to a plan position and installing a blasting cartridge within the blast holes while the blast holes are being drilled; and igniting the blasting cartridge and completing the tunnel blasting.

Bezugnehmend auf 2 enthält jedes Sprengloch ein Bodenloch 12, das an einer Überschneidung der oberen Stufe und der unteren Stufe angeordnet ist, ein Einbruchloch 10 erster Ordnung, ein Einbruchloch 10 zweiter Ordnung und ein Helferschussloch 11, das nahe an einem Bereich der oberen Stufe und einem Boden der oberen Stufe angeordnet ist, mindestens drei Reihen von Satellitenlöchern 9, die auf dem Bereich der oberen Stufe angeordnet sind und sich an den Rändern des Einbruchlochs 10 erster Ordnung und des Einbruchlochs 10 zweiter Ordnung befinden, und Umfangslöcher 8, die außerhalb der Satellitenlöcher 9 angeordnet sind.Referring to 2 Each blast hole includes a bottom hole 12 located at an intersection of the upper stage and the lower stage, a first-order break-in hole 10, a second-order break-in hole 10 and a helper shot hole 11 located close to a region of the upper stage and a bottom of the upper stage, at least three rows of satellite holes 9 arranged on the upper stage region and located at the edges of the first-order burglary hole 10 and the second-order burglary hole 10, and peripheral holes 8 arranged outside the satellite holes 9.

Ferner Bohren eines Langlochs in einem Gewölbeteil der Ortsbrust vor dem Ausbruch der Ortsbrust, Installieren einer kleinen Leitung mit einem Injektionsloch und Durchführen einer Vorverpressung zur Verstärkung des Gewölbeteils.Furthermore, drilling a long hole in a vaulted part of the tunnel face before excavating the tunnel face, installing a small pipe with an injection hole and carrying out pre-grouting to reinforce the vaulted part.

Ferner wird nach der Sprengung mindestens 30 Minuten lang eine Belüftung durchgeführt, und nachdem die Sprengsituation überprüft und die Sicherheit bestätigt wurde, informiert ein Sprengarbeiter einen Arbeiter eines nächsten Vorgangs zur Aufnahme der Bauarbeiten.Furthermore, ventilation is carried out for at least 30 minutes after blasting, and after the blasting situation is checked and safety is confirmed, a blasting worker informs a worker of a next operation to start construction work.

Claims

A precision explosive cartridge comprising a cartridge body (4) for loading an explosive (3) for blasting, wherein a plurality of rows of blast hole groups are placed at intervals along an axial direction of the cartridge body (4), each row of blast hole groups comprises a plurality of rhombic through holes (6) arranged along a circumferential direction of the cartridge body (4), and the rhombic through holes (6) in adjacent rows of blast hole groups are alternately arranged; and the adjacent rhombic through holes (6) in the circumferential direction and the adjacent rhombic through holes (6) in the axial direction form a blast zone (7) by enclosing them, and the opposite angles of the rhombic through holes (6) enclosing the blast zone (7) are all toward the center of the blast zone (7).

Accurate explosive cartridge according to Claim 1 , wherein two ends of the cartridge body (4) are all provided with removable end caps (1).

Accurate explosive cartridge according to Claim 1 , wherein a waterproof layer for closing the rhombic through holes (6) is arranged on an inner wall of the cartridge body (4).

Accurate explosive cartridge according to Claim 3 , whereby a wall thickness of the cartridge body (4) is 3-5 mm.

Accurate explosive cartridge according to Claim 3 , wherein a plurality of barbs (5) are arranged on an outer wall of the cartridge body (4), the plurality of barbs (5) are arranged at equal intervals along the direction of the cartridge body (4), and the plurality of barbs (5) located on a same portion are arranged at equal intervals along the circumferential direction of the cartridge body (4).

Accurate explosive cartridge according to Claim 5 , wherein an included angle between the plurality of barbs (5) and the outer wall of the cartridge body (4) is 30-45 degrees and extends in a direction outside the blast hole.

Excavation method for railway tunnels in expansive soft rock, using an explosive cartridge according to one of the Claims 1 until 6 is used, the excavation method comprising: excavating a tunnel face and forming an upper stage and a lower stage of a two-stage procedure; arranging a plurality of blast holes on a portion of the upper stage according to a plan position and installing a blasting cartridge within the blast holes while the blast holes are being drilled; and igniting the blasting cartridge and terminating the tunnel blasting.

Excavation method for railway tunnels in expansive soft rock according to Claim 7 , each blast hole comprising a bottom hole (12) arranged at an intersection of the upper stage and the lower stage, a first-order break-in hole, a second-order break-in hole and a helper shot hole (11) arranged close to a region of the upper stage and a bottom of the lower stage, at least three rows of satellite holes (9) arranged on the region of the upper stage and located at the edges of the first-order break-in hole and the second-order break-in hole, and peripheral holes (8) arranged outside the satellite holes (9).

Excavation method for railway tunnels in expansive soft rock according to Claim 7 , whereby before the excavation of the face a long hole is drilled in a vaulted part of the face, a small pipe with an injection hole is installed and pre-grouting is carried out to reinforce the vaulted part.

Excavation method for railway tunnels in expansive soft rock according to Claim 7 , after blasting, ventilation is carried out for at least 30 minutes, and after the blasting situation is checked and safety is confirmed, a blasting operator informs a worker of a next operation to start construction work.