本发明涉及隧道钻爆施工，特别涉及一种隧道钻爆施工的孔底聚能装药结构及施工方法。
背景技术：
1、常见的隧道岩体开挖施工方法主要有机械法和钻爆法。目前隧道工程建设中，钻爆法因具有施工工艺简单、工程适应性强以及经济成本低等诸多优势，仍为当前山岭隧道的主流开挖方法，尤其对于坚固性系数大于6的岩石而言更为经济有效。隧道钻爆掘进掌子面的炮孔按爆破作用与次序的不同，通常由内而外依次分为掏槽孔、辅助孔和周边孔三种类型。掏槽爆破是创造自由面的过程，良好的掏槽效果可为后续崩落爆破提供额外的自由面与岩石涨碎容纳体积，以削弱围岩对随后崩落爆破的夹制作用，若掏槽孔炮孔利用率较低，则会从根本上制约隧道爆破进尺的提高。
2、采用钻爆法开挖岩质隧道的过程中，由于隧道断面尺寸限制和炸药爆破致裂范围有限，难以使岩石从整个炮孔深度上全部爆破下来，对于硬质岩石而言，此种夹制作用与岩石断裂韧性更为显著。通过现场调研发现，在硬岩隧道开挖过程中，炮孔利用率偏低、单循环进尺短的现象非常普遍，其除了造成施工成本得以增加之外，同时还使得施工工期受到了严重影响。虽根据隧道实际爆破质量效果与围岩状况动态调整钻爆施工参数在一定程度上能提高炮孔利用率和单循环进尺，但其调整范围有限。如果能够通过优化装药结构来改变局部爆能分布以提高爆破破岩效能，则对隧道钻爆掘进具有非常重要的工程与经济意义。因此，亟需研究一种提高隧道硬岩和极硬岩钻爆掘进炮孔利用率和单循环进尺的方法。
技术实现思路
1、本发明的目的是：针对上述背景技术中存在的不足，提供一种隧道钻爆施工方案，利用纵向上的聚能射流侵彻破坏效应侵彻孔底岩体，以提高硬岩与极硬岩隧道钻爆掘进炮孔利用率和单循环进尺。
2、为了达到上述目的，本发明提供了一种隧道钻爆施工的孔底聚能装药结构,包括聚能药型罩和装药管，所述聚能药型罩包括空心圆锥和空心圆柱，所述空心圆锥与所述空心圆柱连接，所述聚能药型罩设置在所述装药管的第一端，所述聚能药型罩的锥尖朝向所述装药管的内侧，从所述装药管的第二端装填炸药，且所述炸药装填至所述装药管的第一端并与所述聚能药型罩对应。
3、进一步地，所述聚能药型罩的材质为pvc或钢，所述装药管为非标阻燃型抗静电pvc管。
4、进一步地，所述聚能药型罩的空心圆锥的锥角θ为40°～45°；所述聚能药型罩的整体高度为70～120mm，所述聚能药型罩的空心圆柱的高度不小于30mm；所述聚能药型罩的壁厚为1～2mm；所述装药管的内径与所述炸药直径、所述聚能药型罩的外径均相同。
5、进一步地，当所述聚能药型罩的材质为pvc时，所述装药管与所述聚能药型罩为整体结构，所述装药管的长度与所述聚能药型罩的高度相同；所述聚能药型罩的材质为钢时，所述装药管的长度大于所述聚能药型罩的高度。
6、进一步地，所述装药管的端部内侧设置有圆环形台阶，所述聚能药型罩安装到位后与所述圆环形台阶相抵被限位。
7、进一步地，所述孔底聚能装药结构安装在掏槽孔和周边孔的底部。
8、进一步地，还包括殉爆装药结构，所述殉爆装药结构包括殉爆管、限位件和炸药；
9、所述殉爆管包括向管内凸起的环形主体和位于环形主体两侧的两段装药部，所述环形主体与所述装药部为整体式结构，所述环形主体用于定量控制炸药之间的殉爆距离，所述装药部用于装填炸药，所述限位件设置于所述环形主体的两侧，所述限位件用于固定所述炸药插入所述装药部的位置。
10、进一步地，所述装药部的材质为pe或pvc或abs或绿色再生塑料，所述装药部的内径等于或略大于所述炸药直径，所述装药部的壁厚为1～2mm，所述环形主体的长度为0.5～0.8倍所述炸药的殉爆距离，所述环形主体的厚度为1～2倍所述装药部壁厚，每段所述装药部的长度为1/3炸药长度。
11、进一步地，所述限位件为一字形圆环或十字形圆环，所述一字形圆环或所述十字形圆环的一字形或十字形宽度为2mm，圆环内径与所述环形主体内径相同，圆环外径与所述装药部内径相同，所述限位件的厚度为2mm，材质与所述装药部的材质相同。
12、本发明还提供了一种道钻爆施工方法，采用如前所述的一种隧道钻爆施工的孔底聚能装药结构，包括如下步骤：
13、s1，根据钻孔直径选择结构参数相匹配的聚能药型罩；
14、s2，在待开挖隧道掌子面钻若干炮孔并进行清孔操作，防止炮孔内残留的细碎岩块影响孔底聚能装药结构的装填；
15、s3，若聚能药型罩材质为pvc，聚能药型罩与装药管为整体结构，无需组装孔底聚能装药结构，若聚能药型罩材质为钢，将聚能药型罩从无圆环形台阶一侧装入装药管，与装药管圆环形台体相抵完成组装；
16、s4，将孔底聚能装药结构设置于炮孔底部第一卷炸药处，人工切除第一卷炸药其中一端的包装袋卡扣，将切除端一侧塞入孔底聚能装药结构中，使炸药充分填满聚能药型罩与装药管之间的残余空间；
17、s5，采用反向起爆，将数码电子雷管插入孔底聚能装药结构中的炸药内；
18、s6，将聚能药型罩的空心圆锥所在的一端朝向炮孔底部装入各炮孔内；
19、s7，将各炮孔内依次装填剩余的常规炸药并进行堵塞操作，其中掏槽孔采用连续装药，周边孔采用间隔装药，配合殉爆装药结构；
20、s8，将各炮孔内数码电子雷管采用专用智能控制器组网连线后授时起爆。
21、本发明的上述方案有如下的有益效果：
22、本发明提供的隧道钻爆施工的孔底聚能装药结构及施工方法，孔底聚能装药结构中聚能药型罩在炸药起爆后的爆轰压力下向轴线处产生塑性流动，并在中心汇聚、碰撞形成高速运动的聚能射流定向侵彻炮孔底部岩体以减小隧道爆破后掌子面的炮孔残孔深度，提高炮孔利用率；应用于隧道钻爆掌子面系统孔时，随着系统孔炮孔利用率的提高，隧道单循环纵向进尺进而提高，有利于提高施工效率，节省建设成本；相比异形双向聚能管，采用本发明孔底聚能装药结构时，只需将完整单卷炸药塞入孔底聚能装药结构中，无需气动注药枪填装炸药，保留了炸药原始爆炸性能；相比异形双向聚能管在隧道周边孔内其聚能穴连线方向必须严格按照隧道开挖轮廓线布置，采用本发明孔底聚能装药结构时，无需考虑其在炮孔内的径向方向，只需使聚能穴朝向炮孔底部布置即可，现场操作简便且可操作性强；另外本发明还提供了殉爆装药结构以及整体施工方法，实现了周边孔小间隔装药，能合理利用炸药殉爆特性及殉爆距离的同时减少了雷管和导爆索消耗，降低了隧道爆破作业成本，提高了施工效率的同时也改善了光面爆破效果；
23、本发明的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
1.一种隧道钻爆施工的孔底聚能装药结构，其特征在于，包括聚能药型罩(1)和装药管(2)，所述聚能药型罩(1)包括空心圆锥(101)和空心圆柱(102)，所述空心圆锥(101)与所述空心圆柱(102)连接，所述聚能药型罩(1)设置在所述装药管(2)的第一端，所述聚能药型罩(1)的锥尖朝向所述装药管(2)的内侧，从所述装药管(2)的第二端装填炸药(3)，且所述炸药(3)装填至所述装药管(2)的第一端并与所述聚能药型罩(1)对应。
2.根据权利要求1所述的一种隧道钻爆施工的孔底聚能装药结构，其特征在于，所述聚能药型罩(1)的材质为pvc或钢，所述装药管(2)为非标阻燃型抗静电pvc管。
3.根据权利要求1所述的一种隧道钻爆施工的孔底聚能装药结构，其特征在于，所述聚能药型罩(1)的空心圆锥(101)的锥角θ为40°～45°；所述聚能药型罩(1)的整体高度为70～120mm，所述聚能药型罩(1)的空心圆柱(102)的高度不小于30mm；所述聚能药型罩(1)的壁厚为1～2mm；所述装药管(2)的内径与所述炸药(3)直径、所述聚能药型罩(1)的外径均相同。
4.根据权利要求2所述的一种隧道钻爆施工的孔底聚能装药结构，其特征在于，当所述聚能药型罩(1)的材质为pvc时，所述装药管(2)与所述聚能药型罩(1)为整体结构，所述装药管(2)的长度与所述聚能药型罩(1)的高度相同；所述聚能药型罩(1)的材质为钢时，所述装药管(2)的长度大于所述聚能药型罩(1)的高度。
5.根据权利要求4所述的一种隧道钻爆施工的孔底聚能装药结构，其特征在于，所述装药管(2)的端部内侧设置有圆环形台阶(201)，所述聚能药型罩(1)安装到位后与所述圆环形台阶(201)相抵被限位。
6.根据权利要求1所述的一种隧道钻爆施工的孔底聚能装药结构，其特征在于，所述孔底聚能装药结构安装在掏槽孔和周边孔的底部。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种隧道钻爆施工的孔底聚能装药结构，其特征在于，还包括殉爆装药结构，所述殉爆装药结构包括殉爆管(4)、限位件(5)和炸药(3)；
8.根据权利要求7所述的一种隧道钻爆施工的孔底聚能装药结构，其特征在于，所述装药部(402)的材质为pe或pvc或abs或绿色再生塑料，所述装药部(402)的内径等于或略大于所述炸药(3)直径，所述装药部(402)的壁厚为1～2mm，所述环形主体(401)的长度为0.5～0.8倍所述炸药(3)的殉爆距离，所述环形主体(401)的厚度为1～2倍所述装药部(402)壁厚，每段所述装药部(402)的长度为1/3炸药(3)长度。
9.根据权利要求7所述的一种隧道钻爆施工的孔底聚能装药结构，其特征在于，所述限位件(5)为一字形圆环或十字形圆环，所述一字形圆环或所述十字形圆环的一字形或十字形宽度为2mm，圆环内径与所述环形主体(401)内径相同，圆环外径与所述装药部(402)内径相同，所述限位件(5)的厚度为2mm，材质与所述装药部(402)的材质相同。
10.一种隧道钻爆施工方法，采用如权利要求1-9任意一项所述的一种隧道钻爆施工的孔底聚能装药结构，其特征在于，包括如下步骤：
