CN101046366A - 节能环保工程水压爆破炮眼及其爆破法 - Google Patents

Abstract

一种节能环保工程水压爆破炮眼及其爆破法，炮眼洞中依次包括炸药层、在炸药层中的雷管、回填堵塞层，和与雷管连接而引出炮眼洞的引线，其特征在于：炸药层的前后分别有一用水袋构成的水柱层(2)和(5)。该爆破炮眼及其爆破法能提高炸药能量利用率、提高施工效率、提高经济效益和保护环境，具有显著的“三提高一保护”作用。

Description

节能环保工程水压爆破炮眼及其爆破法

技术领域

本发明涉及一种节能环保工程水压爆破炮眼及其爆破法。

背景技术

众所周知，工程爆破中爆破范围最广、爆破岩石数量最多的当属“炮眼”爆破法。所谓“炮眼”爆破法，就是利用风枪打眼的“浅孔”爆破和使用钻机钻眼的“深孔”爆破。无论是浅孔还是深孔爆破，国内目前现状是：炮眼怕有水，所以炮眼中有水必须排除干净，排除不干净要用防水炸药；露天爆破炮眼用土或岩屑回填堵塞；隧道(洞)爆破掘进炮眼采用无回填堵塞。这种爆破法不能充分利用炸药能量，而且还会污染环境。

目前隧道爆破掘进的炮眼普遍采取如图1所示的无回填堵塞方法，即炮眼仅装药，炮眼上部不回填。图2所示为露天爆破，其炮眼普遍采取土或岩屑回填堵塞。这两种爆破方法均不能充分利用炸药能量，而且还会产生大量粉尘污染环境。

发明内容

本发明的目的是提供一种节能环保工程水压爆破炮眼及其爆破法，它具有提高炸药能量利用率、提高施工效率、提高经济效益和保护环境的“三提高一保护”作用。

本发明的技术方案是：一种节能环保工程水压爆破炮眼，炮眼洞中依次包括炸药层、在炸药层中的雷管、回填堵塞层，和与雷管连接而引出炮眼洞的引线，其特征在于：炸药层的前后分别有一用水袋构成的水柱层2和5。

如上所述的节能环保工程水压爆破炮眼，其特征在于：水柱层2厚度为18-22cm，水柱层5的厚度20-100cm，水柱层5的厚度与回填堵塞层厚度之比是0.75～1.0。

如上所述的节能环保工程水压爆破炮眼，其特征在于所述回填堵塞层为：土∶砂∶水＝6.5-8.5∶1∶1.2-1.8。

如上所述的节能环保工程水压爆破炮眼的爆破法，其特征在于：在炮眼洞中放入水袋形成水柱层2后放置炸药层和在炸药层中的雷管，然后在炸药层上再放入水袋形成水柱层5后放置回填堵塞层，将雷管的引线引出炮眼洞外。

如上所述的节能环保工程水压爆破炮眼的爆破法，其特征在于：水柱层2厚度为18-22cm，水柱层5的厚度20-100cm，水柱层5的厚度与回填堵塞层厚度之比是0.75～1.0。

如上所述的节能环保工程水压爆破炮眼的爆破法，其特征在于所述回填堵塞层为：土∶砂∶水＝6.5-8.5∶1∶1.2-1.8。

本发明开发研究的“节能环保工程水压爆破炮眼及其爆破法”是“爱水”的，要往炮眼中一定位置注入一定量的水，并用专用制成的“炮泥”回填堵塞。与以往常规工程爆破相比，具有提高炸药能量利用率、提高施工效率、提高经济效益和保护环境，即显著的所谓“三提高一保护”作用。

以下结合附图和具体的实施例对本发明做进一步的详细说明。

附图说明

图1，是目前隧道爆破掘进的无回填堵塞炮眼。其中，炸药层3，雷管4。

图2，是目前露天爆破的采取土或岩屑回填堵塞的炮眼。其中，炸药层3，雷管4，回填堵塞层6。

图3，是本发明较好的实施例。其中，炮眼洞1，水柱层2，炸药层3，雷管4，水柱层5，回填堵塞层6，引线7。

具体的实施方式

一、技术原理、创新点

1、技术原理

目前隧道爆破掘进的炮眼普遍采取如图1所示的无回填堵塞方法，即炮眼仅装药，炮眼上部不回填。

图2所示为露天爆破，其炮眼普遍采取土或岩屑回填堵塞。

这两种爆破方法均不能充分利用炸药能量，而且还会产生大量粉尘污染环境。

我们研究开发的水压爆破炮眼，克服了炮眼中不能有水的偏见，有意加入水产生了良好的岩石破碎和降尘效果，同时解决了炮眼无回填堵塞或利用土回填堵塞所存在的爆破粉尘对环境的污染问题。

参见图3。本发明的较好实施例如图3所示，所谓水压爆破，就是往炮眼洞1中最前端放入盛有水的水袋形成水柱层2，然后放入炸药层3和雷管4，再放入盛有水的水袋形成水柱层5，然后放置回填堵塞层6，将雷管的引线7引出炮眼洞1外，。

由于炮眼的水袋中有水，在水中传播的击波对水不可压缩，爆炸能量无损失地经过水传递到炮眼围岩中，这种无能量损失的应力波十分有利于岩石破碎，此外还会产生“水楔”效应，更利于岩石破碎，水雾作用有利于降尘；又由于炮泥的成份(土∶砂∶水＝7.5∶1∶1.5)所决定，炮泥比土好得多，而且还会进一步降低爆破粉尘对环境的污染，这对城市露天爆破开挖尤为重要。所以水压爆破堪称“节能环保”爆破。

为了验证上述技术原理，我们做了模拟试验应变测试。模拟试验应变测试的内容有3部分：1#试件为炮眼除装药(8#电雷管，下同)外，全部用水充填炮眼；2#试件为炮眼除装药外，全部用土回填堵塞；3#试件为炮眼除装药外，炮眼洞中炸药层3前的水柱层2注水20cm，炸药层3后的水柱层5注水高38mm，然后回填土深47mm。

以上3种炮眼不同装药结构的各试块内同一测点最大应变峰值对比列表于表1。从表中可知，炮眼不同装药结构的切向拉应变(岩石破碎主要作用)大小依次是3#试件＞2#试件＞1#试件，从岩石爆破破碎机理分析，3#试件十分有利于岩石破碎，这就证实了炮眼注水并用炮泥堵塞能提高炸药能量利用率，即水压爆破技术原理分析的正确性。

                                       炮眼不同装药结构同一测点应变值表  表1

测点位置
									试件	充填条件	切向微应变			径向微应变			备注
1#	水	4348/-1913	4767/-2442	4953/-3208	2857/-2556	5130/-2662	5266/-3636	最大正应变/最大负应变
									2#	砂	4048/-4048	5847/-5388	5264/-4974	4233/-4269	6523/-5969	5378/-5691
3#	水砂	5443/-2754	6284/-3851	5935/-4451	3894/-1716	1887/-1321	5449/-3397

2、创新点

水压爆破与以往常规爆破(隧道掘进爆破炮眼无回填堵塞、露天浅眼、深眼爆破炮眼用土或岩屑回填堵塞)相比，其创新点是往炮眼中一定位置注入一定量的水，并用“炮泥”回填堵塞。其创造性的贡献是“节能环保”，并有显著的经济效益与社会效益。

围绕创新点解决的关键技术：

(1)往炮眼中一定位置注入一定量的水；

“一定位置”是指炮眼底部和炮眼中部，“一定量的水”是指水柱层厚度。

(2)炮眼底部水柱层2厚度为：20cm(±2cm)。

(3)水柱层5的厚度20-100cm，水柱层5的厚度与回填堵塞层厚度之比是0.75～1.0。

(4)注水工艺：利用自行研制的“封口机”实现自动往水袋注水、自动封口。加工成直径为34～35mm的圆柱形水袋，要求达到不漏、不渗水。

(5)泡泥制作工艺：回填层为：土∶砂∶水＝6.5-8.5∶1∶1.2-1.8。利用专用设备炮泥机加工成直径34～35mm的炮泥，长度20～25cm，做到不软不硬。

二、规模试验

试验方案1：炮眼洞1深3.8米，水柱层2深20厘米，炸药层3深2.6米，，水柱层5深60厘米，回填堵塞层6深60厘米

试验方案2：炮眼洞1深4米，水柱层2深20厘米，炸药层3深2.4米，水柱层5深60厘米，回填堵塞层6深80厘米

试验1：露天深孔水压爆破分别在六个不同工点中进行了规模试验，针对不同地质，不同梯段高度、不同钻眼直径，实际爆破2952个炮眼，爆破岩石15万多方，与以往深孔爆破炮眼用土回填塞相比，节省炸药20％以上，节省费用18.6％以上。

试验2：浅孔水压爆破规模试验，爆破石方9.5万方，与用土回填堵塞浅眼爆破相比取得了很好的技术效果，如表2所示。

                               两种爆破技术效果对比表  表2

爆破类型	单位用药	降低百分比(％)	振动速度(cm/s)	降低百分比(％)	粉尘含量(mg/m3)	降低百分比(％)	噪声	粒径＞80cm的比例(％)	降低百分比(％)
										露天浅眼爆破(炮眼用土回填)	0.4		1.1		8.5		较大	30-40
水压爆破	0.36	15	0.87	21	0.67	92	明显下降	15-25	50-56

试验3：隧道掘水水压爆破规模试验累计共进行了200个循环，在炮眼数量，炮眼深度等一样的条件下，与常规爆破即炮眼无回填堵塞相比，取得了很好的技术效果，见表3。

                             两种爆破技术效果对比表  表3

爆破种类	设计掘进深度(m)	实际进尺(m)	炮眼利用率(％)	实际单位用药量(kg/m3)	节少炸药百分比(％)	爆堆长(m)	粉尘含量(mg/m)
								常规爆破	3.8	3.36	86.2	1.247		27.9	16

(炮眼无回填堵塞)
								水压爆破	3.8	3.7	97.4	1.041	19.1	21.7	6.8

试验4：我们选择了两座铁路隧道和两座高速公路隧道进行试验。

四个试点采用水压爆破与原来炮眼无回填堵塞(简称常规爆破)爆破相比，具有显著的经济效果和技术成果，见表4至表7。要指出的是这种比较是在炮眼数量、炮眼深度相同的前提下进行对比的。

                               铁路隧道爆破效果对比表  表4

爆破类型	设计掘进深度(m)	实际进尺(m)	炮眼利用率(％)	实际单位用药量(kg/m3)	节省炸药百分比(％)	大块(50cm)降低率(％)	爆堆缩短率(％)	节省费用(元/m)
									常规爆破(炮眼无回填堵塞)	3.8	3.2	84.2	0.95
水压爆破	3.8	3.5	92.1	0.75	21	65	32	300

                                   公路隧道爆破效果对比表  表5

爆破类型	设计掘进深度(m)	实际进尺(m)	炮眼利用率(％)	装药量(kg)	实际单位用药量(kg/m)	节省炸药百分比(％)	节省费用(元/m)
								常规爆破(炮眼无回填堵塞)	3.8	3.1	82	189	0.772
水压爆破	3.8	3.7	97	171	0.585	24	500

                                铁路隧道爆破效果对比表  表6

爆破类型	设计掘进深度(m)	实际进尺(m)	炮眼利用率(％)	装药量(kg)	实际单位用药量(kg/m3)	节省炸药百分比(％)	爆堆缩短率(％)	节省费用(元/m)
									常规爆破(炮眼无回填堵塞)	3.2	2.85	82	153	1.07
水压爆破	3.2	3.2	100	132	0.825	23	24	300

                           公路隧道爆破效果对比表  表7

爆破类型	实际装药量(kg)	实际单位用药量(kg/m3)	节省炸药(％)	实际进尺(m)	炮眼利用率(％)	大块(边长大于50cm)数量(个)
							常规爆破(炮眼无回填堵塞)	198.9	0.721		3.4	89.5	15
水压爆破	175.65	0.585	18.9	3.7	97.4	7

四个试点所取得的成效，充分体现了水压爆破与常规爆破相比具有显著的“三提高一保护”作用：

提高了炸药能量利用率，即节省炸药18.9％～24％；

提高了施工效率，每循环提高了0.3～0.6m的掘进进尺；

提高了经济效益，铁路隧道每延米可节省300元以上，铁路系统每年完成隧道爆破掘进约400km，可节省费用1.2亿元；公路隧道每延米可节省500元以上，其经济效益更可观；大大降低了粉尘对环境的污染，保护了施工人员身体健康。

由于“节能环保工程水压爆破”技术上具有显著的“节能环保”特征，并产生巨大的经济与社会效益，符合我国可持续发展的战略方针，有很强的生命力和发展空间，将会在全国普遍推广应用。

Claims (6)

1、一种节能环保工程水压爆破炮眼，炮眼洞中依次包括炸药层、在炸药层中的雷管、回填堵塞层，和与雷管连接而引出炮眼洞的引线，其特征在于：炸药层的前后分别有一用水袋构成的水柱层(2)和(5)。

2、如权利要求1所述的节能环保工程水压爆破炮眼，其特征在于：水柱层(2)厚度为18-22cm，水柱层(5)的厚度20-100cm，水柱层(5)的厚度与回填堵塞层厚度之比是0.75～1.0。

3、如权利要求1或2所述的节能环保工程水压爆破炮眼，其特征在于所述回填堵塞层为：土∶砂∶水＝6.5-8.5∶1∶1.2-1.8。

4、如权利要求1所述的节能环保工程水压爆破炮眼的爆破法，其特征在于：在炮眼洞中放入水袋形成水柱层(2)后放置炸药层和在炸药层中的雷管，然后在炸药层上再放入水袋形成水柱层(5)后放置回填堵塞层，将雷管的引线引出炮眼洞外。

5、如权利要求4所述的节能环保工程水压爆破炮眼的爆破法，其特征在于：水柱层(2)厚度为18-22cm，水柱层(5)的厚度20-100cm，水柱层(5)的厚度与回填堵塞层厚度之比是0.75～1.0。

6、如权利要求4或5所述的节能环保工程水压爆破法，其特征在于所述回填堵塞层为：土∶砂∶水＝6.5-8.5∶1∶1.2-1.8。

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