CN1029756C - 大理石花岗岩切割新法及孔内聚能装置切割器用途 - Google Patents

Abstract

一种新的切割大理石、花岗岩的方法，根据开采需要合理布孔后，将一种由新型的孔内半球形聚能装药装置组成的孔内双面聚能切割器置入孔内，按一定顺序起爆后，便可将荒料切割成预定的形状，可使成本下降40%，提高开采效益20倍左右，并大大节约矿产资源。

本发明适用于固体类介质的爆破，尤其适用于需将介质切割成一定形状的控制爆破。可应用于巷道光面爆破、露天矿边坡爆破及其他各种预裂爆破和拆除爆破。

Description

本发明涉及一种新的切割大理石、花岗岩的方法，并涉及到这种切割方法所必备的手段-一种双面聚能爆破器材及其用途。

大理石和花岗岩作为装饰建筑材料已越来越被人们所重视。目前，大理石不仅是国内的紧缺建筑材料，而且是出口的热门货。我国大理石、花岗岩资源丰富，大理石贮存量占世界第一位。但我国大理石、花岗岩开采、加工是很落后的，特别是矿山开采更加落后。公知的开采方法有：人工打楔法、黑火药爆破法、矿用炸药爆破法、近人爆破法、静态破碎法、机械开采法，这些方法用于大理石开采，均有很多弊端。有的劳动强度大、速度低、开采荒料小，降低了经济价值;有的药量不好控制，岩石裂缝难以人为控制，对资源有一定破坏，且运输、保管、装药欠安全;有的开采成本高，炮孔密封要求严格，给现场操作带来困难;等等。综合考虑，现有方法的效果均不理想。

本发明的任务是要提供一种新的大理石、花岗岩荒料切割开采方法。它利用双面聚能装药切割器进行爆破，一次将大理石、花岗岩切割成所需要形状的荒料。

以下将结合附图对发明背景及发明作详细的描述。

图1.是与本发明最为接近的背景技术-楔形聚能装药结构图。

图2.是本发明半球形双面聚能装药装置剖面图。

图3.是孔内装药示意图。

图4.是孔内切割器剖面图。

图5.是大理石花岗岩开采炮眼平面图。

为了充分利用大理石、花岗岩资源，就要求所凿炮孔的孔径较小，即装药装置体积很小，同时要它具有高度集中的爆炸能量，能够人为控制岩石裂缝，爆破时尚需要尽可能保证围岩的稳定性，而公知的装药结构均达不到这个要求。在八五年第二期的《爆破器材》中描述了一种双面聚能装药结构，如图1所示。它是在聚能方向上加了0.5毫米厚的楔形药形罩（2），起爆后，虽说其聚能方向破坏的长度是两侧向扩孔的十几倍到二十几倍，大大超过了七十年代日本专利ABS法的爆破效果，但由于它的炸高是药径的2倍，将它使用在小孔内是不利的。而打的大眼对石料资源的利用、工程进展和降低开拓费用是不利的。况且此结构本身由于爆炸时射流聚能在一条直线上，切割能力受到一定的限制。所以本发明的任务之一是提供一种新型的双面聚能装药的装置，由此构成一种孔内切割器并研究其应用范围，要尤其适合于大理石、花岗岩荒料的切割开采。

本发明的任务是以如下方式完成的

参照图2，装置由管状外壳（5）、药型罩（4）、工业上使用的凝聚相炸药（3）及设置在中垂线上的导爆索（6）构成。药型罩（4）最好采用半球形，炸药压入管腔后，用两药型罩分别堵在管状外壳（5）的两端。外壳的材料可选用铁管、纸管、塑料管等各种形状、各种材质的管状物。而若用废旧铁自来水管来做外壳，不仅利用了废物，且取材、加工都十分方便。

本发明充分合理地利用了炸药能量，它可以做得很小，完全适合小孔内使用。因为如图3所示，药卷中心起爆后爆轰波向左右传播，到达聚能罩上就产生了两股相反的金属射流。由于药形罩采用半球形，爆轰波沿半球形型的法线方向急骤的运动，向轴线上汇聚撞击，形成很理想的射流。达到能量最高度集中的目的，在孔壁（5）上产生两个聚能孔（8）。并且这种半球形的药罩理想炸高很小（仅是药径的0.5倍），比起楔形罩就更加适合于小孔内使用。管状外壳的作用是减少炸药能量的侧向 飞散，阻止膨胀波的入侵，迫使炸药能量向左右两个方向集中。由于外壳的强烈约束，使得射流的能量增加，大大提高破坏效果。外壳的作用还有一个：由于侧向受约束，见图3，炸药的能量从侧向释放的较少，同时侧向的空间比聚能方向空间大，冲击波衰减快，因此对侧向孔壁的保护极为有利。这样就做到了需要破坏之处尽量地破坏，不该破坏之处尽量地受到保护。这是本装置区别于其它装药结构的根本所在，是普通装药结构无法达到的。

图4是置入炮孔内的聚能切割器剖面图。聚能切割器是将单个的双面聚能装置（12）由导爆索（6）从中心串起来，固定在各种形状用带有一定强度的物质做成的外壳（13）内，导爆索上加装雷管（9），其长度根据切割需要确定。也可以做成若干公分长一根，使用时按实际需要一根根对接起来，这时，两切割器对接处要加传爆药剂。

从图4a可以看出，每个装置却都能穿二个相反方向的聚能孔（8），由于孔穿得很深，如装置（12）距离选得适当，就能够在聚能孔的连线上产生裂缝（11），见图4b。由于岩石是一种脆性材料，只要裂缝一产生，在炸药爆轰气体压力作用下就可能将岩石沿着裂缝方向拉开，达到十分理想的爆破效果。若爆炸其它固体类介质，只要选择适当的装药量及装置（12）距离，也能达到预想的目的。

这种由孔内半球形双面聚能装药装置组成的聚能切割器，其单位体积炮孔的装药量由下述公式确定。

$\mathrm{A\; =〔}\frac{K_{\mathrm{l\; c}}{\mathrm{(b}}^2{\mathrm{-a}}^2)}{\mathrm{a\; ·}\sqrt{\mathrm{\pi \; d}}{\mathrm{·P}}_k{\mathrm{(a}}^2{\mathrm{+b}}^2)}\mathrm{·(}\frac{P_k}{P_c}{)}^{\frac{r}{k}}〕{}^{\frac{l}{r}}\mathrm{·(}\frac{b}{a}{)}^{\beta }{\mathrm{·\rho }}_0$

K_1c-平面断裂韧性（公斤力/（厘米）

）

a-炮孔半径（厘米）

b-两孔间距一半（厘米）

P_c-爆炸气体静压力（公斤力/厘米²）

P_k-临界压力 P_k＝2000公斤力/厘米²

r-气体绝热膨胀指数    r＝1.4

K-炸药等熵指数

ρ_o-炸药密度（克/厘米²）

d-裂缝深度

α、β-待定系数

△的大小是跟岩石的力学性质K_1c，炸药的品种，穿孔深度d，炮孔半径a以及孔间距b有关，它仅是普通不偶合装药量的 1/10 倍，这不仅节省大量的炸药，而且能减少爆破的公害，减少介质的内伤，有利石料成材率的提高。

这种孔内聚能切割器的应用范围很广泛，它适用于固体类介质的爆破，尤其适用于需将介质切割成一定形状的控制爆破。对岩石类介质爆破效果更好，在矿山开采方面可适用于巷道光面爆破，露天矿边坡爆破及其他各种预裂爆破和拆除爆破，而对于大理石、花岗岩荒料的切割开采使用它是最合适不过的。它可一次将大理石、花岗岩切割成预定的形状，省工、省料、省时，不造成资源的浪费。为完成本发明的任务提供了可靠、有效的手段。

本发明的任务-大理石切割新方法-是按如下方式完成的。参照图5，它表示的大理石开采垂直布孔的情况，根据开采需要，凿有纵向孔（9）和横向孔（10），在开采台阶的下面尚需要布一排水平孔。

向炮孔内置入切割器时要注意对准切割方向，置入后，孔口要用膏状物堵上，亦可就地取材用黄泥堵一堵。起爆顺序最好是纵向孔（9）和水平孔首先同时引爆，然后再起爆横向孔（10），把岩石切割成我们所需要的方块，这种起爆顺序可用微差爆破技术，也可分几次起爆。

这个发明可用在大的矿山，也可用在小场所，不受条件限制，只要能打炮眼就能达到目的。实践表明本发明装药量少，打炮孔少操作简单， 只要按照爆破技术要求操作，安全是可以保证的。它的最大特点是用一个装置同时产生两条相反的聚能孔，有利于裂缝的产生。由于炸药能量受到外壳的约束，有利集中，所以可保证围岩的稳定性，因此爆破费用少、质量高、速度快。在大理石及花岗岩开采上，比人工开采至少可以提高开采效率20倍以上。

Claims (3)

1、一种半球形双面聚能装药装置，由药型罩，工业的凝聚相炸药构成，其特征在于它有一管状外壳(5)，其中填满工业凝聚相炸药(3)，两端各堵一只半球形药型罩(4)，及设置在中垂线上的导爆索(6)。

2、一种如权利要求1所说的装置，其特征在于所说的管状外壳（5）为铁管、纸管、塑料管。

3、一种如权利要求2所说的装置，其特征在于所说的管状物为废旧自来水管。

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