CN103134403A - 水下聚能爆破装置及爆破方法 - Google Patents

水下聚能爆破装置及爆破方法 Download PDF

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本发明涉及一种水下聚能爆破装置。本发明的目的是提供一种水下聚能爆破装置及爆破方法，旨在提高水下爆破时爆炸能量的利用率，同时避免聚能药包在水流作用下漂移或倾倒。本发明的技术方案是：水下聚能爆破装置，其特征在于：包括聚能药包结构体，以及与该聚能药包结构体刚性连接、用于提高整体结构稳定性的支架；其中聚能药包结构体包括筒形侧壁、位于该侧壁顶端的顶板，以及位于侧壁底端的密封底座；所述侧壁、顶板、底座围成的空腔底部设置半球形药型罩，与底座之间形成半球形聚能穴；所述空腔内、聚能穴外填充有炸药，同时在顶板上开设有雷管孔。本发明适用于清除海洋复杂水下环境中的坚硬礁石等障碍物。

Description

水下聚能爆破装置及爆破方法
技术领域
本发明涉及一种水下聚能爆破装置及爆破方法，主要适用于清除海洋复杂水下环境中的坚硬礁石等障碍物。
背景技术
海洋是人类生存和社会可持续发展的重要基地，开发海洋具有深远的战略意义。由于海洋经济需求的推动，海洋工程建设日趋频繁。我国海岸线漫长，地质条件复杂、水下作业环境恶劣，如水下大块礁石、水下沉船等障碍物的存在会给我们的工程建设带来困难。在工程建设前期，需要采取有效的措施来清除这些水下障碍物，水下爆破技术是一种有效的技术手段。已有工程实践表明：(1)水下礁石的强度往往较高，采用传统的水下裸露爆破技术，需要的炸药量大且爆破深度有限，爆破效率低下，对周围海洋环境影响较大。(2)海洋环境特征复杂，炸药包在水流作用下容易漂移、倾倒，炸药包定位不准确往往会造成严重的安全隐患。因此，传统水下爆破技术的适用性受到一定的限制，需要采取聚能爆破等特种爆破技术，并对聚能爆破装置进行改进和优化设计，充分利用炸药爆炸的威力，最大限度集中爆炸能量来清除障碍物，同时减少对海洋环境的影响，以更好的适应于海洋复杂环境中的爆破作业。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种水下聚能爆破装置及爆破方法，旨在提高水下爆破时爆炸能量的利用率，同时避免聚能药包在水流作用下漂移或倾倒，保证聚能药包精确定位，最大限度减少对海洋环境的影响。
本发明所采用的技术方案是：水下聚能爆破装置，其特征在于：包括聚能药包结构体，以及与该聚能药包结构体刚性连接、用于提高整体结构稳定性的支架；其中聚能药包结构体包括筒形侧壁、位于该侧壁顶端的顶板，以及位于侧壁底端的密封底座；所述侧壁、顶板、底座围成的空腔底部设置半球形药型罩，与底座之间形成半球形聚能穴；所述空腔内、聚能穴外填充有炸药，同时在顶板上开设有雷管孔。
所述顶板与炸药之间设置厚度为40-50mm的橡胶垫。
所述顶板由厚度为25mm钢质内壳和5mm塑料外壳复合而成；所述侧壁由厚度为17mm钢质内壳和3mm塑料外壳复合而成。
所述炸药为密度超过1.2g/cm3，爆速超过6000m/s的防水炸药。
所述支架由四根均布于侧壁四周的支撑杆组成，各支撑杆与侧壁的夹角为30-35度。
所述药型罩和密封底座采用厚度为1.5mm的铝合金材料制成。
所述聚能药包结构体呈圆柱形，高400mm，直径300mm；所述聚能穴的半径为100mm。
水下爆破方法，其特征在于步骤如下：
a、进行水下爆破试验，以测定单个爆破装置的爆破漏斗尺寸；
b、将制备好的爆破装置运输、沉放至指定位置，进行水下布药和连线，形成完整的爆破网络；
c、检查爆破网络，进行安全警戒，然后完成水下聚能爆破；
d、爆破完成后，由潜水作业人员进行水下检查和测量，检查有无拒爆情况，并测量爆破后的实际开挖深度。
所述爆破网络包括若干排爆破装置，相邻两排爆破装置之间的距离为2m，同一排中相邻两爆破装置之间的距离为2.5m；每排爆破装置对应一个防水非电雷管，且同一排中的各爆破装置分别通过防水导爆索与对应的防水非电雷管连接；各防水非电雷管另一端通过防水导爆索连接电雷管，该电雷管另一端通过导线连接有起爆器。
所述步骤d中，对于局部爆破效果未达预期的部位进行补充爆破；对于通过一次爆破不能完全清除的障碍物，依次重复步骤b、c、d，直到完成水下障碍物的清除。
本发明的有益效果是：1、在聚能药包结构体周围均匀布置四根倾斜式稳定支架，以提高整体结构的稳定性，避免聚能爆破装置在水流作用下发生漂移、倾倒，从而实现精确定位，避免安全隐患，大大提高了水下爆破的安全性。2、聚能爆破装置外壳采用复合壳体，顶部设置加强顶板，可以提高爆破能量利用率，其利用率为常规水下爆破的5～8倍，不仅增强了聚能爆破的效果，提高了水下爆破时爆炸能量的利用率，而且弱化了炸药爆炸对周围环境的影响。3、该爆破技术节能、环保，有助于提高工程质量、加快工程进度、降低安全风险、节约工程成本等，尤其适合于在海洋复杂环境下的爆破设计与施工中推广应用。
附图说明
图1是本发明的立视图。
图2是图1的A-A剖面图。
图3是本发明的布药及爆破网络图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实施例包括竖向布置的聚能药包结构体，以及与该聚能药包结构体刚性连接、用于提高整体结构稳定性的支架6。
所述聚能药包结构体呈圆柱形，高400mm，外径300mm，内径260mm；它包括圆筒形侧壁5、位于该侧壁顶端的顶板1，以及位于侧壁底端的密封底座8；所述侧壁5、顶板1、底座8围成的空腔底部设置半球形药型罩7（侧壁、顶板和底座需密封连接，侧壁和顶板一体成型），与底座8之间形成半径为100mm的半球形聚能穴；所述空腔内、聚能穴外填充有炸药4（为密度超过1.2g/cm3，爆速超过6000m/s的防水炸药），同时在顶板1上开设有雷管孔3。
所述顶板1与炸药4之间设置橡胶垫2，橡胶垫2厚度一般为40～50mm；设置橡胶垫2可以与顶板1进一步形成复合夹层，加强顶板1的保护，也可以对爆炸应力波形成反射，增大聚能爆破的威力。
所述顶板1由厚度为25mm钢质内壳和5mm塑料外壳复合而成；所述侧壁5由厚度为17mm钢质内壳和3mm塑料外壳复合而成。
所述支架6由四根均布于侧壁5四周的支撑杆组成，各支撑杆与侧壁5均刚性连接且夹角为32度；具体实施时可根据礁石等障碍物的外观形状进行调整，以满足整体稳定性要求为宜。
所述药型罩7采用厚度为1.5mm的铝合金材料制成，与密封底座8之间形成半球形聚能穴；密封底座8可以保证水中爆炸时聚能射流不受水的影响，同时又为聚能药包提供炸高，聚能药包爆炸后，爆炸能量将集中于聚能穴中心线方向，形成对礁石等障碍物的破坏作用，从而提高水下爆破时爆炸能量的利用率。
利用本实施例爆破装置进行水下爆破的方法包括如下步骤：
a、施工布药前，进行水下爆破试验，测定单个聚能爆破装置起爆后的爆破漏斗尺寸，以优化设计排距、间距等布药参数，控制爆破规模。本例中，聚能爆破装置装药16kg时，爆破漏斗深度为2.0～2.2m，直径为2.0～2.5m。
b、由潜水作业人员将制备好的聚能爆破装置运输、沉放至指定位置，进行水下布药和连线，确保药包位置准确，接触良好，形成完整的爆破网络。如图3所示，所述爆破网络包括若干排爆破装置，相邻两排爆破装置之间的距离为2m，同一排中相邻两爆破装置之间的距离为2.5m；每排爆破装置对应一个防水非电雷管11，且同一排中的各爆破装置分别通过防水导爆索10与对应的防水非电雷管11连接；各防水非电雷管11另一端通过防水导爆索10连接电雷管12，该电雷管另一端通过导线13连接有高能起爆器14。
c、检查爆破网络，进行安全警戒，触发高能起爆器14，完成水下聚能爆破过程。
d、爆破完成后，由潜水作业人员进行水下检查和测量，检查聚能爆破装置有无拒爆情况，并测量爆破后的实际开挖深度。若存在局部爆破效果不佳的部位，根据具体情况对该部位进行补充爆破，爆破参数设计根据局部爆破效果不佳部位的尺寸、形状等数据进行确定。
对一些大型礁石等障碍物，通过一次爆破不能完全拆除，有可能需要通过两次或更多次爆破循环才能达到效果，可以重复步骤b、c、d，直至将水下坚硬孤石等障碍物完全清除。
下面列举实际工程案例对本发明进行具体说明：福建宁德某码头基槽开挖工程，开挖过程中经常遇到大块孤石或礁石，造成船只抓斗多次损坏，施工进度缓慢；水底岩面在基准水面以下15m左右，需拆除大块礁石厚度约2.0m，海水水流复杂，流速超过1.5m/s。设计聚能药包结构体高400mm，直径300mm，四根稳定支架均匀布置在四周，与聚能药包结构体夹角约为32°，顶板由厚度为25mm钢质内壳和5mm塑料外壳组成，侧壁由厚度为17mm钢质内壳和3mm塑料外壳组成。顶板与炸药之间设置厚度为40 mm橡胶垫，炸药为TNT炸药，密度为1.56g/cm3，爆速超过6000m/s，单个聚能装置内装药量为16kg。根据爆破试验结果，设计排距为2.0m、间距为2.5m的布药参数，采用防水导爆管传爆，导爆管雷管起爆聚能药包。起爆后，经潜水作业人员水下检测表明，爆破后水下岩石破碎均匀，无拒爆药包，无大块、不留根底，水深测量达到设计要求，爆破效果良好；施工过程中环境监测表明，采取了合理的聚能药包设计与施工工艺，水下爆破施工未对周围水域的建(构)筑物造成安全影响。 

Claims (10)

1.一种水下聚能爆破装置，其特征在于：包括聚能药包结构体，以及与该聚能药包结构体刚性连接、用于提高整体结构稳定性的支架（6）；其中聚能药包结构体包括筒形侧壁（5）、位于该侧壁顶端的顶板（1），以及位于侧壁底端的密封底座（8）；所述侧壁（5）、顶板（1）、底座（8）围成的空腔底部设置半球形药型罩（7），与底座（8）之间形成半球形聚能穴；所述空腔内、聚能穴外填充有炸药（4），同时在顶板（1）上开设有雷管孔（3）。
2.根据权利要求1所述的水下聚能爆破装置，其特征在于：所述顶板（1）与炸药（4）之间设置厚度为40-50mm的橡胶垫（2）。
3.根据权利要求1或2所述的水下聚能爆破装置，其特征在于：所述顶板（1）由厚度为25mm钢质内壳和5mm塑料外壳复合而成；所述侧壁（5）由厚度为17mm钢质内壳和3mm塑料外壳复合而成。
4.根据权利要求1或2所述的水下聚能爆破装置，其特征在于：所述炸药（4）为密度超过1.2g/cm3，爆速超过6000m/s 的防水炸药。
5.根据权利要求1或2所述的水下聚能爆破装置，其特征在于：所述支架（6）由四根均布于侧壁（5）四周的支撑杆组成，各支撑杆与侧壁（5）的夹角为30-35度。
6.根据权利要求1或2所述的水下聚能爆破装置，其特征在于：所述药型罩（7）和密封底座（8）采用厚度为1.5mm的铝合金材料制成。
7.根据权利要求1或2所述的水下聚能爆破装置，其特征在于：所述聚能药包结构体呈圆柱形，高400mm，直径300mm；所述聚能穴的半径为100mm。
8.利用权利要求1所述爆破装置进行水下爆破的方法，其特征在于步骤如下：
a、进行水下爆破试验，以测定单个爆破装置的爆破漏斗尺寸；
b、将制备好的爆破装置运输、沉放至指定位置，进行水下布药和连线，形成完整的爆破网络；
c、检查爆破网络，进行安全警戒，然后完成水下聚能爆破；
d、爆破完成后，由潜水作业人员进行水下检查和测量，检查有无拒爆情况，并测量爆破后的实际开挖深度。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述爆破网络包括若干排爆破装置，相邻两排爆破装置之间的距离为2m，同一排中相邻两爆破装置之间的距离为2.5m；每排爆破装置对应一个防水非电雷管（11），且同一排中的各爆破装置分别通过防水导爆索（10）与对应的防水非电雷管（11）连接；各防水非电雷管（11）另一端通过防水导爆索（10）连接电雷管（12），该电雷管另一端通过导线（13）连接有起爆器（14）。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述步骤d中，对于局部爆破效果未达预期的部位进行补充爆破；对于通过一次爆破不能完全清除的障碍物，依次重复步骤b、c、d，直到完成水下障碍物的清除。
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