CN103743303B - 一种大孔径静态爆破堵孔方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大孔径静态爆破堵孔方法。具体包括以下步骤：根据破碎对象的强度，确定大孔径静态爆破设计方案中的布孔参数；静态破碎剂包制备：将破碎剂加入无纺布袋中，扎紧袋口，放入水中浸泡，浸泡至原有重量的1.3~1.4倍，取出静置；搅拌破碎剂包制备：将水与破碎剂按比例混合搅拌均匀，将其灌入无纺布袋中，扎紧袋口，随即将其放入混凝土模型的炮孔底部；将步骤2）浸泡后的静态破碎剂包作为填塞体置入炮孔中，步骤3）搅拌破碎剂包上部，且与炮孔端面平齐。该方法堵孔材料少，取材方便，操作方式简单。提高了静态爆破效率，适用于大规模的静态爆破工程。
Description
技术领域
本发明属于土石方施工技术方法技术领域，具体涉及一种大孔径静态爆破堵孔方法，采用破碎法进行岩石开挖和混凝土破碎的施工方法。
背景技术
随着现代经济高速发展，城市交通量骤增，城市拥堵成制约经济社会发展的顽疾。地下交通设施是既保持城市美观又能较好医治这一顽症的有效途径。一般城市地铁和交通隧道都具有埋深较浅、穿越地表建筑物密集两个特点。同时空间的限制不可避免会遇到新建设的隧道、基坑等与已运行地铁隧道近距离的相互交叉问题。因此在施工过程中要求爆破振动及其他爆破危害效应不危及现有隧道安全。尤其在一些防爆要求较高的特殊施工场所，传统的施工方法是难以满足施工要求的。因此人们更加期待一种无公害的、高效的爆破方法，在这种情况下，静态爆破技术应运而生。
1968年，日本技研兴业研究所的田中秀男最先研究静态破碎剂，他用生石灰与水拌制成浆体，填充到钻孔中，通过CaO水化生成Ca(OH)2，产生膨胀压使混凝土破坏。在国内，中国建筑材料科学研究总院水泥科学研究所于1981年率先研制静态破碎剂；李卫栋在《静态爆破技术在建筑施工中的应用》中应用孔径45mm的静态爆破技术成功拆除了天津油化纤厂两台设备的基础150m3；龚有满等在《柳江航道整治工程中的静态破碎实验研究》中介绍了在水下进行静态爆破的实验，实验发现“小孔径、密间距”的布孔方式破岩效果较好，而使用80mm的炮孔进行实验则会产生冲孔现象，不宜直接用作水下静态爆破作业；游宝坤在《静态爆破技术——无声破碎剂及其应用》一书中系统的阐述了静态爆破技术的原理和应用方法以及工程实例；高荣庆在《对静态爆破喷料的研究》中提出了冲孔（喷料）的原因与影响因素，分析了药剂、环境温度、孔壁性质、孔径、水灰比等对冲孔的影响，特别是当孔径大于50mm时，孔内的破碎剂喷出，发生冲孔现象，因而在工程中难以应用。 温尊礼、徐全军等在《新型大孔径静态破碎技术的试验研究》中设计新的扩孔钻头和新型堵孔器进行了孤岩块的大孔径静态破碎试验。试验验证了大孔径静态破碎的可行性，但是试验装置，尤其是堵孔装置结构复杂、成本较高，因而只适用于一些特殊的施工环境。
现有静态爆破技术为小孔径静态爆破，其炮孔直径在30mm至50mm之间，一旦孔径增加CaO水化生成Ca(OH)2过程释放的热量越多，炮孔孔内温度也越高，过高的温度就极易发生危险的冲孔现象，影响施工安全和施工进度。同时，小孔径静态爆破与大孔径静态爆破相比，具有膨胀压力小，反应速度慢等问题，施工效率较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种大孔径静态爆破堵孔方法，用以解决大孔径静态爆破中的冲孔问题。
实现本发明的技术解决方案是：一种大孔径静态爆破堵孔方法，所述方法需用到无纺布袋、破碎剂，具体包括以下步骤：
1）根据破碎对象的强度，确定大孔径静态爆破设计方案中的布孔参数；
2）静态破碎剂包制备：将破碎剂加入无纺布袋中，扎紧袋口，放入水中浸泡，浸泡至原有重量的1.3~1.4倍，取出静置；
3）搅拌破碎剂包制备：将水与破碎剂按比例混合搅拌均匀，将其灌入无纺布袋中，扎紧袋口，随即将其放入混凝土模型的炮孔底部；
4）将步骤2）浸泡后的静态破碎剂包作为填塞体置入炮孔中，步骤3）搅拌破碎剂包上部，且与炮孔端面平齐。
其中，无纺布袋孔径为 。
步骤1）中所述布孔参数为炮孔孔径为，最小抵抗线0.15~0.50m，孔深1~2m的炮孔。
步骤1）中炮孔孔径为，最小抵抗线0.30m，孔深1.5m的炮孔。
步骤3）中搅拌破碎剂包装填高度大于等于孔深的2/3。
步骤3）中水与破碎剂质量比为0.3~0.35：1。
步骤2）3）中所述的静态破碎剂为徐州中国矿大爆破技术有限公司生产的冬季用静态爆破剂（SCA破碎剂）。
原理：破碎剂与水均匀搅拌后，破碎剂中的f-CaO与水迅速反应生成Ca(OH)2并释放出大量的热量，随着反应的进行，释放的热量不断对浆体加热，当浆体温度高于浆体中液态水的汽化温度时，未反应的液态水在浆体内部迅速汽化形成一个局部的“高压区”，无数个“高压区”的迅速积聚形成了一个远远高于周围环境压力的“高压体”。“高压体”的瞬间突破无纺布袋的约束，快速向环境释放能量，产生“爆喷”现象。而破碎剂装入无纺布袋放入清水浸泡，袋内破碎剂由外层向内层逐层与水发生反应。即反应过程是由外层逐层向药包中心推进的过程。相对前一种方式，反应集中度小，产生的热量来不及汽化浆体中的液态水，因此浸泡的方式则不会发生“爆喷”现象，并且浸泡破碎剂包具有一定的膨胀作用，利用膨胀压力产生的摩擦力，使之能够将炮孔上方有效进行堵塞，防止炮孔内部的破碎剂浆体发生喷孔现象
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1)破碎剂装入无纺布袋，再放入清水一起浸泡的方式，不会出现“喷发”现象，利用破碎剂自身这特点有效的解决了大孔径静态爆破的堵孔问题，使得静态爆破技术得以用于的大孔径情况；
2)该方法堵孔材料少，取材方便，操作方式简单。提高了静态爆破效率，适用于大规模的静态爆破工程。
附图说明
图1本发明一种大孔径静态爆破方法的流程示意图。
图2本发明炮孔结构及封孔示意图。
图3本发明混凝土单孔实验示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例的实验为单孔试验，实验流程图见图1：
1) 首先根据施爆体的力学参数具体确定大孔径静态爆破设计方案中的孔网参数。本次实验对象为柱形混凝土，其抗压强度约为30MPa，抗拉强度约为1.5MPa。最小抵抗线W=0.25m，炮孔深1.0m，见图3。
2) 静态破碎剂包制备：由炮孔体积公式计算出装入无纺布袋中的破碎剂体积，继而计算出破碎剂量Q为1.8Kg，将破碎剂装入无纺布袋，扎紧袋口，放入清水浸泡至重量达到2.3-2.5Kg为止，静置15min。
3)搅拌破碎剂包制备：根据炮孔体积公式，计算出浆体体积，继而计算出破碎剂量Q为4.6kg，水为1.35L，将静态破碎剂与水搅拌均匀，灌入的无纺布袋扎紧袋口，灌入炮孔底部，装填高度为孔深的2/3。
4)将步骤2）浸泡后的静态破碎剂包作为填塞体置入炮孔中，步骤3）搅拌破碎剂包上部且与炮孔端面平齐，见图2。
5) 3小时后，柱形实验混凝土模型沿径向产生断裂，混凝土块被崩落下来。
实施例2
本实施例的实验为单孔试验，实验流程图见图1：
1) 首先根据施爆体的力学参数具体确定大孔径静态爆破设计方案中的孔网参数。本次实验对象为柱形混凝土，其抗压强度约为30MPa，抗拉强度约为1.5MPa。最小抵抗线W=0.30m，炮孔深1.5m，见图3。
2) 静态破碎剂包制备：由炮孔体积公式计算出装入无纺布袋中的破碎剂体积，继而计算出破碎剂量Q为2.5Kg，将破碎剂装入无纺布袋，扎紧袋口，放入清水浸泡至重量达到3.3~3.5Kg为止，静置15min。
3)搅拌破碎剂包制备：根据炮孔体积公式，计算出浆体体积，继而计算出破碎剂量Q为6.2kg,水为1.8L，将静态破碎剂与水搅拌均匀，灌入的无纺布袋扎紧袋口，灌入炮孔底部，装填高度为孔深的3/4。
4) 将步骤2）浸泡后的静态破碎剂包作为填塞体置入炮孔中，步骤3）搅拌破碎剂包上部且与炮孔端面平齐，见图2。
5) 2小时45分钟后，柱形实验混凝土模型沿径向产生断裂，混凝土块被崩落下来。
实施例3
本实施例的实验为单孔试验，实验流程图见图1：
1) 首先根据施爆体的力学参数具体确定大孔径静态爆破设计方案中的孔网参数。本次实验对象为柱形混凝土，其抗压强度约为30MPa，抗拉强度约为1.5MPa。最小抵抗线W=0.50m，炮孔深2.0m，见图3。
2) 静态破碎剂包制备：由炮孔体积公式计算出装入无纺布袋中的破碎剂体积，继而计算出破碎剂量Q为3.2Kg，将破碎剂装入无纺布袋，扎紧袋口，放入清水浸泡至重量达到4.2~4.5Kg为止，静置15min。
3)搅拌破碎剂包制备：根据炮孔体积公式，计算出浆体体积，继而计算出破碎剂量Q为9.6kg,水为2.8L，将静态破碎剂与水搅拌均匀，灌入的无纺布袋扎紧袋口，灌入炮孔底部，装填高度为孔深的2/3。
4) 将步骤2）浸泡后的静态破碎剂包作为填塞体置入炮孔中，步骤3）搅拌破碎剂包上部且与炮孔端面平齐，见图2。
5) 2.5小时后，柱形实验混凝土模型沿径向产生断裂，混凝土块被崩落下来。
利用大孔径静态爆破技术，成功的将柱形混凝土模型破碎。混凝土在静态破碎剂膨胀作用下，沿径向破裂并崩落。所设计的堵孔方法很好的解决了大孔径静态爆破的冲孔现象，成功的将破碎剂膨胀能量封闭在炮孔内部，使其几乎完全作用于孔壁的破碎作用。现场爆破噪声和爆破振动相比较同等规模的爆破作业非常小，达到了静态爆破施工过程中微噪声、微震动、无飞石的目的。同时，与传统的小孔径静态爆破相比，由于孔径变大，装药量大大提高，致使破碎能量提高，孔壁上膨胀压力大，破碎剂反应时间快，有效地的减少了破碎等待时间，提高了静态爆破的效率。
Claims (6)
1.一种大孔径静态爆破堵孔方法，其特征在于：所述方法需用到无纺布袋、破碎剂，具体包括以下步骤：
1）根据破碎对象的强度，确定大孔径静态爆破设计方案中的布孔参数；
2）静态破碎剂包制备：将破碎剂加入无纺布袋中，扎紧袋口，放入水中浸泡，浸泡至原有重量的1.3~1.4倍，取出静置；
3）搅拌破碎剂包制备：将水与破碎剂按比例混合搅拌均匀，将其灌入无纺布袋中，扎紧袋口，随即将其放入混凝土模型的炮孔底部；
4）将步骤2）浸泡后的静态破碎剂包作为填塞体置入炮孔中，静态破碎剂包上部，与炮孔端面平齐。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：无纺布袋孔径为 。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）中所述布孔参数为炮孔孔径为，最小抵抗线0.15~0.50m，孔深1~2m的炮孔。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤1）中炮孔孔径为，最小抵抗线0.30m，孔深1.5m的炮孔。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3）中搅拌破碎剂包装填高度大于等于孔深的2/3。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3）中水与破碎剂质量比为0.3~0.35。
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