CN104457458A - 一种大孔径定向爆破方法及药包 - Google Patents

Abstract

本发明属于采石场定向爆破领域，尤其涉及一种应用于大孔径的定向爆破方法及药包。采用圆柱形炮孔，以炮孔的横截面圆心为原点，在圆柱形炮孔内放置横截面为椭圆的椭圆柱体药包，沿椭圆形横截面的长轴，药包两侧从上之下开设多条切缝，所述药包的横截面满足方程离心率满足e＝0.92，炮孔横截面积与药包的横截面比值径向不耦合系数K＝3.9，药包内置露天乳化炸药，计算圆柱形炮孔内露天乳化炸药的线性密度为8～10kg/m。本发明形成预裂爆破或光面爆破而不影响形成初始预裂纹的方向和大小，断裂面质量大为提高，使用安全可用于露天台阶。

Description

一种大孔径定向爆破方法及药包

技术领域

本发明属于采石场定向爆破领域，尤其涉及一种应用于大孔经的定向爆破方法及药包。

背景技术

传统预裂爆破工艺应用近四十年，它是用麻绳将条形药包捆扎于两根导爆索上，然后吊装在炮孔内。通常采用不耦合装药，不耦合系数K＝3.1～3.3，使用2#岩石乳化炸药，药径d＝80mm，重量为3kg。炮孔下部双列四对(24kg炸药)，上部单列(24kg炸药)，用麻绳将药卷捆扎于两根导爆索上，药卷间留约100mm间隙。每炮孔装药量48kg。将药卷链垂直悬吊于炮孔中心，并把起爆端头的导爆索固定于炮孔孔口的木棒上。装药长度9～10m，填塞长度3.5～4.0m。存在的缺点很多：第一，2#岩石乳化炸药的外包装的塑料袋是软包装，麻绳捆扎难以牢固，容易脱落。甚至大部分脱落、堆积到炮孔底部。第二，两箱炸药，重量48kg,再加上30m的导爆索，重量接近100斤，太重，一个人难以施工。第三，有重大安全隐患，即在100斤重量作用下，导爆索与炮孔孔口边沿存在很大的摩擦力。而且下降具有一定速度，个别情况下，导爆索外包装磨损严重，甚至露出黑索金炸药。因此，非常危险，是安全方面的重大隐患。

近年来，定向断裂控制爆破技术在韦爱勇主编的09年版《控制爆破技术》书中介绍，是近年国内外专家学者将爆炸力学与岩石断裂力学相结合，研究爆炸动载荷作用下岩石破碎断裂过程，并且提出利用切缝药包实现定向断裂的理论。

切缝药包爆破作用机理，首先是在炮孔壁某些部位应力集中而产生径向裂纹，同时避免炮孔壁其他部位产生侧向微裂纹，随后在爆炸应力波和爆生气体的共同作用下，使径向裂纹持续发展，形成预期的断裂面。

切缝药包爆破工艺简单易行，不仅定向断裂效果优于其他方法，而且对钻孔爆破技术没有特殊要求，也可使炮孔的孔距增大50％～100％。同时,孔隙率达到95％以上，断裂面质量大为提高。扣除切缝管成本后，仍可获得明显的经济效益。

切缝药包外包装采用无毒、无味、高强度抗静电塑料管材(ABS工程塑料)制成，也叫切缝管，或者聚能管。

为了取代传统预裂爆破有采用圆柱体切缝药包，但是，如果选择2～4倍的不耦合系数，那么，圆柱体切缝药包很难精准地放在炮孔中间。这样，切缝两侧与炮孔孔壁的距离则大小不均。同时，影响形成初始预裂纹的方向和大小。反之，如果缩小不耦合系数，那么就不能叫预裂爆破或光面爆破了。它的缺点是如果柱体截面积与炮孔面积接近时，它的线性装药密度过大，而线装药密度适中时，它的切缝口又距孔壁过远，因此产生的集中能流被削弱。

另外有在药包的两侧打造成“V”型槽的药包，这种异型材料制造困难，而且加工成药包就更加困难了。适合于搞科研或特殊爆破工程。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种形成预裂爆破或光面爆破而不影响形成初始预裂纹的方向和大小，断裂面质量大为提高，使用安全的大孔径定向爆破方法及药包。

本发明是这样实现的，一种大孔径定向爆破方法，采用圆柱形炮孔，以炮孔的横截面圆心为原点，在圆柱形炮孔内放置横截面为椭圆的椭圆柱体药包，沿椭圆形横截面的长轴，药包两侧从上之下开设多条切缝，所述药包的横截面满足方程离心率满足e＝0.92，炮孔横截面积与药包的横截面比值径向不耦合系数K＝3.9，药包内置露天乳化炸药，计算圆柱形炮孔内露天乳化炸药的线性密度为8～10kg/m。

实现上述技术方案中进一步优化可取，所述炮孔的横截面直径为25cm，所述药包的横截面椭圆方程中，a取10cm，b取4cm，选择长轴为20cm，短轴为8cm。

根据现场炮孔的间距大小可选择，切缝的长度250～320mm，宽度为4～8mm。

在实现上述方案中进一步地，所述椭圆柱体药包高度选择1.5m，与切缝方向成90度角的两侧，上下各安装一对耳朵及支撑支架，耳朵呈弧形。

本发明还提供了一种药包，用于放置于圆柱形炮孔内，所述药包为横截面为椭圆的椭圆柱体，所述药包沿椭圆形横截面的长轴，药包两侧从上之下开设多条切缝，所述药包的横截面满足方程离心率满足e＝0.92，炮孔横截面积与药包的横截面比值径向不耦合系数K＝3.9，药包内置露天乳化炸药。

进一步地在第二技术方案中，所述炮孔的横截面直径为25cm，所述药包的横截面椭圆方程中，a取10cm，b取4cm，选择长轴为20cm，短轴为8cm。

进一步地在第二个技术方案中，所述切缝的宽度为4～8mm。

进一步地在第二个技术方案中，，所述椭圆柱体药包高度选择1.5m，与切缝方向成90度角的两侧，上下各安装一对耳朵及支撑支架，耳朵呈弧形。

本发明的工作原理为：建材采石场中采用多个钢楔的连续作用，使花岗岩的定向微裂纹扩大、伸展，最后贯通。把一块非常完整的石料从母体中分劈下来，而椭圆柱体药包的作用机理也是如此。当椭圆柱体药包爆炸时，在集中能流的作用下，首先在预裂孔走向的方向上最易产生定向微裂纹，因为椭圆柱体的长轴方向，也就是切缝方向与炮孔的孔壁最贴近，而切缝方向恰好是需要定向断裂的方向，由于其他方向的空间较大，使高温高压的膨胀气体得到一定缓冲，从而保护了切缝方向的孔壁完整。而巨大的炸药能量迫使切缝方向的岩石发生弹性变形，而使得定向微裂纹扩大，就像掰苹果一样。扩大的定向微裂纹又被高温高压气体充填，使其延展，最后贯通，形成断裂面即预裂缝。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明切缝方向与炮孔的孔壁最贴近，而切缝方向恰好是需要定向断裂的方向，由于其他方向的空间较大，使高温高压的膨胀气体得到一定缓冲，从而保护了切缝方向的孔壁完整，采用的采用不耦合装药，不耦合系数K＝3.9，保证药包很精准地放在炮孔中间，切缝两侧与炮孔孔壁的距离则大小均匀。形成预裂爆破或光面爆破，同时，不影响形成初始预裂纹的方向和大小。

附图说明

图1是本发明实施例提供的药包置于炮孔内的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的药包具有小窗的一侧的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的药包具有切缝一侧的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

一种大孔径定向爆破方法，采用圆柱形炮孔，以炮孔的横截面圆心为原点，在圆柱形炮孔内放置横截面为椭圆的椭圆柱体药包，沿椭圆形横截面的长轴，药包两侧从上之下开设多条切缝，所述药包的横截面满足方程离心率满足e＝0.92，炮孔横截面积与药包的横截面比值径向不耦合系数K＝3.9，药包内置露天乳化炸药，计算圆柱形炮孔内露天乳化炸药的线性密度为8～10kg/m。炮孔的横截面直径为25cm，药包的横截面椭圆方程中，a取10cm，b取4cm，选择长轴为20cm，短轴为8cm。

如图1所示结合图2、3所示，本发明还提供了一种药包，用于放置于圆柱形炮孔1内，药包2为横截面为椭圆的椭圆柱体，药包2沿椭圆形横截面的长轴，如图3所示，药包两侧从上之下开设多条切缝3，药包2的横截面满足方程离心率满足e＝0.92，炮孔横截面积与药包的横截面比值径向不耦合系数K＝3.9，药包内置露天乳化炸药。

采用不耦合装药，不耦合系数K＝3.9，使用露天乳化炸药，椭圆柱体切缝药包，椭圆内径长轴为20cm，短轴为8cm，重量为15kg，正常炮孔中，连续放入5个药包，总量75kg，装药长度9m，填塞长度4m。

预裂圆柱形炮孔沿靠帮台阶下沿布置，孔距4.0～4.5m，小于10个预裂孔，可与主爆区同时施工，但起爆时间与主爆区末排孔起爆时间比较，要提前100ms～200ms。大于10个预裂孔的爆破施工，要单独进行施工，孔间微差时间为17ms。大孔径预裂爆破，直径d＝250mm，选择椭圆长轴为200mm后，使两个切缝方向的药柱贴近需要产生径向裂纹的炮孔孔壁。这样短轴选择80mm，因此，形成椭圆方程，使用的乳化炸药，爆速较低，大约3500～4500m/s左右，因此线性密度要大于现有工艺的线性密度。如果一个药柱长为1m，连续5个药柱的重量约75kg，它的线性密度为8.3kg/m，而现有工艺的线性密度为5.3kg/m。本实施例中所选择的切缝宽度选择8.0mm。如果炮孔间距可扩大50％，那么可选择4.0～4.5m。

椭圆柱体药包高度选择1.5m，与切缝方向成90度角的两侧，上下各安装一对耳朵5及支架4，耳朵5呈弧形。弦长为100mm，半径为200mm，支架4长度55mm，支架4及耳朵5高度200mm，不使药包偏离，安放在炮孔中心。

椭圆柱体药包两端，用小于椭圆内径1～2mm的同样的椭圆柱堵封，高度为20cm，接近静配合堵住药柱。把加工好的椭圆柱体外壳的一端封堵好，然后放入内衬袋，再注入露天乳化炸药，再把另一端采用椭圆柱封堵好，这就是成型的药包可直接应用在露天台阶预裂爆破中。

如图2所示，椭圆柱体药包靠耳朵一侧中间，切高度150mm、宽度30mm的小窗6，二侧设两条拉钩粘链，以放置起爆药柱并且锁紧它。所采用的椭圆柱体药包的椭圆柱体外壳、耳朵、支架壁厚为4.0mm。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种大孔径定向爆破方法，其特征在于，采用圆柱形炮孔，以炮孔的横截面圆心为原点，在圆柱形炮孔内放置横截面为椭圆的椭圆柱体药包，沿椭圆形横截面的长轴，药包两侧从上之下开设多条切缝，所述药包的横截面满足方程离心率满足e＝0.92，炮孔横截面积与药包的横截面比值径向不耦合系数K＝3.9，药包内置露天乳化炸药，计算圆柱形炮孔内露天乳化炸药的线性密度为8～10kg/m。

2.按照权利要求1所述的大孔径定向爆破方法，其特征在于，所述炮孔的横截面直径为25cm，所述药包的横截面椭圆方程中，a取10cm，b取4cm，选择长轴为20cm，短轴为8cm。

3.按照权利要求1所述的大孔径定向爆破方法，其特征在于，根据现场炮孔的间距大小可选择，切缝的长度250～320mm，宽度为4～8mm。

4.按照权利要求1所述的大孔径定向爆破方法，其特征在于，所述椭圆柱体药包高度选择1.5m，与切缝方向成90度角的两侧，上下各安装一对耳朵及支撑支架，耳朵呈弧形。

5.一种药包，用于放置于圆柱形炮孔内，其特征在于，所述药包为横截面为椭圆的椭圆柱体，所述药包沿椭圆形横截面的长轴，药包两侧从上之下开设多条切缝，所述药包的横截面满足方程离心率满足e＝0.92，炮孔横截面积与药包的横截面比值径向不耦合系数K＝3.9，药包内置露天乳化炸药。

6.按照权利要求5所述的药包，其特征在于，所述炮孔的横截面直径为25cm，所述药包的横截面椭圆方程中，a取10cm，b取4cm，选择长轴为20cm，短轴为8cm。

7.按照权利要求5所述的药包，其特征在于，所述切缝的宽度为4～8mm。

8.按照权利要求5所述的药包，其特征在于，所述椭圆柱体药包高度选择1.5m，与切缝方向成90度角的两侧，上下各安装一对耳朵及支撑支架，耳朵呈弧形。