CN105866464A - 一种现场快速测量深孔爆破时炸药爆速的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种现场快速测量深孔爆破时炸药爆速的系统及方法，所述系统包括置于炮孔内的爆速探测装置、起爆装置、炸药以及堵塞物，爆速探测装置的一端连接多段爆速仪，另一端连接配重物，多段爆速仪置于炮孔外的安全区域，配重物置于炮孔内的底部并拉直；起爆装置与炮孔底部之间的距离小于爆速探测装置与炮孔底部之间的距离，爆速探测装置、配重物和起爆装置埋置在炸药内，堵塞物位于炸药的上方。本发明利用炸药爆炸反应过程中产生电离层的现象，导通埋置于炸药中的爆速测试探针，由断开变为导通状态，从而发出触发电信号，通过相邻的两组爆速测试探针之间的间距除以对应触发信号的时间差即获得炸药在炮孔内爆炸的爆速。

Description

一种现场快速测量深孔爆破时炸药爆速的系统及方法

技术领域

本发明涉及一种测量炸药爆速的系统及方法，尤其是一种现场快速测量深孔爆破时炸药爆速的系统及方法，属于工程爆破技术领域。

背景技术

通常认为炸药的波阻抗与岩石的波阻抗相匹配时，炸药传递给岩石的能量最多，在岩石中引起的应变值最大，可获得较好的爆破效果。为了获得炸药与岩石波阻抗的匹配关系，需要分别测量炸药密度、炸药爆速、岩石密度和岩石声速四个物理量。一般情况下，炸药密度和岩石密度可通过称重和体积测量获得，岩石声速可通过声速测试仪获得，炸药爆速往往通过相关炸药的爆速测试标准测得。但是，相关标准规定的炸药爆速测试条件与现场实际施工工况的测试条件有较大区别，难以满足精细化爆破和环保爆破的施工要求。

爆速是衡量炸药性能的重要指标之一。在理想情况下，一种炸药的爆速应当是一个常量，实际情况则不然，炸药的爆速低于理想爆速，其主要影响因素有：

1)药柱直径；随着药包直径的增大，爆速相应增大，直到药包直径增大到药包极限直径时，药包直径继续增大不再能够提升爆速而是趋近于一个恒定值，亦即达到了该条件下的最大爆速。

2)约束条件；药柱直径较小的情况下，增强药柱的约束条件可以显著提高炸药的爆速，减小其临界直径。

3)炸药密度：一般来说，当炸药组分配比和工艺条件控制一定时，炸药的爆速随着密度的增加而增加。就工业炸药而言，当药柱直径一定时，存在使炸药爆速达最大值的密度值，即最佳密度。再继续增加炸药密度，就会导致爆速下降，当爆速下降至临界爆速，爆轰波就不再能够稳定传播，最终导致熄爆。

4)炸药粒度：一般来说，减小炸药粒度能够提高炸药的反应速度，减小反应时间和反应区厚度，从而减小临界直径提高爆速。

综上所述，考虑到实际施工中炸药生产工艺、装药密度、炮孔直径、约束条件等的变化，炮孔内炸药爆炸的实际爆速与实验室测试爆速有较大区别，现场测量炸药在炮孔中的爆速有利于促进炸药与岩石的波阻抗匹配，从而为优选炸药品种、调整装药参数提供依据，充分发挥炸药爆炸时释放的能量做功破碎岩体，实现精细爆破和环保爆破。

发明内容

本发明的目的是提供一种现场快速测量深孔爆破时炸药爆速的系统，该系统利用炸药爆炸反应过程中产生电离层的现象，导通埋置于炸药中的爆速测试探针，由断开变为导通状态，从而发出触发电信号，间接反应炸药在炮孔中爆炸反应的波阵面的相对位置，通过相邻的两组爆速测试探针之间的间距除以对应触发信号的时间差即获得炸药在炮孔内爆炸的爆速。

本发明的另一目的在于提供一种基于上述系统的现场快速测量深孔爆破时炸药爆速的方法。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种现场快速测量深孔爆破时炸药爆速的系统，所述系统包括置于炮孔内的爆速探测装置、起爆装置以及炸药，所述爆速探测装置的一端连接多段爆速仪，另一端连接配重物，所述多段爆速仪置于炮孔外的安全区域，所述配重物置于炮孔内的底部并拉直，使爆速探测装置竖直置于炮孔内；所述起爆装置与炮孔底部之间的距离小于爆速探测装置与炮孔底部之间的距离，所述爆速探测装置、配重物和起爆装置埋置在炸药内；

所述爆速探测装置包括网线，所述网线包括四组扭成麻花状的细导线，每组扭成麻花状的细导线有两根，两根细导线端部齐平，形成一组爆速测试探针，共形成四组爆速测试探针，相邻的两组爆速测试探针之间具有一定的间距，且每组爆速测试探针的两根细导线端面紧靠在一起。

作为一种优选方案，所述系统还包括置于炮孔内的堵塞物，所述堵塞物位于炸药的上方。

作为一种优选方案，每组爆速测试探针的初始状态为断开状态，当炸药爆炸时的爆轰波传到该组爆速测试探针所在位置时，炸药爆炸产生的电离层将该组爆速测试探针变为导通状态，从而发出触发信号。

作为一种优选方案，所述网线还包括十字架、屏蔽层和护套，所述十字架设置在网线内部的中心，所述四组扭成麻花状的细导线分别均布在十字架上，所述屏蔽层将十字架和四组扭成麻花状的细导线包住，所述护套包覆在屏蔽层外部。

作为一种优选方案，所述护套在每组爆速测试探针所在位置处开有缝隙。

作为一种优选方案，所述屏蔽层为铝箔屏蔽层。

作为一种优选方案，所述护套为聚氯乙烯护套。

作为一种优选方案，每组爆速测试探针的两根细导线均由金属芯和包覆金属芯的塑料绝缘外皮组成。

本发明的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：

基于上述系统的现场快速测量深孔爆破时炸药爆速的方法，所述方法包括：

启动多段爆速仪，进入待测状态，同时进行起爆装置与起爆网路的连接和爆破安全警戒，最后进行起爆；起爆以后，炸药爆炸时的爆轰波传到每组爆速测试探针所在位置，炸药爆炸产生的电离层将爆速测试探针变为导通状态，从而发出触发信号，根据多段爆速仪记录的爆速测试探针触发信号的时间差计算对应炸药段在炮孔内爆炸的爆速。

作为一种优选方案，所述根据多段爆速仪记录的爆速测试探针触发信号的时间差计算对应炸药段在炮孔内爆炸的爆速，具体为：

根据多段爆速仪记录的爆速测试探针触发信号的时间差，将相邻的两组爆速测试探针之间的间距除以触发信号的时间差，获得对应炸药段在炮孔内爆炸的爆速。

本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：

1、本发明利用普通网线结构组成特点及其内部的八根细导线设计了一种集炸药爆速测试探针和信号传输线于一体的爆速探测装置，包含四组断→通型的爆速测试探针，探测时爆速测试探针埋置在炸药内(或埋置在炸药与炮孔孔壁之间)，利用炸药爆轰面传播过程的电离层导通探针发出触发信号，并将触发信号传输给位于安全区域的多段爆速仪，最后利用相邻的两组爆速测试探针之间的间距除以爆速仪记录的对应触发信号的时间差，即获得炸药在炮孔内爆炸的爆速。

2、本发明充分利用网线结构的各组成构件，包括四组扭成麻花状的细导线、十字架、屏蔽层和护套，快速便捷地加工孔内爆速测试装置，包括将网线内部的扭成麻花状的一组细导线剪断形成断开状态的探针，共可加工四组探针，利用网线本身进行测试信号的传输，利用屏蔽层屏蔽现场杂散信号，利用十字架承重确保网线在炮孔内竖直下垂，利用护套进行相邻的两组爆速测试探针之间的距离标定。

3、本发明所采用的爆速探测装置加工时，工具仅仅为钢卷尺、美工刀和剪刀，3～5分钟便可完成，首先用钢卷尺在网线上测量固定间距，并用美工刀将网线的聚氯乙烯护套剖开一条缝隙，露出里面的扭成麻花状的细导线组，然后每处用剪刀齐平剪断一组细导线形成“断→通”型爆速测试探针，四组扭成麻花状的细导线可加工成四组不同位置的爆速测试探针，同时利用网线内部细导线的颜色区别设置信号采集端口，制作加工十分便捷。

4、本发明的一次性耗材仅仅是价格低廉的普通网线，放置爆破炮孔内的装置仅仅为一根网线，体积小质量轻，便携且易操作，可实现炮孔内爆速的三段测量，不改变现场装药施工工艺，对现场装药参数(如装药密度、装药直径、装药连续性、炮孔延米装药量等)的影响均可忽略不计，而传统测试方法因使用体积较大的探针和信号传输线，影响现场装药施工，改变现场装药参数。

5、本发明适用于现场快速加工爆速测试装置并测量深孔爆破时炸药的实际爆速，研究实际爆破工况下炸药爆炸后做功破碎岩体的能量综合利用率及炸药性能评价。

附图说明

图1为本发明实施例1的爆速探测装置结构示意图。

图2为本发明实施例1的现场快速测量深孔爆破时炸药爆速的系统结构示意图。

其中，1-网线，2-细导线，3-十字架，4-屏蔽层，5-护套，6-缝隙，7-爆速测试探针，8-间距，9-爆速探测装置，10-多段爆速仪，11-配重物，12-炮孔，13-起爆装置，14-炸药，15-堵塞物，16-起爆网路。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

现场快速测量深孔爆破时炸药爆速，首先需要制作如图1所示的爆速探测装置，该爆速探测装置由网线1加工而成，该网线1包括四组扭成麻花状的细导线2、十字架3、屏蔽层4和护套5，所述十字架3设置在网线1内部的中心，所述四组扭成麻花状的细导线2分别均布在十字架3上，所述屏蔽层4将十字架3和四组扭成麻花状的细导线2包住，所述护套5包覆在屏蔽层4外部；其中，每组扭成麻花状的细导线2有两根，屏蔽层4为铝箔屏蔽层，护套5为聚氯乙烯护套。

所述爆速探测装置在加工时，首先距离网线1端部1～2米处用美工刀将网线1的护套5剖开一条缝隙6，露出里面的扭成麻花状的一组细导线2，然后用剪刀齐平剪断两根细导线2(即剪断后的两根细导线2端部是齐平的)，形成一组爆速测试探针7，该组爆速测试探针7为“断→通”型爆速测试探针；然后用钢卷尺在网线1上测量固定间距8，重复上述测爆速测试探针7的制作工序，最终形成四组扭成麻花状的细导线2加工而成的四组爆速测试探针7；每组爆速测试探针7的两根细导线2端面紧靠在一起，其中其中两根细导线2均由金属芯和包覆金属芯的塑料绝缘外皮组成，由于有塑料绝缘外皮隔离，两根细导线2内的金属芯未接触而处于断开状态，但当炸药爆炸产生的爆轰波传到该组爆速测试探针7位置时，产生电离层导通该组爆速测试探针7变成导通状态，从而发出触发电信号。

所述爆速探测装置制作完成后，如图2所示的现场快速测量深孔爆破时炸药爆速的系统，该系统包括爆速探测装置9、起爆装置13、炸药14以及堵塞物15，爆速探测装置9的一端连接多段爆速仪10，另一端连接配重物11，多段爆速仪10置于炮孔12外的安全区域，配重物11放入炮孔12内的底部并拉直，确保爆速探测装置9竖直位于炮孔12内，避免弯曲，然后将起爆装置13放入，接着依次在炮孔12内装填炸药14和堵塞物15，由于需要在炮孔12底部起爆，确保每组爆速测试探针7均在起爆装置13以上的位置，且位于炮孔12的装药段，确保炮孔12内炸药14爆炸以后爆轰波阵面的电离层导通爆速测试探针7发出触发电信号，扭成麻花状的细导线2作为触发信号传输支线，探测段以外网线1作为触发信号传输干线，共同将探测信号传输给炮孔12外安全区域的多段爆速仪10，从图2中可以看到，起爆装置13与炮孔12底部之间的距离小于爆速探测装置9与炮孔12底部之间的距离，爆速探测装置9、配重物11和起爆装置13埋置在炸药14内(其中爆速探测装置9和配重物11还可以埋置在炸药14与炮孔12孔壁之间)，堵塞物15位于炸药14的上方。

在一切准备工作就绪后，启动多段爆速仪10，进入待测状态，同时进行起爆装置13与起爆网路16的连接和爆破安全警戒，最后进行起爆；起爆以后，炸药14爆炸时的爆轰波传到每组爆速测试探针7所在位置，炸药14爆炸产生的电离层将爆速测试探针7变为导通状态，从而发出触发信号，根据多段爆速仪10记录的爆速测试探针7触发信号的时间差计算对应炸药段在炮孔12内爆炸的爆速，即将相邻的两组爆速测试探针7之间的间距除以触发信号的时间差，获得对应炸药段在炮孔12内爆炸的爆速。

实施例2：

本实施例的现场快速测量深孔爆破时炸药爆速的系统，其用网线内的四组扭成麻花状的细导线快速便捷地加工孔内爆速测试探针，即每组细导线中间剪断，形成断开状态的爆速测试探针，共可加工四组爆速测试探针，炸药爆炸反应过程中产生的电离层导通埋置于炸药中的爆速测试探针，由断开状态变为导通状态，从而发出触发电信号；同时利用细导线组本身作为测试信号的孔内传输支线，利用网线本身进行测试信号的炮孔外信号传输干线，利用屏蔽层屏蔽现场杂散信号，利用十字架承重确保网线在炮孔内竖直下垂，利用护套进行相邻的两组爆速测试探针之间的距离标定，最后通过相邻的两组爆速测试探针之间的间距除以对应触发信号的时间差即获得炸药在炮孔内爆炸的爆速；具体的制作工艺及实施步骤如下：

1)制作爆速探测装置：从网线端部1～2米处开始，用美工刀每隔一定距离(如1米)在网线的护套上剖开一条缝隙，共剖出四条裂隙，再于每条缝隙处用剪刀剪断一组不同颜色的扭成麻花状的细导线组后复原平顺；

2)爆速探测装置安置：网线端部利用配重物配重后放入炮孔内的底部，炮孔孔口用手提拉确保不弯曲，再按照正常工艺进行装药，先放起爆装置，再装填装药，接着装填堵塞物和连接起爆网路；

3)连接爆速仪待测：将缠绕在轮盘上的网线放线至爆区外的安全区域后剪断，一般要求超出爆区范围30～50米，端部露出的细导线剥出后按照顺序连接多段爆速仪的信号采集端口，启动多段爆速仪，进入待测状态；

4)获取爆速测试数据：爆破后读取多段爆速仪中测得的相邻的两组爆速测试探针触发时间差和对应炸药段的实际爆速，爆速由相邻的两组爆速测试探针之间的间距除以对应触发信号时间差获得。

综上所述，本发明利用炸药爆炸反应过程中产生电离层的现象，导通埋置于炸药中的爆速测试探针，由断开变为导通状态，从而发出触发电信号，间接反应炸药在炮孔中爆炸反应的波阵面的相对位置，通过相邻两组爆速测试探针之间的间距除以对应触发信号的时间差即获得炸药在炮孔内爆炸的爆速。

以上所述，仅为本发明较佳的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种现场快速测量深孔爆破时炸药爆速的系统，其特征在于：所述系统包括置于炮孔内的爆速探测装置、起爆装置以及炸药，所述爆速探测装置的一端连接多段爆速仪，另一端连接配重物，所述多段爆速仪置于炮孔外的安全区域，所述配重物置于炮孔内的底部并拉直，使爆速探测装置竖直置于炮孔内；所述起爆装置与炮孔底部之间的距离小于爆速探测装置与炮孔底部之间的距离，所述爆速探测装置、配重物和起爆装置埋置在炸药内；

所述爆速探测装置包括网线，所述网线包括四组扭成麻花状的细导线，每组扭成麻花状的细导线有两根，两根细导线端部齐平，形成一组爆速测试探针，共形成四组爆速测试探针，相邻的两组爆速测试探针之间具有一定的间距，且每组爆速测试探针的两根细导线端面紧靠在一起。

2.根据权利要求1所述的一种现场快速测量深孔爆破时炸药爆速的系统，其特征在于：所述系统还包括置于炮孔内的堵塞物，所述堵塞物位于炸药的上方。

3.根据权利要求1所述的一种现场快速测量深孔爆破时炸药爆速的系统，其特征在于：每组爆速测试探针的初始状态为断开状态，当炸药爆炸时的爆轰波传到该组爆速测试探针所在位置时，炸药爆炸产生的电离层将该组爆速测试探针变为导通状态，从而发出触发信号。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种现场快速测量深孔爆破时炸药爆速的系统，其特征在于：所述网线还包括十字架、屏蔽层和护套，所述十字架设置在网线内部的中心，所述四组扭成麻花状的细导线分别均布在十字架上，所述屏蔽层将十字架和四组扭成麻花状的细导线包住，所述护套包覆在屏蔽层外部。

5.根据权利要求4所述的一种现场快速测量深孔爆破时炸药爆速的系统，其特征在于：所述护套在每组爆速测试探针所在位置处开有缝隙。

6.根据权利要求4所述的一种现场快速测量深孔爆破时炸药爆速的系统，其特征在于：所述屏蔽层为铝箔屏蔽层。

7.根据权利要求4所述的一种现场快速测量深孔爆破时炸药爆速的系统，其特征在于：所述护套为聚氯乙烯护套。

8.根据权利要求1-3任一项所述的一种现场快速测量深孔爆破时炸药爆速的系统，其特征在于：每组爆速测试探针的两根细导线均由金属芯和包覆金属芯的塑料绝缘外皮组成。

9.基于权利要求1所述系统的现场快速测量深孔爆破时炸药爆速的方法，其特征在于：所述方法包括：

启动多段爆速仪，进入待测状态，同时进行起爆装置与起爆网路的连接和爆破安全警戒，最后进行起爆；起爆以后，炸药爆炸时的爆轰波传到每组爆速测试探针所在位置，炸药爆炸产生的电离层将爆速测试探针变为导通状态，从而发出触发信号，根据多段爆速仪记录的爆速测试探针触发信号的时间差计算对应炸药段在炮孔内爆炸的爆速。

10.基于权利要求9所述系统的现场快速测量深孔爆破时炸药爆速的方法，其特征在于：所述根据多段爆速仪记录的爆速测试探针触发信号的时间差计算对应炸药段在炮孔内爆炸的爆速，具体为：

根据多段爆速仪记录的爆速测试探针触发信号的时间差，将相邻的两组爆速测试探针之间的间距除以触发信号的时间差，获得对应炸药段在炮孔内爆炸的爆速。